Иногда в быту возникает необходимость регулировать частоту вращения асинхронного двигателя. У меня например сломалось старенькое точило и решено было его осовременить и исправить недостатки: увеличить мощность и сделать регулировку оборотов, чтобы большие точильные круги не приводили к диким вибрациям.
Схема силовой части частотного преобразователя
Устройство состоит из:
Корректор коэффициента мощности. Он позволяет получить на выходе напряжение выше сетевого выпрямленного (соответственно выше мощность мотора), с более низким уровнем пульсаций и позволяет применить сетевой сглаживающий электролитический конденсатор меньшей величины, ККМ Вещь нужная, особенно для высоких мощностей, когда пиковые токи на электролитах достигают неприличных величин. Контроллер ккм работает в критическом режиме, соответственно можно применить полупроводники с не самыми лучшими характеристиками.
Дежурка: выдает два напряжения 15 вольт для питания ккм и модуля IGBT и 5 вольт для микроконтроллера.
Модуль IGBT самый дешевый с алиэкспресса что удалось найти (FNA41560), на мощность до 1500 Ватт, но это не точно. Модуль содержит 6 транзисторов с драйверами, датчик температуры, вывод аварии и цепи защиты от перегрузки.
Схема микроконтроллера
Модулем IGBT управляет STM8S105. Он умеет три комплиментарных вывода ШИМ с аппаратным дедтаймом. Индикация осуществляется TM1637, частота регулируется переменным резистором. Частота регулируется 2-100 Гц, зависимость V/F. Частота работы ШИМ 5 кгц. Логика программы очень проста: Таймер 1 управляет 3 комплиментарными каналами ШИМ, по сигналу от таймера 2 меняется заполнение ШИМ в 3 каналах по таблице синусов со сдвигом 120 градусов, соответственно регулируя частоту срабатывания таймера 2 регулируем частоту вращения двигателя. Между делом измеряется температура, вычисляется положение переменного резистора в выводится информация на индикатор.
Для надежного запуска pfc необходимо перемычкой подать 15 вольт с разъёмы Х1 на вывод 8 D1.
Ниже приведена осциллограмма выходных сигналов ШИМ микроконтроллера сглаженных rc фильтрами при частоте установки 50 Гц со сдвигом фаз 120 градусов.
Устройство реализовано на 4 печатных платах, чтобы поместить в распределительную коробку 120 на 80 мм.
На основной плате расположен сетевой выпрямитель с силовыми элементами ккм, модуль IGBT и колодки коммутации.
На следующих платах выполнен контроллер ккм
Дежурка
Схема микроконтроллера
Фото устройства в сборе
При включении и при крайнем положении переменного резистора на дисплей выводится температура, двигатель не работает.
Далее, поворачивая резистор, изменяется частота вращения двигателя от 1 герца до 100.
При повышении температуры более 40 градусов включается вентилятор. При дальнейшем повышении температуры отключается двигатель до момента остывания IGBT модуля.
Применение ккм позволила достичь коэффициента мощности 0,98 и снизить амплитуду потребляемого тока:
Осциллограмма входного тока с ккм и без, при одинаковой нагрузке
Пиковые значения потребляемого тока от сети заметно ниже и они повторяют форму сетевого напряжения.
Измерение коэффициента мощности с ккм и без, при одинаковой нагрузке(первый параметр - питающее сетевое напряжение, второй - потребляемый ток, третий -коэффициент мощности):
Во вложении исходник программы и печатных плат. В микроконтроллере достаточно места для модернизации (можно добавить реверс, торможение, реализовать работу аппаратного зуммера, подмешать в синус третью гармонику). Данный регулятор рассчитан на мощность около 200 Вт. При использовании на номинальной мощности на силовые полупроводники требуется установить небольшие радиаторы.
Список радиоэлементов
Скачать список элементов (PDF)
Комментарии (22) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
В целом всё собрал, но при попытке запуска на дисплее горит температура, или в крайнем положении резистора - 1H. Двигатель не крутиться. Обмотки и модуль IGBT исправны, вывод Vfo высокий уровень. Нет сигналов с мк. Несколько раз перепрошивал мк, всё равно не работает. В чём может быть дело?
Да кстати файл privod.s19 из архива не рабочий. Нужно извлечь файлы в папку. Открыть проект в ST Visual Develop и Rebuild All сделать.
Всё равно спасибо Klepko за такое устройство!
[Автор]