Niniejsza instrukcja szczegółowo opisuje projekt, symulację, konstrukcję i testowanie konwertera DC-DC i kontrolera systemu sterowania dla trybu przełączania silnika DC.
Konwerter będzie następnie używany do cyfrowej kontroli silnika DC bocznikowego obciążenia.
Obwód zostanie opracowany i przetestowany na różnych etapach.
Pierwsza faza zbuduje konwerter, który działa na 40 v.
Odbywa się to w celu zapewnienia, że nie mają pasożytniczej indukcyjności z przewodów i innych elementów obwodów, które uszkadzają kierowcę przy wysokich napięciach.
W drugiej fazie konwerter poprowadzi silnik przy napięciu 400 V przy maksymalnym obciążeniu.
Ostatnim etapem jest użycie Arduino do kontrolowania fali PWM do regulacji napięcia i kontrolowania prędkości silnika o zmiennym obciążeniu.
Komponenty nie zawsze są tanie, więc staraj się zbudować system tak tanio, jak to możliwe.
Ostatnim rezultatem tej narzędzia będzie zbudowanie
konwertera DC-DC i kontrolera systemu sterowania, prędkość silnika jest kontrolowana w ciągu 1% w punkcie ustawienia stanu ustalonego, a prędkość jest ustawiona w ciągu 2 s przy obciążeniu zmiennym.
Mój istniejący silnik ma następujące specyfikacje.
Specyfikacja silnika: Armatura: 380 VDC, 3. 6 Aeksytacja (bocznik): 380 VDC, 0.
Prędkość: 1500 R/Minpower: Około 1.
1 KWDC Zasilanie silnika = 380 VOPTOCOPLER i ZASILA ZASUKAMI I ODPOWIEDZIALNOŚCI = 21 VTIMA oznacza, że maksymalne prąd i napięcie podłączone do lub kontrolowane do silnika będzie miało większą lub równoważącą rating.
Dioda suchego koła oznaczona jako D1 na schemacie obwodu służy do zapewnienia ścieżki przepływu do potencjału odwrotnego silnika, aby zapobiec odwróceniu prądu i uszkodzeniu zespołu, gdy zasilanie jest wyłączone-
silnik nadal się obraca (tryb generatora).
Znamione maksymalne napięcie do tyłu wynosi 600 V, a maksymalny prąd DC do przodu wynosi 15.
Dlatego można założyć, że dioda koła zamachowego będzie mogła pracować na wystarczających poziomach napięcia i prądu dla tego zadania.
IGBT służy do przełączania zasilania silnika poprzez odbieranie sygnału 5 V PWM z Arduino przez sprzęg optyczny i sterownika IGBT w celu przełączania bardzo dużego napięcia zasilania silnika 380 V.
Maksymalny ciągły prąd kolektora zastosowanego IGBT wynosi 4.
5a w temperaturze złącza 100 ° C
Maksymalne napięcie emitera wynosi 600 V.
Dlatego można założyć, że dioda koła zamachowego może działać na wystarczającym napięciu i prądu dla praktycznego zastosowania.
Ważne jest, aby dodać chłodnicy do IGBT, najlepiej dużego chłodnicy.
Szybkiego przełącznika MOSFET może być używany bez IGBTS.
Napięcie progowe bramki IGBT wynosi od 3. 75 V do 5.
75 V, a napęd jest wymagany do zapewnienia tego napięcia.
Obwód działa z częstotliwością 10 kHz, więc czas przełączania IGBT musi być szybszy niż 100 USA, to znaczy czas jednej pełnej fali.
Czas przełączania IGBT wynosi 15ns, co wystarczy.
Czas przełączania wybranego sterownika TC4421 wynosi co najmniej 3000 razy większy niż fali PWM.
Zapewnia to, że sterownik jest w stanie przełączyć się wystarczająco szybko do działania obwodu.
Kierowca jest zobowiązany do zapewnienia więcej prądu niż Arduino może zapewnić.
Kierowca otrzymuje prąd potrzebny do obsługi IGBT z zasilania, a nie z Arduino.
Ma to na celu ochronę Arduino, ponieważ awaria zasilania przegrzeje Arduino, dym wyjdzie, a Arduino zostanie zniszczone (
wypróbowane i przetestowane).
Sterownik zostanie wyizolowany z mikrokontrolera, który zapewnia fale PWM za pomocą łącznika optycznego.
Złącz fotoelektryczny całkowicie izoluje Arduino, który jest najważniejszą i cenną częścią obwodu.
W przypadku silników o różnych parametrach konieczne jest jedynie zmiana IGBT na IGBT o podobnych właściwościach do silnika, który może obsłużyć wymagane napięcie odwrotne i ciągłe prąd pobierania.
Kondensator WIMA jest używany razem z kondensatorem elektrolitycznym na zasilaczu silnika.
Przechowuje to opłatę stabilnego zasilacza, a co najważniejsze, pomaga wyeliminować indukcyjność kabli i złączy w systemie. Aby zminimalizować odległość między komponentami, niepotrzebna indukcyjność układu obwodu jest wymieniona
szczególnie w pętli między sterownikiem IGBT a IGBT.
Próby wyeliminowania hałasu i dzwonienia z podłoża między Arduino, łącznikiem optycznym, sterownikiem i IGBT.
Zespół jest przyspawany na Veroboard.
Łatwym sposobem na zbudowanie obwodu jest narysowanie elementów schematu obwodu na Veroboard przed rozpoczęciem spawania.
Spawanie w dobrze wentylowanych obszarach.
Użyj ścieżki przewodzącej scrath pliku, aby utworzyć lukę między komponentami, których nie należy podłączyć.
Dzięki opakowaniu DIP komponenty można łatwo wymienić.
Pomaga to bez potrzeby spawania komponentów i rozwiązywania części zamiennych, gdy się nie powiedzie.
Użyłem wtyczek bananowych (
gniazdo w kolorze czarnym i czerwonym)
, aby łatwo podłączyć zasilacz do Veroboard, można to pominąć, a drut jest przyspawany bezpośrednio na planszę.
Włączając bibliotekę Arduino PWM (
dołączoną jako plik zip).
Kontroler PI proporcjonalnego kontrolera całki
stosowanej do kontrolowania prędkości wirnika.
Współczynnik i wzmocnienie całki można obliczyć lub oszacować, zanim można uzyskać wystarczający czas ustalania i przekroczenie.
Kontroler PI jest wdrażany jednocześnie z pętlą Arduino ().
Tachometr mierzy prędkość wirnika.
Użyj analogread, aby wprowadzić pomiary Arduino do jednego z analogowych wejść.
Błąd jest obliczany przez odejmowanie prędkości wirnika bieżącej od prędkości wirnika ustawionego punktowego i ustawiony na równy błąd.
Integracja czasu odbywa się poprzez dodanie czasu próbki do każdej pętli i ustawiając ją na równy czas, zwiększając w ten sposób z każdą iteracją pętli.
Zakres cyklu pracy, który Arduino może wysłać od 0 do 255.
Użyj PWMWrite w bibliotece PWM, aby obliczyć cykl pracy i wyprowadzić go do wybranego cyfrowego pinu PWM wyjściowego.
Podwójny błąd implementacji kontrolera PI = REF-RPM;
Czas = czas 20e-6;
Double PWM = początkowy kp * błąd Ki * czas * błąd;
Implementacja czujnika PWMDouble = analogread (A1); PWMWrite (3, PWM-255);
Możesz zobaczyć pełny kod projektu w Arduinocode. plik RAR.
Kod w pliku jest dostosowywany do odwrócenia sterownika.
Napęd wsteczny ma następujący wpływ na cykl pracy obwodu, co oznacza New_Dutycycle = 255-Dutycycle.
W przypadku nie odwróconych napędów można to zmienić poprzez odwrócenie powyższego równania.
Na koniec obwód został przetestowany i zmierzony w celu ustalenia, czy pożądane wyniki zostały osiągnięte.
Kontroler jest ustawiony na dwie różne prędkości i przesyłany do Arduino.
Moc jest włączona.
Silnik szybko przyspiesza szybciej niż oczekiwano, a następnie stabilizuje przy wybranych prędkościach.
Technologia tego silnika kontrolnego jest bardzo skuteczna i może pracować na wszystkich silnikach DC.
