Denne håndboken vil detaljere design, simulering, konstruksjon og testing av DC-DC-omformer og kontrollsystemkontroller for DC Motor Switching-modus.
Omformeren vil deretter bli brukt til digital kontroll av Load Shunt DC -motoren.
Kretsen vil bli utviklet og testet i forskjellige trinn.
Den første fasen vil 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 føreren ved høye spenninger.
I den andre fasen vil omformeren kjøre motoren med en spenning på 400 V ved en maksimal belastning.
Det siste trinnet er å bruke Arduino for å kontrollere PWM -bølgen for å justere spenningen og kontrollere motorens hastighet 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 stabilitetspunktet i stabil tilstand, og hastigheten er satt innen 2 s under variabel belastning.
Min eksisterende motor har følgende spesifikasjoner.
Motorspesifikasjon: Armatur: 380 VDC, 3. 6 AEXCITATION (Shunt): 380 VDC, 0.
Hastighet: 1500 R/Minpower: Ca. 1.
1 KWDC Motor strømforsyning = 380 VopTocoUpler og driver strømforsyning = 21 VTHIS betyr at den maksimale strømmen og spenningen rangerer til komponentene til å koble til eller koble til eller vende strømmen til den maksimale strømmen til å ha en spenningsrangering til komponenten.
Tørrhjulets diode merket som D1 i kretsdiagrammet brukes til å gi en strømningsbane til det motsatte ryggpotensialet til motoren for å forhindre at strømmen reverserer og skader enheten når strømmen er slått av-
motoren dreier seg fortsatt (generatormodus).
Den nominelle maksimale omvendte spenningen er 600 V og den maksimale fremover DC -strømmen er 15.
Derfor kan det antas at svinghjulets diode vil kunne fungere med tilstrekkelig spenning og strømnivåer for denne oppgaven.
IGBT brukes til å bytte strømforsyning til motoren ved å motta et 5 V PWM -signal fra Arduino gjennom den optiske koblingen og IGBT -driveren for å bytte en veldig stor 380 V -motorforsyningsspenning.
Den maksimale kontinuerlige samlerstrømmen til IGBT som er brukt er 4.
5a ved en veikryssemperatur på 100 ° C
Den maksimale emitterspenningen er 600 V.
Derfor kan det antas at svinghjulets diode kan fungere med tilstrekkelig spenning og strømnivå for praktisk anvendelse.
Det er viktig å legge radiatoren til IGBT, helst en stor radiator.
Den raske bryteren MOSFET kan brukes uten IGBT -er.
Portgrensespenningen til IGBT er mellom 3. 75 V og 5.
75 V og stasjon er påkrevd for å gi denne spenningen.
Kretsen fungerer med en frekvens på 10 kHz, så byttetid for IGBT må være raskere enn 100 oss, det vil si tiden for en full bølge.
Byttetid for IGBT er 15ns, noe som er nok.
Byttetid for den valgte TC4421 -driveren er minst 3000 ganger den for PWM -bølgen.
Dette sikrer at sjåføren er i stand til å bytte raskt nok for kretsdrift.
Sjåføren er pålagt å gi mer strøm enn Arduino kan gi.
Sjåføren får strømmen som trengs for å betjene IGBT fra strømforsyningen, ikke fra Arduino.
Dette for å beskytte Arduino fordi strømbruddet vil overopphete Arduino, røyken vil komme ut og Arduino vil bli ødelagt (
prøvd og testet).
Sjåføren vil bli isolert fra mikrokontrolleren som gir PWM-bølger ved å bruke den optiske koblingen.
Den fotoelektriske koblingen isolerer Arduino fullstendig, som er den viktigste og 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 omvendte spenningen og kontinuerlig samlingsstrøm.
WIMA -kondensatoren brukes sammen med den elektrolytiske kondensatoren på motorens strømforsyning.
Dette lagrer ladningen for den stabile strømforsyningen, og viktigst av alt er med på å eliminere induktansen til kablene og kontaktene i systemet. For å minimere avstanden mellom komponenter, er unødvendig induktans for kretsoppsett
spesielt oppført i løkken mellom IGBT -driveren og IGBT.
Forsøk blir gjort for å eliminere støy og ringe fra bakken mellom Arduino, optisk kobling, sjåfør og IGBT.
Enheten er sveiset på Veroboard.
En enkel måte å bygge en krets på er å tegne komponentene i kretsdiagrammet på Veroboard før du starter sveising.
Sveising i godt ventilerte områder.
Bruk den ledende banen til filen Scrath for å lage et gap mellom komponenter som ikke bør kobles til.
Med DIP -emballasje kan komponenter enkelt byttes ut.
Dette hjelper uten behov for å sveise komponenter og løse erstatningsdeler når de mislykkes.
Jeg brukte bananplugger (
stikkontakt i svart og rødt)
for enkelt å koble strømforsyningen min til Veroboard, det er mulig å hoppe over dette og ledningen er sveiset direkte til brettet.
Ved å inkludere Arduino PWM -biblioteket (
vedlagt som en zip -fil).
En PI -kontroller av proporsjonal integrert kontroller
som brukes til å kontrollere hastigheten på rotoren.
Forholdet og integrert forsterkning kan beregnes eller estimeres før tilstrekkelig avsettingstid og overskyting kan oppnås.
PI -kontrolleren implementeres samtidig med Arduino () -sløyfe.
Taketeren måler rotorenes hastighet.
Bruk analograad for å legge inn Arduino -målingene i en av de analoge inngangene.
Feilen beregnes ved å trekke fra den gjeldende rotorhastigheten fra innstilt punktrotorhastighet og settes til å være lik feilen.
Tidsintegrasjon gjøres ved å legge prøvetid til hver sløyfe og sette den til lik tid, og øker dermed med hver iterasjon av løkken.
Duty Cycle Range som Arduino kan sende ut fra 0 til 255.
Bruk PWMWrite i PWM -biblioteket for å beregne pliktsyklusen og sende den til den valgte digitale utgangen PWM -pinnen.
Implementering Dobbeltfeil av PI-kontroller = Ref-RPM;
Tid = tid 20e-6;
Dobbel pwm = initial kp * feil ki * tid * feil;
Implementering av PWMDouble sensor = analograad (A1); PWMWrite (3, PWM-255);
Du kan se den komplette prosjektkoden i Arduinocode. RAR -fil.
Koden i filen justeres for å snu driveren.
Omvendt stasjon har følgende effekt på kretslivssyklusen, som betyr new_dutycycle = 255-dutycycle.
For ikke-inverterte stasjoner kan dette endres ved å reversere ligningen ovenfor.
Til slutt ble kretsen testet og målt for å bestemme om de ønskede resultatene ble oppnådd.
Kontrolleren er satt til to forskjellige hastigheter og lastet opp til Arduino.
Kraften er på.
Motoren akselererer raskt raskere enn forventet og stabiliserer seg deretter i utvalgte hastigheter.
Teknologien til denne kontrollmotoren er veldig effektiv og kan fungere på alle DC -motorer.
