VFD 回路図:VFD の回路図、タイプ、作成方法

すべての電子機器愛好家は、VFD という用語に出くわします。 VFD は Variable Frequency Drive の略で、Variable Speed Drives および Inverters とも呼ばれます。その主な用途は、AC モーターの速度を管理することです。簡単に言えば、特定の要件に基づいて、電気モーターに供給される周波数と電圧を調整するモーター コントローラーです。一般に、VFD 回路図の 3 つの主要コンポーネントは、整流器、DC リンク、およびインバーターです。

ここでは、VFD ブリッジ回路の概念、さまざまなセクション、VFD の種類、およびそれらの長所と短所について説明します。

小型可変周波数ドライブ

1. VFD 回路とは何ですか?また、その動作方法は?

前述のように、可変周波数ドライブは AC モーター仕様を可変速度で動作させます。 AC モーターは、それを実行するために使用される電圧周波数を変更することによって速度を変えることに注意してください。これは、AC モーターに 50Hz の電圧を印加すると、モーターが定格速度で動作することを意味します。ただし、ご使用の入力電圧が 50 Hz を超えると、エンジンは定格回転数よりも速く回転します。ただし、指定した電圧周波数が 50 Hz より低い場合、モーターの動作は遅くなります。

VFD の動作原理に沿って、電子コントローラーは誘導モーターに送られる電圧周波数を変更します。高度なマイクロプロセッサの発明により、VFD は、モーターの速度を制御し、ワークアップおよびワークダウン状態での過電流からモーターを保護する変更可能なデバイスとして動作します。

可変周波数駆動回路は、動作時にモーターからの過電流を保証し、光熱費を抑えるのに役立ちます。現在、 VFD 回路図 制御システムに使用される出力トランジスタの一般的なタイプです。 AC 電源の周波数を変換するこの電気装置である VFD 回路は、3 つの部分で構成されています。これらの部品は、全波ブリッジ整流器、DC リンク、およびインバーターです。

(可変周波数回路の動作原理)

三相 VFD の基本回路ブロック図

VFD のブロック図は、3 つの重要なセクションで構成されています。これらのセクションには以下が含まれます

• 電力変換エリア
• マイクロプロセッサの制御セクションは、VFD 操作の制御を担当します。
• 電力消費セクションは、AC 電圧を DC に変更します。また、DC を 3 相電圧に戻します。

(三相可変周波数ドライブ)

VFD 回路は 3 つの部分で構成されています

整流器

入力三相 AC 電力を調整し、DC に変換します。単相低電力 VFD は、ダイオードを使用した単相整流回路を備えています。それでも、三相 VFD には SCR を使用した三相整流器回路があります。これは、SCR が高正電圧および大電力アプリケーションに適しているためです。

DC 中間回路/DC フィルター

DC 回路は、滑らかで改善された DC 電圧を供給します。また、いくつかのコンデンサとインダクタで構成される DC リンクまたは DC バスとしてラベル付けされています。 VFD 非安定回路のこのセクションでは、DC 電源の出力ピンからのリップル セグメントが除去されます。

インバーター

インバーターは、DC のオン/オフの回転を支援し、モーターに AC に似た脈動電圧を取得させます。エンジンに適用されるシミュレートされた AC の周波数を変更するために、交番率が制御されます。 VFD 回路の主な機能はこのセクションに依存しており、VFD は完全に制御されたインバータ回路を使用するため、これは重要です。要約すると、制御されたインバーター回路を使用すると、出力 AC 電源の波形によってモーターを動作させることができます。

2.さまざまなタイプの VFD

VFD の主な 3 つのタイプは VSI です 、CSI、 とPWM。

VSI

これらの 3 つの中で、VSI (電圧形インバータ) が最も一般的なタイプです。 VSI の動作には、単純なダイオード ブリッジとエネルギーを確保するためのコンデンサによって AC 信号を DC に変換する必要があります。次に、インバータは、予約された電力を利用して制御を切り替え、目的の出力を提供します。間違いなく、VSI の使用には長所と短所があります。

(三相電圧源インバータ回路 (VSI)

利点

• VSI の製造と設置は費用対効果が高い。
• さらに、単一の VSI タイプ VFD に接続できる複数のモーター制御機能を利用します。
• 十分な速度範囲を持っています。
• デザインはシンプルで複雑ではありません。

短所

• 出力周波数はさまざまな種類のノイズを生成します。
• コギング効果の結果として、始動時と停止時に負荷モーターの面がぎくしゃくします。
• モーター速度の制御または低下が原因で、力率が低下します。

電流源インバーター (CSI)

CSI (電流源インバータ) は、VSI とは対照的に、ピン 3 にスムーズな電圧出力を提供します。 CSI タイプの形成は、電圧ではなく電流に依存します。前に、CSI では、ダイオード ブリッジ整流器の代わりに SCR ブリッジを使用できます。コンデンサの代わりに、インダクタを使用して出力エネルギーを分析し、電流出力をスムーズにします。また、CSI は方形波電流を供給することができます。

(電流源インバーター)

利点

• まず、VSI では不十分な高馬力の誘導電動機をサポートします。
• VSI に比べて信頼性が高い。
• 何よりも優れた再生能力を持っています。

短所

• ほとんどの場合、力率が低下します。
• また、走行中にモーター シャフトを振る可能性のあるコギング効果が発生します。
• 最後に、マルチモーター操作には適していません。

パルス幅変調 (PWM)

PWMタイプ（パルス幅変調）も改良版です。 PWM 電圧制御回路により、VFD は周波数比を維持した安定した電圧出力を得ることができます。 PWM 電圧コントローラー回路は、追加のレギュレーターを使用して、負荷の安定した適切なベース供給電圧と電流を提供します。

利点

• 目詰まりやけいれんの影響がなく、幅広い速度とコントロール ノブ範囲を提供します。
• また、エネルギー効率が非常に高い安定した電力があります。
• さまざまな種類の回路保護で構成されています。

短所

• 設計と実装に関して複雑な点があります。
• フェーズ ドライバ回路で妨害ノイズが発生します。
• 最後に、追加のハードウェアが必要で、費用のかかるソリューションです。

三相 VFD 回路の作り方

(電気モーター)

典型的な可変周波数システム図。

三相 VFD 回路を作成するには、次のものが必要です。

• PWM 電圧コントローラ回路: PWM ジェネレータ ステージは、同じ IC のピン 5 に印加された電圧に応答して、IC2 のピン 3 で変化する PWM 出力を生成します。
• 三相 H ブリッジ回路: 3 フェーズ信号生成ステージは、適切に計算された 3 フェーズ信号を IC の HIN1/2/3 および LIN1/2/3 入力に適用します。
• 三相信号発生回路: 3 相信号の入力周波数によって、システムに送信されるクロックが決まります。これは通常、意図した三相信号の 6 倍になるはずです。別の言い方をすれば、目的の三相周波数が 100 Hz の場合、入力クロックは 100 x 6 =600 Hz にする必要があります。
• V/Hz パラメータを生成するための電圧から周波数への変換回路。

https://youtu.be/TAFDX301Qrk (可変周波数ドライブの構築)

結論

全体として、AC 周波数変換器回路の追加制御と可変速度での AC モーターの動作には、可変周波数ドライブ (VFD) が必要です。 VFD の効率は、そのタイプ、範囲、および品質のみに依存します。したがって、エンジニアは最高の結果を得るために最高のものを探して利用する必要があります。 VFD 回路構成に関して他に質問はありますか?以下にコメントするか、お問い合わせください。