이 설명서는 DC 모터 스위칭 모드를위한 DC-DC 컨버터 및 제어 시스템 컨트롤러의 설계, 시뮬레이션, 구성 및 테스트를 자세히 설명합니다.
그런 다음 변환기를로드 션트 DC 모터의 디지털 제어에 사용됩니다.
회로는 다른 단계에서 개발되고 테스트됩니다.
첫 번째 단계는 40 v에서 작동하는 컨버터를 구축합니다.
이는 전선 및 기타 회로 구성 요소로부터 기생 인덕턴스가 없도록하기 위해 수행됩니다.
두 번째 단계에서는 변환기가 모터를 최대 하중으로 400V 전압으로 작동합니다.
마지막 단계는 Arduino를 사용하여 PWM 파를 제어하여 전압을 조정하고 가변 하중으로 모터의 속도를 제어하는 것입니다.
구성 요소가 항상 저렴하지는 않으므로 가능한 한 저렴하게 시스템을 구축하십시오.
이 유틸리티의 최종 결과는 DC-
DC 컨버터 및 제어 시스템 컨트롤러를 구축하는 것입니다. 모터 속도는 정상 상태 설정 지점에서 1% 이내에 제어되며 속도는 가변 하중 하에서 2 초 이내에 설정됩니다.
내 기존 모터에는 다음과 같은 사양이 있습니다.
모터 사양 : 전기자 : 380 VDC, 3. 6 AEXCITATION : 380 VDC, 0.
SPEED : 1500 R/MINPOWER : 약 1.
1 KWDC 모터 전원 공급 장치 = 380 VOPTOCOUPLER 및 드라이버 전원 공급 장치 = 21 VIT는 모터의 최대 전류 및 전압 등급이 더 높거나 동의 된 등급을 가질 것임을 의미합니다.
회로 다이어그램에서 D1로 표시된 드라이 휠 다이오드는 전원이 꺼질 때 전류가 역전되고 손상되는 것을 방지하기 위해 모터의 역전 전위에 대한 흐름 경로를 제공하는 데 사용됩니다.
모터가 여전히 회전하고 있습니다 (발전기 모드).
정격 최대 역전 전압은 600V이고 최대 순방향 DC 전류는 15입니다.
따라서 플라이휠 다이오드 가이 작업에 대해 충분한 전압 및 전류 레벨에서 작동 할 수 있다고 가정 할 수 있습니다.
IGBT는 광학 커플러 및 IGBT 드라이버를 통해 Arduino로부터 5V PWM 신호를 수신하여 전원 공급 장치를 모터로 전환하는 데 사용됩니다.
사용 된 IGBT의 최대 연속 수집기 전류는
100 ° C의 접합 온도에서 4.5a 입니다.
최대 이미 터 전압은 600V입니다.
따라서 플라이휠 다이오드는 실제 적용을 위해 충분한 전압 및 전류 수준에서 작동 할 수 있다고 가정 할 수 있습니다.
라디에이터를 IGBT, 바람직하게는 큰 라디에이터에 추가하는 것이 중요합니다.
빠른 스위치 MOSFET은 IGBT없이 사용할 수 있습니다.
IGBT의 게이트 임계 값 전압은이 전압을 제공하기 위해서는 3.75V와 5.
75V 사이이며 드라이브는 필요합니다.
회로는 10kHz의 주파수에서 작동하므로 IGBT의 전환 시간은 100 US보다 빠르야합니다.
IGBT의 전환 시간은 15ns이며 충분합니다.
선택된 TC4421 드라이버의 전환 시간은 PWM 파의 3000 배 이상입니다.
이를 통해 운전자가 회로 작동을 위해 충분히 빠르게 전환 할 수 있습니다.
운전자는 Arduino가 제공 할 수있는 것보다 더 많은 전류를 제공해야합니다.
운전자는 Arduino가 아닌 전원 공급 장치에서 IGBT를 작동하는 데 필요한 전류를 얻습니다.
전력 고장이 아르두노를 과열시키기 때문에 Arduino를 보호하기위한 것입니다. 연기가 나오고 Arduino가 파괴 (
시도 및 테스트)됩니다.
드라이버는 광학 커플러를 사용하여 PWM 파를 제공하는 마이크로 컨트롤러에서 분리됩니다.
광전 커플러는 회로의 가장 중요하고 귀중한 부분 인 Arduino를 완전히 분리합니다.
매개 변수가 다른 모터의 경우 모터와 유사한 특성을 가진 IGBT를 IGBT로 변경하면 필요한 역전 전압 및 연속 수집 전류를 처리 할 수 있습니다.
WIMA 커패시터는 모터 전원 공급 장치의 전해 커패시터와 함께 사용됩니다.
이를 통해 안정적인 전원 공급 장치의 충전을 저장하고 가장 중요한 것은 시스템에서 케이블과 커넥터의 인덕턴스를 제거하는 데 도움이됩니다. 구성 요소 간의 거리를 최소화하기 위해 회로 레이아웃에 대한 불필요한 인덕턴스는
특히 IGBT 드라이버와 IGBT 사이의 루프에 나열됩니다.
Arduino, 광학 커플러, 드라이버 및 IGBT 사이의지면에서 소음과 울림을 제거하려는 시도가 이루어집니다.
어셈블리는 Veroboard에서 용접됩니다.
회로를 구축하는 쉬운 방법은 용접을 시작하기 전에 Veroboard에 회로도의 구성 요소를 그리는 것입니다.
잘 통풍이 잘되는 지역에서의 용접.
파일 SCRATH의 전도성 경로를 사용하여 연결되어서는 안되는 구성 요소 간의 간격을 만듭니다.
딥 포장을 사용하면 구성 요소를 쉽게 교체 할 수 있습니다.
이는 구성 요소를 용접하고 실패 할 때 교체 부품을 해결할 필요없이 도움이됩니다.
나는 바나나 플러그 (
검은 색과 빨간색 소켓) 를 사용하여
전원 공급 장치를 Veroboard에 쉽게 연결할 수 있으며이를 건너 뛸 수 있으며 와이어는 보드에 직접 용접됩니다.
Arduino PWM 라이브러리를 포함하여 (
ZIP 파일로 첨부).
비례 적분 컨트롤러의 PI 컨트롤러 .
로터의 속도를 제어하는 데 사용되는
충분한 침전 시간과 오버 슈팅을 얻기 전에 비율 및 적분 게인을 계산하거나 추정 할 수 있습니다.
PI 컨트롤러는 Arduino () 루프와 동시에 구현됩니다.
타코미터는 로터의 속도를 측정합니다.
Analogread를 사용하여 Arduino의 측정을 아날로그 입력 중 하나에 입력하십시오.
오류는 설정 점 회전 속도에서 전류 로터 속도를 빼서 계산하고 오차와 동일하게 설정합니다.
시간 통합은 각 루프에 샘플 시간을 추가하고 동일한 시간으로 설정하여 루프의 각 반복마다 증가하여 수행됩니다.
Arduino가 출력 할 수있는 듀티 사이클 범위는 0에서 255 사이입니다.
PWM 라이브러리에서 PWMWRITE를 사용하여 듀티 사이클을 계산하고 선택한 디지털 출력 PWM 핀으로 출력하십시오.
PI 컨트롤러의 이중 오류 = ref-rpm;
시간 = 시간 20e-6;
Double Pwm = 초기 KP * 오류 Ki * Time * ERROR;
pwmdouble 센서의 구현 = analogread (a1); PWMWRITE (3, PWM-255);
Arduinocode에서 전체 프로젝트 코드를 볼 수 있습니다. RAR 파일.
파일의 코드는 드라이버를 반전하도록 조정됩니다.
리버스 드라이브는 회로 듀티 사이클에 다음과 같은 영향을 미치며, 이는 New_dutycycle = 255-dutycycle을 의미합니다.
비 반전 드라이브의 경우 위의 방정식을 되돌려 변경할 수 있습니다.
마지막으로, 회로를 테스트하고 측정하여 원하는 결과가 달성되었는지 여부를 결정 하였다.
컨트롤러는 두 가지 속도로 설정되어 Arduino에 업로드됩니다.
힘이 켜져 있습니다.
모터는 예상보다 빠르게 빠르게 가속화 한 다음 선택된 속도로 안정화됩니다.
이 제어 모터의 기술은 매우 효과적이며 모든 DC 모터에서 작동 할 수 있습니다.
