Skema VFD Dijelaskan: Diagram Rangkaian, Jenis, dan Membuat Variable Frequency Drive

Setiap penggemar elektronik pasti telah menemukan istilah VFD. VFD adalah singkatan dari Variable Frequency Drive, juga dikenal sebagai Variable Speed Drives dan Inverters. Penggunaannya utama adalah untuk mengelola kecepatan motor AC. Singkatnya, mereka adalah pengontrol motor yang mengatur frekuensi dan tegangan yang disajikan ke motor listrik, berdasarkan kebutuhan spesifiknya. Secara umum, tiga komponen utama skema VFD adalah rectifier, DC link, dan inverter. 

Di sini, kami menjelajahi konsep rangkaian jembatan VFD, bagian-bagian yang berbeda, jenis VFD, serta keuntungan dan kerugiannya. 

Sebuah Variable Frequency Drive Kecil 

1. Apa itu Rangkaian VFD, dan Bagaimana Cara Kerjanya?

Seperti yang disebutkan di atas, Variable Frequency Drive membuat spesifikasi motor AC bekerja pada kecepatan yang bervariasi. Anda harus memperhatikan bahwa motor AC mengubah kecepatannya dengan mengubah frekuensi tegangan yang digunakan untuk menjalankannya. Ini berarti ketika Anda menerapkan tegangan 50Hz ke motor AC, motor beroperasi pada kecepatan rated. Namun, jika tegangan masukan yang Anda gunakan melebihi 50 Hz, mesin berjalan lebih cepat dari kecepatan rated. Namun, jika frekuensi tegangan yang Anda sediakan lebih rendah dari 50 Hz, motor beroperasi lebih lambat.

Sesuai dengan prinsip kerja VFD, pengontrol elektronik mengubah frekuensi tegangan yang dikirim ke motor induksi. Dengan penemuan mikroprosesor canggih, VFD beroperasi sebagai perangkat yang dapat diubah yang mengontrol kecepatan motor dan melindunginya dari arus berlebih selama kondisi workup dan work down. 

Rangkaian variable frequency drive memastikan arus berlebih dari motor saat beroperasi, yang membantu menjaga biaya utilitas turun. Saat ini, Anda akan memperhatikan bahwa skema VFD adalah tipe transistor output yang populer yang digunakan untuk sistem kontrol. Perangkat listrik ini yang mengubah frekuensi pasokan daya AC, rangkaian VFD, terdiri dari tiga bagian. Bagian-bagian ini adalah full-wave bridge rectifier, DC link, dan inverter.

(Prinsip kerja Rangkaian Frekuensi Variabel)

Diagram Blok Rangkaian Dasar dari VFD Tiga Fasa

Tiga bagian signifikan menyusun diagram blok dari VFD. Bagian-bagian ini meliputi

• Area konversi daya.
• Bagian kontrol mikroprosesor yang bertanggung jawab atas kontrol operasi VFD.
• Bagian konsumsi daya mengubah tegangan AC ke DC. Juga, mengubah DC kembali ke tegangan 3-fasa.

(Sebuah Variable Frequency Drive Tiga Fasa)

Rangkaian VFD terdiri dari tiga bagian

Rectifier 

Ia mengatur daya AC tiga fasa yang masuk dan mengubahnya menjadi DC. VFD daya rendah satu fasa memiliki rangkaian rectifier satu fasa menggunakan dioda. Namun, VFD tiga fasa memiliki rangkaian rectifier tiga fasa menggunakan SCR karena SCR menguntungkan untuk tegangan positif tinggi dan aplikasi daya tinggi.

DC intermediate circuit/ DC filter

Rangkaian DC menyediakan tegangan DC yang halus dan ditingkatkan. Juga, ia dilabeli sebagai DC-Link atau DC Bus yang terdiri dari beberapa kapasitor dan induktor. Di bagian rangkaian VFD astable ini, segmen ripple dari pin output dalam pasokan DC dihilangkan.

Inverter

Inverter membantu memutar DC nyala dan mati, yang membuat motor mendapatkan tegangan berdenyut mirip AC. Tingkat pergantian dikontrol untuk mengubah frekuensi AC simulasi yang diterapkan pada mesin. Ini sangat penting, karena fungsi utama Rangkaian VFD bergantung pada bagian ini, dan VFD menggunakan rangkaian inverter full-controlled. Singkatnya, dengan rangkaian inverter yang dikontrol, bentuk gelombang pasokan AC keluaran memungkinkan motor untuk beroperasi.

2. Berbagai Jenis VFD

Tiga jenis utama VFD adalah VSI, CSI, dan PWM.

VSI

Di antara ketiganya, VSI (voltage-source inverter) adalah yang paling umum. Operasi VSI memerlukan konversi sinyal AC menjadi DC oleh bridge dioda sederhana dan kapasitor untuk menyimpan energi. Inverter kemudian menggunakan energi yang tersimpan untuk mengalihkan kontrol guna memberikan keluaran yang diinginkan. Tidak diragukan lagi, penggunaan VSI datang dengan keuntungan dan kerugian.

(Rangkaian Inverter Sumber Tegangan Tiga Fasa (VSI)

Keuntungan

• Produksi dan pemasangan VSI hemat biaya.
• Selain itu, ia menggunakan beberapa fasilitas kontrol motor yang dapat terhubung dengan tipe VSI tunggal VFD.
• Ia memiliki rentang kecepatan yang baik.
Desainnya sederhana dan tidak rumit.

Kerugian

• Frekuensi output menghasilkan kebisingan berbagai jenis.
• Akibat efek cogging, beban motor mengalami gerakan tiba-tiba saat memulai dan berhenti.
• Karena kecepatan motor yang dikontrol atau diturunkan, menghasilkan daya daya listrik yang buruk.

Current source inverter (CSI)

CSI (current source inverter), sebaliknya dengan VSI, menyediakan keluaran tegangan halus di pin3. Pembentukan tipe CSI bergantung pada arus bukan tegangan. Sebelumnya, di CSI, Anda dapat menggunakan bridge SCR alih-alih bridge rectifier dioda. Sebagai alternatif untuk kapasitor, kita menggunakan induktor untuk menganalisis energi keluaran untuk keluaran arus yang halus. Juga, CSI mampu menyediakan gelombang persegi arus.

(Current Source Inverter)

Keuntungan

• Pertama, ia mendukung motor induksi daya kuda lebih tinggi di mana VSI tidak mencukupi.
• Ia memiliki keandalan yang lebih tinggi dibandingkan VSI. 
• Di atas segalanya, ia memiliki kemampuan regenerasi yang sangat baik.

Kerugian

• Sebagian besar waktu, ia menghasilkan daya daya listrik yang buruk.
• Juga, ia mengalami efek cogging yang bisa menggetarkan poros motor saat berjalan.
• Terakhir, ia tidak cocok untuk operasi multi-motor.

Pulse Width Modulation (PWM)

Tipe PWM ( pulse width modulation ) juga adalah versi yang ditingkatkan. Dengan rangkaian kontrol tegangan PWM, VFD dapat memberikan keluaran tegangan yang stabil yang dipertahankan dengan rasio frekuensi. Rangkaian kontrol tegangan PWM menggunakan regulator tambahan untuk menyediakan tegangan dasar dan arus beban yang stabil dan tepat.

Keuntungan

• Tidak ada efek tersumbat atau gerak tiba-tiba, dan menawarkan rentang kecepatan dan kontrol yang luas.
• Juga, ada daya konstan dengan efisiensi energi yang sangat tinggi. 
• Ia terdiri dari berbagai jenis perlindungan rangkaian.

Kerugian

• Ada beberapa kompleksitas terkait desain dan implementasi. 
• Ia menghasilkan kebisingan yang mengganggu dalam rangkaian driver fase.
• Terakhir, ia memerlukan hardware tambahan dan merupakan solusi yang mahal.

Cara Membuat Rangkaian VFD Tiga Fasa

(Sebuah motor listrik )

Diagram Sistem Variable Frequency Biasa.

Kita membutuhkan hal berikut untuk membuat rangkaian VFD tiga fasa:

• Rangkaian kontrol tegangan PWM: Tahap generator PWM menghasilkan output PWM yang bervariasi di pin 3 IC2 sebagai respons terhadap tegangan yang diterapkan pada pin 5 dari IC yang sama. 
• Rangkaian jembatan H 3 fasa: Tahap generator sinyal 3 fasa menerapkan sinyal 3 fasa yang dihitung dengan baik di seluruh input HIN1/2/3 dan LIN1/2/3 IC.
• Rangkaian generator sinyal 3-fasa: Frekuensi masukan dari sinyal tiga fasa menentukan clock yang dikirim ke dalam sistem. Biasanya, harus enam kali dari sinyal tiga fasa yang diinginkan. Dengan kata lain, jika frekuensi tiga fasa yang diinginkan adalah 100 Hz, clock masukan harus 100 x 6 = 600 Hz.
• Rangkaian konverter tegangan ke frekuensi untuk menghasilkan parameter V/Hz.

https://youtu.be/TAFDX301Qrk  (Membangun Variable Frequency Drive)

Kesimpulan

Secara keseluruhan, untuk kontrol tambahan dari rangkaian konverter frekuensi AC dan operasi motor AC pada kecepatan yang bervariasi, kita memerlukan Variable Frequency Drive (VFD). Efisiensi VFD sepenuhnya bergantung pada jenis, rentang, dan kualitasnya. Oleh karena itu, insinyur harus mencari dan menggunakan yang terbaik untuk hasil yang hebat. Ada pertanyaan lebih lanjut mengenai konfigurasi rangkaian VFD?  Komentar di bawah atau hubungi kami.