acionamento de velocidade do motor CC

Este manual detalha o projeto, simulação, construção e teste do conversor CC-CC e do controlador do sistema de controle para o modo de comutação do motor CC.
O conversor será então usado para controle digital do motor CC de derivação de carga.
O circuito será desenvolvido e testado em diferentes etapas.
A primeira fase construirá um conversor que funcione a 40 v.
Isso é feito para garantir que eles não tenham indutância parasita de fios e outros componentes do circuito que danifiquem o driver em altas tensões.
Na segunda fase, o conversor operará o motor com tensão de 400 V e carga máxima.
A última etapa é usar o arduino para controlar a onda pwm para ajustar a tensão e controlar a velocidade do motor com carga variável.
Os componentes nem sempre são baratos, por isso tente construir o sistema o mais barato possível.
O resultado final deste utilitário será construir um
conversor CC-CC e um controlador do sistema de controle, a velocidade do motor é controlada dentro de 1% no ponto de ajuste de estado estacionário e a velocidade é ajustada dentro de 2 s sob carga variável.
Meu motor existente tem as seguintes especificações.
Especificação do motor: Armadura: 380 Vdc, 3,6 AExcitação (Shunt): 380 Vdc, 0.
Velocidade: 1500 r/minPotência: cerca de 1,1
kW Fonte de alimentação do motor DC = 380 VOptoacoplador e fonte de alimentação do driver = 21 VIsso significa que as classificações máximas de corrente e tensão dos componentes conectados ou controlados ao motor terão uma classificação mais alta ou equivalente.
O diodo de roda seca marcado como D1 no diagrama de circuito é usado para fornecer um caminho de fluxo para o potencial reverso do motor para evitar que a corrente reverta e danifique o conjunto quando a energia é desligada.
O motor ainda está girando (modo gerador).
A tensão reversa máxima nominal é 600 V e a corrente CC direta máxima é 15.
Portanto, pode-se presumir que o diodo volante será capaz de trabalhar em níveis de tensão e corrente suficientes para esta tarefa.
O IGBT é usado para comutar a fonte de alimentação do motor, recebendo um sinal pwm de 5 V do Arduino através do acoplador óptico e do driver IGBT para comutar uma tensão de alimentação do motor muito grande de 380 V.
A corrente contínua máxima do coletor do IGBT utilizado é 4,5
A a uma temperatura de junção de 100 °c.
A tensão máxima do emissor é 600 V.
Portanto, pode-se assumir que o diodo volante pode funcionar em níveis de tensão e corrente suficientes para aplicação prática.
É importante adicionar o radiador ao IGBT, de preferência um radiador grande.
O MOSFET de comutação rápida pode ser usado sem IGBTs.
A tensão limite da porta do IGBT está entre 3,75 V e 5,75
V e o inversor é necessário para fornecer esta tensão.
O circuito opera na frequência de 10 kHz, portanto o tempo de chaveamento do IGBT precisa ser superior a 100 us, ou seja, o tempo de uma onda completa.
O tempo de comutação do IGBT é de 15ns, o que é suficiente.
O tempo de comutação do driver TC4421 selecionado é pelo menos 3.000 vezes maior que o da onda PWM.
Isso garante que o driver seja capaz de mudar com rapidez suficiente para a operação do circuito.
O driver é necessário para fornecer mais corrente do que o Arduino pode fornecer.
O driver obtém a corrente necessária para operar o IGBT da fonte de alimentação, não do Arduino.
Isso é para proteger o Arduino porque a falha de energia superaquecerá o Arduino, a fumaça sairá e o Arduino será destruído (
experimentado e testado).
O driver será isolado do microcontrolador que fornece ondas PWM por meio do acoplador óptico.
O acoplador fotoelétrico isola completamente o Arduino, que é a parte mais importante e valiosa do circuito.
Para motores com parâmetros diferentes, é necessário apenas alterar o IGBT para um IGBT com propriedades semelhantes às do motor, que possa suportar a tensão reversa necessária e a corrente de coleta contínua.
O capacitor WIMA é usado junto com o capacitor eletrolítico na fonte de alimentação do motor.
Isso armazena a carga da fonte de alimentação estável e, o mais importante, ajuda a eliminar a indutância dos cabos e conectores do sistema. Para minimizar a distância entre os componentes, indutâncias desnecessárias para o layout do circuito são listadas
especialmente no circuito entre o driver IGBT e o IGBT.
São feitas tentativas para eliminar ruídos e zumbidos do solo entre o Arduino, o acoplador óptico, o driver e o IGBT.
A montagem é soldada no Veroboard.
Uma maneira fácil de construir um circuito é desenhar os componentes do diagrama de circuito no veroboard antes de iniciar a soldagem.
Soldagem em áreas bem ventiladas.
Use o caminho condutor da lima Scrath para criar um espaço entre os componentes que não devem ser conectados.
Com a embalagem DIP, os componentes podem ser substituídos facilmente.
Isso ajuda sem a necessidade de soldar componentes e resolver peças de reposição quando elas falham.
Usei plugues banana (
soquete preto e vermelho).
Para conectar facilmente minha fonte de alimentação à placa vero, é possível pular isso e o fio é soldado diretamente na placa.
Incluindo a biblioteca Arduino pwm (
anexada como um arquivo ZIP).
Um controlador pi do controlador proporcional integral
usado para controlar a velocidade do rotor.
A relação e o ganho integral podem ser calculados ou estimados antes que o tempo de acomodação e o overshooting suficientes possam ser obtidos.
O controlador PI é implementado simultaneamente com o loop Arduino ().
O tacômetro mede a velocidade do rotor.
Use analogRead para inserir as medições do Arduino em uma das entradas analógicas.
O erro é calculado subtraindo a velocidade atual do rotor do ponto de ajuste da velocidade do rotor e definido para igualar o erro.
A integração do tempo é feita adicionando o tempo de amostragem a cada loop e configurando-o para um tempo igual, aumentando assim a cada iteração do loop.
A faixa de ciclo de trabalho que o Arduino pode gerar é de 0 a 255.
Use pwmWrite na biblioteca PWM para calcular o ciclo de trabalho e enviá-lo para o pino PWM de saída digital selecionado.
Erro duplo de implementação do controlador PI = ref-rpm;
Tempo = tempo 20e-6;
Pwm duplo = kp inicial * erro ki * tempo * erro;
Implementação de sensor PWMdouble = analogRead (A1); pwmWrite(3, pwm-255);
Você pode ver o código completo do projeto em ArduinoCode. arquivo rar.
O código no arquivo é ajustado para reverter o driver.
A movimentação reversa tem o seguinte efeito no ciclo de trabalho do circuito, o que significa new_dutycycle = 255-dutycycle.
Para unidades não invertidas, isso pode ser alterado invertendo a equação acima.
Finalmente, o circuito foi testado e medido para determinar se os resultados desejados foram alcançados.
O controlador é configurado para duas velocidades diferentes e carregado no Arduino.
A energia está ligada.
O motor acelera rapidamente mais rápido do que o esperado e depois estabiliza nas velocidades selecionadas.
A tecnologia deste motor de controle é muito eficaz e pode funcionar em todos os motores DC.