DCモータースピードドライブ

このマニュアルでは、DCモータースイッチングモードのDC-DCコンバーターおよび制御システムコントローラーの設計、シミュレーション、構造、およびテストについて詳しく説明します。
コンバーターは、ロードシャントDCモーターのデジタル制御に使用されます。
回路は、さまざまな段階で開発およびテストされます。
最初のフェーズは、40 Vで動作するコンバーターを構築します。
これは、ワイヤや高電圧でドライバーに損傷を与える他の回路成分からの寄生インダクタンスがないことを確認するために行われます。
第2フェーズでは、コンバーターは最大荷重で400 Vの電圧でモーターを実行します。
最後の段階は、Arduinoを使用してPWM波を制御して電圧を調整し、可変荷重でモーターの速度を制御することです。
コンポーネントは必ずしも安いとは限らないので、可能な限り安価にシステムを構築してみてください。
このユーティリティの最終結果は、DC-
DCコンバーターおよび制御システムコントローラーを構築することです。モーター速度は定常状態の設定ポイントで1％以内に制御され、速度は可変荷重で2秒以内に設定されます。
私の既存のモーターには、次の仕様があります。
モーター仕様：アーマチュア：380 VDC、3。6AExcitation（Shunt）：380 VDC、0。Speed
：1500 R/MinPower：約1。1kWDC
モーター電源= 380 Voptocoupler = 380 Voptocouplerおよびドライバー電源= 21 Vは、モーターに接続されているコンポーネントと等価性のコンポーネントが接続されていることを意味することを意味します。
回路図のD1としてマークされたドライホイールダイオードは、電源がオフになったときに電流が反転してダメージを与えるのを防ぐために、モーターの逆バックポテンシャルへのフローパスを提供するために使用されます -
モーターがまだ回転している（発電機モード）。
定格の最大逆方向電圧は600 Vで、最大順方向DC電流は15です。
したがって、フライホイールダイオードは、このタスクの十分な電圧と電流レベルで動作できると想定できます。
IGBTは、光カプラーとIGBTドライバーを介してArduinoから5 V PWM信号を受信して​​、非常に大きな380 Vモーター供給電圧を切り替えることにより、電源をモーターに切り替えるために使用されます。
使用されるIGBTの最大連続コレクター電流は、
100°Cの接合温度で4。5aです。
最大エミッター電圧は600 Vです。
したがって、フライホイールダイオードは、実用アプリケーションのために十分な電圧と電流レベルで動作できると想定できます。
ラジエーターをIGBT、できれば大きなラジエーターに追加することが重要です。
高速スイッチMOSFETは、IGBTなしで使用できます。
IGBTのゲートしきい値電圧は3。75Vと5。75Vの間で
、この電圧を提供するにはドライブが必要です。
回路は10 kHzの周波数で動作するため、IGBTの切り替え時間は100米国よりも速く、つまり1つの完全波の時間である必要があります。
IGBTの切り替え時間は15nsです。これで十分です。
選択したTC4421ドライバーの切り替え時間は、PWM波の少なくとも3000倍です。
これにより、ドライバーが回路操作に十分な速さを切り替えることができます。
ドライバーは、Arduinoが提供できるよりも多くの最新を提供する必要があります。
ドライバーは、Arduinoからではなく、電源からIGBTを操作するために必要な電流を取得します。
これは、停電がArduinoを過熱するため、Arduinoを保護するためです。煙が出て、Arduinoが破壊されます（
試行され、テストされます）。
ドライバーは、光カプラーを使用してPWM波を提供するマイクロコントローラーから分離されます。
光電カプラーは、回路の最も重要で貴重な部分であるArduinoを完全に分離します。
異なるパラメーターを持つモーターの場合、必要な逆電圧と連続収集電流を処理できるモーターと同様の特性を持つIGBTをIGBTに変更する必要があります。
WIMAコンデンサは、モーター電源上の電解コンデンサと一緒に使用されます。
これにより、安定した電源の充電が保存され、最も重要なことは、システム内のケーブルとコネクタのインダクタンスを排除するのに役立ちます。コンポーネント間の距離を最小限に抑えるために、
特にIGBTドライバーとIGBTの間のループには、回路レイアウトの不必要なインダクタンスがリストされています。
Arduino、光カプラー、ドライバー、IGBTの間の地面から騒音と鳴り響きを排除する試みが行われます。
アセンブリはVeroboardで溶接されています。
回路を構築する簡単な方法は、溶接を開始する前に、Veroboardに回路図のコンポーネントを描画することです。
よく換気されたエリアでの溶接。
ファイルスクリートの導電性パスを使用して、接続しないコンポーネント間にギャップを作成します。
ディップパッケージを使用すると、コンポーネントを簡単に交換できます。
これは、コンポーネントを溶接する必要なく、故障したときに交換部品を解決する必要なく役立ちます。
バナナプラグ（
黒と赤のソケット）を使用して
電源を簡単にベロボードに接続しました。これをスキップすることができ、ワイヤーはボードに直接溶接されます。
Arduino PWMライブラリを含めることにより（
zipファイルとして添付）。
比例積分コントローラーのPIコントローラー。
ローターの速度を制御するために使用される
比率と積分ゲインは、十分な沈降時間を計算または推定することができ、オーバーシュートを取得することができます。
PIコントローラーは、Arduino（）ループと同時に実装されています。
タコメーターはローターの速度を測定します。
Analogreadを使用して、Arduino の測定値をアナログ入力の1つに入力します。
エラーは、設定ポイントローター速度から現在のローター速度を差し引き、エラーに等しく設定することによって計算されます。
時間積分は、各ループにサンプル時間を追加して等しい時間に設定することで行われ、ループの各反復とともに増加します。
Arduinoが出力できるデューティサイクル範囲は0から255です。PWM
ライブラリでPWMWriteを使用してデューティサイクルを計算し、選択したデジタル出力PWM PINに出力します。
Pi Controller = Ref-RPMの実装二重エラー。
時間=時間20e-6;
double pwm = initial kp *エラーki *時間 *エラー;
pwmdoubleセンサーの実装= alanogread（a1）; pwmwrite（3、pwm-255）;
Arduinocodeで完全なプロジェクトコードを見ることができます。 RARファイル。
ファイル内のコードは、ドライバーを逆にするように調整されています。
リバースドライブには、回路デューティサイクルに次の効果があります。つまり、new_dutycycle = 255-dutycycleを意味します。
非反転ドライブの場合、これは上記の方程式を逆にすることで変更できます。
最後に、回路をテストし、測定して、目的の結果が達成されたかどうかを判断しました。
コントローラーは2つの異なる速度に設定され、Arduinoにアップロードされます。
パワーが点灯しています。
モーターは、予想よりも速く急速に加速し、選択した速度で安定化します。
この制御モーターの技術は非常に効果的であり、すべてのDCモーターで動作することができます。