Denne håndboken vil detaljere design, simulering, konstruksjon og testing av DC-DC-omformer og kontrollsystemkontroller for DC-motorsvitsjemodus.
Omformeren vil da brukes til digital styring av lastshuntens likestrømsmotor.
Kretsen vil bli utviklet og testet på ulike stadier.
Første fase skal bygge en omformer som fungerer på 40 v.
Dette gjøres for å sikre at de ikke har parasittisk induktans fra ledninger og andre kretskomponenter som skader driveren ved høye spenninger.
I den andre fasen vil omformeren kjøre motoren med en spenning på 400 V ved maksimal belastning.
Det siste trinnet er å bruke arduino for å kontrollere pwm-bølgen for å justere spenningen og kontrollere hastigheten på motoren med variabel belastning.
Komponenter er ikke alltid billige, så prøv å bygge systemet så billig som mulig.
Det endelige resultatet av dette verktøyet vil være å bygge en DC-
DC-omformer og kontrollsystemkontroller, motorhastigheten kontrolleres innen 1 % ved steady state-innstillingspunktet, og hastigheten settes innen 2 s under variabel belastning.
Min eksisterende motor har følgende spesifikasjoner.
Motorspesifikasjon: Armatur: 380 Vdc, 3. 6 AExcitering (Shunt): 380 Vdc, 0.
Hastighet: 1500 r/minPower: ca 1.
1 kWDC motorstrømforsyning = 380 VOptokobler og driverstrømforsyning = 21 VDette betyr at maksimal strøm og spenningsverdier tilkoblet til komponentene eller ekvivalente motorstyrke vil ha styrt til en høyere motorklasse eller tilsvarende.
Tørrhjulsdioden merket som D1 i kretsskjemaet brukes til å gi en strømningsbane til motorens reverseringspotensial for å forhindre at strømmen reverserer og skader enheten når strømmen slås av-
Motoren går fortsatt (generatormodus).
Nominell maksimal reversspenning er 600 V og maksimal forover DC-strøm er 15.
Derfor kan det antas at svinghjulsdioden vil være i stand til å arbeide med tilstrekkelig spennings- og strømnivå for denne oppgaven.
IGBT brukes til å bytte strømforsyning til motoren ved å motta et 5 v pwm-signal fra Arduino gjennom den optiske kobleren og IGBT-driveren for å bytte en veldig stor 380 V motorforsyningsspenning.
Den maksimale kontinuerlige kollektorstrømmen til IGBT som brukes er 4.
5A ved en overgangstemperatur på 100 °c.
Maksimal emitterspenning er 600 V.
Derfor kan det antas at svinghjulsdioden kan fungere på tilstrekkelig spennings- og strømnivå for praktisk anvendelse.
Det er viktig å legge til radiatoren til IGBT, gjerne en stor radiator.
Hurtigbryteren MOSFET kan brukes uten IGBT-er.
Gateterskelspenningen til IGBT er mellom 3,75 V og 5,75
V, og det kreves drivkraft for å gi denne spenningen.
Kretsen opererer med en frekvens på 10 kHz, så koblingstiden til IGBT må være raskere enn 100 us, det vil si tiden til en hel bølge.
Byttetiden til IGBT er 15ns, som er nok.
Byttetiden til den valgte TC4421-driveren er minst 3000 ganger den for PWM-bølgen.
Dette sikrer at føreren kan bytte raskt nok for kretsdrift.
Driveren er pålagt å gi mer strøm enn Arduino kan gi.
Driveren får strømmen som trengs for å betjene IGBT fra strømforsyningen, ikke fra Arduino.
Dette er for å beskytte Arduinoen fordi strømbruddet vil overopphete Arduinoen, røyken kommer ut og Arduinoen vil bli ødelagt (
Prøvd og testet).
Driveren vil bli isolert fra mikrokontrolleren som gir PWM-bølger ved å bruke den optiske kobleren.
Den fotoelektriske koblingen isolerer Arduino fullstendig, som er den viktigste og mest verdifulle delen av kretsen.
For motorer med forskjellige parametere er det bare nødvendig å endre IGBT til en IGBT med lignende egenskaper som motoren, som kan håndtere den nødvendige reversspenningen og kontinuerlig samlestrøm.
WIMA-kondensatoren brukes sammen med elektrolytkondensatoren på motorens strømforsyning.
Dette lagrer ladningen til den stabile strømforsyningen, og viktigst av alt bidrar til å eliminere induktansen til kablene og kontaktene i systemet. For å minimere avstanden mellom komponenter, er unødvendig induktans for kretsoppsett oppført.
Spesielt i sløyfen mellom IGBT-driveren og IGBT.
Det er gjort forsøk på å eliminere støy og ringing fra bakken mellom Arduino, optisk kopler, driver og IGBT.
Sammenstillingen er sveiset på Veroboard.
En enkel måte å bygge en krets på er å tegne komponentene i kretsskjemaet på veroboard før sveising starter.
Sveising i godt ventilerte områder.
Bruk den ledende banen til filen Scrath for å lage et gap mellom komponenter som ikke skal kobles til.
Med DIP-emballasje kan komponenter enkelt skiftes ut.
Dette hjelper uten behov for å sveise komponenter og løse reservedeler når de svikter.
Jeg brukte bananplugger (
Stikkontakt i sort og rød)
For enkelt å koble strømforsyningen min til veroboardet er det mulig å hoppe over dette og ledningen sveises direkte til brettet.
Ved å inkludere Arduino pwm-biblioteket (
vedlagt som en ZIP-fil).
En pi-kontroller av proporsjonal integrert kontroller
Brukes til å kontrollere hastigheten til rotoren.
Forholdet og integralforsterkningen kan beregnes eller estimeres før tilstrekkelig utfellingstid og oversving kan oppnås.
PI-kontrolleren implementeres samtidig med Arduino ()loop.
Turtelleren måler hastigheten til rotoren.
Bruk analogRead for å legge inn arduinos målinger i en av de analoge inngangene.
Feilen beregnes ved å trekke gjeldende rotorhastighet fra settpunktet rotorhastighet og settes til å være lik feilen.
Tidsintegrasjon gjøres ved å legge til prøvetiden til hver løkke og sette den til lik tid, og dermed øke med hver iterasjon av løkken.
Driftssyklusområdet som Arduino kan sende ut er fra 0 til 255.
Bruk pwmWrite i PWM-biblioteket for å beregne driftssyklusen og sende den ut til den valgte PWM-pinnen for digital utgang.
Implementering dobbel feil for PI-regulator = ref-rpm;
Tid = tid 20e-6;
Dobbel pwm = initial kp * feil ki * tid * feil;
Implementering av PWMdobbel sensor = analogRead (A1); pwmWrite(3, pwm-255);
Du kan se hele prosjektkoden i ArduinoCode. rar filen.
Koden i filen justeres for å reversere driveren.
Reversdriften har følgende effekt på kretsdriftsyklusen, som betyr new_dutycycle = 255-dutycycle.
For ikke-inverterte frekvensomformere kan dette endres ved å reversere ligningen ovenfor.
Til slutt ble kretsen testet og målt for å finne ut om de ønskede resultatene ble oppnådd.
Kontrolleren er satt til to forskjellige hastigheter og lastet opp til arduinoen.
Strømmen er på.
Motoren akselererer raskt raskere enn forventet og stabiliserer seg deretter ved valgte hastigheter.
Teknologien til denne kontrollmotoren er svært effektiv og kan fungere på alle likestrømsmotorer.
