Manual ini akan merinci desain, simulasi, konstruksi, dan pengujian konverter DC-DC dan pengontrol sistem kontrol untuk mode switching motor DC.
Konverter kemudian akan digunakan untuk kontrol digital motor DC shunt beban.
Sirkuit akan dikembangkan dan diuji pada tahap yang berbeda.
Fase pertama akan membangun konverter yang bekerja pada 40 v.
Ini dilakukan untuk memastikan bahwa mereka tidak memiliki induktansi parasit dari kabel dan komponen sirkuit lain yang merusak pengemudi pada tegangan tinggi.
Pada fase kedua, konverter akan menjalankan motor pada tegangan 400 V pada beban maksimum.
Tahap terakhir adalah menggunakan Arduino untuk mengontrol gelombang PWM untuk menyesuaikan tegangan dan mengontrol kecepatan motor dengan beban variabel.
Komponen tidak selalu murah, jadi cobalah untuk membangun sistem semurah mungkin.
Hasil akhir dari utilitas ini adalah membangun
konverter DC-DC dan pengontrol sistem kontrol, kecepatan motor dikontrol dalam 1% pada titik pengaturan steady state, dan kecepatan diatur dalam 2 detik di bawah beban variabel.
Motor saya yang ada memiliki spesifikasi berikut.
Motor specification: Armature: 380 Vdc, 3. 6 AExcitation (Shunt): 380 Vdc, 0.
Speed: 1500 r/minPower: about 1.
1 kWDC motor power supply = 380 VOptocoupler and driver power supply = 21 VThis means that the maximum current and voltage ratings of the components connected to or controlled to the motor will have a higher or equivalent rating.
Dioda roda kering yang ditandai sebagai D1 dalam diagram sirkuit digunakan untuk memberikan jalur aliran ke potensi punggung balik motor untuk mencegah arus membalikkan dan merusak perakitan ketika daya dimatikan-
motor masih berputar (mode generator).
Tegangan terbalik maksimum yang dinilai adalah 600 V dan arus DC ke depan maksimum adalah 15.
Oleh karena itu, dapat diasumsikan bahwa dioda roda gila akan dapat bekerja pada level tegangan dan arus yang cukup untuk tugas ini.
IGBT digunakan untuk mengganti catu daya ke motor dengan menerima sinyal 5 V PWM dari Arduino melalui coupler optik dan driver IGBT untuk mengganti tegangan suplai motor 380 V yang sangat besar.
Arus kolektor kontinu maksimum dari IGBT yang digunakan adalah 4.
5A pada suhu persimpangan 100 ° C
Tegangan emitor maksimum adalah 600 V.
Oleh karena itu, dapat diasumsikan bahwa dioda roda gila dapat bekerja pada level tegangan dan arus yang cukup untuk aplikasi praktis.
Penting untuk menambahkan radiator ke IGBT, lebih disukai radiator besar.
Sakelar cepat MOSFET dapat digunakan tanpa IGBT.
Tegangan ambang gerbang IGBT adalah antara 3. 75 V dan 5.
75 V dan drive diperlukan untuk menyediakan tegangan ini.
Sirkuit beroperasi pada frekuensi 10 kHz, sehingga waktu switching IGBT harus lebih cepat dari 100 AS, yaitu waktu satu gelombang penuh.
Waktu switching IGBT adalah 15ns, yang sudah cukup.
Waktu switching driver TC4421 yang dipilih setidaknya 3000 kali dari gelombang PWM.
Ini memastikan bahwa driver dapat beralih cukup cepat untuk operasi sirkuit.
Pengemudi diminta untuk memberikan lebih banyak arus daripada yang dapat disediakan Arduino.
Pengemudi mendapatkan arus yang diperlukan untuk mengoperasikan IGBT dari catu daya, bukan dari Arduino.
Ini untuk melindungi Arduino karena kegagalan daya akan terlalu panas dari Arduino, asap akan keluar dan Arduino akan dihancurkan (
dicoba dan diuji).
Driver akan diisolasi dari pengontrol mikro yang menyediakan gelombang PWM dengan menggunakan coupler optik.
Soupler fotoelektrik sepenuhnya mengisolasi Arduino, yang merupakan bagian yang paling penting dan berharga dari sirkuit.
Untuk motor dengan parameter yang berbeda, hanya perlu untuk mengubah IGBT ke IGBT dengan sifat yang sama dengan motor, yang dapat menangani tegangan balik yang diperlukan dan arus pengumpulan kontinu.
Kapasitor WIMA digunakan bersama dengan kapasitor elektrolitik pada catu daya motor.
Ini menyimpan muatan catu daya yang stabil, dan yang paling penting membantu menghilangkan induktansi kabel dan konektor dalam sistem. Untuk meminimalkan jarak antara komponen, induktansi yang tidak perlu untuk tata letak sirkuit terdaftar
terutama dalam loop antara driver IGBT dan IGBT.
Upaya dilakukan untuk menghilangkan kebisingan dan berdering dari tanah antara Arduino, coupler optik, driver dan IGBT.
Majelis dilas di Veroboard.
Cara mudah untuk membangun sirkuit adalah dengan menggambar komponen diagram sirkuit pada veroboard sebelum memulai pengelasan.
Pengelasan di area berventilasi baik.
Gunakan jalur konduktif dari file scrath untuk membuat celah antara komponen yang tidak boleh terhubung.
Dengan kemasan celup, komponen dapat diganti dengan mudah.
Ini membantu tanpa perlu mengelas komponen dan menyelesaikan bagian pengganti saat gagal.
Saya menggunakan busi pisang (
soket dalam warna hitam dan merah)
untuk dengan mudah menghubungkan catu daya saya ke Veroboard, dimungkinkan untuk melewatkan ini dan kawat dilas langsung ke papan.
Dengan memasukkan perpustakaan Arduino PWM (
dilampirkan sebagai file zip).
Pengontrol PI dari pengontrol integral proporsional
yang digunakan untuk mengontrol kecepatan rotor.
Rasio dan gain integral dapat dihitung atau diperkirakan sebelum waktu penyelesaian yang cukup dan overshooting dapat diperoleh.
Pengontrol PI diimplementasikan secara bersamaan dengan loop Arduino ().
Tachometer mengukur kecepatan rotor.
Gunakan analogread untuk memasukkan pengukuran Arduino ke dalam salah satu input analog.
Kesalahan dihitung dengan mengurangi kecepatan rotor saat ini dari kecepatan rotor titik setel dan diatur untuk sama dengan kesalahan.
Integrasi waktu dilakukan dengan menambahkan waktu sampel ke setiap loop dan mengaturnya ke waktu yang sama, sehingga meningkat dengan setiap iterasi loop.
Kisaran siklus tugas yang Arduino dapat output adalah dari 0 hingga 255.
Gunakan PWMWrite di pustaka PWM untuk menghitung siklus tugas dan mengeluarkannya ke pin PWM output digital yang dipilih.
Implementasi Kesalahan ganda PI controller = ref-rpm;
Waktu = waktu 20E-6;
Double PWM = awal kp * error ki * waktu * kesalahan;
Implementasi sensor pwmdouble = analogread (a1); pwmwrite (3, PWM-255);
Anda dapat melihat kode proyek lengkap di Arduinocode. file rar.
Kode dalam file disesuaikan untuk membalikkan driver.
Drive terbalik memiliki efek berikut pada siklus tugas sirkuit, yang berarti new_dutycycle = 255-dutycycle.
Untuk drive yang tidak terbelakang, ini dapat diubah dengan membalikkan persamaan di atas.
Akhirnya, sirkuit diuji dan diukur untuk menentukan apakah hasil yang diinginkan tercapai.
Pengontrol diatur ke dua kecepatan berbeda dan diunggah ke Arduino.
Kekuatannya menyala.
Motor dengan cepat berakselerasi lebih cepat dari yang diharapkan dan kemudian stabil pada kecepatan yang dipilih.
Teknologi motor kontrol ini sangat efektif dan dapat bekerja pada semua motor DC.
