DC Motor Speed ​​Antrieb

In diesem Handbuch wird das Entwurf, die Simulation, die Konstruktion und das Testen des DC-DC-Wandlers und des Steuerungssystemcontrollers für den DC-Motorschaltmodus beschrieben.
Der Konverter wird dann zur digitalen Steuerung des Last -Shunt -DC -Motors verwendet.
Die Schaltung wird in verschiedenen Phasen entwickelt und getestet.
Die erste Phase baut einen Konverter auf, der bei 40 v.
Dies erfolgt, um sicherzustellen, dass sie keine parasitäre Induktivität von Drähten und anderen Schaltkomponenten haben, die den Treiber bei hohen Spannungen beschädigen.
In der zweiten Phase wird der Konverter den Motor bei einer maximalen Last mit einer Spannung von 400 V betrieben.
Die letzte Stufe besteht darin, Arduino zu verwenden, um die PWM -Welle zu steuern, um die Spannung einzustellen und die Geschwindigkeit des Motors mit variabler Last zu steuern.
Komponenten sind nicht immer billig. Versuchen Sie also, das System so billig wie möglich zu erstellen.
Das Endergebnis dieses Dienstprogramms wird darin bestehen, einen DC
-DC-Wandler und einen Steuerungssystem zu erstellen, die Motordrehzahl innerhalb von 1% am Einstellungspunkt des Steady-Status-Einstellungspunkts und die Geschwindigkeit unter variabler Last innerhalb von 2 s festgelegt wird.
Mein vorhandener Motor hat die folgenden Spezifikationen.
Motorspezifikation: Anker: 380 VDC, 3. 6 Aexcitation (Shunt): 380 VDC, 0.
Geschwindigkeit: 1500 R/MINPOWER: ca.
1 kwdc Motorstromversorgung = 380 VOPTOCOUPER- und Treiberleistung = 21 VTHIS bedeutet, dass die Maximumströmung und die Spaltnote des Motors die mit dem angemessenen Anstieg der Komponenten mit dem an den Komponenten angeschlossenen Komponenten mit dem mit dem Mord angestrebten Bestandteil mit dem mit dem angehenden und dem angehaltenen Bestandteil die mit dem angehaltenen Bestandteilen haben.
Die als D1 markierte trockene Raddiode im Schaltplan wird verwendet, um einen Durchflusspfad zum Rückwärtspotential des Motors bereitzustellen, um zu verhindern, dass der Strom umgedreht und die Baugruppe schädlich ist, wenn der Strom ausgeschaltet wird.
Der Motor dreht sich noch (Generatormodus).
Die maximale Reversespannung beträgt 600 V und der maximale Vorwärts -DC -Strom beträgt 15.
Daher kann davon ausgegangen werden, dass die Schwungraddiode für diese Aufgabe bei ausreichender Spannung und Stromniveaus arbeiten kann.
Der IGBT wird verwendet, um die Stromversorgung des Motors durch den optischen Koppler und den IGBT -Treiber ein 5 -V -PWM -Signal aus dem Arduino zu wechseln, um eine sehr große 380 -V -Motorversorgungsspannung zu wechseln.
Der maximale kontinuierliche Kollektorstrom des verwendeten IGBT beträgt 4.
5a bei einer Anschlusstemperatur von 100 ° C
Die maximale Emitterspannung beträgt 600 V.
Daher kann davon ausgegangen werden, dass die Schwungraddiode bei ausreichender Spannung und Stromniveaus für die praktische Anwendung funktionieren kann.
Es ist wichtig, den Kühler dem IGBT hinzuzufügen, vorzugsweise einen großen Kühler.
Der schnelle Schalter -MOSFET kann ohne IGBTs verwendet werden.
Die Gate -Schwellenspannung des IGBT liegt zwischen 3. 75 V und 5.
75 V, und das Laufwerk ist erforderlich, um diese Spannung bereitzustellen.
Die Schaltung arbeitet mit einer Frequenz von 10 kHz, so
Die Schaltzeit des IGBT beträgt 15ns, was ausreicht.
Die Schaltzeit des ausgewählten TC4421 -Treibers beträgt mindestens das 3000 -fache der PWM -Welle.
Dies stellt sicher, dass der Treiber für den Schaltungsbetrieb schnell genug wechseln kann.
Der Fahrer muss mehr Strom bereitstellen, als der Arduino bereitstellen kann.
Der Fahrer erhält den Strom, der benötigt wird, um die IGBT aus der Stromversorgung auszubilden, nicht vom Arduino.
Dies soll den Arduino schützen, da der Stromausfall den Arduino überhitzt, der Rauch herauskommt und der Arduino zerstört wird (
bewährt).
Der Treiber wird aus dem Mikrokontroller isoliert, der PWM-Wellen unter Verwendung des optischen Kopplers liefert.
Der photoelektrische Koppler isoliert den Arduino vollständig, was der wichtigste und wertvollste Teil der Schaltung ist.
Bei Motoren mit unterschiedlichen Parametern ist es nur erforderlich, die IGBT in ein IGBT mit ähnlichen Eigenschaften wie dem Motor zu ändern, der den erforderlichen Rückspannung und den kontinuierlichen Sammelstrom verarbeiten kann.
Der WIMA -Kondensator wird zusammen mit dem Elektrolytkondensator auf der Motorleistung verwendet.
Dies speichert die Ladung des stabilen Netzteils und hilft vor allem, die Induktivität der Kabel und Anschlüsse im System zu beseitigen. Um den Abstand zwischen den Komponenten zu minimieren, wird eine unnötige Induktivität für das Schaltungslayout
insbesondere in der Schleife zwischen dem IGBT -Treiber und dem IGBT aufgeführt.
Es werden Versuche unternommen, Geräusche und Klingeln zwischen Arduino, optischer Koppler, Treiber und IGBT zu beseitigen.
Die Baugruppe ist auf dem Veroboard geschweißt.
Eine einfache Möglichkeit, eine Schaltung zu erstellen, besteht darin, die Komponenten des Schaltendiagramms auf dem Veroboard zu zeichnen, bevor Sie mit dem Schweißen beginnen.
Schweißen in gut belüfteten Gebieten.
Verwenden Sie den leitenden Pfad des Dateicrath, um eine Lücke zwischen Komponenten zu erstellen, die nicht verbunden werden sollten.
Bei Dip -Verpackungen können Komponenten problemlos ersetzt werden.
Dies hilft, ohne dass Komponenten schweißen und Ersatzteile auflösen müssen, wenn sie ausfallen.
Ich habe Bananenstopfen (
Steckdosen in Schwarz und Rot) verwendet
, um meine Stromversorgung einfach an den Veroboard zu verbinden. Es ist möglich, dies zu überspringen, und der Draht wird direkt an die Platine geschweißt.
Durch Einbeziehung der Arduino PWM -Bibliothek (
als Zip -Datei angehängt).
Ein PI -Controller von Proportional Integral Controller,
der zur Steuerung der Drehzahl des Rotors verwendet wird.
Das Verhältnis und der integrale Gewinn können berechnet oder geschätzt werden, bevor eine ausreichende Absetzzeit und das Überschwingen erhalten werden können.
Der PI -Controller wird gleichzeitig mit der Arduino () -Sloop implementiert.
Der Drehzahlmesser misst die Geschwindigkeit des Rotors.
Verwenden Sie Analograd, um die Messungen von Arduino in einen der Analogeingänge einzugeben.
Der Fehler wird berechnet, indem die aktuelle Rotordrehzahl von der Sollpunkt -Rotordrehzahl subtrahiert und auf den Fehler eingestellt ist.
Die Zeitintegration erfolgt durch Hinzufügen der Stichprobenzeit zu jeder Schleife und der Einstellung der gleichzeitigen Zeit, wodurch mit jeder Iteration der Schleife zunimmt.
Der Arbeitszyklusbereich, den Arduino ausgeben kann, liegt zwischen 0 und 255.
Verwenden Sie PWMWrite in der PWM -Bibliothek, um den Arbeitszyklus zu berechnen und ihn an den ausgewählten PWM -Pin ausgewählt zu haben.
Implementierung Doppelter Fehler von PI Controller = Ref-RPM;
Zeit = Zeit 20E-6;
Double pwm = initial kp * fehler ki * Zeit * Fehler;
Implementierung von PWMDouble Sensor = AnalOgrad (A1); PWMWrite (3, PWM-255);
Sie können den vollständigen Projektcode in Arduinocode sehen. RAR -Datei.
Der Code in der Datei wird angepasst, um den Treiber umzukehren.
Das umgekehrte Antrieb hat den folgenden Effekt auf den Schaltungszyklus, was bedeutet, dass New_Dutycycle = 255-Dutycycle.
Für nicht überarbeitete Laufwerke kann dies durch Umkehrung der obigen Gleichung geändert werden.
Schließlich wurde die Schaltung getestet und gemessen, um festzustellen, ob die gewünschten Ergebnisse erzielt wurden.
Der Controller ist auf zwei verschiedene Geschwindigkeiten eingestellt und in den Arduino hochgeladen.
Die Kraft ist eingeschaltet.
Der Motor beschleunigt schneller als erwartet und stabilisiert sich dann bei ausgewählten Geschwindigkeiten.
Die Technologie dieses Kontrollmotors ist sehr effektiv und kann an allen DC -Motoren arbeiten.