ساخت اینورتر سه فاز

اگر از کسانی هستید که مدارچاپی برد قدرت اینورتر را تهیه و مونتاژ کرده اید، قبل از اتصال برد به موتور و برق شهر به موارد زیر عمل کنید:

۱- قبل از وصل موتور به خروجی درایور ابتدا ولتاژ ۱۸ ولت برد را متصل کنید و ولتاژهای ۱۵ ولت و ۵ ولت را در خروجی رگولاتورهای مدار با ولت متر اندازه بگیرید. سپس پالس های سه فاز و فرمان EN را از برد مکمل هدربرد یا هر منبع موجود دیگر اعمال کنید و خروجی های آی سی 74240 که به پین های ۲ تا ۷ آی سی IR2130 وارد می شوند و پالس های اعمال شده به گیت های IGBT ها را با اسیلوسکوپ مشاهده کنید و صحت عملکرد پالس ها را احراز کنید.
۲- یک ورودی AC ولتاژ پایین را از طریق واریاک یا ترانس به تغذیه ای که باید در نهایت به برق شهر وصل شود، متصل کنید و با اسیلوسکوپ پالس های خروجی سه فاز درایور را مشاهده و صحت عملکرد آنها را احراز کنید.
۳- با همان ورودی AC ولتاژ پایین، این بار سه فاز موتور را به خروجی درایور متصل کنید و فرکانس را به تدریج زیاد کنید تا موتور شروع به چرخیدن کند. اگر واریاک در اختیار دارید ولتاژ را به تدریج تا رسیدن به ولتاژ ۲۲۰ ولت زیاد کنید. در ولتاژهای بالا اگر قصد مشاهده خروجی را دارید، پراب اسیلوسکوپ را در وضعیت x10 قرار دهید. در ولتاژهای بالا مراقب برق گرفتگی باشید.
۴- اگر مراحل بالا با موفقیت انجام شد می توانید برق شهر را به کانکتور تغذیه ورودی برد قدرت متصل کنید.

برد قدرت مونتاژ شده اینورتر ۰.۷۵ کیلووات قبل از نصب روی هیت سینک

تصویر مدار چاپی برد قدرت اینورتر ۰.۷۵ کیلووات که برای تعدادی از متقاضیان که ثبت نام کرده بودند ارسال شد

با توجه به هزینه بالای نمونه سازی بردها، تعدادی برد با چاپ سبز و چاپ راهنما سفارش داده شده تا با قیمت مناسب در اختیار کسانی که می خواهند بخش قدرت اینورتر ۰.۷۵ کیلووات را بسازند قرار بگیرد. برای تهیه برد مونتاژ نشده بخش قدرت، پیامی را با ذکر تعداد مورد نیاز به ادمین کانال محصولات (@Knowledge_Plus) بفرستید تا در صورت موجود بودن، ادمین شرایط سفارش برد را برای شما ارسال کند.

فهرست قطعات برد قدرت اینورتر ۰.۷۵ کیلووات و نکاتی که باید در مونتاژ آن رعایت شود در این فایل نوشته شده است

فایل PCB برد قدرت اینورتر سه فاز 0.75KW به همراه توضیحات لازم برای ساخت آن در صفحه دانلود سایت قرار داده شد.
@MC3Delta
@KnowledgePlus

یک فایل مفید حاوی مبانی تئوریک و شماتیک های بخش کنترل و قدرت اینورتر سه فاز
@MC3Delta

نکته: در کاربردهایی که فقط چند سرعت مشخص برای موتور مورد نیاز است، بجای تعیین سرعت از صفحه کلید یا ورودی آنالوگ می توان سرعت موتور را با ورودی های ML1 تا ML5 معین کرد. برای این کار باید P0-00=2 قرار داده شود. اگر P1-00=0 باشد، ۵ سرعت مختلف و اگر P1-00=1 باشد ۸ سرعت مختلف از طریق این ورودی ها قابل تعیین هستند.

یک بار دیگر تاکید می شود که پین های کانکتور ۱۴ پین برد راه انداز هدربرد (کانکتور CN7) باید حتما توسط اپتوکوپلرها از بخش قدرت ایزوله شوند تا احتمال برق گرفتگی به دلیل عدم رعایت ایزولاسیون وجود نداشته باشد.این ایزولاسیون باید در بخش قدرت انجام شود.

چند نکته مرتبط با طراحی بخش قدرت اینورتر:

T.me/KnowledgePlus/43
T.me/KnowledgePlus/61
T.me/KnowledgePlus/67
T.me/KnowledgePlus/181
T.me/KnowledgePlus/290
T.me/KnowledgePlus/733
T.me/KnowledgePlus/1140

برای هدربرد اینورتر به غیر از کنترل دور موتور سه فاز کاربردهای دیگری هم متصور است. مثلا با مقداردهی صحیح به پارامترهای گروه P2 می توانیم دامنه ولتاژ در فرکانس های مختلف را با هم برابر کنیم و شتاب مثبت و منفی را صفر کنیم و روش تولید شکل موج را در وضعیت SPWM قرار دهیم. در این شرایط با فرض قرار دادن طبقات قدرت و فیلترینگ مناسب، یک منبع سینوسی سه فاز با فرکانس متغیر تا حداکثر ۴۰۰ هرتز خواهیم داشت. یا برای ساخت سینوسی ۵۰ هرتز می توانیم از خروجی های یکی از فازها استفاده کنیم.

نکته: برای افزایش گشتاور موتور در فرکانس های پایین، درصد ولتاژ در فرکانس ۰.۵ هرتز را با تنظیم پارامتر P2-02 بالا ببرید. مقدار پیش فرض این پارامتر ۵ درصد است که تا ۲۰ درصد قابل افزایش است. در صورت نیاز به مقادیر بیشتر می توانید منحنی V/f را با یک کردن پارامتر P2-00 در وضعیت User defined قرار داده و دامنه ولتاژ در فرکانس ۰.۵ هرتز را با پارامتر P2-03 در مقادیر بیشتر تنظیم کنید. توجه کنید که بالا رفتن بیش از حد دامنه ولتاژ در فرکانس های پایین می تواند جریان موتور را تا حد غیر مجاز افزایش دهد.

برای ساخت بخش قدرت اینورتر می توانید از مطالب و شماتیک هایی که چند سال پیش برای اینورتر 0.75kw در لینک زیر قرار داده شد کمک بگیرید:

https://www.eca.ir/forums/thread24977.html#post189120

پی نوشت: در استفاده از این شماتیک ها به این نکته توجه کنید که سطح سیگنال high در بخش کنترل ۵ ولت است. در حالی که در هدربرد این سطح ۳.۳ ولت است و باید تغییرات لازم در شماتیک اعمال شود.

نحوه اتصال هدربرد و برد راه انداز آن به مدارات قدرت (بخش پنجم):

با توجه به توضیحات پست های قبلی، در بخش قدرت باید حداقل مدارات زیر وجود داشته باشد:

۱- مدارات تغذیه برای تامین ولتاژ باس DC و تامین ولتاژهای پایین مورد نیاز در بخش قدرت
۲- سوئیچ های نیمه هادی شامل ۶ عدد IGBT یا Mosfet و درایور آنها
۳- مدارات مرتبط با حفاظت ها مانند اندازه گیری جریان موتور و ولتاژ باس DC و دما و ... و ساخت سیگنال های خطا برای اعمال به هدربرد
۴- مدارات ایزولاسیون
۵- در صورت نیاز مدارات مربوط به Dynamic braking
۶- در صورت نیاز تعبیه EMI Filter در مسیر تغذیه ورودی بخش قدرت

نحوه اتصال هدربرد و برد راه انداز آن به مدارات قدرت (بخش چهارم):

در بخش قدرت بسته به نوع طراحی به چند ولتاژ DC با مقادیر مختلف نیازمندیم. علاوه بر ولتاژ باس DC اعمال شده به پل سه فاز که از یکسوسازی برق شهر یا تغذیه ورودی تامین می شود، برای مدارات کنترل و ایزولاسیون بخش قدرت هم معمولا به ولتاژهایی مانند ۱۵ ولت و ۵ ولت و نظایر آن نیاز وجود دارد که این ولتاژها باید با تعبیه مدارات مناسب ساخته شوند. از جمله نکات مهم این است که به دلیل جریان کشی اولیه خازن هایی که روی باس DC قرار می گیرند، در طراحی باید با روش هایی مانند استفاده از NTC یا رله و مقاومت، سرعت شارژ این خازن ها و جریان اولیه آنها محدود شود. اگر بحث بالا رفتن ولتاژ باس DC به دلیل مد ژنراتوری موتور و نیاز به اعمال Dynamic Braking مطرح باشد باید یک سوئیچ قدرت و یک مقاومت با مقدار مناسب با باس DC موازی شود تا در صورت بالا رفتن ولتاژ به دلیل برگشت انرژی از موتور، این سوئیچ روشن شود و توان اضافی در مقاومت موازی تلف شود و ولتاژ تا محدوده غیر مجازی بالا نرود. مدار تشخیص این وضعیت و فرمان به سوئیچ باید در همان بخش قدرت تعبیه شده باشد.

نحوه اتصال هدربرد و برد راه انداز آن به مدارات قدرت (بخش سوم):

روی کانکتور ۱۴ پین موجود روی برد راه انداز، ۶ ورودی برای دریافت فرمان های Fault از طرف بخش قدرت در نظر گرفته شده است. در پارامترهای گروه P5 زمان واکنش به این ورودی ها بصورت مستقل قابل تعریف است. این ورودی ها می توانند برای آشکارسازی خطاهایی نظیر Overcurrent و Overload و Overvoltage و Undervoltage و Overtemperature مورد استفاده قرار بگیرند. کلیه مدارات لازم برای اندازه گیری جریان موتور یا ولتاژ باس DC یا دما و امثال آن باید در بخش قدرت تعبیه شوند و سپس از طریق اپتوکوپلر به ورودی های Fault اعمال شوند.

نحوه اتصال هدربرد و برد راه انداز آن به مدارات قدرت (بخش دوم):

در صورت استفاده از آی سی های درایوری مانند IR2130 که Dead Time را به سیگنال اضافه می کنند، تنها با سه سیگنال خروجی متناظر با ۳ فاز و استفاده از سه گیت Not می توان فرمان های لازم برای ۶ عدد IGBT را ایجاد کرد. اما اگر استفاده از ماژول هایی مانند FSBS15CH60 یا آی سی های درایوری مانند IR2113 مد نظر باشد که Dead Time را به شکل موج ها اضافه نمی کنند، در این شرایط باید از هر ۶ سیگنال تولید کننده شکل موج برای فرمان به بخش قدرت استفاده شود. نکته دیگر طبقه ایزولاسیون است که باید بین بخش قدرت و خروجی هدربرد قرار بگیرد که این کار می تواند برای سیگنال های پر سرعت با اپتوکوپلرهایی نظیر 6N137 انجام شود. البته برخی ماژول ها نظیر سری FSBS و FSBB نیازی به ایزولاسیون ندارند.

نحوه اتصال هدربرد و برد راه انداز آن به مدارات قدرت (بخش اول):

روی برد راه انداز هدربرد یک کانکتور ۱۴ پین وجود دارد که ۶ سیگنال خروجی متناظر با ۶ عدد IGBT بخش قدرت به پین های این کانکتور متصل هستند. این ۶ سیگنال در واقع ۳ جفت سیگنال تولید کننده سه فاز با اختلاف فاز ۱۲۰ هستند و بین سیگنال های هر بازو Dead Time قابل تنظیمی هم اعمال می شود. همچنین یک سیگنال Enable برای فعال و غیرفعال کردن کل IGBT های بخش قدرت در کانکتور ۱۴ پین وجود دارد. این ۷ خروجی ایزوله نیستند و ایزولاسیون آنها باید در برد قدرت انجام شود.

خلاصه ای از پارامترهای نسخه فعلی هدر برد اینورتر:

پارامترهای گروه P0
-تعیین منبع فرکانس شامل keypad یا ورودی آنالوگ یا ورودی های multifunctional
-تعیین نحوه استارت موتور از keypad یا کنتاکت های Fwd/Rev
-جهت چرخش موتور
-شتاب های مثبت و منفی
-حداقل و حداکثر فرکانس در محدوده 0.5 تا 400 هرتز در صورتی که منبع تعیین فرکانس keypad باشد
-تعیین محدوده فرکانس متناظر با ورودی آنالوگ در یکی از دو حالت 0.5 تا 200 هرتز یا 0.5 تا 400 هرتز و تعیین فرکانس های حداقل و حداکثر برای هر یک از این دو محدوده
-نحوه توقف موتور با شتاب منفی یا چرخش آزاد
-تعداد قطب های موتور
-نمایش فرکانس یا RPM
-نمایش سرعت لحظه ای یا نهایی روی صفحه نمایش
-تعیین سرعت اولیه بعد از روشن شدن درایور در یکی از دو وضعیت سرعت حداقل یا سرعت پیش فرض
-مقدار فرکانس پیش فرض اولیه
-مجوز راه اندازی ناگهانی بعد از روشن شدن درایور یا ریست کردن وضعیت خطا

پارامترهای گروه P1
-تعیین فرکانس های پیش فرض متناظر با ورودی های multifunctional و مد انتخاب آن
-تعیین کلید stop یا ورودی emergency stop به عنوان منبع ریست کردن وضعیت خطا
-تعیین منطق خروجی های Run و Fault

پارامترهای گروه P2
-تعیین منحنی V/f بصورت ثابت یا قابل تعریف توسط کاربر
-تعیین ولتاژهای مختلف متناظر با منحنی تعریف شده V/f
-تعیین فرکانس Base

پارامترهای گروه P3
-تعیین فرکانس carrier
-تعیین نحوه تولید pwm

پارامترهای گروه P4
-برگشت به وضعیت اولیه کارخانه
-نسخه نرم افزار

پارامترهای گروه P5 که فقط با ورود Password قابل دسترس هستند
-تعیین مقدار Dead time
-زمان های قابل تعریف برای عمل کردن ورودی های شش گانه Fault
-تعیین منطق خروجی های pwm و enable
-عدد Password

فیلمی از راه اندازی موتور سه فاز با هدربرد اینورتر
instagram.com/p/B2R4BmNHC8f/?igshid=1ki5p8wbefle2