Ce manuel détaillera la conception, la simulation, la construction et les tests du convertisseur DC-DC et du contrôleur de système de contrôle pour le mode de commutation du moteur CC.
Le convertisseur sera ensuite utilisé pour le contrôle numérique du moteur CC Shunt de charge.
Le circuit sera développé et testé à différentes étapes.
première phase construira un convertisseur qui fonctionne à 40 V
La
Dans la deuxième phase, le convertisseur exécutera le moteur à une tension de 400 V à une charge maximale.
La dernière étape consiste à utiliser Arduino pour contrôler l'onde PWM pour régler la tension et contrôler la vitesse du moteur avec une charge variable.
Les composants ne sont pas toujours bon marché, alors essayez de construire le système aussi à moindre coût que 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 de l'état d'équilibre, et la vitesse est définie dans les 2 s sous charge variable.
Mon moteur existant a les spécifications suivantes.
Spécification du moteur: armature: 380 VDC, 3. 6 Aexcitation (shunt): 380 VDC, 0.
Vitesse: 1500 R / minPower: Environ 1.
1 KWDC Alimentation du moteur = 380 Voptocoupler et alimentation du conducteur = 21 VTHis signifie que le courant maximum et les taux de tension des composants connectés ou contrôlés par le moteur auront une réduction plus élevée ou de l'équivalent.
La diode de roue sèche marquée en D1 dans le diagramme du circuit est utilisée pour fournir un chemin d'écoulement vers le potentiel de dos inversé du moteur afin d'empêcher le courant d'inverser et d'endommager l'assemblage lorsque l'alimentation est désactivée
- le moteur tourne toujours (mode générateur). La tension inverse maximale nominale est
600 V et le courant CC avant maximum est 15.
de
L'IGBT est utilisé pour basculer 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 de collecteur continu maximum de l'IGBT utilisé est 4.
5a à une température de jonction de 100 ° C, la tension d'émetteur maximale est
600 V.
de
Il est important d'ajouter le radiateur à l'IGBT, de préférence un grand radiateur.
Le MOSFET de commutation rapide peut être utilisé sans IGBTS.
La tension de seuil de porte de l'IGBT se situe entre 3,75 V et 5.
75 V et le lecteur est nécessaire pour fournir cette tension.
Le circuit fonctionne à une fréquence de 10 kHz, donc le temps de commutation de l'IGBT doit être plus rapide que 100 États-Unis, c'est-à-dire le temps d'une onde complète.
Le temps de commutation de l'IGBT est 15NS, ce qui est suffisant.
Le temps de commutation du pilote TC4421 sélectionné est au moins 3000 fois celui de l'onde PWM.
Cela garantit que le conducteur est capable de changer assez rapidement pour le fonctionnement du circuit.
Le conducteur est tenu de fournir plus de courant que l'Arduino ne peut le fournir.
Le conducteur obtient le courant nécessaire pour faire fonctionner l'IGBT à partir de l'alimentation, et non de l'Arduino.
Il s'agit de protéger l'Arduino car la panne de puissance surchauffera l'Arduino, la fumée sortira et l'Arduino sera détruit (
éprouvé et testé).
Le conducteur sera isolé du micro-contrôleur qui fournit des ondes PWM en utilisant le 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 différents paramètres, il est seulement nécessaire de changer l'IGBT en une IGBT avec des propriétés similaires au moteur, qui peut gérer la tension inverse requise et le courant de collecte continu.
Le condensateur WIMA est utilisé avec le condensateur électrolytique sur l'alimentation du moteur.
Cela stocke la charge de l'alimentation stable et aide surtout à éliminer l'inductance des câbles et des connecteurs du système. Afin de minimiser la distance entre les composants, l'inductance inutile pour la disposition 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 du sol entre Arduino, coupleur optique, conducteur et IGBT.
L'assemblage est soudé sur le Veroboard.
Un moyen facile de construire un circuit consiste à dessiner les composants du diagramme du circuit sur le Veroboard avant de commencer le soudage.
Soudage dans des zones bien ventilées.
Utilisez le chemin conducteur du fichier Scrath pour créer un écart entre les composants qui ne doivent pas être connectés.
Avec l'emballage DIP, les composants peuvent être remplacés facilement.
Cela aide sans avoir besoin de souder les composants et de résoudre les pièces de remplacement lorsqu'ils échouent.
J'ai utilisé des bouchons de bananes (
prise en noir et rouge)
pour connecter facilement mon alimentation au Veroboard, il est possible de sauter ceci et le fil est soudé directement à la carte.
En incluant la bibliothèque Arduino PWM (
jointe en tant que fichier zip).
Un contrôleur PI du contrôleur intégral proportionnel
utilisé pour contrôler la vitesse du rotor.
Le rapport et le gain intégral peuvent être calculés ou estimés avant l'obtention d'un temps de stage suffisant et de dépasser.
Le contrôleur PI est implémenté simultanément avec une boucle Arduino ().
Le tachymètre mesure la vitesse du rotor.
Utilisez Analogread pour saisir les mesures d'Arduino s dans l'une des entrées analogiques.
L'erreur est calculée en soustrayant la vitesse du rotor de courant à partir de la vitesse du rotor de point de consigne et réglée sur l'erreur.
L'intégration du temps est effectuée en ajoutant le temps d'échantillonnage à chaque boucle et en le définissant sur un temps égal, augmentant ainsi avec chaque itération de la boucle.
La plage de cycle de service qu'Arduino peut sortir est de 0 à 255.
Utilisez PWMWrite dans la bibliothèque PWM pour calculer le cycle de service et le sortir à la broche PWM de sortie numérique sélectionnée.
Implémentation Double erreur de Pi Controller = REF-RPM;
Temps = heure 20E-6;
Double PWM = erreur initiale kp * ki * temps * Erreur;
Implémentation de PWMDouble Sensor = Analogread (A1); PWMWRITE (3, PWM-255);
Vous pouvez voir le code de projet complet dans Arduinocode. fichier rar.
Le code dans le fichier est ajusté pour inverser le pilote.
Le lecteur inverse a l'effet suivant sur le cycle de service du circuit, ce qui signifie new_dutycycle = 255-Dutycycle.
Pour les disques 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 ont été obtenus.
Le contrôleur est défini sur deux vitesses différentes et téléchargés sur l'Arduino.
La puissance est allumée.
Le moteur accélère rapidement plus rapidement que prévu, puis se stabilise à des vitesses sélectionnées.
La technologie de ce moteur de contrôle est très efficace et peut fonctionner sur tous les moteurs CC.
