Azionamento del motore CC

Questo manuale descriverà in dettaglio la progettazione, la simulazione, la costruzione e il test del convertitore DC-DC e del controller di sistema di controllo per la modalità di commutazione del motore CC.
Il convertitore verrà quindi utilizzato per il controllo digitale del motore a CC di shunt di carico.
Il circuito verrà sviluppato e testato in diverse fasi.
La prima fase costruirà un convertitore che funziona a 40 v.
Questo viene fatto per garantire che non abbiano induttanza parassita da fili e altri componenti del circuito che danneggiano il driver ad alte tensioni.
Nella seconda fase, il convertitore eseguirà il motore ad una tensione di 400 V al carico massimo.
L'ultimo stadio è utilizzare Arduino per controllare l'onda PWM per regolare la tensione e controllare la velocità del motore con carico variabile.
I componenti non sono sempre economici, quindi cerca di costruire il sistema nel modo più economico possibile.
Il risultato finale di questa utilità sarà quello di creare un
convertitore DC-DC e un controller di sistema di controllo, la velocità del motore è controllata entro l'1% nel punto di impostazione dello stato stazionario e la velocità è impostata entro 2 s sotto carico variabile.
Il mio motore esistente ha le seguenti specifiche.
Specifiche del motore: Armatura: 380 VDC, 3. 6 AExcitation (shunt): 380 VDC, 0.
Velocità: 1500 R/Mintera: circa 1.
1 kwdc Alimentazione motore = 380 Voptoco -uvagoplesso e alimentazione del driver = 21 vthis significa che la corrente massima e le valutazioni di tensione dei componenti collegati al motore avranno un aumento più elevato o un alimentazione del driver = a livello di guida.
Il diodo a ruota a secco contrassegnata come D1 nel diagramma del circuito viene utilizzato per fornire un percorso di flusso al potenziale posteriore inverso del motore per impedire alla corrente di invertire e danneggiare il gruppo quando la potenza viene disattivata:
il motore è ancora girato (modalità generatore).
La tensione inversa massima nominale è di 600 V e la corrente DC in avanti massima è 15.
Pertanto, si può presumere che il diodo del volano sarà in grado di funzionare a livelli di tensione e corrente sufficienti per questa attività.
L'IGBT viene utilizzato per passare l'alimentazione al motore ricevendo un segnale PWM da 5 V dall'Arduino attraverso l'accoppiatore ottico e il driver IGBT per cambiare una tensione di alimentazione del motore da 380 V molto grande.
La corrente di collettore continua massima dell'IGBT utilizzata è 4.
5A a una temperatura di giunzione di 100 ° C
La tensione massima di emettitore è 600 V.
Pertanto, si può presumere che il diodo del volano può funzionare a una tensione sufficiente e livelli di corrente per l'applicazione pratica.
È importante aggiungere il radiatore all'IGBT, preferibilmente un grande radiatore.
Il MOSFET a interruttore veloce può essere utilizzato senza IGBT.
La tensione di soglia del gate dell'IGBT è compresa tra 3. 75 V e 5.
75 V e l'unità sono necessarie per fornire questa tensione.
Il circuito funziona a una frequenza di 10 kHz, quindi il tempo di commutazione dell'IGBT deve essere più veloce di 100 US, cioè il tempo di un'onda completa.
Il tempo di commutazione dell'IGBT è 15N, il che è sufficiente.
Il tempo di commutazione del driver TC4421 selezionato è almeno 3000 volte quello dell'onda PWM.
Ciò garantisce che il driver sia in grado di cambiare abbastanza velocemente per il funzionamento del circuito.
Il conducente è tenuto a fornire più corrente di quanto l'Arduino possa fornire.
Il conducente ottiene la corrente necessaria per gestire l'IGBT dall'alimentazione, non dall'Arduino.
Questo per proteggere l'Arduino perché l'insufficienza energetica surriscalderà l'Arduino, il fumo uscirà e l'Arduino verrà distrutto (
provato e testato).
Il driver sarà isolato dal micro-controller che fornisce onde PWM utilizzando l'accoppiatore ottico.
L'accoppiatore fotoelettrico isola completamente l'Arduino, che è la parte più importante e preziosa del circuito.
Per motori con parametri diversi, è necessario solo modificare l'IGBT in un IGBT con proprietà simili al motore, che può gestire la tensione inversa richiesta e la corrente di raccolta continua.
Il condensatore WIMA viene utilizzato insieme al condensatore elettrolitico sull'alimentazione del motore.
Ciò memorizza la carica dell'alimentazione stabile e, soprattutto, aiuta a eliminare l'induttanza dei cavi e dei connettori nel sistema. Al fine di ridurre al minimo la distanza tra i componenti, l'induttanza inutile per il layout del circuito è elencata
soprattutto nel ciclo tra il driver IGBT e l'IGBT.
Vengono fatti tentativi di eliminare il rumore e squillare da terra tra Arduino, accoppiatore ottico, conducente e IGBT.
L'assemblaggio è saldato sul Veroboard.
Un modo semplice per costruire un circuito è disegnare i componenti del diagramma del circuito sul Veroboard prima di iniziare la saldatura.
Saldatura in aree ben ventilate.
Utilizzare il percorso conduttivo dello Scrath del file per creare un divario tra componenti che non dovrebbero essere collegati.
Con l'imballaggio DIP, i componenti possono essere sostituiti facilmente.
Questo aiuta senza la necessità di saldare i componenti e risolvere le parti di sostituzione quando falliscono.
Ho usato le spine banane (
socket in nero e rosso)
per collegare facilmente il mio alimentatore al Veroboard, è possibile saltare questo e il filo è saldato direttamente alla scheda.
Includendo la libreria Arduino PWM (
allegata come file zip).
Un controller PI del controller integrale proporzionale
utilizzato per controllare la velocità del rotore.
Il rapporto e il guadagno integrale possono essere calcolati o stimati prima che si possa ottenere un tempo di assestamento e un superamento sufficienti.
Il controller PI è implementato contemporaneamente con Arduino () Loop.
Il tachimetro misura la velocità del rotore.
Usa Analogread per inserire le misurazioni di Arduino in uno degli ingressi analogici.
L'errore viene calcolato sottraendo la velocità del rotore di corrente dalla velocità del rotore del set point e impostato per uguale all'errore.
L'integrazione del tempo viene eseguita aggiungendo il tempo di campionamento a ciascun ciclo e impostandolo a parità di tempo, aumentando così con ogni iterazione del ciclo.
L'intervallo di duty ciclo che Arduino può produrre è da 0 a 255.
Utilizzare PWMWrite nella libreria PWM per calcolare il ciclo di lavoro e offrirlo al pin PWM di uscita digitale selezionato.
Implementazione doppia errore di PI Controller = Ref-RPM;
Tempo = tempo 20E-6;
Double Pwm = Errore KP * iniziale Ki * Time * Errore;
Implementazione di PWMDouble Sensor = Analogread (A1); PWMWRITE (3, PWM-255);
Puoi vedere il codice di progetto completo in Arduinocodie. file rar.
Il codice nel file viene regolato per invertire il driver.
L'unità inversa ha il seguente effetto sul ciclo di lavoro del circuito, il che significa new_dutycycle = 255-dutycycle.
Per le unità non invertite, questo può essere modificato invertendo l'equazione di cui sopra.
Infine, il circuito è stato testato e misurato per determinare se i risultati desiderati sono stati raggiunti.
Il controller è impostato su due velocità diverse e caricato su Arduino.
Il potere è acceso.
Il motore accelera rapidamente più velocemente del previsto e quindi si stabilizza a velocità selezionate.
La tecnologia di questo motore di controllo è molto efficace e può funzionare su tutti i motori DC.