azionamento della velocità del motore CC

Questo manuale descrive in dettaglio la progettazione, la simulazione, la costruzione e il test del convertitore CC-CC e del controller del sistema di controllo per la modalità di commutazione del motore CC.
Il convertitore verrà quindi utilizzato per il controllo digitale del motore CC in shunt di carico.
Il circuito sarà sviluppato e testato in diverse fasi.
La prima fase costruirà un convertitore che funzioni a 40 V.
Questo viene fatto per garantire che non abbiano induttanze parassite da cavi e altri componenti del circuito che danneggiano il driver ad alte tensioni.
Nella seconda fase, il convertitore farà funzionare il motore con una tensione di 400 V con un carico massimo.
L'ultima fase consiste nell'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 prova a costruire il sistema nel modo più economico possibile.
Il risultato finale di questa utility sarà quello di costruire un
convertitore DC-DC e un controller del sistema di controllo, la velocità del motore è controllata entro l'1% al 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 V CC, 3,6 A Eccitazione (shunt): 380 V CC, 0,
Velocità: 1500 giri/min Potenza: circa 1,1
kW Alimentazione motore CC = 380 V. Alimentazione accoppiatore ottico e driver = 21 V. Ciò significa che i valori nominali massimi di corrente e tensione dei componenti collegati o controllati al motore avranno un valore nominale superiore o equivalente.
Il diodo ruota a secco contrassegnato come D1 nello schema elettrico viene utilizzato per fornire un percorso di flusso al potenziale inverso del motore per evitare che la corrente si inverta e danneggi il gruppo quando l'alimentazione viene disattivata.
Il motore sta ancora girando (modalità generatore).
La tensione inversa massima nominale è 600 V e la corrente continua diretta massima è 15.
Pertanto, si può presumere che il diodo volano sarà in grado di funzionare a livelli di tensione e corrente sufficienti per questo compito.
L'IGBT viene utilizzato per commutare l'alimentazione al motore ricevendo un segnale da 5 V pwm da Arduino attraverso l'accoppiatore ottico e il driver IGBT per commutare una tensione di alimentazione del motore molto elevata di 380 V.
La corrente continua massima del collettore dell'IGBT utilizzato è 4,5
A con una temperatura di giunzione di 100 °C.
La tensione massima dell'emettitore è 600 V.
Pertanto, si può presumere che il diodo volano possa funzionare a livelli di tensione e corrente sufficienti per l'applicazione pratica.
È importante aggiungere il radiatore all'IGBT, preferibilmente un radiatore di grandi dimensioni.
Il MOSFET a commutazione rapida 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'azionamento è necessario 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, ovvero il tempo di un'onda intera.
Il tempo di commutazione dell'IGBT è di 15 ns, il che è sufficiente.
Il tempo di commutazione del driver TC4421 selezionato è almeno 3000 volte quello dell'onda PWM.
Ciò garantisce che il conducente sia in grado di commutare abbastanza velocemente per il funzionamento del circuito.
Il driver deve fornire più corrente di quella che può fornire Arduino.
Il driver riceve la corrente necessaria per far funzionare l'IGBT dall'alimentatore, non dall'Arduino.
Questo serve a proteggere Arduino perché l'interruzione di corrente surriscalderà l'Arduino, uscirà fumo e l'Arduino verrà distrutto (
provato e testato).
Il driver verrà isolato dal microcontrollore che fornisce le onde PWM utilizzando l'accoppiatore ottico.
L'accoppiatore fotoelettrico isola completamente Arduino, che è la parte più importante e preziosa del circuito.
Per motori con parametri diversi, è solo necessario sostituire l'IGBT con un IGBT con proprietà simili al motore, in grado di gestire la tensione inversa e la corrente di raccolta continua richieste.
Il condensatore WIMA viene utilizzato insieme al condensatore elettrolitico sull'alimentazione del motore.
Ciò immagazzina la carica dell'alimentatore stabile e, soprattutto, aiuta a eliminare l'induttanza dei cavi e dei connettori nel sistema. Per ridurre al minimo la distanza tra i componenti, viene elencata l'induttanza non necessaria per il layout del circuito,
soprattutto nel circuito tra il driver IGBT e l'IGBT.
Si tenta di eliminare il rumore e il ronzio da terra tra Arduino, accoppiatore ottico, driver e IGBT.
L'assemblaggio è saldato sul Veroboard.
Un modo semplice per costruire un circuito è disegnare i componenti dello schema elettrico sulla veroboard prima di iniziare la saldatura.
Saldatura in aree ben ventilate.
Utilizzare il percorso conduttivo della lima Scrath per creare uno spazio tra i componenti che non devono essere collegati.
Con l'imballaggio DIP, i componenti possono essere sostituiti facilmente.
Ciò aiuta senza la necessità di saldare componenti e risolvere parti di ricambio quando si guastano.
Ho usato spine a banana (
presa in nero e rosso).
Per collegare facilmente il mio alimentatore alla veroboard, è possibile saltarlo e il filo è saldato direttamente alla scheda.
Includendo la libreria Arduino pwm (
allegata come file ZIP).
Un controller pi greco del controller proporzionale integrale
Utilizzato per controllare la velocità del rotore.
Il rapporto e il guadagno integrale possono essere calcolati o stimati prima di poter ottenere un tempo di assestamento e un superamento sufficienti.
Il controller PI è implementato contemporaneamente al loop Arduino ().
Il contagiri 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 corrente del rotore dalla velocità del rotore impostata e impostandolo in modo che sia uguale all'errore.
L'integrazione del tempo viene eseguita aggiungendo il tempo di campionamento a ciascun ciclo e impostandolo su un tempo uguale, aumentando così ad ogni iterazione del ciclo.
L'intervallo del ciclo di lavoro che Arduino può emettere è compreso tra 0 e 255.
Utilizzare pwmWrite nella libreria PWM per calcolare il ciclo di lavoro e inviarlo al pin PWM di uscita digitale selezionato.
Doppio errore di implementazione del controller PI = ref-rpm;
Tempo = tempo 20e-6;
Doppio pwm = kp iniziale * errore ki * tempo * errore;
Implementazione del doppio sensore PWM = analogRead (A1); pwmWrite(3, pwm-255);
Puoi vedere il codice completo del progetto in ArduinoCode. file rar.
Il codice nel file viene modificato per invertire il driver.
La guida inversa ha il seguente effetto sul ciclo di lavoro del circuito, che significa nuovo_dutycycle = 255-dutycycle.
Per le unità non invertite, questo può essere modificato invertendo l'equazione precedente.
Infine, il circuito è stato testato e misurato per determinare se sono stati raggiunti i risultati desiderati.
Il controller è impostato su due diverse velocità e caricato su Arduino.
L'alimentazione è accesa.
Il motore accelera rapidamente più velocemente del previsto e quindi si stabilizza alle velocità selezionate.
La tecnologia di questo motore di controllo è molto efficace e può funzionare su tutti i motori CC.