三相誘導電動機速度制御回路

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この投稿では、単純な3相誘導モーター速度コントローラー回路の作成について説明します。この回路は、単相誘導モーターまたは文字通りあらゆるタイプのACモーターにも適用できます。

それになると 誘導電動機の速度を制御する 、通常はマトリックスコンバータが使用され、LCフィルタ、スイッチの双方向アレイ(IGBTを使用)などの多くの複雑なステージが含まれます。



これらはすべて、複雑なマイクロコントローラー回路を使用してデューティサイクルを調整できるチョップドAC信号を最終的に実現するために使用され、最終的に必要なモーター速度制御を提供します。

ただし、高度なゼロ交差検出器オプトカプラーIC、パワートライアック、およびPWM回路を使用して、はるかに単純な概念で3相誘導モーターの速度制御を実験して実現することができます。



ゼロクロッシング検出器オプトカプラーの使用

トライアック制御回路を非常に安全で構成しやすくし、目的の制御のための手間のかからないPWM統合を可能にする、MOCシリーズのオプトカプラーのおかげです。

以前の投稿の1つで、簡単なことについて話しました PWMソフトスタートモーターコントローラー回路 接続されたモーターに効果的なソフトスタートを提供するためにMOC3063ICを実装しました。

ここでも、提案された3相誘導モーター速度コントローラー回路を実施するために同じ方法を使用します。次の画像は、これを行う方法を示しています。

この図では、標準のトライアックレギュレータモードで構成された3つの同一のMOCオプトカプラステージと、 シンプルなIC555PWM回路 。

3つのMOC回路は、3相AC入力を処理し、接続された誘導モーターに同じものを供給するように構成されています。

オプトの絶縁型LED制御側のPWM入力は、MOCICSによって処理されている3相AC入力のチョッピング比を決定します。

IC 555 PWMコントローラー(ゼロ電圧スイッチング)の使用

つまり、 555ICに関連するPWMポット 誘導電動機の速度を効果的に制御できます。

ピン#3の出力には、デューティサイクルが変化し、それに応じて出力トライアックが切り替わり、ACRMS値が増加または減少します。

幅の広いPWMでRMSを上げると、モーターの速度を上げることができますが、幅の狭いPWMでAC RMSを下げると、逆の効果が生じます。つまり、モーターが比例して遅くなります。

上記の機能は、ICに多くの内部の洗練された機能が割り当てられているため、多くの精度と安全性で実装されています。 トライアックと重い誘導負荷の駆動 誘導モーター、ソレノイド、バルブ、コンタクター、ソリッドステートリレーなど。

また、ICはDCステージの完全に分離された動作を保証し、ユーザーが感電を恐れることなく調整を行えるようにします。

この原理は、3の代わりに単一のMOC ICを使用することにより、単相モーター速度の制御にも効率的に使用できます。

デザインは実際に基づいています 時間比例トライアックドライブ 理論。上部のIC555PWM回路は、はるかに高い周波数で50%のデューティサイクルを生成するように調整でき、下部のPWM回路は、関連するポットの調整を通じて誘導モーターの速度制御動作を実装するために使用できます。

この555ICは、上部のIC555回路よりも比較的低い周波数にすることをお勧めします。これは、ピン#6/2コンデンサを約100nFに増やすことで実行できます。

ゼロ交差検出器オプトカプラーを使用した誘導電動機速度制御回路

注:フェーズワイヤを使用してシリーズに適切なインダクタを追加すると、システムの速度制御性能が大幅に向上する可能性があります。

MOC3061のデータシート

上記の概念を使用した想定される波形および位相制御:

上で説明した三相誘導電動機の制御方法は、実際にはかなり粗雑です。 V / Hz制御なし

モーターへの平均電力を生成し、モーターへのこの平均ACを変更することによって速度を制御するために、さまざまなレートでメインのオン/オフを切り替えるだけです。

モーターのオン/オフを手動で1分間に40回または50回切り替える場合を想像してみてください。その結果、モーターは相対的な平均値まで減速しますが、継続的に移動します。上記の原則は同じように機能します。

より技術的なアプローチは、V / Hz比を適切に制御し、スリップの速度や電圧変動に応じて自動的に調整する回路を設計することです。

このために、基本的に次の段階を採用します。

  1. HブリッジまたはフルブリッジIGBTドライバー回路
  2. フルブリッジ回路に給電するための3相発電機ステージ
  3. V / HzPWMプロセッサ

フルブリッジIGBT制御回路の使用

上記のトライアックベースの設計のセットアップ手順が気が遠くなるように見える場合は、次のフルブリッジPWMベースの誘導モーター速度制御を試すことができます。

フルブリッジ回路を備えた3相誘導モーター制御

上図に示す回路は、シングルチップフルブリッジドライバを利用しています。 IC IRS2330 (最新バージョンは6EDL04I06NTです)これは、安全で完璧な3相モーター動作を満たすためにすべての機能が組み込まれています。

ICは、必要な3相発振出力を生成するためにHIN / LINピン配列全体で同期された3相ロジック入力のみを必要とします。これは、最終的にフルブリッジIGBTネットワークと接続された3相モーターの動作に使用されます。

ザ・ 速度制御PWM注入 以前の設計で見られたように、IC 555PWMジェネレーターからのSPWMフィードで制御される3つの別々のハーフブリッジNPN / PNPドライバーステージを介して実装されます。このPWMレベルは、最終的には誘導モーターの速度を制御するために使用できます。

誘導電動機の実際の速度制御方法を学ぶ前に、まず自動 V / Hz制御 以下で説明するように、いくつかのIC555回路を使用して実現できます。

自動V / Hz PWMプロセッサ回路(閉ループ)

上記のセクションでは、誘導モーターがメーカーによって指定された速度で移動するのに役立つ設計を学びましたが、次のPWMプロセッサーがHと統合されていない限り、一定のV / Hz比に従って調整されません。 -ブリッジPWM入力フィード。

IC555を使用した自動V / HzPWMプロセッサ回路

上記の回路は単純です いくつかのIC555を使用したPWMジェネレータ 。 IC1はPWM周波数を生成し、R4 / C3を使用してIC2のピン#6で三角波に変換されます。

これらの三角波は、IC2のピン#5での正弦波リップルと比較されます。これらのサンプルリップルは、3相ACメインを12V ACリップルに整流することによって取得され、必要な処理のためにIC2のピン#5に供給されます。

2つの波形を比較することにより、適切な寸法になります SPWMが生成されます IC2のピン#3で、Hブリッジネットワークの駆動PWMになります。

V / Hz回路のしくみ

電源がオンになると、ピン#5のコンデンサは、ピン#5の電圧をゼロにすることから始まります。これにより、SPWM値が Hブリッジ回路 、これにより、誘導モーターはゆっくりと徐々にソフトスタートすることができます。

このコンデンサが充電されると、ピン#5の電位が上昇し、それに比例してSPWMが上昇し、モーターが徐々に速度を上げることができます。

また、IC2のピン#5と統合されているタコメータフィードバック回路も見ることができます。

この タコメータ ローター速度またはスリップ速度を監視し、IC2のピン#5で追加の電圧を生成します。

モーター速度が上がると、スリップ速度は固定子周波数と同期しようとし、その過程で速度が上がり始めます。

誘導スリップのこの増加により、タコメータ電圧が比例して増加し、IC2が増加します。 SPWM出力 そしてこれはさらにモーター速度を上げます。

上記の調整は、最終的にIC2からのSPWMがそれ以上増加できなくなるまで、V / Hz比をかなり一定のレベルに維持しようとします。

この時点で、スリップ速度とステータ速度は定常状態になり、入力電圧またはスリップ速度(負荷による)が変更されなくなるまでこれが維持されます。これらが変更された場合、V / Hzプロセッサ回路が再び作動し、誘導モーター速度の最適な応答を維持するために比率の調整を開始します。

タコメータ

ザ・ タコメータ回路 次の簡単な回路を使用して安価に構築し、上記で説明した回路ステージと統合することもできます。

速度制御を実装する方法

上記の段落では、統合することで達成できる自動規制プロセスを理解しました。 タコメータフィードバック 自動調整SPWMコントローラ回路に。

次に、周波数を変更することによって誘導モーターの速度を制御する方法を学びましょう。これにより、最終的にSPWMが強制的に低下し、正しいV / Hz比が維持されます。

次の図は、速度制御段階を説明しています。

ここでは、ピン#6のクロック入力を変更することで位相シフト周波数を変更できるIC4035を使用した3相発電機回路を見ることができます。

三相信号は、フルブリッジドライバーネットワークに必要なHIN、LINフィードを生成するために4049ICゲート全体に適用されます。

これは、IC 4035のクロック周波数を適切に変化させることにより、誘導モーターの動作中の3相周波数を効果的に変更できることを意味します。

これは、IC 4035のピン#6で調整可能な周波数を供給する単純なIC 555非安定回路を介して実装され、付属の100Kポットを介して周波数を調整できます。コンデンサCは、調整可能な周波数範囲が接続された誘導モーターの正しい仕様内に収まるように計算する必要があります。

周波数ポットを変更すると、誘導モーターの有効周波数も変更され、それに応じてモーターの速度が変更されます。

たとえば、周波数が低下すると、モーター速度が低下し、タコメーター出力がそれに比例して電圧を低下させます。

タコメータ出力のこの比例した減少は、SPWMを強制的に絞り込み、それによってモーターへの電圧出力を比例して引き下げます。

このアクションにより、周波数制御によって誘導モーターの速度を制御しながら、V / Hz比が維持されます。

警告:上記の概念は理論上の仮定のみに基づいて設計されています。注意して進めてください。

この3相誘導モーター速度コントローラーの設計についてさらに疑問がある場合は、コメントを通じて同じことを投稿してください。




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