Mạch biến tần 3 pha đơn giản

Bài viết thảo luận về cách tạo một mạch biến tần 3 pha có thể sử dụng kết hợp với bất kỳ mạch biến tần sóng vuông một pha thông thường nào. Mạch được yêu cầu bởi một trong những độc giả quan tâm của blog này.

CẬP NHẬT : Tìm kiếm một thiết kế dựa trên Arduino? Bạn có thể thấy điều này hữu ích:

Biến tần 3 pha Arduino

Khái niệm vi mạch

Tải 3 pha có thể được vận hành từ bộ nghịch lưu một pha bằng cách sử dụng các giai đoạn mạch được giải thích sau đây.

Về cơ bản, các giai đoạn liên quan có thể được chia thành ba nhóm:

• Các Mạch tạo PWM
• Các Bộ tạo tín hiệu 3 pha mạch điện
• Mạch điều khiển MOSFET

Sơ đồ đầu tiên dưới đây cho thấy giai đoạn máy phát PWM, nó có thể được hiểu như sau:

Bộ tạo dao động và giai đoạn PWM

IC 4047 được nối dây theo tiêu chuẩn dep Lê bộ tạo đầu ra ở tốc độ tần số nguồn mong muốn do VR1 và C1 đặt.

PWM push-pull có kích thước hiện có sẵn tại đường giao nhau E / C của hai bóng bán dẫn BC547.
PWM này được áp dụng cho đầu vào của máy phát điện 3 pha được giải thích trong phần tiếp theo.

Đoạn mạch dưới đây cho thấy một mạch phát điện ba pha đơn giản, biến đổi tín hiệu đầu vào đẩy kéo ở trên thành 3 đầu ra rời rạc, lệch pha một góc 120 độ.

Các đầu ra này được phân chia thêm bởi các giai đoạn đẩy-kéo riêng lẻ được thực hiện từ các giai đoạn cổng KHÔNG. 3 pha 120 độ rời rạc này đã dịch chuyển, PWM kéo đẩy giờ đây trở thành tín hiệu đầu vào cấp liệu (HIN, LIN) cho giai đoạn trình điều khiển 3 pha cuối cùng được giải thích bên dưới.

Bộ tạo tín hiệu này sử dụng một nguồn cung cấp 12V duy nhất chứ không phải nguồn cung cấp kép.

Giải thích đầy đủ có thể được tìm thấy trong này Bài báo bộ tạo tín hiệu 3 pha

Mạch bên dưới cho thấy một giai đoạn mạch biến tần nghịch lưu 3 pha sử dụng cấu hình mosfet cầu H nhận các PWM chuyển pha từ giai đoạn trên và chuyển đổi chúng thành các đầu ra AC điện áp cao tương ứng để vận hành tải 3 pha được kết nối, thông thường đây sẽ là 3 động cơ pha.

Điện áp cao 330 trên các phần trình điều khiển mosfet đơn lẻ thu được từ bất kỳ bộ biến tần một pha tiêu chuẩn nào được tích hợp trên các cống mosfet được hiển thị để cấp nguồn cho tải 3 pha mong muốn.

Giai đoạn điều khiển toàn cầu 3 pha

Ở trên Mạch phát điện 3 pha (sơ đồ thứ hai cuối cùng) sử dụng sóng sin không có ý nghĩa vì 4049 cuối cùng sẽ chuyển đổi nó thành sóng vuông và hơn nữa các IC điều khiển trong thiết kế cuối cùng sử dụng IC kỹ thuật số sẽ không phản hồi với sóng sin.

Do đó, một ý tưởng tốt hơn là sử dụng bộ tạo tín hiệu sóng vuông 3 pha để cấp cho giai đoạn trình điều khiển cuối cùng.

Bạn có thể tham khảo bài viết giải thích cách làm mạch biến tần năng lượng mặt trời 3 pha để hiểu về chức năng của giai đoạn phát tín hiệu 3 pha và chi tiết thực hiện.

Sử dụng IC IR2103

Dưới đây có thể nghiên cứu một phiên bản tương đối đơn giản hơn của mạch nghịch lưu 3 pha ở trên, sử dụng IC IR2103 half bridge driver ICS. Phiên bản này thiếu tính năng tắt, do đó nếu bạn không muốn kết hợp tính năng tắt, bạn có thể thử thiết kế đơn giản hơn sau đây.

Đơn giản hóa các thiết kế trên

Trong mạch biến tần 3 pha được giải thích ở trên, giai đoạn máy phát điện 3 pha trông phức tạp không cần thiết, và do đó tôi quyết định tìm kiếm một phương án thay thế dễ dàng hơn để thay thế phần cụ thể này.

Sau một số tìm kiếm, tôi đã tìm thấy mạch máy phát điện 3 pha thú vị sau đây trông khá dễ dàng và đơn giản với các cài đặt của nó.

Do đó, bây giờ bạn có thể chỉ cần thay thế hoàn toàn IC 4047 đã giải thích trước đó và phần opamp và tích hợp thiết kế này với đầu vào HIN, LIN của mạch trình điều khiển 3 pha.

Nhưng hãy nhớ rằng bạn sẽ vẫn phải sử dụng các cổng N1 ---- N6 giữa mạch mới này và mạch điều khiển cầu đầy đủ.

Tạo mạch biến tần 3 pha năng lượng mặt trời

Cho đến nay chúng ta đã học cách tạo một mạch biến tần 3 pha cơ bản, bây giờ chúng ta sẽ xem cách chế tạo một bộ nghịch lưu năng lượng mặt trời với đầu ra 3 pha bằng cách sử dụng các IC rất bình thường và các thành phần thụ động.

Khái niệm về cơ bản là giống nhau, tôi chỉ thay đổi giai đoạn máy phát điện 3 pha cho ứng dụng.

Yêu cầu cơ bản về biến tần

Để có được đầu ra xoay chiều 3 pha từ bất kỳ pha đơn hoặc nguồn DC nào, chúng ta sẽ yêu cầu ba giai đoạn mạch cơ bản:

1. Máy phát điện 3 pha hoặc mạch xử lý
2. Một mạch giai đoạn nguồn trình điều khiển 3 pha.
3. Một mạch chuyển đổi tăng cường
4. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời (được xếp hạng thích hợp)

Để tìm hiểu cách kết hợp bảng điều khiển năng lượng mặt trời với pin và biến tần, bạn có thể đọc hướng dẫn sau:

Tính toán bảng điều khiển năng lượng mặt trời cho Biến tần

Một ví dụ điển hình có thể được nghiên cứu trong bài viết này giải thích một mạch biến tần 3 pha đơn giản

Trong thiết kế hiện tại, chúng tôi cũng kết hợp ba giai đoạn cơ bản này, trước tiên chúng ta hãy tìm hiểu về mạch xử lý máy phát điện 3 pha từ cuộc thảo luận sau:

Làm thế nào nó hoạt động

Sơ đồ trên cho thấy mạch xử lý cơ bản trông có vẻ phức tạp nhưng thực tế không phải vậy. Mạch được tạo thành từ ba phần, IC 555 xác định tần số 3 pha (50 Hz hoặc 60 Hz), IC 4035 chia tần số thành 3 pha yêu cầu cách nhau một góc pha 120 độ.

R1, R2 và C phải được chọn thích hợp để đạt được tần số 50 Hz hoặc 60 Hz ở chu kỳ làm việc 50%.

8 cổng NOT từ N3 đến N8 có thể được kết hợp đơn giản để tách ba pha được tạo thành các cặp đầu ra logic cao và thấp.

Các cổng NOT này có thể được mua từ hai IC 4049.

Các cặp đầu ra cao và thấp này qua các cổng NOT được hiển thị trở nên cần thiết để cấp nguồn cho giai đoạn công suất trình điều khiển 3 pha tiếp theo của chúng tôi.

Sau đây giải thích chi tiết về mạch điều khiển mosfet 3 pha điện năng lượng mặt trời

Lưu ý: Chân ngắt phải được nối với đường đất nếu không sử dụng, nếu không mạch sẽ không hoạt động

Như có thể thấy trong hình trên, phần này được xây dựng trên 3 IC điều khiển nửa cầu riêng biệt sử dụng IRS2608 chuyên dùng để điều khiển các cặp mosfet bên cao và bên thấp.

Cấu hình trông khá đơn giản, nhờ vào vi mạch điều khiển rất phức tạp này từ chỉnh lưu quốc tế.

Mỗi tầng vi mạch có các chân đầu vào HIN (In cao) và LIN (In thấp) riêng và cũng có các chân Vcc / đất nguồn cung cấp tương ứng của chúng.

Tất cả các Vcc được yêu cầu phải được kết hợp với nhau và kết nối với đường cung cấp 12V của mạch đầu tiên (pin4 / 8 của IC555), để tất cả các giai đoạn mạch có thể truy cập vào nguồn cung cấp 12V lấy từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

Tương tự, tất cả các chân nối đất và đường dây phải được tạo thành một đường ray chung.

HIN và LIN phải được kết hợp với các đầu ra được tạo ra từ các cổng NOT như được chỉ định trong sơ đồ thứ hai.

Sự sắp xếp ở trên xử lý và khuếch đại 3 pha, tuy nhiên vì đầu ra 3 pha phải ở mức chính và một bảng điều khiển năng lượng mặt trời có thể được đánh giá ở mức tối đa là 60V, chúng tôi phải có một sự sắp xếp có thể cho phép tăng mức thấp này 60 tấm pin mặt trời vôn đến mức 220V hoặc 120V yêu cầu.

Sử dụng Bộ chuyển đổi Flyback Buck / Boost dựa trên IC 555

Điều này có thể dễ dàng thực hiện thông qua một mạch chuyển đổi tăng cường dựa trên IC 555 đơn giản như có thể được nghiên cứu dưới đây:

Một lần nữa, cấu hình hiển thị của bộ chuyển đổi tăng áp 60V sang 220V trông không quá khó và có thể được xây dựng bằng các thành phần rất bình thường.

IC 555 được cấu hình như một bộ cảm ứng với tần số khoảng 20 đến 50 kHz. Tần số này được đưa đến cổng của một MOSFET chuyển mạch thông qua một giai đoạn BJT kéo đẩy.

Trái tim của mạch tăng áp được hình thành với sự trợ giúp của một máy biến áp lõi ferit nhỏ gọn nhận tần số truyền động từ mosfet và chuyển đổi đầu vào 60V thành đầu ra 220V cần thiết.

220V DC này cuối cùng được gắn với giai đoạn trình điều khiển mosfet đã giải thích trước đó trên các cống của mosfet 3 pha để đạt được đầu ra 3 pha 220V.

Máy biến áp bộ chuyển đổi tăng cường có thể được xây dựng trên bất kỳ cụm lõi / suốt chỉ EE phù hợp nào sử dụng dây chính 1mm 50 vòng (hai dây điện từ tương tự 0,5mm song song) và thứ cấp sử dụng dây điện từ o,5 mm với 200 vòng