Αυτό το εγχειρίδιο θα περιγράφει λεπτομερώς τον σχεδιασμό, την προσομοίωση, την κατασκευή και τη δοκιμή του μετατροπέα DC-DC και του ελεγκτή συστήματος ελέγχου για τη λειτουργία μεταγωγής κινητήρα DC.
Στη συνέχεια, ο μετατροπέας θα χρησιμοποιηθεί για τον ψηφιακό έλεγχο του κινητήρα DC Load DC.
Το κύκλωμα θα αναπτυχθεί και θα δοκιμαστεί σε διαφορετικά στάδια.
πρώτη φάση θα δημιουργήσει έναν μετατροπέα που λειτουργεί στα 40 V
Η
Στη δεύτερη φάση, ο μετατροπέας θα τρέξει τον κινητήρα σε τάση 400 V με μέγιστο φορτίο.
Το τελευταίο στάδιο είναι να χρησιμοποιήσετε το Arduino για να ελέγξετε το κύμα PWM για να ρυθμίσετε την τάση και να ελέγξετε την ταχύτητα του κινητήρα με μεταβλητό φορτίο.
Τα εξαρτήματα δεν είναι πάντα φθηνά, οπότε προσπαθήστε να δημιουργήσετε το σύστημα όσο το δυνατόν φθηνότερα.
Το τελικό αποτέλεσμα αυτής της χρησιμότητας θα είναι η κατασκευή ενός
ελεγκτή συστήματος DC-DC και του ελεγκτή συστήματος ελέγχου, η ταχύτητα του κινητήρα ελέγχεται εντός 1% στο σημείο ρύθμισης σταθερής κατάστασης και η ταχύτητα καθορίζεται εντός 2 δευτερολέπτων κάτω από μεταβλητό φορτίο.
Ο υφιστάμενος κινητήρας μου έχει τις ακόλουθες προδιαγραφές.
Προδιαγραφές κινητήρα: οπλισμός: 380 VDC,
.
3
Η δίοδος ξηρού τροχού που σημειώνεται ως D1 στο διάγραμμα κυκλώματος χρησιμοποιείται για να παρέχει μια διαδρομή ροής στο αντίστροφο δυναμικό της πλάτης του κινητήρα για να αποτρέψει το ρεύμα από την αντιστροφή και την καταστροφή της συναρμολόγησης όταν η ισχύς είναι απενεργοποιημένη-
ο κινητήρας εξακολουθεί να στρέφεται (λειτουργία γεννήτριας).
Η ονομαστική μέγιστη αντίστροφη τάση είναι 600 V και το μέγιστο ρεύμα DC προς τα εμπρός είναι 15.
Επομένως, μπορεί να θεωρηθεί ότι η δίοδος σφονδύλου θα είναι σε θέση να εργαστεί σε επαρκή τάση και ρεύματα για αυτό το έργο.
Το IGBT χρησιμοποιείται για να αλλάξει την τροφοδοσία ρεύματος στον κινητήρα λαμβάνοντας ένα σήμα 5 V PWM από το Arduino μέσω του οπτικού ζεύκτη και του οδηγού IGBT για να αλλάξει μια πολύ μεγάλη τάση τροφοδοσίας κινητήρα 380 V.
Το μέγιστο συνεχές ρεύμα συλλέκτη του χρησιμοποιούμενου IGBT είναι 4.5a
σε θερμοκρασία διασταύρωσης 100 ° C
Η μέγιστη τάση εκπομπού είναι 600 V.
Επομένως, μπορεί να θεωρηθεί ότι η δίοδος του σφονδύλου μπορεί να λειτουργήσει σε επαρκή τάση και ρεύμα για πρακτική εφαρμογή.
Είναι σημαντικό να προσθέσετε το ψυγείο στο IGBT, κατά προτίμηση ένα μεγάλο καλοριφέρ.
Ο γρήγορος διακόπτης MOSFET μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς IGBTS.
Η τάση κατωφλίου της πύλης του IGBT είναι μεταξύ 3, 75 V και 5.
75 V και η μονάδα δίσκου απαιτείται να παρέχει αυτή την τάση.
Το κύκλωμα λειτουργεί με συχνότητα 10 kHz, οπότε ο χρόνος μεταγωγής του IGBT πρέπει να είναι ταχύτερος από 100 εμάς, δηλαδή, ο χρόνος ενός πλήρους κύματος.
Ο χρόνος μεταγωγής του IGBT είναι 15ns, ο οποίος είναι αρκετός.
Ο χρόνος μεταγωγής του επιλεγμένου προγράμματος οδήγησης TC4421 είναι τουλάχιστον 3000 φορές αυτός του κύματος PWM.
Αυτό εξασφαλίζει ότι ο οδηγός είναι σε θέση να αλλάξει αρκετά γρήγορα για λειτουργία κυκλώματος.
Ο οδηγός υποχρεούται να παρέχει περισσότερο ρεύμα από ό, τι μπορεί να προσφέρει το Arduino.
Ο οδηγός παίρνει το ρεύμα που απαιτείται για τη λειτουργία του IGBT από την τροφοδοσία ρεύματος, όχι από το Arduino.
Αυτό είναι για να προστατεύσει το Arduino επειδή η διακοπή ρεύματος θα υπερθερμανθεί το Arduino, ο καπνός θα βγει και το Arduino θα καταστραφεί (
δοκιμασμένο και δοκιμασμένο).
Ο οδηγός θα απομονωθεί από τον μικροελεγκτή που παρέχει κύματα PWM χρησιμοποιώντας τον οπτικό ζεύκτη.
Ο φωτοηλεκτρικός ζεύκτης απομονώνει πλήρως το Arduino, το οποίο είναι το πιο σημαντικό και πολύτιμο μέρος του κυκλώματος.
Για τους κινητήρες με διαφορετικές παραμέτρους, είναι απαραίτητο μόνο να αλλάξετε το IGBT σε ένα IGBT με παρόμοιες ιδιότητες με τον κινητήρα, οι οποίες μπορούν να χειριστούν την απαιτούμενη αντίστροφη τάση και το συνεχές ρεύμα συλλογής.
Ο πυκνωτής WIMA χρησιμοποιείται μαζί με τον ηλεκτρολυτικό πυκνωτή στην τροφοδοσία κινητήρα.
Αυτό αποθηκεύει το φορτίο της σταθερής τροφοδοσίας και, κυρίως, βοηθά στην εξάλειψη της επαγωγής των καλωδίων και των συνδέσμων του συστήματος. Προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η απόσταση μεταξύ των εξαρτημάτων, η περιττή επαγωγή για τη διάταξη του κυκλώματος παρατίθεται
ειδικά στον βρόχο μεταξύ του οδηγού IGBT και του IGBT.
Πηγαίνουν προσπάθειες για την εξάλειψη του θορύβου και του χτυπήματος από το έδαφος μεταξύ του Arduino, του οπτικού ζεύκτη, του οδηγού και του IGBT.
Η συναρμολόγηση συγκολλείται στο Veroboard.
Ένας εύκολος τρόπος για την κατασκευή ενός κυκλώματος είναι να σχεδιάσετε τα συστατικά του διαγράμματος κυκλώματος στο Veroboard πριν ξεκινήσετε τη συγκόλληση.
Συγκόλληση σε καλά αεριζόμενες περιοχές.
Χρησιμοποιήστε την αγώγιμη διαδρομή του αρχείου Scrath για να δημιουργήσετε ένα κενό μεταξύ των εξαρτημάτων που δεν πρέπει να συνδεθούν.
Με συσκευασία εμβάπτισης, τα εξαρτήματα μπορούν να αντικατασταθούν εύκολα.
Αυτό βοηθά χωρίς την ανάγκη συγκόλλησης εξαρτημάτων και επίλυσης ανταλλακτικών όταν αποτύχουν.
Χρησιμοποίησα βύσματα μπανάνας (
υποδοχή σε μαύρο και κόκκινο)
για να συνδέσω εύκολα την τροφοδοσία μου στο Veroboard, είναι δυνατόν να παραλείψετε αυτό και το καλώδιο συγκολλείται απευθείας στο διοικητικό συμβούλιο.
Συμπεριλαμβάνοντας τη βιβλιοθήκη Arduino PWM (
που επισυνάπτεται ως αρχείο ZIP).
Ένας ελεγκτής PI του αναλογικού ολοκληρωμένου ελεγκτή
που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ταχύτητας του ρότορα.
Η αναλογία και το ολοκληρωμένο κέρδος μπορούν να υπολογιστούν ή να εκτιμηθούν πριν από την επαρκή χρόνο καθίζησης και την υπέρβαση της υπέρβασης.
Ο ελεγκτής PI εφαρμόζεται ταυτόχρονα με βρόχο Arduino ().
Το ταχύμετρο μετρά την ταχύτητα του ρότορα.
Χρησιμοποιήστε το Analogread για να εισαγάγετε τις μετρήσεις του Arduino σε μία από τις αναλογικές εισόδους.
Το σφάλμα υπολογίζεται αφαιρώντας την ταχύτητα ρεύματος του ρότορα από την ταχύτητα του ρότορα ρύθμισης και ρυθμίζεται να ισούται με το σφάλμα.
Η ενσωμάτωση του χρόνου γίνεται με την προσθήκη του χρόνου δειγματοληψίας σε κάθε βρόχο και τη ρύθμιση του σε ίσο χρόνο, αυξάνοντας έτσι κάθε επανάληψη του βρόχου.
Το εύρος κύκλου λειτουργίας που μπορεί να εξάψει το Arduino είναι από 0 έως 255.
Χρησιμοποιήστε το PWMWRITE στη βιβλιοθήκη PWM για να υπολογίσετε τον κύκλο λειτουργίας και να την εξάγετε στον επιλεγμένο PIN PWM Digital Output.
Εφαρμογή διπλού σφάλματος του ελεγκτή PI = ref-rpm;
Ώρα = Χρόνος 20E-6;
Διπλό PWM = αρχικό KP * Σφάλμα Ki * Χρόνος * Σφάλμα;
Εφαρμογή αισθητήρα PWMDouble = Analogread (A1); pwmwrite (3, PWM-255).
Μπορείτε να δείτε τον πλήρη κωδικό έργου στο Arduinocode. αρχείο rar.
Ο κώδικας στο αρχείο ρυθμίζεται για να αντιστρέψει το πρόγραμμα οδήγησης.
Η αντίστροφη μονάδα έχει την ακόλουθη επίδραση στον κύκλο λειτουργίας του κυκλώματος, που σημαίνει new_dutycycle = 255-dutycycle.
Για μη αντιστημονισμένες μονάδες δίσκου, αυτό μπορεί να αλλάξει αντιστρέφοντας την παραπάνω εξίσωση.
Τέλος, το κύκλωμα δοκιμάστηκε και μετρήθηκε για να προσδιοριστεί εάν τα επιθυμητά αποτελέσματα επιτεύχθηκαν.
Ο ελεγκτής έχει ρυθμιστεί σε δύο διαφορετικές ταχύτητες και μεταφορτώνεται στο Arduino.
Η ισχύς είναι ενεργοποιημένη.
Ο κινητήρας επιταχύνεται γρήγορα ταχύτερα από το αναμενόμενο και στη συνέχεια σταθεροποιείται σε επιλεγμένες ταχύτητες.
Η τεχνολογία αυτού του κινητήρα ελέγχου είναι πολύ αποτελεσματική και μπορεί να λειτουργήσει σε όλους τους κινητήρες DC.
