Denne manual beskriver design, simulering, konstruktion og test af DC-DC-konverter og kontrolsystemcontroller til DC Motor Switching Mode.
Konverteren bruges derefter til digital kontrol af belastningsskunt -DC -motoren.
Kredsløbet vil blive udviklet og testet i forskellige trin.
Den første fase bygger en konverter, der fungerer ved 40 v.
Dette gøres for at sikre, at de ikke har parasitisk induktans fra ledninger og andre kredsløbskomponenter, der skader føreren ved høje spændinger.
I den anden fase kører konverteren motoren med en spænding på 400 V ved en maksimal belastning.
Den sidste fase er at bruge Arduino til at kontrollere PWM -bølgen for at justere spændingen og kontrollere motorens hastighed med variabel belastning.
Komponenter er ikke altid billige, så prøv at opbygge systemet så billigt som muligt.
Det endelige resultat af dette værktøj vil være at opbygge en DC
-DC-konverter og kontrolsystemcontroller, motorhastigheden styres inden for 1% ved det stabile indstillingspunkt, og hastigheden er indstillet inden for 2 s under variabel belastning.
Min eksisterende motor har følgende specifikationer.
Motorspecifikation: Armatur: 380 VDC, 3. 6 AExcitation (shunt): 380 VDC, 0.
Hastighed: 1500 r/minpower: Cirka 1.
1 kWDC -motorstrømforsyning = 380 VOPTOCOUPLER og Driver Strømforsyning = 21 VT Dette betyder, at den maksimale strøm og spændingsvurderinger af komponenterne, der er forbundet til eller kontrolleret til motoren, vil have en højere eller ligevægt.
Det tørre hjuldiode, der er markeret som D1 i kredsløbsdiagrammet, bruges til at tilvejebringe en strømningssti til motorens modsatte bagpotentiale for at forhindre strømmen i at vende og beskadige samlingen, når strømmen slukkes-
motoren drejer stadig (generatortilstand).
Den nominelle maksimale omvendte spænding er 600 V, og den maksimale fremad -DC -strøm er 15.
Derfor kan det antages, at svinghjulsdioden vil være i stand til at arbejde på tilstrækkelig spænding og strømniveau til denne opgave.
IGBT bruges til at skifte strømforsyning til motoren ved at modtage et 5 V PWM -signal fra Arduino gennem den optiske kobling og IGBT -driveren for at skifte en meget stor 380 V motorforsyningsspænding.
Den maksimale kontinuerlige samlerstrøm for den anvendte IGBT er 4.
5A ved en forbindelsestemperatur på 100 ° C
Den maksimale emitterspænding er 600 V.
Derfor kan det antages, at svinghjulsdioden kan fungere med tilstrækkelige spændings- og strømniveauer til praktisk anvendelse.
Det er vigtigt at tilføje radiatoren til IGBT, fortrinsvis en stor radiator.
Den hurtige switch MOSFET kan bruges uden IGBT'er.
Porttærskelspændingen på IGBT er mellem 3. 75 V og 5.
75 V og Drive er påkrævet for at tilvejebringe denne spænding.
Kredsløbet fungerer med en frekvens på 10 kHz, så IGBT's skiftetid skal være hurtigere end 100 os, det vil sige tidspunktet for en fuld bølge.
Skifttid for IGBT er 15ns, hvilket er nok.
Skifttidspunktet for den valgte TC4421 -driver er mindst 3000 gange den for PWM -bølgen.
Dette sikrer, at føreren er i stand til at skifte hurtigt nok til kredsløb.
Chaufføren er forpligtet til at give mere nuværende, end Arduino kan give.
Driveren får den strøm, der er nødvendig for at betjene IGBT fra strømforsyningen, ikke fra Arduino.
Dette er for at beskytte Arduino, fordi magtfejlen overophedes Arduino, røg kommer ud, og Arduino vil blive ødelagt (
afprøvet).
Føreren vil blive isoleret fra mikrokontrolleren, der leverer PWM-bølger ved hjælp af den optiske kobling.
Den fotoelektriske kobling isolerer fuldstændigt Arduino, som er den vigtigste og værdifulde del af kredsløbet.
For motorer med forskellige parametre er det kun nødvendigt at ændre IGBT til en IGBT med lignende egenskaber som motoren, som kan håndtere den krævede omvendte spænding og kontinuerlige opsamlingsstrøm.
Wima -kondensatoren bruges sammen med den elektrolytiske kondensator på motorens strømforsyning.
Dette gemmer gebyret for den stabile strømforsyning, og vigtigst af alt hjælper med at eliminere induktansen af kabler og stik i systemet. For at minimere afstanden mellem komponenter er unødvendig induktans for kredsløbslayout,
især i løkken mellem IGBT -driveren og IGBT.
Der gøres forsøg på at eliminere støj og ring fra jorden mellem Arduino, optisk kobling, driver og IGBT.
Forsamlingen svejses på Veroboard.
En nem måde at opbygge et kredsløb på er at tegne komponenterne i kredsløbsdiagrammet på Veroboard, før du starter svejsning.
Svejsning i godt ventilerede områder.
Brug den ledende sti for filen Scrath til at skabe et mellemrum mellem komponenter, der ikke skal tilsluttes.
Med dipemballage kan komponenter let udskiftes.
Dette hjælper uden behov for at svejse komponenter og løse udskiftningsdele, når de mislykkes.
Jeg brugte bananpropper (
stikkontakt i sort og rød)
til let at forbinde min strømforsyning til Veroboard, det er muligt at springe dette over, og ledningen svejses direkte til tavlen.
Ved at inkludere Arduino PWM -biblioteket (
vedhæftet som en zip -fil).
En PI -controller af proportional integreret controller
anvendt til at kontrollere rotorens hastighed.
Forholdet og den integrerede gevinst kan beregnes eller estimeres inden tilstrækkelig afviklingstid og overskridelse kan opnås.
PI -controlleren implementeres samtidig med Arduino () loop.
Tachometer måler rotorens hastighed.
Brug analogread til at indtaste Arduinos målinger i en af de analoge input.
Fejlen beregnes ved at subtrahere den aktuelle rotorhastighed fra sætpunktsrotorhastigheden og indstilles til at svare til fejlen.
Tidsintegration udføres ved at tilføje prøvetiden til hver loop og indstille den til lige tid, hvilket øges med hver iteration af løkken.
Den driftscyklusområde, som Arduino kan udsende, er fra 0 til 255.
Brug pwmwrite i PWM -biblioteket til at beregne driftscyklussen og udsende den til den valgte digitale output PWM PIN.
Implementering Dobbeltfejl af PI-controller = REF-RPM;
Tid = tid 20e-6;
Dobbelt pwm = indledende kp * fejl ki * tid * fejl;
Implementering af pwmdouble sensor = analogread (A1); Pwmwrite (3, PWM-255);
Du kan se den komplette projektkode i Arduinocode. rar fil.
Koden i filen justeres for at vende driveren.
Det omvendte drev har følgende virkning på kredsløbets toldcyklus, hvilket betyder new_dutycycle = 255-dutycycle.
For ikke-inverterede drev kan dette ændres ved at vende ovenstående ligning.
Endelig blev kredsløbet testet og målt for at bestemme, om de ønskede resultater blev opnået.
Controlleren er indstillet til to forskellige hastigheder og uploadet til Arduino.
Kraften er tændt.
Motoren accelererer hurtigt hurtigere end forventet og stabiliseres derefter ved udvalgte hastigheder.
Teknologien til denne kontrolmotor er meget effektiv og kan arbejde på alle DC -motorer.
