Schéma VFD :schémas de circuit VFD, types et comment en construire un

Tous les passionnés d'électronique ont rencontré le terme VFD. VFD est l'abréviation de Variable Frequency Drive, également appelé Variable Speed ​​Drives and Inverters. Son utilisation principale est de gérer la vitesse d'un moteur à courant alternatif. En termes simples, ce sont des contrôleurs de moteur qui régulent la fréquence et la tension servies au moteur électrique, en fonction de ses besoins spécifiques. Généralement, les trois principaux composants d'un schéma VFD sont le redresseur, la liaison CC et un onduleur.

Ici, nous explorons le concept des circuits en pont VFD, les différentes sections, les types de VFD, ainsi que leurs avantages et inconvénients.

Un petit variateur de fréquence

1. Qu'est-ce que le circuit VFD et comment fonctionne-t-il ?

Comme mentionné ci-dessus, le variateur de fréquence fait fonctionner une spécification de moteur à courant alternatif à des vitesses variables. Vous devez noter que le moteur à courant alternatif alterne sa vitesse en changeant la fréquence de tension utilisée pour le faire fonctionner. Cela implique que lorsque vous appliquez une tension de 50 Hz à un moteur à courant alternatif, le moteur fonctionne à une vitesse nominale. Cependant, si la tension d'entrée que vous utilisez dépasse 50 Hz, le moteur tourne plus vite que la vitesse nominale. Mais si la fréquence de tension que vous avez fournie est inférieure à 50 Hz, le moteur fonctionne lentement.

Conformément au principe de fonctionnement VFD, le contrôleur électronique modifie la fréquence de tension envoyée au moteur à induction. Grâce à l'invention d'un microprocesseur avancé, le VFD fonctionne comme un dispositif variable qui contrôle la vitesse du moteur et le protège contre les surintensités pendant les conditions de travail et d'arrêt.

Le circuit d'entraînement à fréquence variable garantit l'excès de courant du moteur lors du fonctionnement, ce qui aide à réduire les coûts des services publics. Actuellement, vous remarquerez que le schéma VFD est un type populaire de transistor de sortie utilisé pour un système de contrôle. Ce dispositif électrique qui transforme la fréquence d'alimentation en courant alternatif, le circuit VFD, comprend trois parties. Ces pièces sont un pont redresseur pleine onde, une liaison CC et un onduleur.

(Le principe de fonctionnement d'un circuit à fréquence variable)

Schéma fonctionnel de base d'un VFD triphasé

Trois sections importantes constituent le schéma fonctionnel d'un VFD. Ces rubriques incluent

• La zone de conversion de puissance.
• La section de contrôle du microprocesseur est responsable du contrôle des opérations VFD.
• La section de consommation d'énergie change la tension AC en DC. Change également le courant continu en une tension triphasée.

(Un variateur de fréquence triphasé)

Le circuit VFD se compose de trois parties

Redresseur

Il régule le courant alternatif triphasé entrant et le transforme en courant continu. Les VFD monophasés à faible puissance possèdent des circuits redresseurs monophasés utilisant des diodes. Pourtant, les VFD triphasés ont des circuits redresseurs triphasés utilisant des SCR car le SCR est favorable aux tensions positives élevées et aux applications à haute puissance.

Circuit intermédiaire CC/Filtre CC

Le circuit CC fournit une tension continue améliorée et régulière. En outre, il est étiqueté comme un DC-Link ou un bus DC qui comprend des condensateurs et des inductances. Dans cette section du circuit astable VFD, les segments d'ondulation des broches de sortie de l'alimentation CC sont éliminés.

Onduleur

Un onduleur aide à activer et désactiver le courant continu, ce qui fait que le moteur acquiert une tension pulsée similaire au courant alternatif. Le taux d'alternance est contrôlé pour modifier la fréquence du courant alternatif simulé appliqué au moteur. C'est vital, car le fonctionnement principal d'un circuit VFD dépend de cette section, et le VFD utilise un circuit inverseur entièrement contrôlé. En résumé, avec le circuit onduleur contrôlé, la forme d'onde de l'alimentation CA de sortie permet au moteur de fonctionner.

2. Différents types de VFD

Les trois principaux types de VFD sont VSI , CSI, et PWM.

Le VSI

Parmi ces trois, le VSI (onduleur à source de tension) est le plus courant des types. Le fonctionnement d'un VSI nécessite la conversion du signal AC en DC par un simple pont de diodes et un condensateur pour réserver de l'énergie. L'onduleur utilise ensuite la puissance réservée pour commuter la commande afin d'obtenir la sortie souhaitée. Sans aucun doute, l'utilisation du VSI présente des avantages et des inconvénients.

(Un circuit d'onduleur de source de tension triphasé (VSI)

Avantages

• La production et l'installation du VSI sont rentables.
• En outre, il utilise plusieurs installations de commande de moteur qui peuvent se connecter avec le seul VFD de type VSI.
• Il possède une bonne plage de vitesse.
• La conception est simple et pas complexe.

Inconvénients

• La fréquence de sortie génère des bruits de différents types.
• En raison de l'effet de cogging, le moteur de charge fait face à des secousses lors des situations de démarrage et d'arrêt.
• En raison d'une vitesse de moteur contrôlée ou réduite, entraînant un facteur de puissance médiocre.

Onduleur de source de courant (CSI)

Le CSI (inverseur de source de courant), par opposition au VSI, fournit une sortie de tension régulière sur la broche 3. La formation du type CSI dépend du courant au lieu de la tension. Précédemment, dans le CSI, vous pouvez utiliser le pont SCR au lieu du pont redresseur à diodes. Comme alternative aux condensateurs, nous utilisons des inductances pour analyser l'énergie de sortie pour une sortie de courant lisse. De plus, le CSI est capable de fournir des ondes carrées de courant.

(Inverseur de source de courant)

Avantages

• Pour commencer, il prend en charge un moteur à induction de puissance supérieure lorsque le VSI n'est pas adéquat.
• Sa fiabilité est supérieure à celle de VSI.
• Surtout, il possède une excellente capacité de régénération.

Inconvénients

• La plupart du temps, il génère un faible facteur de puissance.
• En outre, il subit un effet d'encoche qui pourrait secouer l'arbre du moteur lors du fonctionnement.
• Enfin, il n'est pas approprié pour un fonctionnement multimoteur.

Modulation de largeur d'impulsion (PWM)

Le type PWM (modulation de largeur d'impulsion) est également une version améliorée. Avec le circuit commandé en tension PWM, les VFD peuvent fournir une sortie de tension stable maintenue avec un rapport de fréquence. Le circuit du contrôleur de tension PWM utilise un régulateur supplémentaire pour fournir la tension et le courant d'alimentation de base stables et appropriés de la charge.

Avantages

• Aucun effet de colmatage ou d'à-coups, et offre une large plage de vitesses et de boutons de commande.
• De plus, il y a une puissance constante avec une efficacité énergétique très élevée.
• Il comprend différents types de protection de circuit.

Inconvénients

• Il existe une certaine complexité concernant la conception et la mise en œuvre.
• Il génère un bruit gênant dans le circuit de commande de phase.
• Enfin, elle nécessite du matériel supplémentaire et est une solution coûteuse.

Comment faire un circuit VFD triphasé

(Un moteur électrique )

Un schéma typique de système à fréquence variable.

Nous avons besoin des éléments suivants pour créer un circuit VFD triphasé :

• Circuit contrôleur de tension PWM : L'étage générateur PWM génère une sortie PWM changeante sur la broche 3 de IC2 en réponse à la tension appliquée à la broche 5 du même IC.
• Circuit en pont en H triphasé : Un étage de génération de signal triphasé applique un signal triphasé bien calculé sur les entrées HIN1/2/3 et LIN1/2/3 du CI.
• Circuit générateur de signal triphasé : La fréquence d'entrée des signaux triphasés détermine les horloges envoyées dans le système. Ce qui devrait généralement être six fois le signal triphasé prévu. Autrement dit, si la fréquence triphasée souhaitée est de 100 Hz, l'horloge d'entrée doit être de 100 x 6 =600 Hz.
• Circuit convertisseur tension-fréquence pour produire le paramètre V/Hz.

https://youtu.be/TAFDX301Qrk (Construction d'un variateur de fréquence)

Conclusion

En tout, pour le contrôle supplémentaire du circuit du convertisseur de fréquence AC et le fonctionnement du moteur AC à vitesse variable, nous avons besoin du variateur de fréquence (VFD). L'efficacité du VFD dépend uniquement de son type, de sa portée et de sa qualité. Par conséquent, les ingénieurs doivent rechercher et utiliser le meilleur pour obtenir d'excellents résultats. Vous avez d'autres questions concernant la configuration du circuit VFD ? Commentez ci-dessous ou contactez-nous.