Tato příručka podrobně popisuje návrh, simulaci, konstrukci a testování stejnosměrného stejnosměrného měniče a ovladače řídicího systému pro režim spínání stejnosměrného motoru.
Převodník pak bude použit pro digitální řízení zátěžového bočníku DC motoru.
Obvod bude vyvíjen a testován v různých fázích.
V první fázi se postaví převodník, který pracuje na 40 V.
To se provádí proto, aby se zajistilo, že nebudou mít parazitní indukčnost od vodičů a dalších součástí obvodu, které poškozují budič při vysokém napětí.
Ve druhé fázi měnič poběží motor na napětí 400 V při maximální zátěži.
Poslední fází je použití arduina k ovládání vlny pwm pro úpravu napětí a ovládání rychlosti motoru s proměnnou zátěží.
Komponenty nejsou vždy levné, proto se snažte postavit systém co nejlevněji.
Konečným výsledkem této utility bude vybudování stejnosměrného
stejnosměrného měniče a řídicího systému řídicího systému, přičemž otáčky motoru jsou řízeny v rozmezí 1 % v bodě nastavení ustáleného stavu a rychlost je nastavena do 2 s při proměnném zatížení.
Můj stávající motor má následující specifikace.
Specifikace motoru: Kotva: 380 Vdc, 3. 6 ABuzení (Shunt): 380 Vdc, 0.
Rychlost: 1500 ot./min. Výkon: přibližně 1.
1 kW DC napájení motoru = 380 VOptočlen a napájení budiče = 21 VTo znamená, že maximální jmenovitý proud nebo řízené komponenty budou mít vyšší jmenovitý proud a napětí motoru.
Dioda suchého kola označená ve schématu zapojení jako D1 se používá k zajištění cesty toku k zpětnému zpětnému potenciálu motoru, aby se zabránilo reverzaci proudu a poškození sestavy, když je napájení vypnuto-
Motor se stále točí (režim generátoru).
Jmenovité maximální zpětné napětí je 600 V a maximální propustný stejnosměrný proud je 15.
Lze tedy předpokládat, že setrvačníková dioda bude schopna pracovat při dostatečné napěťové a proudové úrovni pro tento úkol.
IGBT se používá ke spínání napájení motoru přijímáním 5V pwm signálu z Arduina přes optický vazební člen a IGBT driver pro spínání velmi velkého 380V napájecího napětí motoru.
Maximální trvalý kolektorový proud použitého IGBT je
4,5A při teplotě přechodu 100 °c
Maximální napětí emitoru je 600 V.
Lze tedy předpokládat, že setrvačníková dioda může pracovat při dostatečné napěťové a proudové úrovni pro praktickou aplikaci.
K IGBT je důležité přidat radiátor, nejlépe velký radiátor.
Rychlý přepínač MOSFET lze použít bez IGBT.
Prahové napětí brány IGBT je mezi 3,75 V a 5,75
V a k zajištění tohoto napětí je zapotřebí měnič.
Obvod pracuje na frekvenci 10 kHz, takže doba sepnutí IGBT musí být rychlejší než 100 us, tedy doba jedné plné vlny.
Spínací čas IGBT je 15ns, což je dost.
Doba sepnutí vybraného ovladače TC4421 je nejméně 3000krát delší než doba PWM.
To zajišťuje, že řidič je schopen přepínat dostatečně rychle pro provoz okruhu.
Ovladač musí poskytovat více proudu, než může poskytnout Arduino.
Ovladač získává proud potřebný k provozu IGBT z napájecího zdroje, nikoli z Arduina.
Jde o ochranu Arduina, protože výpadek proudu Arduino přehřeje, bude vycházet kouř a Arduino bude zničeno (
vyzkoušeno a otestováno).
Ovladač bude izolován od mikrokontroléru, který poskytuje PWM vlny pomocí optického vazebního členu.
Fotoelektrický vazební člen zcela izoluje Arduino, což je nejdůležitější a nejcennější část obvodu.
U motorů s jinými parametry je pouze nutné změnit IGBT na IGBT s podobnými vlastnostmi jako motor, který zvládne požadované zpětné napětí a trvalý sběrný proud.
Kondenzátor WIMA se používá společně s elektrolytickým kondenzátorem na napájení motoru.
Tím se ukládá náboj stabilního zdroje a hlavně pomáhá eliminovat indukčnost kabelů a konektorů v systému. Aby se minimalizovala vzdálenost mezi součástmi, zbytečná indukčnost pro uspořádání obvodu je uvedena
zejména ve smyčce mezi IGBT driverem a IGBT.
Mezi Arduinem, optickým vazebním členem, driverem a IGBT jsou prováděny pokusy eliminovat šum a zvonění ze země.
Sestava je navařena na Veroboard.
Snadný způsob, jak sestavit obvod, je nakreslit součásti schématu zapojení na veroboard před zahájením svařování.
Svařování v dobře větraných prostorách.
Použijte vodivou cestu souboru Scrath k vytvoření mezery mezi součástmi, které by neměly být spojeny.
S DIP balením lze komponenty snadno vyměnit.
To pomáhá bez nutnosti svařování součástí a řešení náhradních dílů, když selžou.
Použil jsem banánky (
Socket v černo-červené barvě)
Pro snadné připojení mého napájení k veroboardu je možné toto přeskočit a drát je přivařen přímo k desce.
Zahrnutím knihovny Arduino pwm (
připojeno jako soubor ZIP).
Pi regulátor proporcionálního integrálního regulátoru
Používá se k řízení rychlosti rotoru.
Poměr a integrální zesílení lze vypočítat nebo odhadnout předtím, než lze dosáhnout dostatečné doby ustálení a překmitu.
PI regulátor je implementován současně s Arduino ()loop.
Otáčkoměr měří otáčky rotoru.
Pomocí analogRead zadejte měření arduina do jednoho z analogových vstupů.
Chyba se vypočítá odečtením aktuální rychlosti rotoru od nastavené hodnoty rychlosti rotoru a nastaví se tak, aby se rovnala chybě.
Časová integrace se provádí přidáním vzorkovacího času do každé smyčky a jejím nastavením na stejný čas, čímž se zvyšuje s každou iterací smyčky.
Rozsah pracovního cyklu, který může Arduino vydávat, je od 0 do 255.
Použijte pwmWrite v knihovně PWM pro výpočet pracovního cyklu a jeho výstup na vybraný digitální výstup PWM pin.
Dvojitá chyba implementace PI regulátoru = ref-rpm;
čas = čas 20e-6;
Double pwm = počáteční kp * chyba ki * čas * chyba;
Implementace PWMdvojitého senzoru = analogRead (A1); pwmWrite(3, pwm-255);
Kompletní kód projektu můžete vidět v ArduinoCode. rar soubor.
Kód v souboru je upraven pro obrácení ovladače.
Zpětný pohon má následující vliv na pracovní cyklus obvodu, což znamená new_dutycycle = 255-dutycycle.
U neinvertovaných pohonů to lze změnit obrácením výše uvedené rovnice.
Nakonec byl obvod otestován a změřen, aby se zjistilo, zda bylo dosaženo požadovaných výsledků.
Ovladač je nastaven na dvě různé rychlosti a nahrán do arduina.
Napájení je zapnuté.
Motor rychle zrychluje rychleji, než se očekávalo, a poté se stabilizuje na zvolené rychlosti.
Technologie tohoto řídicího motoru je velmi efektivní a může pracovat na všech stejnosměrných motorech.
