Analogový 3f skalární frekvenční měnič

Uvádím zde opět jednu z konstrukcí, která by neměla být návodem, spíš tak ukázkou co se dá a nedá všechno postavit z operačních zesilovačů.

Třífázový frekvenční měnič jsem chtěl postavit už dávno, ale až letos jsem měl pocit, že mám konečně dost zkušeností se pustit do stavby něčeho, co bude fungovat. Poslední inspirací byl datasheet OTA ampu LM13700 který mě inspiroval hned několika na pohled velmi elegantními řešeními obvodů, co se zde hodí. Ať už třídázové sinusové VCO, dvoukvadrantové násobičky apod.

Konstrukce se sestává z tří polomůstků spojených se základní deskou, do které je nastrkáno celkem 9 karet osazených řídícími a měřícími obvody a malým izolačním zdrojem. Celé zapojení je pro začátek napájeno z 24V akumulátorů.

Schema silové části jedné fáze:

Schema pospojování základní desky:

Zdroj

Násobičky

Měří střední napětí na bočnících ve dvou fázích, které dělí velikostí aktuální střídy, a tak na výstupu poskytují součet velikostí amplitud proudů těchto fází.

Regulátor proudu:

Kromě zpětné vazby pro skalární otáčkovou nebo proudovou regulaci vytváří funkci U = f (freq) tedy určuje fázové napětí pro danou frekvenci, což jednoduše zabraňuje přesycování magnetického obvodu motoru při běhu na nízkých frekvencích.

Regulátor napětí:

Obsahuje PWM demodulátor s vrcholovým detektorem amplitudy fázového napětí a regulátor, který ho porovnává se žádanou hodnotou.

Generátor trojúhelníku:

Umožňuje měnit amplitudu ve velkém rozsahu bez změny frekvence.

Omezovač:

Nastavuje minimální a maximální frekvenci.

VCO:

Sinusový generátor vychází ze schematu v datasheetu. Je doplněný o AGC a invertor pro vytvoření tří průběhů posunutých o 120°

Nulování:

Protože VCO ale hlavně komparátory modulátoru vytvářejí DC offset a je nutné ho kompenzovat. Dále obsahuje trimry pro doladění amplitud jednotlivých výstupů z VCO.

Modulátor:

Komparátory pro tvorbu PWM a navíc jednoduchý omezovač nutný pro správnou funkci předchozího obvodu nulování. Jednodušše zajišťuje shodou amplitudu obou půlperiod obdelníhového průběhu.

Pár fotek:

Video proudová skalární regulace:

Video dvoupólový motor na 77Hz

Zapojení potřebuje ještě mnoho a mnoho ladění zejména časových konstant regulátorů, kterých je zde vzájemně vázáno příliš mnoho na to, aby se jednoduše na první pokus zapojení rozjelo bez rozkmitání všeho, co kmitat může. Ale je hezký pohled na běžící asynchronní motor napájený z baterií hnaný 32 operačními zesilovači.