accionamiento de velocidad del motor DC

Este manual detallará el diseño, la simulación, la construcción y las pruebas del convertidor DC-DC y el controlador del sistema de control para el modo de conmutación del motor DC.
El convertidor se utilizará para el control digital del motor DC de derivación de carga.
El circuito se desarrollará y probará en diferentes etapas.
La primera fase construirá un convertidor que funcione a 40 v.
Esto se hace para garantizar que no tengan inductancia parasitaria a partir de cables y otros componentes del circuito que dañan el controlador a altos voltajes.
En la segunda fase, el convertidor ejecutará el motor a un voltaje de 400 V a una carga máxima.
La última etapa es usar 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 trate de construir el sistema de la manera más barata posible.
El resultado final de esta utilidad será construir un
convertidor DCC y controlador del sistema de control, la velocidad del motor se controla dentro del 1% en el punto de ajuste de estado estacionario, y la velocidad se establece dentro de 2 s bajo carga variable.
Mi motor existente tiene las siguientes especificaciones.
Especificación del motor: Armatura: 380 VDC, 3. 6 AEXCITION (DUST): 380 V CC, 0.
Velocidad: 1500 r/minPower: aproximadamente 1.
1 kWdc de alimentación del motor = 380 voptocoupla
El diodo de la rueda seca marcado como D1 en el diagrama de circuito se usa para proporcionar una ruta de flujo al potencial de retroceso inverso del motor para evitar que la corriente revertiera y dañe el ensamblaje cuando la potencia se apaga:
el motor aún gira (modo generador).
El voltaje inverso máximo nominal es de 600 V y la corriente de CC máxima delantera 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 usa para cambiar la fuente de alimentación al motor recibiendo una señal PWM de 5 V desde el Arduino a través del acoplador óptico y el controlador IGBT para cambiar un voltaje de suministro de motor de 380 V muy grande.
La corriente de colector continua máxima del IGBT utilizado es 4.
5a a una temperatura de unión de 100 ° C
El voltaje del emisor máximo 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 agregar el radiador al IGBT, preferiblemente un radiador grande.
El interruptor rápido MOSFET se puede usar sin IGBTS.
El voltaje del umbral de la puerta del IGBT es entre 3. 75 V y 5.
75 V y la unidad se requieren 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 de EE. UU., Es decir, el tiempo de una onda completa.
El tiempo de conmutación del IGBT es de 15ns, lo cual es suficiente.
El tiempo de conmutación del controlador TC4421 seleccionado es al menos 3000 veces 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 lo que el Arduino puede proporcionar.
El controlador obtiene la corriente necesaria para operar el IGBT desde la fuente de alimentación, no del Arduino.
Esto es para proteger el Arduino porque la falla de energía sobrecalienta al Arduino, el humo saldrá y el Arduino será destruido (
juzgado y probado).
El controlador se aislará del microcontrolador que proporciona ondas PWM mediante el uso del acoplador óptico.
El acoplador fotoeléctrico aísla completamente el Arduino, que es la parte más importante y valiosa del circuito.
Para los motores con diferentes parámetros, solo es necesario cambiar el IGBT a un IGBT con propiedades similares al motor, que puede manejar el voltaje inverso requerido y la corriente de recolección continua.
El condensador WIMA se usa 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 es que ayuda a eliminar la inductancia de los cables y conectores en el sistema. Para minimizar la distancia entre los componentes, la inductancia innecesaria para el diseño del circuito se enumera
especialmente en el bucle entre el controlador IGBT y el IGBT.
Se realizan intentos para eliminar el ruido y el sonido del suelo entre Arduino, acoplador óptico, conductor e IGBT.
El ensamblaje está soldado en el ultremoard.
Una manera fácil de construir un circuito es dibujar los componentes del diagrama de circuito en el verizador antes de comenzar a soldar.
Soldadura en áreas bien ventiladas.
Use la ruta conductora del archivo scrath para crear una brecha entre los componentes que no deben conectarse.
Con el embalaje de inmersión, los componentes se pueden reemplazar fácilmente.
Esto ayuda sin la necesidad de soldar componentes y resolver piezas de reemplazo cuando fallan.
Utilicé enchufes de plátano (
enchufe en negro y rojo)
para conectar fácilmente mi fuente de alimentación al verizador, es posible omitir esto y el cable está soldado directamente a la placa.
Incluido la biblioteca Arduino PWM (
adjunta como un archivo zip).
Un controlador PI del controlador integral proporcional
utilizado para controlar la velocidad del rotor.
La relación y la ganancia integral se pueden calcular o estimar antes de obtener suficiente tiempo de asentamiento y se puede obtener sobrepeso.
El controlador PI se implementa simultáneamente con el bucle Arduino ().
El tacómetro mide la velocidad del rotor.
Use Analogread para ingresar las mediciones de Arduino en una de las entradas analógicas.
El error se calcula restando la velocidad del rotor actual de la velocidad del rotor del punto de ajuste y se establece para igualar el error.
La integración del tiempo se realiza agregando el tiempo de muestra a cada bucle y estableciéndolo en igualdad de tiempo, aumentando así con cada iteración del bucle.
El rango de ciclo de trabajo que Arduino puede emitir es de 0 a 255.
Use PWMWrite en la biblioteca PWM para calcular el ciclo de trabajo y generarlo en el pin PWM de salida digital seleccionada.
Implementación Doble error del controlador PI = REF-RPM;
Tiempo = tiempo 20E-6;
Doble pwm = inicial KP * Error KI * TIME * Error;
Implementación de PWMDouble Sensor = Analogread (A1); PWMWrite (3, PWM-255);
Puede ver el código de proyecto completo en Arduinocode. Archivo RAR.
El código en el archivo se ajusta para revertir el controlador.
La unidad inversa 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 revertir la ecuación anterior.
Finalmente, el circuito se probó y se midió para determinar si se lograron los resultados deseados.
El controlador se establece en dos velocidades diferentes y se carga al Arduino.
El poder está encendido.
El motor se acelera rápidamente más rápido de lo esperado y luego se estabiliza a velocidades seleccionadas.
La tecnología de este motor de control es muy efectiva y puede funcionar en todos los motores de DC.