variateur de vitesse pour moteur à courant continu

Ce manuel détaillera la conception, la simulation, la construction et les tests du convertisseur CC-CC et du contrôleur du système de contrôle pour le mode de commutation du moteur CC.
Le convertisseur sera ensuite utilisé pour le contrôle numérique du moteur à courant continu shunt de charge.
Le circuit sera développé et testé à différentes étapes.
La première phase consistera à construire un convertisseur qui fonctionne à 40 V.
Ceci est fait pour garantir qu'ils n'ont pas d'inductance parasite provenant des fils et autres composants du circuit qui endommagent le pilote à haute tension.
Dans la deuxième phase, le convertisseur fera fonctionner le moteur à une tension de 400 V à une charge maximale.
La dernière étape consiste à utiliser Arduino pour contrôler l'onde PWM afin d'ajuster la tension et de contrôler la vitesse du moteur à charge variable.
Les composants ne sont pas toujours bon marché, alors essayez de construire le système le moins cher possible.
Le résultat final de cet utilitaire sera de construire un
convertisseur DC-DC et un contrôleur de système de contrôle, la vitesse du moteur est contrôlée à moins de 1 % au point de réglage en régime permanent et la vitesse est réglée à moins de 2 s sous une charge variable.
Mon moteur existant a les spécifications suivantes.
Spécifications du moteur: Armature: 380 Vdc, 3. 6 AExcitation (Shunt): 380 Vdc, 0.
Vitesse: 1500 r/minPuissance: environ 1.
1 kWDC alimentation du moteur = 380 VOptocoupleur et alimentation du pilote = 21 VCela signifie que les valeurs nominales de courant et de tension maximales des composants connectés ou contrôlés au moteur auront une valeur nominale supérieure ou équivalente.
La diode de roue sèche marquée D1 dans le schéma de circuit est utilisée pour fournir un chemin d'écoulement vers le potentiel inverse du moteur afin d'empêcher le courant de s'inverser et d'endommager l'ensemble lorsque l'alimentation est coupée.
Le moteur tourne toujours (mode générateur).
La tension inverse maximale nominale est de 600 V et le courant continu direct maximal est de 15.
Par conséquent, on peut supposer que la diode du volant d'inertie sera capable de fonctionner à des niveaux de tension et de courant suffisants pour cette tâche.
L'IGBT est utilisé pour commuter l'alimentation du moteur en recevant un signal PWM de 5 V de l'Arduino via le coupleur optique et le pilote IGBT pour commuter une très grande tension d'alimentation du moteur de 380 V.
Le courant continu maximum du collecteur de l'IGBT utilisé est de 4
, 5 A à une température de jonction de 100 °c.
La tension maximale de l'émetteur est de 600 V.
Par conséquent, on peut supposer que la diode du volant d'inertie peut fonctionner à des niveaux de tension et de courant suffisants pour une application pratique.
Il est important d'ajouter le radiateur à l'IGBT, de préférence un grand radiateur.
Le MOSFET à commutation rapide peut être utilisé sans IGBT.
La tension de seuil de grille de l'IGBT est comprise entre 3,75 V et
5,75 V et un variateur est nécessaire pour fournir cette tension.
Le circuit fonctionne à une fréquence de 10 kHz, le temps de commutation de l'IGBT doit donc être plus rapide que 100 us, c'est-à-dire le temps d'une onde complète.
Le temps de commutation de l'IGBT est de 15 ns, ce qui est suffisant.
Le temps de commutation du pilote TC4421 sélectionné est au moins 3000 fois supérieur à celui de l'onde PWM.
Cela garantit que le pilote est capable de commuter suffisamment rapidement pour le fonctionnement du circuit.
Le pilote doit fournir plus de courant que ce que l’Arduino peut fournir.
Le pilote reçoit le courant nécessaire au fonctionnement de l'IGBT à partir de l'alimentation électrique et non de l'Arduino.
Il s'agit de protéger l'Arduino car la panne de courant fera surchauffer l'Arduino, de la fumée sortira et l'Arduino sera détruit (
Essayé et testé).
Le pilote sera isolé du microcontrôleur qui fournit les ondes PWM à l'aide du coupleur optique.
Le coupleur photoélectrique isole complètement l'Arduino, qui est la partie la plus importante et la plus précieuse du circuit.
Pour les moteurs avec des paramètres différents, il suffit de remplacer l'IGBT par un IGBT ayant des propriétés similaires à celles du moteur, capable de gérer la tension inverse et le courant de collecte continu requis.
Le condensateur WIMA est utilisé avec le condensateur électrolytique sur l'alimentation du moteur.
Cela stocke la charge de l’alimentation stable et contribue surtout à éliminer l’inductance des câbles et des connecteurs du système. Afin de minimiser la distance entre les composants, une inductance inutile pour la configuration du circuit est répertoriée,
en particulier dans la boucle entre le pilote IGBT et l'IGBT.
Des tentatives sont faites pour éliminer le bruit et la sonnerie provenant de la masse entre l'Arduino, le coupleur optique, le pilote et l'IGBT.
L'ensemble est soudé sur le Veroboard.
Un moyen simple de construire un circuit consiste à dessiner les composants du schéma de circuit sur le tableau avant de commencer le soudage.
Soudage dans des zones bien ventilées.
Utilisez le chemin conducteur du fichier Scrath pour créer un espace entre les composants qui ne doivent pas être connectés.
Avec l'emballage DIP, les composants peuvent être remplacés facilement.
Cela permet d'éviter d'avoir à souder les composants et de résoudre les problèmes de remplacement en cas de panne.
J'ai utilisé des fiches bananes (
Prise en noir et rouge)
Pour connecter facilement mon alimentation au veroboard, il est possible de s'en passer et le fil est soudé directement sur la carte.
En incluant la bibliothèque Arduino pwm (
jointe sous forme de fichier ZIP).
Un contrôleur pi de contrôleur proportionnel intégral
utilisé pour contrôler la vitesse du rotor.
Le rapport et le gain intégral peuvent être calculés ou estimés avant qu'un temps de stabilisation et un dépassement suffisants puissent être obtenus.
Le contrôleur PI est implémenté simultanément avec la boucle Arduino ().
Le tachymètre mesure la vitesse du rotor.
Utilisez analogRead pour saisir les mesures de l'arduino dans l'une des entrées analogiques.
L'erreur est calculée en soustrayant la vitesse actuelle du rotor de la vitesse de consigne du rotor et réglée pour être égale à l'erreur.
L'intégration temporelle se fait en ajoutant le temps d'échantillonnage à chaque boucle et en le réglant sur un temps égal, augmentant ainsi à chaque itération de la boucle.
La plage de rapport cyclique qu'Arduino peut produire est de 0 à 255.
Utilisez pwmWrite dans la bibliothèque PWM pour calculer le rapport cyclique et le transmettre à la broche PWM de sortie numérique sélectionnée.
Double erreur d'implémentation du contrôleur PI = ref-rpm ;
Heure = heure 20e-6 ;
Double pwm = kp initial * erreur ki * temps * erreur ;
Implémentation du capteur PWMdouble = analogRead (A1) ; pwmWrite(3, pwm-255);
Vous pouvez voir le code complet du projet dans ArduinoCode. fichier rar.
Le code dans le fichier est ajusté pour inverser le pilote.
L'entraînement inverse a l'effet suivant sur le cycle de service du circuit, ce qui signifie new_dutycycle = 255-dutycycle.
Pour les entraînements non inversés, cela peut être modifié en inversant l'équation ci-dessus.
Enfin, le circuit a été testé et mesuré pour déterminer si les résultats souhaités avaient été obtenus.
Le contrôleur est réglé sur deux vitesses différentes et téléchargé sur l'arduino.
Le courant est allumé.
Le moteur accélère rapidement plus vite que prévu, puis se stabilise aux vitesses sélectionnées.
La technologie de ce moteur de commande est très efficace et peut fonctionner sur tous les moteurs à courant continu.