variador de velocidad del motor dc

Este manual detallará el diseño, simulación, construcción y prueba del convertidor CC-CC y el controlador del sistema de control para el modo de conmutación de motor CC.
Luego, el convertidor se utilizará para el control digital del motor de CC en derivación de carga.
El circuito será desarrollado y probado en diferentes etapas.
La primera fase construirá un convertidor que funcione a 40 v.
Esto se hace para garantizar que no tengan inductancia parásita de cables y otros componentes del circuito que dañen el controlador con altos voltajes.
En la segunda fase, el convertidor hará funcionar el motor a una tensión de 400 V con una carga máxima.
La última etapa consiste en utilizar arduino para controlar la onda pwm para ajustar el voltaje y controlar la velocidad del motor con carga variable.
Los componentes no siempre son baratos, así que intente construir el sistema lo más barato posible.
El resultado final de esta utilidad será construir un
convertidor CC-CC y un controlador de sistema de control, la velocidad del motor se controla dentro del 1% en el punto de ajuste de estado estable y la velocidad se establece en 2 s bajo carga variable.
Mi motor actual tiene las siguientes especificaciones.
Especificación del Motor: Armadura: 380 Vdc, 3, 6 AExcitación (derivación): 380 Vdc, 0.
Velocidad: 1500 r/minPotencia: aproximadamente 1,
1 kWFuente de alimentación del motor CC = 380 VOptoacoplador y fuente de alimentación del controlador = 21 VEsto significa que las clasificaciones máximas de corriente y voltaje de los componentes conectados o controlados al motor tendrán una clasificación más alta o equivalente.
El diodo de rueda seca marcado como D1 en el diagrama del circuito se utiliza para proporcionar una ruta de flujo hacia el potencial inverso del motor para evitar que la corriente se invierta y dañe el conjunto cuando se apaga la alimentación.
El motor aún está girando (modo generador).
El voltaje inverso máximo nominal es 600 V y la corriente CC directa máxima es 15.
Por lo tanto, se puede suponer que el diodo del volante podrá funcionar a niveles de voltaje y corriente suficientes para esta tarea.
El IGBT se utiliza para cambiar la fuente de alimentación al motor al recibir una señal pwm de 5 V del Arduino a través del acoplador óptico y el controlador IGBT para cambiar un voltaje de suministro de motor muy grande de 380 V.
La corriente máxima de colector continuo del IGBT utilizado es de 4,
5 A a una temperatura de unión de 100 °c.
El voltaje máximo del emisor es de 600 V.
Por lo tanto, se puede suponer que el diodo del volante puede funcionar a niveles de voltaje y corriente suficientes para una aplicación práctica.
Es importante añadir el radiador al IGBT, preferiblemente un radiador grande.
El MOSFET de conmutación rápida se puede utilizar sin IGBT.
El voltaje umbral de la puerta del IGBT está entre 3, 75 V y 5,
75 V y se requiere un variador para proporcionar este voltaje.
El circuito funciona a una frecuencia de 10 kHz, por lo que el tiempo de conmutación del IGBT debe ser más rápido que 100 us, es decir, el tiempo de una onda completa.
El tiempo de conmutación del IGBT es de 15 ns, que es suficiente.
El tiempo de conmutación del controlador TC4421 seleccionado es al menos 3000 veces mayor que el de la onda PWM.
Esto asegura que el controlador pueda cambiar lo suficientemente rápido para la operación del circuito.
Se requiere que el controlador proporcione más corriente de la que puede proporcionar Arduino.
El controlador obtiene la corriente necesaria para operar el IGBT de la fuente de alimentación, no del Arduino.
Esto es para proteger el Arduino porque la falla de energía sobrecalentará el Arduino, saldrá humo y el Arduino será destruido (
probado y probado).
El controlador estará aislado del microcontrolador que proporciona ondas PWM mediante el acoplador óptico.
El acoplador fotoeléctrico aísla completamente el Arduino, que es la parte más importante y valiosa del circuito.
Para motores con diferentes parámetros, solo es necesario cambiar el IGBT por un IGBT con propiedades similares al motor, que pueda manejar el voltaje inverso requerido y la corriente de recolección continua.
El condensador WIMA se utiliza junto con el condensador electrolítico en la fuente de alimentación del motor.
Esto almacena la carga de la fuente de alimentación estable y, lo más importante, ayuda a eliminar la inductancia de los cables y conectores del sistema. Para minimizar la distancia entre los componentes, se incluye inductancia innecesaria para el diseño del circuito,
especialmente en el bucle entre el controlador IGBT y el IGBT.
Se intenta eliminar el ruido y los zumbidos del suelo entre Arduino, el acoplador óptico, el controlador y el IGBT.
El conjunto está soldado al Veroboard.
Una manera fácil de construir un circuito es dibujar los componentes del diagrama del circuito en el veroboard antes de comenzar a soldar.
Soldar en áreas bien ventiladas.
Utilice la ruta conductora de la lima Scrath para crear un espacio entre los componentes que no deben estar conectados.
Con el embalaje DIP, los componentes se pueden reemplazar fácilmente.
Esto ayuda sin la necesidad de soldar componentes y resolver piezas de repuesto cuando fallan.
Utilicé enchufes tipo banana (
enchufe en negro y rojo).
Para conectar fácilmente mi fuente de alimentación al veroboard, es posible omitir esto y el cable se suelda directamente al tablero.
Incluyendo la Biblioteca Arduino pwm (
Adjunta como archivo ZIP).
Un controlador pi del controlador integral proporcional
Se utiliza para controlar la velocidad del rotor.
La relación y la ganancia integral se pueden calcular o estimar antes de que se pueda obtener un tiempo de estabilización suficiente y un exceso.
El controlador PI se implementa simultáneamente con el bucle Arduino ().
El tacómetro mide la velocidad del rotor.
Utilice analogRead para ingresar las medidas del arduino en una de las entradas analógicas.
El error se calcula restando la velocidad actual del rotor de la velocidad del rotor del punto de ajuste y se establece para igualar el error.
La integración del tiempo se realiza sumando el tiempo de muestra a cada bucle y estableciéndolo en tiempo igual, aumentando así con cada iteración del bucle.
El rango del ciclo de trabajo que Arduino puede generar es de 0 a 255.
Utilice pwmWrite en la biblioteca PWM para calcular el ciclo de trabajo y enviarlo al pin PWM de salida digital seleccionado.
Doble error de implementación del controlador PI = ref-rpm;
Tiempo = tiempo 20e-6;
Doble pwm = kp inicial * error ki * tiempo * error;
Implementación de sensor doble PWM = lectura analógica (A1); pwmWrite(3, pwm-255);
Puedes ver el código completo del proyecto en ArduinoCode. archivo rar.
El código en el archivo se ajusta para revertir el controlador.
La marcha atrás tiene el siguiente efecto en el ciclo de trabajo del circuito, lo que significa new_dutycycle = 255-dutycycle.
Para unidades no invertidas, esto se puede cambiar invirtiendo la ecuación anterior.
Finalmente, el circuito fue probado y medido para determinar si se lograron los resultados deseados.
El controlador se configura en dos velocidades diferentes y se carga en el arduino.
El poder está encendido.
El motor acelera rápidamente más rápido de lo esperado y luego se estabiliza a velocidades seleccionadas.
La tecnología de este motor de control es muy eficaz y puede funcionar en todos los motores de CC.