Puis-je assembler les convertisseurs de fréquence moi-même? Principe de fonctionnement et schéma de connexion des convertisseurs de fréquence

Pour faire des convertisseurs de fréquence votreLes mains sont assez difficiles, car il faut bien comprendre l'électronique de puissance et la technologie des semi-conducteurs. Mais avant de penser à concevoir cet appareil, vous devez savoir dans quel but ils sont utilisés. Vous aurez également besoin de savoir quels sont les principaux composants de ces systèmes électroniques.

Qu'est-ce qu'un convertisseur de fréquence?

Tout le monde sait qu'il y a du courant alternatif dans le réseau, etil y a une certaine fréquence. En Russie, la norme est de 50 Hertz. Dans certains pays occidentaux, une norme légèrement différente est de 60 Hertz. Sur la base de la fréquence du courant, le fonctionnement de nombreux appareils dépend. Les convertisseurs sont utilisés pour alimenter des moteurs asynchrones. Il y a beaucoup de raisons d'utiliser des moyens électroniques. Par exemple, dans l'industrie, les FI sont largement utilisées, car leur utilisation vous permet de vous débarrasser d'énormes mécanismes.

Si plus en détail, puis changer la vitesse de rotationbandes sur le convoyeur peut être en utilisant une boîte de vitesses, qui est basée sur une sorte de boîte de vitesses de la voiture. Et il peut être à la fois mécanique (en utilisant plusieurs vitesses) et variateur. Mais beaucoup plus efficace est le changement dans les paramètres du courant, qui alimente le moteur. Tournez la résistance variable pour changer la vitesse de rotation du convoyeur. Et la fréquence peut être modifiée dans une large gamme.

Quelles sont les propriétés des convertisseurs de fréquence?

En outre, les paramètres IF vous permettent d'atteindre,que le moteur électrique va progressivement prendre de l'élan en quelques secondes. L'heure est définie par l'utilisateur en programmant les fonctions du variateur de fréquence. De même, vous pouvez faire avec le temps d'arrêt de l'induit du moteur. Cela vous permet de réduire la charge sur le lecteur, ce qui affecte directement sa ressource.

En outre, pour les petites entreprisesil n'y a pas de possibilité de fournir un réseau triphasé, mais il est nécessaire pour cela, l'utilisation de convertisseurs de fréquence - c'est la véritable panacée. Il existe de nombreux modèles de périphériques connectés à un courant monophasé alternatif, et la sortie, ils ont produit trois. Par conséquent, il est possible d'allumer le moteur électrique dans la prise habituelle. Et dans ce cas, il ne perdra pas de pouvoir, son travail sera correct.

Composants de puissance des convertisseurs

Tous les convertisseurs de fréquence utilisenttransistors puissants IGBT ou MOSFET. Ils sont idéaux pour ce type de travail. Ils sont montés dans des modules séparés. Une telle méthode d'installation peut améliorer les performances d'un dispositif électronique. Ces transistors fonctionnent en mode clé, le contrôle est effectué à l'aide d'un système à microprocesseur. Le fait est que toute commande est à faible courant, une commutation haute tension n'est pas nécessaire. Par conséquent, il peut être assuré par le microprocesseur le plus simple.

Les séries d'assemblage spéciales les plus souvent utiliséesIR2132 et IR2130. Ils se composent de six pilotes qui contrôlent les clés. Trois sont utilisés pour le bas, et trois pour le supérieur. Un tel ensemble permet de réaliser une cascade simple d'un convertisseur de fréquence. En outre, il a plusieurs degrés de protection. Par exemple, de court-circuit et de surcharge. Des caractéristiques plus détaillées de tous les éléments peuvent être trouvées dans les manuels. Mais toutes les cellules de puissance ont un inconvénient énorme - le coût élevé des produits.

Schéma fonctionnel du convertisseur

Tout convertisseur de fréquence pour le moteurIl se compose de trois unités principales - redresseur, filtres, inverseur. Il s'avère que la tension alternative est d'abord convertie en une tension constante, puis filtrée. Après tout cela, il est inversé à la variable. Mais il y a une troisième unité - le contrôle du microprocesseur de l'onduleur. Et pour être plus précis, de puissants transistors IGBT. S'il vous arrive de traiter avec des freestanders, alors vous savez que sur le panneau avant ils ont plusieurs boutons pour la programmation.

L'instruction du convertisseur de fréquence indiqueravous, comment configurer toutes les fonctions. C'est une question très compliquée, car il y a pas mal de réglages même dans l'appareil le plus simple. En outre, que le dispositif électronique vous permet de modifier la vitesse de rotation du moteur, d'ajuster le temps d'accélération et de décélération, il existe plusieurs degrés de protection. Par exemple, en dépassant le courant. Si un tel appareil est utilisé, il n'est pas nécessaire d'installer des disjoncteurs.

Bloc redresseur

Selon quel est le but deconvertisseur de fréquence, différents étages de redresseurs sont utilisés. Une variante d'alimentation peut provenir soit d'un réseau triphasé, soit d'un réseau monophasé. Mais à la sortie du variateur, dans tous les cas, il existe une tension alternative triphasée. Mais pour mener le contrôle actuel, il faut d'abord le redresser. Le fait est qu'il est assez difficile de gérer les variables - vous devez utiliser de grands rhéostats, ce qui n'est pas très pratique. De plus, le moment est venu pour la microélectronique et l'automatisation d'appliquer des technologies obsolètes non seulement déraisonnables, mais aussi très peu rentables.

Pour la rectification du courant alternatif triphaséUn dispositif électronique constitué de six diodes semi-conductrices est utilisé. Ils sont inclus dans le circuit en pont, il s'avère que chaque paire de diodes sert à redresser une phase. A la sortie de l'unité de redressement, une tension constante apparaît, sa valeur est égale à celle qui est transmise à l'entrée. A ce stade, toutes les transformations sont terminées, aucun contrôle n'est effectué sur ce bloc. Dans le cas où l'alimentation est fournie par un réseau monophasé, une cascade de redresseurs est suffisante, même à partir d'une seule diode. Mais il est plus efficace d'utiliser un circuit en pont de quatre.

Bloc de filtre

Ce module est utilisé pour le filtragetension constante. La version la plus simple de l'unité est l'inducteur inclus dans la rupture du bras plus. Un condensateur électrolytique est connecté entre les pôles. Il a une fonction - pour se débarrasser de la composante variable. Le fait est que le redresseur n'est pas capable de se débarrasser complètement des pulsations. Il reste un petit composant du courant alternatif, qui peut causer des interférences considérables pendant le fonctionnement.

Pour l'examen du principe de fonctionnement du bloc de filtreil est nécessaire d'effectuer l'analyse en remplaçant les éléments. Lors de l'utilisation dans le circuit de condensateur de résistance termes DC inductivité est remplacé rupture remplacé. Mais quand le courant alternatif est appliqué, la capacité est remplacée par la résistance. Par conséquent, l'ensemble de la composante variable disparaît, car un court-circuit se produit dans ce cas. Il est difficile de comprendre cela, il est nécessaire de comprendre les fondements théoriques de l'ingénierie électrique. Mais le convertisseur de fréquence de la phase 3 ne peut pas être fait sans cela.

Cascade de l'onduleur

Et ici commence le plus intéressant -utilisation de puissants transistors IGBT. Ils sont contrôlés par un système à microprocesseur, la performance de l'ensemble du variateur de fréquence dépend de la qualité de leur fonctionnement. Un tel circuit convertisseur de tension est largement utilisé. En fait, en utilisant des transistors de puissance, vous pouvez inverser n'importe quelle tension. Au total, six éléments sont utilisés dans le schéma le plus simple - deux pour chaque phase. Le convertisseur de fréquence 220 volts produit à chaque phase par rapport à zéro.

Pour se débarrasser de l'apparition de l'inversetension, il est nécessaire d'utiliser des diodes semi-conductrices. Ils sont commutés entre le collecteur et l'émetteur des transistors de puissance. Le contrôle est effectué à l'entrée de la base. Comme il a été mentionné précédemment, les convertisseurs de fréquence, fabriqués par eux-mêmes, ont deux transistors par phase dans la cascade de l'onduleur. Inclure leurs p-n-jonctions en série. La phase est retirée du milieu de chaque épaule. Des modules prêts à l'emploi sont en vente, ils ont des bornes pour fournir la tension continue, ainsi que trois contacts pour l'élimination du courant alternatif triphasé. En outre, il existe un connecteur pour connecter le système de contrôle du microcontrôleur.

Contrôle par microprocesseur

Utilisé pour changer la vitesse de l'arbreconvertisseur de moteur, la tension dont la fréquence par défaut est de 50 Hz, peut être modifiée en amplitude sur une large gamme. Et plus précisément, de zéro à la fréquence que le microprocesseur peut fournir. La dernière exigence est basique: il s'agit de la possibilité de connecter plusieurs périphériques. Lorsque vous construisez un transducteur, la tension dont la fréquence varie avec la résistance variable doit être contrôlée par le processeur. Il est choisi avec soin, il doit avoir un nombre suffisant de ports d'entrée-sortie.

Il est possible de compliquer un peu le système en se connectantMicrocontrôleur LCD. Il ne nécessite pas un rendu des couleurs élevé, assez monochrome, comme dans les calculatrices simples. De plus, les boutons de programmation sont connectés aux ports d'E / S. Voilà comment vous pouvez faire un simple convertisseur de fréquence. Le prix de tous les éléments ne sera pas plus de deux mille roubles. Mais le coût d'un onduleur avec une puissance de 200-750 watts varie dans la gamme de 6500 à 12000 roubles. Cela dépend du fabricant et des capacités de l'appareil.

Logement pour l'appareil

Convertisseurs de fréquence, avec leurs propres mainsFabriqué, doit avoir un boîtier fiable. Cela dépend non seulement de la facilité d'utilisation, mais aussi de l'efficacité. La base est en aluminium. La raison de l'utilisation de ce matériau est la nécessité d'un refroidissement de haute qualité. En fonctionnement, le module IGBT devient très chaud, et la température augmente également pour les diodes semi-conductrices. Et ce n'est pas grave du tout, le convertisseur de fréquence est 380 ou le même que 220 volts pour vous.

Le reste de la coque est fait deplastique Il est nécessaire, que tous les éléments de puissance sont cachés par elle, qu'il n'y avait pas de contact accidentel de conclusions à haute tension au travail. Dans la partie avant, il est nécessaire de prévoir un trou pour l'écran LCD et les boutons. Séparément, dans un endroit pratique, une résistance variable est installée. Lors de la programmation du microcontrôleur, il est nécessaire de prendre en compte que cette résistance modifie la fréquence du courant de sortie.

Eléments d'échange de chaleur du système

Une attention particulière devrait être accordée à l'élimination de la chaleur. Plus l'appareil en cours de développement est puissant, plus le système de refroidissement doit être fiable. Comme mentionné ci-dessus, le substrat doit être en aluminium. Le circuit du convertisseur de tension doit fournir une protection contre la surchauffe. A cet effet, il est nécessaire de percer un trou dans le boîtier, un capteur de température y est monté. A partir de là, le signal est acheminé à travers le dispositif d'adaptation vers le microcontrôleur. Si la température maximale est dépassée, la charge doit être déconnectée. Par conséquent, le module de transistor de puissance est désactivé.

Pour améliorer le transfert de chaleur, il est nécessaire d'utiliserles fans. Leur emplacement doit être choisi de sorte que le flux d'air refroidisse les ailettes du dissipateur thermique du corps. Pour augmenter l'efficacité du système de refroidissement, il est nécessaire d'utiliser une pâte thermique. Il est plus raisonnable d'allumer les ventilateurs au démarrage de l'appareil. Mais il est également possible de programmer le contrôleur en utilisant le signal du capteur de température. Lorsque la température est égale à la moitié de celle à laquelle l'arrêt d'urgence de l'appareil se produit, les ventilateurs sont allumés.

Plaque de montage

Comme le circuit est le meilleurutiliser des options prêtes à l'emploi. En vente il y a des planches de différentes tailles avec des trous autour desquels il y a de petits contacts étamés. Dans le langage courant, on les appelle "poisson". La seule chose qui devrait être prise en compte est la possibilité de remplacer le processeur et les puces. Pour ce faire, vous devez utiliser des connecteurs soudés à la carte. Convertisseurs de fréquence avec leurs propres mains pour produire le meilleur avec le calcul d'un remplacement rapide des éléments. Une puce ou un contrôleur est simplement installé dans ce connecteur, comme une prise dans une prise.

Conclusions

Vous pouvez faire et auto-convertisseurfréquence. Le prix des analogues, comme nous l'avons découvert, est beaucoup plus élevé. Bien sûr, ils ont plus d'opportunités. Mais en fait, si vous regardez de près, il s'avère que seulement cinq fonctions sont réellement utilisées. Lors de l'utilisation du variateur, il est nécessaire de modifier la vitesse de rotation, ainsi que le temps d'accélération et de décélération. La fonction inverse est légèrement moins utilisée et le courant maximal autorisé change.