מדריך זה יפרט את התכנון, הסימולציה, הבנייה והבדיקה של ממיר dc-dc ובקר מערכת הבקרה עבור מצב מיתוג מנוע dc.
לאחר מכן הממיר ישמש לשליטה דיגיטלית של מנוע ה-DC של shunt העומס.
המעגל יפותח ויבחן בשלבים שונים.
השלב הראשון יבנה ממיר שעובד ב-40 v.
זה נעשה כדי להבטיח שלא תהיה להם השראות טפילית מחוטים ורכיבי מעגל אחרים שפוגעים בדרייבר במתחים גבוהים.
בשלב השני, הממיר יפעיל את המנוע במתח של 400V בעומס מרבי.
השלב האחרון הוא להשתמש ב-arduino כדי לשלוט בגל pwm כדי להתאים את המתח ולשלוט במהירות המנוע עם עומס משתנה.
לא תמיד הרכיבים זולים, אז נסו לבנות את המערכת בזול ככל האפשר.
התוצאה הסופית של כלי זה תהיה בניית
ממיר DC-DC ובקר מערכת בקרה, מהירות המנוע נשלטת בתוך 1% בנקודת ההגדרה של מצב יציב, והמהירות נקבעת תוך 2 שניות בעומס משתנה.
המנוע הקיים שלי כולל את המפרטים הבאים.
מפרט מנוע: אבזור: 380 Vdc, 3. 6 AExcitation (shunt): 380 Vdc, 0.
מהירות: 1500 r/minPower: כ- 1.
1 kWDC ספק כוח מנוע = 380 VOptocoupler וספק כוח של הנהג = 21 V זה אומר שהמקסימום של הרכיבים והמתחים ישלטו לדירוג המנוע הגבוה יותר או לדירוג המנוע המקביל או שווה ערך.
דיודת הגלגל היבש המסומנת כ-D1 בתרשים המעגל משמשת לספק נתיב זרימה לפוטנציאל האחורי ההפוך של המנוע כדי למנוע מהזרם להתהפך ולפגוע במכלול כאשר הכוח כבוי-
המנוע עדיין מסתובב (מצב גנרטור).
המתח המרבי המדורג לאחור הוא 600 וולט וזרם DC קדימה המרבי הוא 15.
לכן, ניתן להניח שדיודת גלגל התנופה תוכל לעבוד ברמות מתח וזרם מספיקות למשימה זו.
ה-IGBT משמש להעברת אספקת החשמל למנוע על ידי קבלת אות 5 v pwm מה-Arduino דרך המצמד האופטי והדרייבר של IGBT כדי להחליף מתח אספקת מנוע גדול מאוד של 380V.
זרם האספן הרציף המרבי של ה-IGBT המשמש הוא 4.
5A בטמפרטורת צומת של 100 מעלות צלזיוס
מתח הפולט המרבי הוא 600 V.
לכן, ניתן להניח שדיודה של גלגל התנופה יכולה לעבוד ברמות מתח וזרם מספיקות ליישום מעשי.
חשוב להוסיף את הרדיאטור ל-IGBT, רצוי רדיאטור גדול.
ניתן להשתמש במתג המהיר MOSFET ללא IGBTs.
מתח סף השער של ה-IGBT הוא בין 3. 75 וולט ל- 5.
75 וולט ונדרש כונן כדי לספק מתח זה.
המעגל פועל בתדר של 10 קילו-הרץ, כך שזמן המעבר של ה-IGBT צריך להיות מהיר יותר מ-100 us, כלומר הזמן של גל אחד מלא.
זמן ההחלפה של ה-IGBT הוא 15ns, וזה מספיק.
זמן ההחלפה של מנהל ההתקן TC4421 הנבחר הוא לפחות פי 3000 מזה של גל PWM.
זה מבטיח שהנהג מסוגל לעבור מהר מספיק להפעלת המעגל.
הדרייבר נדרש לספק יותר זרם ממה שה-Arduino יכול לספק.
הנהג מקבל את הזרם הדרוש להפעלת ה-IGBT מאספקת החשמל, לא מהארדואינו.
זה כדי להגן על הארדואינו מכיוון שהפסקת החשמל תחמם את הארדואינו יתר על המידה, העשן ייצא והארדואינו ייהרס (
נוסה ונבדק).
הדרייבר יהיה מבודד מהמיקרו-בקר המספק גלי PWM באמצעות המצמד האופטי.
המצמד הפוטואלקטרי מבודד לחלוטין את הארדואינו, שהוא החלק החשוב והיקר ביותר במעגל.
עבור מנועים עם פרמטרים שונים, יש צורך רק לשנות את ה-IGBT ל-IGBT בעל מאפיינים דומים למנוע, שיכול להתמודד עם המתח ההיפוך הנדרש וזרם האיסוף הרציף.
קבל WIMA משמש יחד עם הקבל האלקטרוליטי על ספק הכוח של המנוע.
זה מאחסן את הטעינה של ספק הכוח היציב, והכי חשוב עוזר לבטל את השראות הכבלים והמחברים במערכת. על מנת למזער את המרחק בין רכיבים, השראות מיותרת לפריסת המעגל רשומה
במיוחד בלולאה בין דרייבר ה-IGBT ל-IGBT.
נעשים ניסיונות לחסל רעש וצלצולים מהאדמה בין Arduino, מצמד אופטי, דרייבר ו-IGBT.
המכלול מרותך על ה-Veroboard.
דרך קלה לבנות מעגל היא לצייר את רכיבי דיאגרמת המעגל על ה-veroboard לפני תחילת הריתוך.
ריתוך באזורים מאווררים היטב.
השתמש בנתיב המוליך של הקובץ Scrath כדי ליצור פער בין רכיבים שאסור לחבר.
עם אריזת DIP, ניתן להחליף רכיבים בקלות.
זה עוזר ללא צורך לרתך רכיבים ולפתור חלקי חילוף כאשר הם נכשלים.
השתמשתי בתקעי בננה (
שקע בשחור ואדום)
כדי לחבר בקלות את ספק הכוח שלי ל-veroboard, אפשר לדלג על זה והחוט מרותך ישירות ללוח.
על ידי הכללת ספריית Arduino pwm (
מצורף כקובץ ZIP).
בקר pi של בקר אינטגרלי פרופורציונלי
משמש לשליטה במהירות הרוטור.
ניתן לחשב או להעריך את היחס ואת הרווח האינטגרלי לפני שניתן להשיג מספיק זמן התייצבות וחריגת יתר.
בקר ה-PI מיושם בו זמנית עם Arduino () לולאה.
מד הטכומטר מודד את מהירות הרוטור.
השתמש ב-analogRead כדי להזין את המדידות של הארדואינו לאחת מהכניסות האנלוגיות.
השגיאה מחושבת על ידי הפחתת מהירות הרוטור הנוכחית ממהירות הרוטור שנקבעה והגדרה שווה לשגיאה.
שילוב הזמן נעשה על ידי הוספת זמן הדגימה לכל לולאה והגדרתו לזמן שווה, וכך עולה עם כל איטרציה של הלולאה.
טווח מחזור העבודה ש-Arduino יכול להוציא הוא מ-0 עד 255.
השתמש ב-pwmWrite בספריית PWM כדי לחשב את מחזור העבודה ולהוציא אותו לפין ה-PWM של הפלט הדיגיטלי שנבחר.
יישום שגיאה כפולה של בקר PI = ref-rpm;
זמן = זמן 20e-6;
כפול pwm = kp התחלתי * שגיאה ki * זמן * שגיאה;
יישום חיישן PWMdouble = analogRead (A1); pwmWrite(3, pwm-255);
אתה יכול לראות את קוד הפרויקט המלא ב- ArduinoCode. קובץ rar.
הקוד בקובץ מותאם כדי להפוך את הדרייבר לאחור.
לכונן לאחור יש את ההשפעה הבאה על מחזור העבודה במעגל, כלומר new_dutycycle = 255-dutycycle.
עבור כוננים לא הפוכים, ניתן לשנות זאת על ידי היפוך המשוואה שלעיל.
לבסוף, המעגל נבדק ונמדד כדי לקבוע אם הושגו התוצאות הרצויות.
הבקר מוגדר לשתי מהירויות שונות ומועלה לארדואינו.
הכוח פועל.
המנוע מאיץ במהירות מהר מהצפוי ולאחר מכן מתייצב במהירויות נבחרות.
הטכנולוגיה של מנוע בקרה זה יעילה מאוד ויכולה לעבוד על כל מנועי ה-DC.
