Taajuusmuuttajan ohjauksen suunnittelu

Abstract

Tämän insinöörityön tavoitteena on käyttöönottaa Metropolia Ammattikorkeakoulun opetuskäyttöön hankittu Semikron AN-8005-taajuusmuuttaja. Tulevaisuuden tavoitteena on ohjata taajuusmuuttajalla oikosulkumoottoria. Taajuusmuuttajan ohjaus toteutettiin rakentamalla käyttöliittymä LabVIEW-ohjelmalla käyttäen hyväksi mbed lpc1768-mikrokontrolleria. Opetuskäytön takia käyttöliittymä pyrittiin rakentamaan mahdollisimman selkeäksi sekä havainnollistavaksi.

Ensinnä työssä on esitelty taajuusmuuttajan rakennetta, niissä käytettäviä komponentteja ja perehdytty pulssinleveysmodulaatioon. Taajuusmuuttaja on sähkölaite, jolla voidaan säätää sitä syöttävän sähköverkon jännitteen taajuutta sekä amplitudia. Yleisimmin taa-juusmuuttaja onkin kytkettynä valtakunnallisen sähköverkon ja sähkömoottorin tai gene-raattorin välille.

Taajuusmuuttajissa komponentteina käytetään diodeja, tyristoreita ja transistoreita. Käytetyin yhdistelmä on diodeilla rakennettu tasasuuntaaja ja IGBT:llä valmistettu vaihtosuuntaaja.

Pulssinleveysmodulaatio on modulointitapa, jonka avulla muutetaan signaalin pulssisuhdetta, jolloin kuorman jännite muuttuu. Pulssileveysmodulaatiota käytetään nykyään hyvin paljon sulautetuissa järjestelmissä.

Työn loppuosassa on esitelty tarkemmin laitteistossa käytettäviä komponentteja ja niistä koostuva mittauskytkentä.

Insinöörityön lopputuloksena rakennettiin taajuusmuuttajan säätöohjelma ja signaalin vahvistuspiiri. Ohjelmasta ei saatu vielä tarpeeksi vakaata, että sillä voisi ohjata oikosulku-moottoria.

The aim of this thesis was to take into use the Semikron AN-8005 frequency converter, which was purchased for educational use of Metropolia university of applied sciences, and possibly control an induction motor with it. Controlling of the frequency converter was accomplished by building a user interface in LabVIEW and using the mbed lpc1768 micro-controller. Because of the educational use, the user interface was sought to be built as clear and visualizing as possible.

First the thesis introduces the structure of the frequency converter, components that are used in it, and the pulse-width modulation (PWM). A frequency converter is an electronic device which can be used to control frequency and amplitude of the voltage feed. Most commonly frequency converter is connected between the national grid and an electric motor or generator.

Components that are used in the frequency converter are diodes, thyristors and transistors. The most common combination is a rectifier that is built with diodes and an inverter that is built with IGBTs.

Pulse-width modulation is a modulation method which can be used to change the signal’s pulse ratio causing loads voltage to change. It is used a lot in embedded systems.

At the end of the thesis, equipment used in the measuring circuit and their function are introduced more specifically.

As a result of the thesis, frequency converter’s controlling program and signal’s amplification circuit was built. The final program was not stable enough to control an induction motor.