і
АВТОМАТИКА
І-
Роман Абраш
г. Новочеркасск
E-mail:
В настоящей статье рассмотрена схема несложного устройства, по-
зволяющего реализовать управление частотным асинхронным приво-
дом. Статья ориентирована на радиолюбителей, интересующихся раз-
работкой и изготовлением самодельных регуляторов частоты враще-
ния асинхронных двигателей, в том числе при питании их от бытовой
однофазной сети.
В статье не рассматриваются вспомогательные системы, без кото-
рых построение законченной схемы привода невозможно, а именно:
источники питания всех узлов привода, схема сопряжения низковоль-
тной схемы управления и силовой схемы инвертора (драйверы сило-
вых ключей), собственно силовая схема инвертора. Разработка этих
узлов остается на усмотрение читателей.
Простая схема управления
трехфазным инвертором напряжения
Общие принципы
Частотно-управляемый (или регулиру-
емый) асинхронный привод (далее
просто привод) обычно строится по
схеме “питающая сеть - выпрямитель
- фильтр - трехфазный инвертор напря-
жения - приводимый асинхронный дви-
гатель (далее - АД)”. Питающая сеть
может быть как бытовой однофазной,
так и промышленной трехфазной, со-
ответственно и выпрямитель делает-
ся одно- или трехфазным. В качестве
фильтра, как правило, используются Г-
образные 1_С-фильтры, в системах ма-
лой мощности допустимо применение
обычного сглаживающего С-фильтра.
Наиболее сложным узлом являет-,
ся инвертор напряжения. Последние
годы он строится на основе полноуп-
равляемых силовых ключей - транзи-
сторов (МОЭРЕТ или ЮВТ), а еще со-
всем недавно применялись схемы на
полууправляемых ключах (тиристо-
рах). Задача инвертора - получение из
постоянного напряжения регулируемо-
• го по частоте и действующему значе-
нию трехфазного напряжения. Регули-
рование частоты особой сложности не
вызывает, а вот для регулирования
действующего значения напряжения
приходится применять ШИМ модуля-
цию, что далеко не просто.
Управление силовыми ключами
инвертора осуществляет по опреде-
ленному алгоритму специальный уп-
равляющий контроллер(иначе говоря
- схема управления). Алгоритм управ-
ления подразумевает не только реали-
зацию функций регулирования часто-
ты и действующего значения выходно-
го напряжения, но также и реализацию
14 |-----------------------------------------------
защиты силовых ключей от перегру-
зок и КЗ. В некоторых случаях допол-
нительно реализуются функции регу-
лирования момента на валу АД и дру-
гие специфические задачи, неактуаль-
ные для любительского применения.
Разработка схемы управления ин-
вертором с полным набором функций
- задача слишком сложная, чтобы ре-
комендовать ее широкому кругу люби-
телей электроники, однако в усечен-
ном,, но достаточном для бытового при-
менения (и даже для некоторых осо-
бых промышленных случаев, напри-
мер, приводов вентиляции) решить ее
возможно [1, 2]. К сожалению, в этих
конструкциях есть несколько недостат-
ков, в частности, невысокая стабиль-
ность параметров из-за смешанного
полуаналогового-полуцифрового под-
хода, непроработанность систем за-
щиты и др. Попытка избавиться от этих
недостатков и одновременно расши-
рить функциональные возможности
системы управления вылилась в со-
здание схемы управления инвертором
напряжения на недорогом микроконт-
роллере (рис.
1
), которая и предлага-
ется радиолюбителям для повторения.
Описание
принципиальной схемы
Краткие характеристики и особен-
ности:
- формирование последовательно-
сти импульсов управления силовыми
ключами по алгоритму, реализующему
линейную зависимость действующего
значения напряжения от частоты; регу-
лирование частоты выходного напря-
жения инвертора от 5 до 50 Гц;
- быстродействующая защита си-
ловых ключей инвертора оттоков КЗ;
- возможность использования в
качестве датчика тока схемы защиты
как специализированного датчика (на-
пример, фирмы LEM), так и обычного
шунта;
- возможность подключения до-
полнительного дисплея с последова-
тельным интерфейсом для индика-
ции текущей и заданной частоты;
- чрезвычайная простота схемы -
всего 4 микросхемы, включая микро-
контроллер.
В схеме устройства использует-
ся недорогой микроконтроллер
АТ89С2051-24PI. Он реализует все
требуемые функции по специально
разработанной программе.
Разъем ХРЗ служит для подклю-
чения напряжения питания схемы уп-
равления 5 В (контакты 1 и 4), а так-
же для подключения к схеме драйве-
ров силовых ключей инвертора (кон-
такты 12.
..17).
Разъем ХР1 служит для подклю-
чения сигнала с датчика тока инвер-
тора. Если используется датчик тока
фирмы LEM или аналогичный, то
обязательно наличие нагрузочного
резистора R0*, его сопротивление
определяется типом датчика. Если
в качестве датчика используется
шунт, то этот резистор не нужен.
Шунт должен быть рассчитан так,
чтобы при наличии тока КЗ в цепи
постоянного тока инвертора на нем
падало напряжение от 3 до 5 В. Если
напряжение существенно ниже, мо-
жет потребоваться дополнительный
каскад усиления.
| Радиолюбитель - 10/2006
предыдущая страница 14 Радиолюбитель 2006-10 читать онлайн следующая страница 16 Радиолюбитель 2006-10 читать онлайн Домой Выключить/включить текст