Ovaj priručnik će detaljno opisati dizajn, simulaciju, konstrukciju i testiranje istosmjernog pretvarača i kontrolera upravljačkog sustava za komutacijski način rada istosmjernog motora.
Pretvarač će se tada koristiti za digitalno upravljanje istosmjernim motorom za opterećenje.
Krug će se razvijati i testirati u različitim fazama.
Prva faza će izgraditi pretvarač koji radi na 40 v.
To je učinjeno kako bi se osiguralo da nemaju parazitsku induktivnost od žica i drugih komponenti strujnog kruga koje oštećuju pokretački program pri visokim naponima.
U drugoj fazi pretvarač će pokretati motor na napon od 400 V pri maksimalnom opterećenju.
Posljednja faza je korištenje arduina za kontrolu pwm vala za podešavanje napona i kontrolu brzine motora s promjenjivim opterećenjem.
Komponente nisu uvijek jeftine, stoga pokušajte izgraditi sustav što jeftinije.
Konačni rezultat ovog uslužnog programa bit će izgradnja istosmjernog
pretvarača i kontrolera upravljačkog sustava, brzina motora se kontrolira unutar 1% na točki zadavanja stabilnog stanja, a brzina se postavlja unutar 2 s pod promjenjivim opterećenjem.
Moj postojeći motor ima sljedeće specifikacije.
Specifikacija motora: Armatura: 380 Vdc, 3,6 A Pobuda (Shunt): 380 Vdc, 0.
Brzina: 1500 o/min Snaga: oko
1,1 kWDC napajanje motora = 380 VO Tokospojnik i napajanje pogona = 21 V To znači da će maksimalne vrijednosti struje i napona komponenata spojenih na motor ili kontroliranih s motorom imati višu ili ekvivalentnu ocjenu.
Dioda za suhi kotač označena kao D1 u dijagramu strujnog kruga koristi se za osiguravanje putanje protoka do obrnutog povratnog potencijala motora kako bi se spriječilo preokretanje struje i oštećenje sklopa kada je struja isključena -
Motor se i dalje okreće (generatorski način rada).
Nazivni maksimalni povratni napon je 600 V, a maksimalna istosmjerna struja prema naprijed je 15.
Stoga se može pretpostaviti da će dioda zamašnjaka moći raditi na dovoljnim razinama napona i struje za ovaj zadatak.
IGBT se koristi za prebacivanje napajanja motora primanjem 5 V pwm signala od Arduina preko optičke spojnice i IGBT pogona za prebacivanje vrlo velikog napona napajanja motora od 380 V.
Maksimalna trajna struja kolektora korištenog IGBT-a je 4,5
A pri temperaturi spoja od 100 °c
Maksimalni napon emitera je 600 V.
Stoga se može pretpostaviti da dioda zamašnjaka može raditi na dovoljnim razinama napona i struje za praktičnu primjenu.
Važno je dodati radijator IGBT-u, po mogućnosti veliki radijator.
MOSFET s brzim prekidačem može se koristiti bez IGBT-a.
Napon praga IGBT-a je između 3,75 V i 5,75
V, a pogon je potreban da osigura taj napon.
Sklop radi na frekvenciji od 10 kHz, pa vrijeme preklapanja IGBT-a mora biti brže od 100 us, odnosno vrijeme jednog punog vala.
Vrijeme preklapanja IGBT-a je 15ns, što je dovoljno.
Vrijeme prebacivanja odabranog TC4421 drajvera je najmanje 3000 puta veće od PWM vala.
To osigurava da se vozač može prebaciti dovoljno brzo za rad kruga.
Od vozača se traži da osigura više struje nego što Arduino može dati.
Vozač dobiva struju potrebnu za rad IGBT-a iz izvora napajanja, a ne iz Arduina.
Ovo je radi zaštite Arduina jer će nestanak struje pregrijati Arduino, izići će dim i Arduino će biti uništen (
isprobano i testirano).
Driver će biti izoliran od mikrokontrolera koji daje PWM valove korištenjem optičkog spojnika.
Fotoelektrični spojnik potpuno izolira Arduino, koji je najvažniji i najvrjedniji dio kruga.
Za motore s različitim parametrima potrebno je samo promijeniti IGBT u IGBT sa sličnim svojstvima kao i motor, koji može podnijeti potrebni povratni napon i kontinuiranu struju prikupljanja.
WIMA kondenzator se koristi zajedno s elektrolitskim kondenzatorom na napajanju motora.
Ovo pohranjuje naboj stabilnog napajanja i što je najvažnije pomaže u uklanjanju induktiviteta kabela i konektora u sustavu. Kako bi se smanjila udaljenost između komponenti, nepotrebna induktivnost za raspored strujnog kruga navedena je,
posebno u petlji između IGBT pokretača i IGBT-a.
Pokušava se eliminirati šum i zvonjavu s tla između Arduina, optičkog sprežnika, drajvera i IGBT-a.
Sklop je zavaren na Veroboard.
Jednostavan način za izradu strujnog kruga je crtanje komponenti dijagrama strujnog kruga na veroboard prije početka zavarivanja.
Zavarivanje u dobro prozračenim prostorima.
Upotrijebite vodljivu putanju datoteke Scrath da napravite razmak između komponenti koje ne bi trebale biti spojene.
Uz DIP pakiranje, komponente se mogu lako zamijeniti.
To pomaže bez potrebe za zavarivanjem komponenti i rješavanjem zamjenskih dijelova kada pokvare.
Koristio sam banana utikače (
utičnica u crnoj i crvenoj boji)
Kako bih jednostavno spojio svoje napajanje na veroboard, moguće je preskočiti ovo i žica je zavarena izravno na ploču.
Uključivanjem Arduino pwm knjižnice (
priloženo kao ZIP datoteka).
Pi kontroler proporcionalnog integralnog regulatora
Koristi se za kontrolu brzine rotora.
Omjer i integralni dobitak mogu se izračunati ili procijeniti prije nego što se postigne dovoljno vremena za smirivanje i prekoračenje.
PI regulator implementiran je istovremeno s Arduino ()petljom.
Tahometar mjeri brzinu rotora.
Koristite analogRead za unos mjerenja arduina u jedan od analognih ulaza.
Pogreška se izračunava oduzimanjem trenutne brzine rotora od zadane brzine rotora i postavlja se na jednaku pogrešci.
Integracija vremena provodi se dodavanjem uzorka vremena svakoj petlji i postavljanjem na jednako vrijeme, čime se povećava sa svakom iteracijom petlje.
Raspon radnog ciklusa koji Arduino može ispisati je od 0 do 255.
Koristite pwmWrite u PWM biblioteci za izračunavanje radnog ciklusa i izlaz na odabrani digitalni izlazni PWM pin.
Dvostruka pogreška implementacije PI regulatora = ref-rpm;
Vrijeme = vrijeme 20e-6;
Dupli pwm = početni kp * pogreška ki * vrijeme * pogreška;
Implementacija PWMdouble senzora = analogRead (A1); pwmWrite(3, pwm-255);
Cijeli kod projekta možete vidjeti u ArduinoCode. rar datoteka.
Kôd u datoteci je prilagođen za obrnuti upravljački program.
Pogon unatrag ima sljedeći učinak na radni ciklus kruga, što znači novi_radni ciklus = 255-radni ciklus.
Za neinvertirane pogone, to se može promijeniti preokretanjem gornje jednadžbe.
Na kraju, krug je testiran i izmjeren kako bi se utvrdilo jesu li postignuti željeni rezultati.
Kontroler je postavljen na dvije različite brzine i učitan na arduino.
Napajanje je uključeno.
Motor brzo ubrzava brže od očekivanog i zatim se stabilizira na odabranim brzinama.
Tehnologija ovog upravljačkog motora je vrlo učinkovita i može raditi na svim DC motorima.
