Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное своими руками

Преобразователь однофазного в трехфазное. Конвертер одной фазы в три. Инвертор. Схема. Конструкция. Своими руками. Собрать самому.

Схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное. (10+)

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное — Схема

В этой схеме, как и в любой другой, могут быть ошибки. Если Вы их обнаружите, пожалуйста, напишите нам. Подпишитесь на новости, чтобы быть в курсе исправлений и обновлений материала.

Внимание! Сборка прибора требует навыков в области силовой электроники, связана с контактом с высоким напряжением, которое может быть опасным для жизни как самого инженера, так и пользователей прибора. Убедитесь, что Вы обладаете нужной квалификацией.

Схема выполнена на основе импульсного силового источника синусоидального напряжения. Советую ознакомиться с его схемой.

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Эта схема не является трехфазным инвертором, но может быть использована для его разработки. Если вместо корректора коэффициента мощности на вход устройства установить преобразователь 12 или 24 вольта в 600 вольт, который можно получить на основе резонансного инвертора, перестроив его выходное напряжение с 310 на 600 вольт, то будет отличный трехфазный инвертор.

Принципиальная схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное.

Преобразователь выдает трехфазное напряжение хорошей синусоидальной формы 370 В, 1.5 кВт (в сумме на все три фазы). Напряжение 370 В, а не 380, выбрано, исходя из того, что для получения 380 В нужно питать схему постоянным напряжением 620 В. Но силовые ключи и драйверы полумоста на 600 В гораздо более распространены. А снижение питающего напряжения на 3% для большинства приборов значения не имеет.

Схема использует три идентичных блока. Элементы на этих блоках имеют на схеме одинаковые обозначения. Схема рисовалась путем переделки схемы источника синусоидального напряжения. Перенумеровывать элементы у меня не хватило духу. Так что некоторые номера пропущены. Простите меня за это.

C13 — 1 мкФ, R25 — 5.5 кОм, C14 — 0.5 мкФ, R26 — 11 кОм, C15 — 0.25 мкФ, R27 — 22 кОм, C16 — 0.1 мкФ, R25 — 55 кОм.

ККМ — корректор коэффициента мощности. Его схема здесь не приводится. Об этом будет отдельная статья. Корректор коэффициента мощности обычно выполняется по схеме повышающего преобразователя. Так что его не составит труда выполнить на выходное постоянное напряжение 600 В. Оно-то нам и нужно для питания схемы.

М1 — маломощный мост для получения низковольтного напряжения для питания низковольтной схемы преобразователя.

Диоды VD4, VD5, VD6 — выпрямительные диоды на 600В, желательно быстродействующие, но подойдут и 100 нс. Мы используем 1N5406.

Диоды VD1, VD2 — импульсные низковольтные кремниевые диоды, например, детекторные.

Полевые транзисторы VT1, VT2 — полевые транзисторы от 600В, 3А. Подойдут, например, IRFBG 30, или другие.

D5 — операционный усилитель, рассчитанный на работу при однополярном питании 12В, с высоким входным сопротивлением и с возможностью подключения к выходу нагрузки 2 кОм или менее. Хорошо подходит К544УД1, КР544УД1.

D6 — интегральный стабилизатор напряжения (КРЕН) на 12В.

VT5 — Маломощный высоковольтный транзистор на 600 вольт. Он работает только в момент включения схемы. Так что в процессе работы мощность не рассеивает.

VD9 — Стабилитрон 15В.

C11 — 1000мкФ 25В.

R25 — 300кОм 0.5Вт

D1 — Интегральные широтно-импульсно модулирующие (ШИМ) контроллеры. Это 1156ЕУ3 или его импортный аналог UC3823.

Добавление от 27.02.2013 Иностранный производитель контроллеров Texas Instruments преподнес нам удивительно приятный сюрприз. Появились микросхемы UC3823A и UC3823B. У этих контроллеров функции выводов немного не такие, как у UC3823. В схемах для UC3823 они работать не будут. Вывод 11 теперь приобрел совсем другие функции. Чтобы в описанной схеме применить контроллеры с буквенными индексами A и B, нужно вдвое увеличить резисторы R22, исключить резисторы R17 и R18, подвесить (никуда не подключать) ножки 16 и 11 всех трех микросхем. Что касается российских аналогов, то нам читатели пишут, что в разных партиях микросхем разводка разная (что особенно приятно), хотя мы пока новой разводки не встречали.

D3 — Драйверы полумоста. IR2184

R7, R6 — Резисторы по 10кОм. C3, C4 — Конденсаторы по 100нФ.

R10, R11 — Резисторы по 20кОм. C5, C6 — Электролитические конденсаторы по 30 мкФ, 25 вольт.

R8 — 20кОм, R9 — подстроечный резистор 15кОм

R1, R2 — подстроечники по 10кОм

R3 — 10 кОм

C2, R5 — резистор и конденсатор, задающие частоту работы ШИМ — контроллеров. Их выбираем таким образом, чтобы частота была около 50 кГц. Подбор стоит начать с конденсатора 1 нФ и резистора 100 кОм.

R4 — Эти резисторы в разных плечах — разные. Дело в том, что для получения синусоидального напряжения со сдвигом фаз на 120 гр. используется фазосдвигающая цепь. Кроме сдвигания она еще и ослабляет сигнал. Каждое звено ослабляет сигнал в 2.7 раза. Так что подбираем резистор в нижнем плече в диапазоне от 10 кОм до 100 кОм так, чтобы ШИМ контролер при минимальном значении синусоидального напряжения (с выхода операционного усилителя) был закрыт, при небольшом его увеличении начинал выдавать короткие импульсы, при достижении максимума был практически открыт. Резистор среднего плеча будет в 9 раза больше, резистор верхнего — в 81 раз.

После подбора этих резисторов более точно коэффициент усиления можно регулировать подстроечными резисторами R1.

R17 — 300 кОм, R18 — 30 кОм

C8 — 100нФ. Это могут быть низковольтные конденсаторы. На них высокого напряжения не бывает, хотя они стоят в высоковольтной части.

R22 — 0.23 Ом. 5Вт.

VD11 — Диоды Шоттки. Выбраны диоды Шоттки, чтобы обеспечить минимальное падение напряжения на диоде в открытом состоянии.

R23, R24 — 20 Ом. 1Вт.

L1 — дроссель 10мГн (1E-02 Гн), на ток 5А, C12 — 1мкФ, 400 В.

L2 — несколько витков тонкого провода поверх дросселя L1. Если в дросселе L1 — X витков, то в катушке L2 должно быть [X] / [60]

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Данная схема вполне может быть переделана на другую выходную частоту? на 400Гц например? И если да, то необходимо настроить задающий генератор и всё? И подскажите как рассчитывались номиналы L1, C12 Читать ответ.

Инвертор, преобразователь, чистая синусоида, синус.
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы за.

Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму.
Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи.

Светомузыка, светомузыкальная приставка своими руками. Схема, конструк.
Как самому собрать свето-музыку. Оригинальная конструкция свето-музыкальной сист.

Резонансный стабилизатор переменного напряжения, токовые клещи постоян.
Два примера применения магнитного усилителя — токовые клещи и стабилизатор напря.

Формирование произвольного / регулируемого выходного напряжения с помо.
Регулировка, установка выходного напряжения специализированной микросхемы интегр.

Три фазы — из одной

Этот преобразователь разработан автором для питания маломощного трёхфазного электродвигателя в приводе диска рекордера механической звукозаписи. Он обеспечивает три фиксированные частоты вращения диска — 33 1/3, 45 и 78 об/мин. С небольшими переделками преобразователь можно использовать для питания трёхфазных и двухфазных асинхронных электродвигателей мощностью до 1000 Вт как с постоянной, так и с регулируемой частотой вращения.

Регулирование частоты вращения асинхронных электродвигателей возможно только изменением частоты питающего напряжения. Но при снижении частоты необходимо пропорционально уменьшать питающее напряжение во избежание перегрева обмоток и, наоборот, с ростом частоты повышать напряжение для поддержания мощности на валу.

В устройстве [1] применён регулируемый автотрансформатор (ЛАТР), с его помощью изменяется напряжение, от которого зависит амплитуда прямоугольных импульсов заданной частоты, подаваемых на обмотки двигателя. В устройстве [2] амплитуда этих импульсов остаётся постоянной, но изменяется их скважность, что тоже приводит к нужному результату. Недостаток первого устройства — громоздкий автотрансформатор, а второго — слишком сложная схема.

В предлагаемом вниманию читателей преобразователе однофазного сетевого напряжения в трёхфазное, подаваемое на двигатель, указанные недостатки устранены. Он содержит регулируемый симистором выпрямитель и простую цифровую часть, вырабатывающую три последовательности симметричных прямоугольных импульсов, взаимно сдвинутых по фазе на 120 о . Схема устройства изображена на рис. 1.

Рис. 1. Схема устройства

Регулируемый выпрямитель представляет собой, по существу, обычный симисторный регулятор, работающий на диодный выпрямительный мост со сглаживающим выпрямленное напряжение конденсатором. Он состоит из силового симистора VS2, симметричного динистора VS1 с пороговым напряжением 32 В, конденсаторов C2, C4, C6, C8. Переключателем SA1.2 выбирают один из трёх резисторов R7-R9, образующих с конденсатором C2 фазосдвигающую цепь, задерживающую момент открывания симистора относительно начала каждого полупериода. Точный расчёт сопротивления этих резисторов затруднён, поэтому они подобраны экспериментально в процессе налаживания преобразователя. От задержки открывания симистора зависит напряжение, до которого заряжаются конденсаторы C4 и C6. Этим напряжением питают мощные ключи на полевых транзисторах VT1-VT6, формирующие выходное трёхфазное напряжение.

Читайте также  Разное напряжение на фазах 380

Демпфирующая цепь C8R11 снижает коммутационные помехи. А для того чтобы помехи не проникали в питающую сеть, преобразователь подключён к ней через фильтр Z1 DL-6DX1. Он состоит из двухобмоточного дросселя, нескольких конденсаторов и резистора, через который конденсаторы разряжаются после отключения устройства от сети. Для правильной работы фильтра его корпус должен быть заземлён — соединён с третьим контактом сетевой розетки.

Резистор R6 предотвращает повреждение элементов выпрямителя в момент его включения в сеть. Дело в том, что в этот момент конденсаторы C4 и C6 ещё не заряжены. Импульс их зарядного тока, если его амплитуду ничем не ограничить, может вывести из строя либо диоды выпрямительного моста VD1, либо симистор VS2. Резистор R6 ограничивает амплитуду этого импульса приблизительно до 40 А, допустимых для диодного моста и симистора.

Конечно, для ограничения тока можно было применить терморезистор с большим отрицательным ТКС, но подходящих терморезисторов в продаже не нашлось, хотя в каталогах производителей они имеются. Поэтому в качестве R6 применён проволочный резистор С5-35В-7,5 Вт (ПЭВ-7,5). Не стоит заменять его импортным проволочным резистором. Например, резистор фирмы Uni-Ohm сопротивлением 5 Ом и мощностью 5 Вт при включении устройства в сеть мгновенно сгорает.

Разборка этого резистора показала, что в нём на керамический каркас размером с резистор МЛТ-0,5 намотан короткий отрезок чрезвычайно тонкого высокоомного провода, выдерживающего ток не более 2. 3 А. Рассеивание постоянной мощности, равной номинальной, обеспечено хорошим отводом выделяемого проводом тепла через внешнюю керамическую оболочку резистора и её заполнитель. Но кратковременную перегрузку во много раз такой резистор выдержать не может.

Резистор R2 нужен для правильной работы симистора VS2. Как известно, чтобы симистор закрылся, разность потенциалов между его электродами 1 и 2 должна стать нулевой. Однако этого не происходит при работе симистора на выпрямительный мост со сглаживающим конденсатором большой ёмкости. Этот эффект и устраняет резистор R2. Его сопротивление может находиться в широких пределах, но при слишком большом его значении симистор перестаёт закрываться в конце каждого полупериода.

Цифровая часть устройства состоит из задающего генератора на микросхеме DA1, распределителя импульсов на счётчике Джонсона DD1, формирователя трёхфазной импульсной последовательности на элементах 3ИЛИ микросхемы DD2, трёх драйверов полумоста DA3-DA5 и шести ключей на полевых транзисторах VT1-VT6, образующих трёхфазный мост.

Частота генерируемых микросхемой XR2206CP (DA1) импульсов определяется простой зависимостью

где R — сумма сопротивления постоянного резистора (одного из R3-R5, выбранного переключателем SA1.1, спаренным с SA1.2) и введённого сопротивления переменного резистора R1. Следует иметь в виду, что эта частота должна в шесть раз превышать частоту выходного трёхфазного напряжения.

В рекордере для механической звукозаписи диск должен иметь три фиксированные скорости вращения — 78, 45 и 33 1/3 об/мин, а для этого с учётом передаточного числа механизма его двигатель нужно питать трёхфазным напряжением частотой соответственно 18,52, 10,68 и 7,917 Гц. Частота задающего генератора преобразователя должна быть в шесть раз выше этих значений — 111,2, 64,1 и 47,5 Гц. Именно для этих частот на схеме указаны номиналы резисторов R3-R5 (из стандартного ряда E96). При этом учтено, что последовательно с ними включается переменный резистор R1, сопротивление которого в среднем положении — 3,4 кОм. С его помощью точно устанавливают частоту вращения диска по стробоскопическим меткам на ободе.

Диоды VD3-VD5 совместно с конденсаторами C10-C12 образуют бутстрепные цепи для питания драйверов «верхних» ключевых полевых транзисторов трёхфазного моста, а резисторы R12-R17 ограничивают импульсный ток затворов транзисторов VT1-VT6. Дело в том, что мощные полевые транзисторы имеют входную ёмкость, исчисляемую тысячами пикофарад. Для предотвращения очень большого тока перезарядки этой ёмкости и служат упомянутые резисторы. Для эффективного ограничения тока сопротивление этих резисторов должно быть как можно больше, но чрезмерное увеличение затягивает процессы переключения транзисторов, что приводит к бесполезному расходу мощности на их нагрев.

Мощность, которую преобразователь может отдать в нагрузку, определяется мощностью выпрямителя и качеством отвода тепла от транзисторов VT1-VT6. В описываемой конструкции был применён теплоотвод от процессора «Пентиум», способный рассеять при обдуве мощность около 30 Вт. Это значит, что в нагрузку может быть передана мощность до 1000 Вт.

Подбирая номиналы элементов, от которых зависит частота задающего генератора, частоту генерируемого напряжения можно изменять в широких пределах, ограниченных только возможностями питаемого двигателя. Кроме того, для каждого значения частоты необходимо установить оптимальное напряжение питания двигателя, подбирая резистор фазосдвигающей цепи симисторного регулятора такого сопротивления, при котором двигатель работает не перегреваясь.

Внешний вид собранного преобразователя показан на рис. 2. Так как элементы преобразователя гальванически связаны с сетью 230 В, при работе с ним следует соблюдать меры электробезопасности, прочитать о которых можно в [3].

Рис. 2. Внешний вид собранного преобразователя

При отсутствии микросхемы функционального генератора XR2206CP задающий генератор можно построить по типовой схеме на интегральном таймере NE555 или его отечественном аналоге КР1006ВИ1. Вместо микросхемы CD4075BE можно установить К561ЛЕ10 (три элемента 3ИЛИ-НЕ). К сожалению, отечественного аналога драйвера IR2111 не существует.

По описанному принципу несложно построить не только трёхфазный, но и двухфазный преобразователь. Достаточно изменить схему формирователя импульсных последовательностей согласно рис. 3. Элемент микросхемы DD2.3, микросхема DA5, транзисторы VT5 и VT6 и связанные с ними компоненты в этом случае не используются.

Рис. 3. Изменённая схема формирователя импульсных последовательностей

Примечание. Подборку резисторов R7-R9 в симисторном регуляторе удобно производить, включив амперметр постоянного тока в цепь нагрузки регулируемого выпрямителя. Ток, потребляемый от выпрямителя, при любой частоте вращения вала двигателя не должен отличаться более чем на 10 % от его значения при номинальном по частоте и напряжению режиме работы двигателя.

1. Мурадханян Э. Управляемый инвертор для питания трёхфазного двигателя. — Радио, 2004, № 12, с. 37, 38.

2. Калашник В., Черемисинова Н. Преобразователь однофазного напряжения в трёхфазное. — Радио, 2009, № 3, с. 31-34.

3. Осторожно! Электрический ток! — Радио, 2015, № 5, с. 54.

Автор: В. Хиценко, г. Санкт-Петербург

Мнения читателей
  • Александр / 05.05.2016 — 19:59

Добавте пожалуйста структурную схему.очень нужно

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Трехфазное напряжение из однофазной сети всего за 3 минуты: простой лайфхак

Простому обывателю доступно лишь однофазное электричество. Для бытовых нужд этого вполне хватает, но приборы с мощность более 2,2 кВт требуют трехфазного подключения. Мощные двигатели обычно подключают к однофазной сети через конденсаторы.

Однако при таком способе подключения существует один значительный недостаток – значительная потеря мощности. Чтобы этого избежать, можно сделать трехфазное напряжение из однофазного за 3 минуты с помощью самодельного расщепителя фаз.

Что нужно для получения трехфазного напряжения?

Во-первых, понадобится трехфазный электродвигатель с мощностью большей, как минимум на 30%, чем у подключаемого оборудования. Так, например, для подключения 3кВт компрессора потребуется электродвигатель, как минимум на 4,5 кВт. Больше — лучше.

Также нужен пакетный переключатель и конденсатор для облегчения запуска ведущего двигателя.

Схема подключения

Ведущий электродвигатель (расщепитель фаз) подключается к сети 220 В, — способ подключения (звезда, треугольник) не имеет значения. Запуск производится через конденсатор С=100 мкФ.

Далее к контактам обмоток ведущего двигателя через пакетный выключатель подключается трехфазное оборудование, — схема подключения (звезда или треугольник) не имеет значения.

Данная схема элементарна, но работает достаточно стабильно.

Запуск системы

Включаем через пакетник

Подаём напряжение 220 В на первый (ведущий) двигатель через конденсаторы, — облегчают запуск. Можно без них, но тогда необходимо придать первичное движение валу двигателя.

В течение нескольких секунд вал электромотора будет набирать крутящий момент, после этого, если пуск производился с конденсаторами, то их отключаем.

На обмотках ведущего мотора образовалось трехфазное напряжение около 200 В: на двух по 200, на одной около 190 В.

Включаем пакетный выключатель – ведомый электромотор запустился без проблем. Всё отлично работает.

Схему при необходимости можно и нужно доработать. Кстати, для стабилизации работы, т.е. для сглаживания нагрузки можно первый двигатель оснастить тяжелым маховиком, который не будет давать проседать нагрузке.

Заключение

Этот простой способ был известен ещё в 60-х годах прошлого века. О чём не раз упоминалась в специализированной литературе: журнал МК, статья именно Синёва, №4 1972 год. В этом материале рассмотрены варианты корректировки напряжения по всем фазам.

Читайте также  Какие бывают напряжения электрической сети?

Тематическое видео: Как сделать 3-ёх фазное напряжение в гараже

Как сделать 3-ёх фазное напряжение в гараже за 5 минут ★Хранители истории★

Трехфазное напряжение из однофазной сети всего за 3 минуты: простой лайфхак

Для нас очень важна обратная связь с нашими читателями. Оставьте свой рейтинг в комментариях с аргументацией Вашего выбора. Ваше мнение будет полезно другим пользователям.

Как правильно укрыть виноград на зиму: мероприятия и способы укрытия в средней полосе, Сибири, Урале | (Фото & Видео)

Нужно установить розетку, а провода слишком короткие? Простой лайфхак

Как изготовить качели своими руками: особенности конструкции, пошаговые инструкции (чертежи с размерами) | (100 Фото & Видео)

Детектор скрытой проводки своими руками . | Схема +Инструкция

Изготовление железобетонных столбов для забора своими руками

Самодельное приспособление для спайки скруток ⚡

абсолютно бесполезная идея
Поставьте трёхфазный счётчик и ещё на электроэнергии с экономите
Какой КПД у этой громоздкой конструкции

Владимир, я уверен с вами многие не согласятся! Это решение для временного и событийного использования. Сколько нужно времени для того, чтобы установить трёхфазный счётчик?

Подтверждаю! Уже около 10лет работает такая конструкция. Запитывается дома все: от слабенького заточного до циркулярки с двигателем на 3квт. Главное не перегружать двигатель-генератор.

Из за одного потребителя(циркулярки например)ставить 3х фазный счетчик не всегда удобно. Во первых элсети потребуют проект, который будут согласовывать пол года. Потом финансовая часть – провода, счетчик, монтаж/подключение. А этот вариант очень даже работоспособный. Лет 15 назад так запускали циркулярку. Большой мотор просто валялся во дворе и мощность была раза в 2 больше. Он грелся, а вот на циркулярке работал как от 3х фаз и был холодный. Насчет маховика идея мне понравилась, можно было бы попробовать.

Говорят, что есть такие устройства (пускатели, коммутаторы, фазоинверторы) , не знаю, сколько они стоят, но если завалялся трёхфазный асинхронный двигатель (так?), то выйдет в разы дешевле (в качестве временного решения)

Но! Это же не экономично тратить доп. энергию на вращение пустого двигателя…

Движок лучше продать , а на эти деньги купить инвертор .

Понадобилось запустить дровокол от 220 вольт, двигатель 1,5 кВт, соединил в треугольник и запустил через частотный преобразователь, который купил на АЛИ за 4500 р. Частотник на 2,2 кВт.
И не надо городить весь этот бред! К тому же частотник программируется на любые режимы, обороты регулируются от 0 до максимальных без потери крутящего момента. Реверс также присутствует!

Давно циркулярку так работает. Двигатель 1,1 кВт. Генератор подключен в режиме звезда он повышает напряжения.Пилит доски на 60 мм быстро.Отлично!

Зачем ДВА двигателя? Сразу ставь конденсатор на нужный мотор и все…работает. подключай любое трехфазное устройство к однофазной сети через конденсатор и нет проблем.

Любой движок можно запустить через фазосдвигающие конденсаторы. Второй двигатель ни к чему.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное своими руками

В своем доме, гараже, на даче. в различных устройствах очень часто приходится применять сравнительно дорогой электродвигатель. Но так как в сети фаза и ноль, то и элект­родвигатель должен быть однофазным. С другой стороны, у людей осталось немалое количество трехфазных электродви­гателей со старых времен.

Радиолюбители, электрики дав­но научились включать трехфаз­ные электродвигатели в однофаз­ную сеть, но вот беда — при этом электродвигатель теряет 50% но­минальной мощности на валу, да и такое включение трехфазных электродвигателей большой мощ­ности и высокооборотистых иног­да проблематично. А что, если трехфазный электродвигатель рас­считан на частоту питающей сети 400 Гц?

Выход один — конструирование преобразователей однофазного на­пряжения в трехфазное. Этому воп­росу я посвятил немало времени. Сначала в [1] я спроектировал трех­фазный инвертор тока, в системе управления силовой частью которо­го применил кольцевой счетчик с коэффициентом деления частоты 6. Но вся беда в том, что в обычном кольцевом счетчике сбои, вызван­ные лишними или недостающими кодовыми единицами в кольце вследствие воздействия импульса помехи не самоустранимы.

В [2] я решил эту проблему, раз­работав кольцевой счетчик с авто­матической коррекцией исходного состояния, при этом, естественно, усложнив и так не очень-то простую систему управления силовой час­тью трехфазного инвертора тока.

Затем в [3] я спроектировал обыч­ные цифровые счетчики с произволь­ным коэффициентом пересчета и на базе этих счетчиков разработал очень простую систему управления силовой частью трехфазного преобразовате­ля напряжения. Принципиальная схема этой системы управления изображена на рис. 1, а временные диаграммы напряжений в ее харак­терных точках показаны на рис. 2.

Генератор прямоугольных им­пульсов с частотой следования им­пульсов 300 Гц, которая подстраи­вается подбором сопротивления резистора R 1 , построен на логичес­ких элементах DD 1 .1 и DD 1 .2.

На микросхемах DD 2 и DD 3 со­бран цифровой счетчик с коэффи­циентом деления частоты 6. Прин­цип работы счетчика с коэффици­ентом пересчета 6 поясняют вре­менные диаграммы напряжений в характерных точках, показанные на рис. 2. Предположим, счетчик DD 3 находится в нулевом состоя­нии. В этом случае на выходе Q 1 счетчика присутствует уровень лог.1, на всех остальных выходах — уровень лог.0. На логических эле­ментах ИЛИ-НЕ DD 2.3, DD 2.4 пост­роен RS -триггер.

Итак, в исходном состоянии на выводе 1 DD 2.3 уровень лог.0, на выводе 13 DD 2.4 — уровень лог.1, на выходе RS -триггера (вывод 11 DD 2.4) и, соответственно, на вхо­де R счетчика DD 3 — уровень лог.0, разрешающий работу данного счетчика.

Положительным фронтом перво­го тактового импульса уровень лог.1 исчезает с выхода счетчика Q 0 и по­является на выходе Q 1 . На выводе 1 DD 2.3 по-прежнему уровень лог.0, на выводе 13 DD 2.4 — также уро­вень лог.О, следовательно, на вы­воде 11 DD 2.4 и, соответственно, на входе R счетчика DD 3 по-прежнему остается уровень лог.О.

По истечении действия первого тактового импульса состояние RS — триггера не меняется (на выходе Q 0 по-прежнему уровень лог.О и, соответственно, уровень лог.О ос­тается и на выводе 1 DD 2.3, и на выводе 13 DD 2.4 данного тригге­ра). Такое правильное «безобра­зие» будет продолжаться до прихо­да положительного фронта седьмо­го тактового импульса. Приход дан­ного импульса обеспечит появле­ние уровня лог.1 на выходе Q 6 счетчика DD 1 и, соответственно,на выводе 1 DD 2.3. Это приведет к тому, что на входе R счетчика DD 3 появится уровень лог.1, счетчик обнулится, на выходе Q 0 появится уровень лог.1, что практически мгновенно обеспечит снятие уров­ня лог.1 со входа R счетчика DD 3, счетчик начнет считать тактовые импульсы по вышеописанному ал­горитму.

Таким образом, на микросхемах DD 2, DD 3 организован счетчик им­пульсов с коэффициентом пере­счета 6.

На диодах VD 6, VD 7 и резисто­ре R 3 реализована логическая схе­ма «ИЛИ». Счетчик DD 3 устанавли­вается в исходное («нулевое») со­стояние по приходу каждого шес­того положительного импульса мультивибратора,построенного на логических элементах DD 1.1, DD 1 .2 (с выхода Q 6 счетчика DD 3) или при включении в сеть источни­ка питания системы управления за счет появления на минусовой об­кладке конденсатора С5 уровня лог.1 при его зарядке через резис­тор R 3.

Формирование необходимых им­пульсов Uy 1. Uy 6 для управления тринисторами силовой части трех­фазного инвертора тока производится логическими элементами DD 1.3, DD 1 .4, DD 4.1 .. . DD4.4 и транзисторны­ми каскадами на VT2. . .VT7.

Схема стабилизированного ис­точника питания +12 В в коммен­тариях не нуждается.

Печатная плата системы управ­ления тринисторами силовой час­ти трехфазного инвертора тока вы­полнена из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита и изображена на рис. 3.

Ну а теперь о самом сложном — силовой части трех­фазного инвертора тока.

Схема силовой части преобразователя показана на рис. 4 (трехфазный инвертор тока).

Из-за большой индуктивности сглаживающего дросселя Ld ток инвертора Id можно считать идеаль­но сглаженным. Положительным импульсом Uy 1 . Uy 6 открываются тиристоры VS 1 . VS 6. Конденсаторы Ск- коммутирующие. Они служат для создания запираю­щего напряжения на тиристорах.

Формулы для расчета трехфазного мостового ин­вертора тока:

Выходное фазное напряжение: иф = Е nTp /2,34 cos (3, где: (3 = (1 ,4. 2) dKp ; бкр = 360°Квыкл; бкр — угол вос­становления запирающих свойств тиристора; f — вы­ходная частота инвертора; 1выкл — паспортное время выключения тиристоров; птр — коэффициент транс­формации трансформатора.

Максимальное напряжение на конденсаторе Ск: Uc макс. = 1,4Е.

Емкость фазового конденсатора: Ск = 1н п 2 тр ( tgd coscpH + sin ( pH )/ uh 27 tf . Значение угла (3 выбирается из условия получения необходимого выходного напряжения Uh , где фн -угол сдвига фаз между Uh и Ih : срн = arctg (2 jd Lh / Rh ). Индуктивность на входе Ld : Ld > E [1- cos (|3+7 i /6)] coscp /72 fPH cos (3, если [ктг/б; Ld > Е 2 sin 2(3/144 f Рн cos 2 (3, если (3>я/6. Среднее значение тока, потребляемого от источ­ника питания: ld = ph / Ud .

Максимальное прямое и обратное напряжения на тиристоре: ипр.макс = 1,41ил;

Читайте также  Низкое напряжение в сети последствия

иобр.макс. = 1,41 ил sin (3.

Среднее, максимальное и действу­ющее значения токов, проходящих че­рез тиристоры: Ivcp = Id /3 = Рн/ЗЕ; |умакс = Id ; lv = Id /1 ,41.

Активные Рн и реактивные Qh мощности, потребляемые инвертором (суммарные и фазные):

Ри = Рн = ЗРи.ф = ЗРн.ф = Pd = Е Ld ;

(Эй = ЗОи.ф = ЗРи.ф tg (3;

Qh = ЗОн.ф = ЗРн.ф tgcpH ;

Qc = Qh + Qh = ЗОс.ф, где Рн, Ри.ф, (Эй, Ои.ф — сум­марные и фазные активные и реактивные мощности нагруз­ки; Qc и Ос.ф — суммарная и фазная реактивная мощность конденсаторов Ск.

Чтобы получить положительную полуволну линей­ного напряжения Ua 6, необходимо, чтобы были откры­ты тиристоры VS 1 и VS 4 (рис. 4), чтобы получить от­рицательную полуволну — VS 2 и VS 3.

Чтобы получить положительную полуволну линей­ного напряжения U 6 c , необходимо, чтобы были откры­ты тиристоры VS 3 и VS 6, чтобы получить отрицатель­ную полуволну — VS 4 и VS 5.

Чтобы получить полуволну линейного напряжения Uac , необходимо, чтобы были открыты тиристоры VS 2 и VS 5, чтобы получить отрицательную полуволну — VS 1 и VS 6.

Получение необходимых импульсов управления ти­ристорами обеспечивается системой управления, схе­ма которой показана на рис. 1.

Силовая часть преобразователя постоянного на­пряжения в трехфазное переменное, изображенная на рис. 5а, выгодно отличается от силовой части, изоб­раженной на рис. 4, отсутствием трехфазного транс­форматора. Данная силовая часть представляет со­бой трехфазный мостовой параллельный инвертор тока. Во входной цепи инвертора включен дроссель Ld , индуктивность которого велика (в пределе Ld = благодаря чему входной ток id идеально сглажен, а ток через тиристоры имеет прямоугольную форму (рис. 56). Порядок работы тиристоров в схеме: VS 1, VS 4; VS 1, VS 6; VS 3, VS 6; VS 3. VS 2; VS 5, VS 2; VS 5, VS 4; VS 1, VS 4. Каждый тиристор (например, VS 1) рабо­тает 60° в паре с одним ( VS 4), а 60° — в паре с другим ( VS 6), то есть одновременно работают два тиристора: один в анодной и один в катодной группах. Коммута­ция в схеме осуществляется с помощью коммутирую­щих конденсаторов С1 . СЗ, соединенных в треуголь­ник (как показано на рис. 5а) или в звезду.

На рис. 6 показана схема автотрансформатора для сило­вой части трехфазного преоб­разователя напряжения, со­бранного из трех силовых трансформаторов ТС-270 (те­левизоров УЛПЦТ).

Для изго­товления автотрансформатора Т1 из трех трансформаторов ТС-270 необходимо удалить все вторичные обмотки и экранирующую фольгу этих трансформаторов, оста­вив первичную обмотку. Первичная обмотка трансфор­матора ТС-270 содержит 318 витков (2×270) эмалиро­ванного провода диаметром 0,91 мм. Необходимо на­мотать на каждый из трех трансформаторов 2 обмот­ки по 82 витка проводом ПЭЛ или ПЭВ диаметром 1,5 мм. После изготовления трансформаторов необходи­мо подключить параллельно их первичные обмотки и подать на них напряжение сети. Если фазировка об­моток (начало — конец) не совпадает, необходимо по­менять местами концы первичной обмотки одного из трансформаторов.

Вторичные обмотки изготовленных трансформато­ров необходимо соединить последовательно, также со­блюдая фазировку обмоток.

Необходимое напряжение Uвых автотрансформато­ра выбирается переключателем SA 1 . В качестве пере­ключателя SA 1 можно использовать обычный четырех- секционный галетныи переключатель, все соответству­ющие контакты секций которого запараллелены.

1. Маньковский А.Н. Преобразо­ватель напряжения аккумулятора в трехфазное напряжение 380 В. — Электрик, №7, 2001 г.

2. Маньковский А.Н. О включе­нии электродвигателей в однофаз­ную сеть. — Электрик, №1, 2004 г.

3. Маньковский А.Н. Счетчики с произвольным коэффициентом де­ления. — Радиосхема, №2, 2007 г.

3-ФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР ОТ 220 В

Представляем довольно простую конструкцию небольшого инвертора для трехфазного двигателя, мощностью около 400 Вт. Инвертор питается от одной фазы переменного напряжения стандартных 220 В. На выходе выдается трехфазное напряжение 3x 220 В.

Схема трёхфазного инвертора

Тут основной элемент управления — FNA41560, который на Али стоит всего около 150 рублей. Правда стоимость остальных элементов гораздо больше. Самые дорогие компоненты — конденсаторы и дроссель. Ну да хватит о деньгах, перейдём к самой схеме 3-фазного преобразователя питания. На входе инвертора имеется схема коррекции коэффициента мощности, которая гарантирует что ток, потребляемый из сети, не искажается и находится в фазе с напряжением.

Напряжение на конденсаторах фильтра составляет приблизительно 430 В без нагрузки и падает до 400 В при нагрузке. В инверторе транзисторы переключаются с частотой 5 кГц, потому что для этой частоты и оптимизирован чип FNA41560, дедтайм для транзисторов составляет около 1,2 мкс (см. осциллограммы).

Инвертор имеет защиту от высокой температуры (свыше 105 С), короткого замыкания (от 5 А), высокого напряжения на конденсаторах фильтра (460 В). Защита от короткого замыкания автоматически сбрасывается в конце каждого цикла ШИМ (действует как ограничение тока). Это можно изменить в регистре микроконтроллера PIC33FJ32MC102 P1FLTACON на режим удержания. В режиме этом генераторы ШИМ отключаются и останавливаются до удаления проблемы. Частота регулируется многооборотным потенциометром, с разрешением 0,1 Гц. Регулируемый частотный диапазон от 1 Гц до 80 Гц. Полезный диапазон начинается с 5 Гц. Для генерации выходного сигнала использовался алгоритм VSM-пространственной векторной модуляции (как звучит-то!), который позволяет максимально использовать напряжение постоянного тока, подаваемое на модуль FNA41560.

Различия в формах сигналов, генерируемых с помощью SPWM и SVM, следующие. В случае SPWM максимальное межфазное напряжение на выходе инвертора может быть не более v3 / 2 x Udc, для SVM равно Udc — если не учитывать потери в транзисторах. Фактически, метод SVM дает примерно на 15% более высокое выходное напряжение по сравнению с методом синусоидальной ШИМ.

Следует помнить, что источник питания схемы не изолирован от сети, и при использовании следует соблюдать особые меры предосторожности. Отсутствие гальванической развязки потенциально опасно для жизни.

Сборку устройства предлагается начать с пайки, а затем запуска PFC-части, припаять интегральную микросхему MC33262, выпрямительный мост, диод D11, транзистор Q1 и дроссель, фильтрующие конденсаторы C17 и C22, к которым нужно припаять резисторы 470 кОм. Обмотка (3 катушки) должна быть намотана на дроссель, который будет питать микросхему MC33262. Для намотки использовался кабель от компьютерной сети. Конец и начало обмоток важны в плане полярности и должны быть подключены, как указано в инструкции по применению.

Питание инвертора следует подавать через термисторы, чтобы ограничить ток, протекающий через диод D11, или использовать другое решение, ограничивающее пусковой ток. В данном случае применено 2 термистора NTC6D-15 с максимальным током 5 А. Прямое подключение к сети может повредить диод D11. После пайки элементов схемы PFC, припаяны две последовательно включенные лампы накаливания 100W / 220V к конденсаторам, таким образом проверяем, работает ли PFC блок. Напряжение на лампочках должно быть 400 В.

Следующим шагом была пайка и проверка работы бестрансформаторного блока питания, построенного на микросхеме LNK306. На выходе его следует замерить напряжение, которое должно быть 15 В. В конце спаять FNA41560 и микроконтроллер, который должен быть запрограммирован в схеме. Разъем Pickit3, совместимый с J3, как раз и используется для программирования.

Для запуска схемы, помимо естественно включения питания, необходимо подать логическую единицу с выхода RA2 на вход RA3, после чего инвертор запускается до скорости, установленной потенциометром. Подключение RA3 к земле вызывает остановку инвертора — отключение транзисторов.

Важно управлять запуском или остановкой инвертора с выхода RA2 (контакт 1 на J4, как показано на схеме), потому что в случае слишком высокой температуры или других помех состояние R2 меняется на низкое, и инвертор выключается.

Обращает на себя внимание выход FVO (контакт 11) микросхемы FNA41560, который закорочен на массу, когда напряжение питания меньше 12 В, а также когда схема не запитана. Об этом свидетельствует светодиод, во время запуска и начальных тестов, когда источник питания от программатора pickit3 подключен к плате нужно помнить, что когда этот светодиод горит, на выходе микроконтроллера не генерируются сигналы ШИМ.

Чтобы избавиться от этой ошибки и получить сигналы ШИМ на выходе микроконтроллера, временно отключите питание от программатора и подключите 15 В к FNA41560. Конечно, выполняем эти действия только тогда, когда инвертор отключен от сети. Максимальное выходное напряжение инвертора получается при частоте 60 Гц. Для низких частот напряжение от 1 Гц до 5 Гц является постоянным. Выше 5 Гц U / f = константа увеличивается.

Схема была собрана на печатной плате размером 100 x 100 мм. Программа управления написана на C в среде MPLABX.

На фото видно,что между инвертором и двигателем включен LC-фильтр 3x L = 1,5 мГн и 3x C = 0,68 мкФ, что смягчает работу.

В заключение хотелось бы добавить, что помимо пусковых термисторов инвертор должен питаться от помехозащитного фильтра. Схема принципиальная 3-х фазного инвертора, программное обеспечение и рисунок печатной платы находятся в приложении. Оригинал