提示された3相VFD回路（ 私がデザインした ）は、任意の3相ブラシ付きACモーター、またはブラシレスACモーターの速度を制御するために使用できます。アイデアはトムさんからリクエストされました

VFDの使用

提案された3相VFD回路は、レギュレーション効率がそれほど重要ではないほとんどの3相ACモーターに普遍的に適用できます。

特に制御に使用できますかご形誘導電動機の速度開ループモードで、場合によっては、記事の後半で説明する閉ループモードでも使用できます。

三相インバータに必要なモジュール

提案されている3相VFDまたは可変周波数駆動回路を設計するには、基本的に次の基本的な回路ステージが必要です。

PWM電圧コントローラー回路
三相ハイサイド/ローサイドHブリッジドライバー回路
三相発電機回路
V / Hzパラメータを生成するための電圧から周波数への変換回路。

次の説明を参考にして、上記のステージの機能の詳細を学びましょう。

単純なPWM電圧コントローラー回路は、以下の図で確認できます。

PWMコントローラー

同じICのピン5に印加される電位に応じてIC2のピン3に変化するPWM出力を生成するように基本的に設計されている上記のPWMジェネレータステージの機能をすでに組み込んで説明しました。

図に示されている1KプリセットはRMS制御ノブであり、IC2のピン3でPWMの形で必要な比例量の出力電圧を取得して、さらに処理するために適切に調整できます。これは、メインの220Vまたは120V ACRMSと同等の対応する出力を生成するように設定されています。

Hブリッジドライバ回路

次の図は、ICIRS2330を使用したシングルチップHブリッジ3相ドライバ回路を示しています。

複雑さのほとんどはチップに組み込まれた洗練された回路によって処理されるため、設計は単純に見えます。

十分に計算された3相信号は、3相信号発生器ステージを介してICのHIN1 / 2/3およびLIN1 / 2/3入力に適用されます。

の出力 IC IRS2330 6つのMOSFETまたはIGBTブリッジネットワークと統合されていることがわかります。これらのドレインは、制御が必要なモーターで適切に構成されています。

ローサイドMOSFET / IGBTゲートは、ブリッジMOSFETステージへのPWM注入を開始するために、上記のPWMジェネレータ回路ステージのIC2ピン＃3と統合されています。この調整は、最終的にモーターが設定に従って（最初の図の1 kプリセットを介して）目的の速度を得るのに役立ちます。

次の図では、必要な3相信号発生器回路を視覚化しています。

三相発電機回路の構成

三相発生器は、2つのCMOSチップCD4035およびCD4009を中心に構築されており、示されているピン配置全体で正確な寸法の三相信号を生成します。

三相信号の周波数は、供給される入力クロックに依存します。入力クロックは、目的の三相信号の6倍である必要があります。つまり、必要な3相周波数が50 Hzの場合、入力クロックは50 x 6 = 300Hzである必要があります。

また、ドライバICの有効周波数を変更するために、上記のクロックを変更できることも意味します。ドライバICは、モーターの動作周波数の変更を担当します。

ただし、上記の周波数変更は電圧の変化に応じて自動で行う必要があるため、電圧から周波数への変換器が不可欠になります。次の段階では、必要な実装のための単純で正確な電圧から周波数への変換回路について説明します。

一定のV / F比を作成する方法

通常、誘導電動機では、モーター速度とトルクの最適な効率を維持するために、スリップ速度またはローター速度を制御する必要があります。これは、一定のV / Hz比を維持することによって可能になります。固定子磁束は入力供給周波数に関係なく常に一定であるため、回転子速度は次の方法で簡単に制御できます。 V / Hz比を一定に保つ。

開ループモードでは、これは大まかに所定のV / Hz比を維持し、手動で実装することで実行できます。たとえば、最初の図では、これはR1と1Kプリセットを適切に調整することで実行できます。 R1が周波数を決定し、1Kが出力のRMSを調整するため、2つのパラメーターを適切に調整することにより、必要な量のV / Hzを手動で適用できます。

ただし、誘導モーターのトルクと速度を比較的正確に制御するには、閉ループ戦略を実装する必要があります。この戦略では、スリップ速度データを処理回路に供給して、V / Hz比を自動調整する必要があります。値は常にほぼ一定のままです。

閉ループフィードバックの実装

このページの最初の図は、以下に示すように、閉ループ自動V / Hzレギュレーションを設計するために適切に変更できます。

上の図では、IC2のピン＃5の電位によって、同じICのピン＃3で生成されるSPWMの幅が決まります。 SPWMは、ピン＃5のメイン12VリップルサンプルをIC2のピン＃7の三角波と比較することによって生成され、これはモーター制御用のローサイドMOSFETに供給されます。

最初、このSPWMは（1Kパーセットを使用して）調整されたレベルに設定され、指定された公称速度レベルでローターの動きを開始するために3相ブリッジのローサイドIGBTゲートをトリガーします。

ローターローターが回転し始めるとすぐに、ローターメカニズムを備えたタコメーターがIC2のピン＃5に比例して追加の電圧を発生させます。これにより、SPWMが比例して広くなり、モーターのステーターコイルにより多くの電圧が発生します。これにより、ローター速度がさらに上昇し、IC2のピン＃5でより多くの電圧が発生します。これは、SPWM等価電圧が上昇できなくなり、ステーターローターの同期が定常状態になるまで続きます。

上記の手順は、モーターの動作期間全体にわたって自己調整を続けます。