Плавное регулирование частоты асинхронного двигателя

[Antifritz]

Есть однофазный асинхронный двигатель (с фазосдвигающим конденсатором) мощностью 1,3кВт. Нужно плавно регулировать его обороты. Пока что есть мысль выкинуть конденсатор и генерировать две синусоиды(со сдвигом фазы) переменной частоты микроконтроллером, посредством ШИМ и MOSFETов. Есть ли еще какие методы решения поставленной задачи? Как реализованы промышленные преобразователи частоты?

[Seriyvolk]

Именно так промышленные и реализованы...

[WandererSc]

я как-то пытался это сделать, но дальше программирования МК дело не дошло. (только на осциллографе смотрел как плавно регулируется частота синусоиды)

[Antifritz]

Тогда правильно ли я понимаю: после того как 220В с розетки пройдет через диодный мост получится 280В постоянки(амплитудное напряжение на 0,9)? Синусоида после МОСФЕТа и какого-нибудь фильтра будет изменятся от 0 до +280В, то есть амплитудное значение - 140В, действующее - 98,9В? Что бы получить 220В на выходе сначала входное напряжение нужно повысить? Или существуют какие-то иные способы генерации синусоиды?

[eufs]

Выпрямленное напряжение без учета падения на мосте 220*1.41=310В. Под нагрузкой оно немного промодулируется и просядет, но все равно будет пригодно для получения из него ШИМ для максимального действующего 220В 50Гц. Конденсаторов в выпрямителе надо побольше. Инвертор будет для вашего случая двухканальный мостовой. То есть четыре пары транзисторов. И обмотки надо будет разделить. В другом варианте (с двумя парами транзисторов и неразделенными обмотками) нужно делать повышающий преобразователь, по типу ККМ, чтобы получить на звене постоянного тока 600В.
Вообще, здесь,наверное, можно рекомендовать заменить ваш двигатель на трехфазный Y380/D220, с переключенными в треугольник обмотками. Тогда будет три пары транзисторов и стандартная трехфазная система. Есть много готовых схем получения трех фаз для питания двигателя из однофазной сети 220В.
Для асинхронных двигателей общего применения соблюдается зависимость U/F=const. То есть во сколько раз понижаете частоту, во столько раз действующее напряжение должно быть меньше. В фазосдвигающую обмотку однофазных двигателей, напряжение надо подавать той же амплитуды и частоты, что и в рабочую, но сдвинутым на 90 градусов в сторону опережения.
Эти двигатели попадают под теорию векторного управления, но это довольно сложное и хлопотное мероприятие. Если сделать инвертор с запасом и защитой по току, можно просто медленно разгонять и тормозить, чтобы скольжение в двигателе оставалось в допустимых пределах. В простых самодельных инверторах так и сделано.

[sasha2011]

Существует ещё , помимо, частотного, амплитудное и фазовое управление.
При амплитудном управлении на одну обмотку подаётся синус постоянной амплитуды,
а на вторую регулируемое по амплитуде напряжение.
Во втором случае амплитуды напряжений подаваемые на обмотки постоянны, но со сдвигом фазы.
В обоих случаях регулирование скорости происходит за счёт несимметрии питания мотора.
Система управления проще при данных способах, но использование двигателя по мощности
меньше чем при частотном управлении.

[Antifritz]

Вообще, здесь,наверное, можно рекомендовать заменить ваш двигатель на трехфазный

амплитудное и фазовое управление.

Эти варианты не подходят .

Инвертор будет для вашего случая двухканальный мостовой. То есть четыре пары транзисторов.
...
В другом варианте (с двумя парами транзисторов и неразделенными обмотками)

А можно где-то увидеть схему включения транзисторов в обеих случаях? Ну или хотя бы на словах объяснить что и куда подключено.

[WandererSc]

Ну или хотя бы на словах объяснить что и куда подключено.

я это представляю так. 220 выпрямляется с удвоением. получается +300 и -300. (это не промышшленные масштабы. можно и без ККМ)
общий провод (тот куда сходятся 2 обмотки) на среднюю точку.
И два полумоста подают напряжение на обмотки.

Синусоида после МОСФЕТа и какого-нибудь фильтра

как мне обьясняли, то при частоте ШИМ 3-5кГц фильтр не нужен.

[Starichok51]

в промышленных частотниках фильтр применяется при большой длине кабеля до двигателя.
а так - сами обмотки двигателя являются хорошим фильтром.

[eufs]

Спасибо,WandererSc. Забыл про удвоители .
Я себе представляю инвертор примерно так:

[Кот_Баюн]

В большенстве простеньких частотников(до 1,5кВт) нету никаких удвоителей напряжения. Там просто диодный мост и парочка электролитов.
Для каких целей надо плавное регулирование? В некоторых случаях сгодятся и тиристорные/симисторные приводы.

[eufs]

В большенстве простеньких частотников(до 1,5кВт) нету никаких удвоителей напряжения. Там просто диодный мост и парочка электролитов...

Особенно для однофазных двигателей...Читать посты в теме иногда полезно.

[WandererSc]

так там и по 3 пары ключей

[Antifritz]

Всем спасибо, походу будем клепать что-то типа такого, как нарисовал eufs. Кстати, на сколько эффективна такая схема в плане пульсаций на выходе выпрямителя?

[eufs]

По сути - два однополупериодных выпрямитель, работающих по очереди. Так что по 470 мкф в плечо для 3,5А (Iн/2) будет еще и мало.

[Antifritz]

Тогда еще такой вопрос: обязательно ли использовать драйвер МОСФЕТов или их можно подключить к контроллеру напрямую через импульсные трансформаторы (ну или еще какую развязку применить)?

[WandererSc]

напрямую то нет.
а самодельные драйвера на транзисторах прилепить можно.
например как здесь http://www.mastercity.ru/ubb_new/images/20408000102.gif
или оптодрайвера, как говориться "на вкус и цвет"

[Kotiachiy]

Добрый вечер, форумчане)
Я-виновник появления этой темы . Если более детально, то ситуация такая: двигатель стоит на насосе для скважины, сейчас его работа контролируется при помощи реле давления и гидроаккумулятора. Так уж вышло, что для большинства нужд мощность насоса избыточна, поэтому чаще всего ему приходится работать в прерывистом режиме. Мотору это долговечности не прибавляет, да и давление в водопроводной системе сильно разбрасывается-от 1.6 до 2.5 атмосфер. Вобщем, инвертор делается на замену релюшке, в идеале он должен подстраивать обороты насоса так, чтобы при любом расходе воды давление в системе было постоянным. Но это пока далекая перспектива, сейчас я пока просто собираю инвертор с регулируемой частотой. Знаю, есть готовые решения, но цены на них,увы, для меня неподьемные (.

Теперь о схеме: я поспешил, приобрел конденсаторы 470mF/400v, и только сейчас понял, что их будет мало. Докупить еще не проблема, но вопрос в том, насколько безопасно ставить такие "бочки" в больших количествах?

[eufs]

Ставить конденсаторы можно в любых количествах, если позаботиться о броске тока в момент подачи питания на устройство. В простом случае - это может быть позистор, в более правильном - зарядный резистор и замыкающее его реле времени. Рекомендуется нарисованное. Хоть в каком то виде при заряде контролируется оба плеча. Легко добавляется второе реле(с транзистором) для отключения от сети (чтобы зарядный резистор не сгорел), если за определенное время напряжение так и не выросло. Впрочем, светодиод оптопары можно повесить куда угодно, хоть на управляющий МК.

[Kotiachiy]

eufs, спасибо за ответ. Извините за долгое отсутствие).
Пока что отладил генерацию синусоиды, сейчас решаю проблему управления верхним плечом (вернее, плечами) инвертора. Думал использовать для этого драйвер IRS2113, прочитал статью здесь. Возник вопрос: может ли этот драйвер использоваться в моей схеме, т.к здесь у второго полюса нагрузки напряжение будет +300 В относительно его (драйвера) земли? В найденных мною схемах , обычно, второй полюс нагрузки совпадал с землей драйвера. Или может есть альтернатива драйверам, более простая в реализации?