acionamento de velocidade do motor DC

Este manual detalhará o design, simulação, construção e teste do conversor DC-DC e controlador do sistema de controle para o modo de comutação do motor DC.
O conversor será usado para o controle digital do motor DC de derivação de carga.
O circuito será desenvolvido e testado em diferentes estágios.
A primeira fase criará um conversor que funciona a 40 v.
Isso é feito para garantir que eles não tenham indutância parasitária de fios e outros componentes de circuito que danificam o motorista em altas tensões.
Na segunda fase, o conversor executará o motor a uma tensão de 400 V a uma carga máxima.
O último estágio 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; portanto, tente construir o sistema o mais barato possível.
O resultado final desse utilitário será criar um
conversor DC-DC e controlador do sistema de controle, a velocidade do motor é controlada em 1% no ponto de configuração do estado estacionário e a velocidade é definida dentro de 2 s sob carga variável.
Meu motor existente tem as seguintes especificações.
Especificação do motor: Armatura: 380 VCC,
3
.
O diodo da roda seca marcada como D1 no diagrama do circuito é usada para fornecer um caminho de fluxo para o potencial de traseiro reverso do motor para impedir que a corrente reverte e danificar a montagem quando a energia é deslocada-
o motor ainda está girando (modo gerador).
A tensão reversa máxima nominal é de 600 V e a corrente CC direta máxima é 15.
Portanto, pode -se supor que o diodo do volante do volante poderá trabalhar com níveis suficientes de tensão e corrente para esta tarefa.
O IGBT é usado para alternar a fonte de alimentação ao motor recebendo um sinal de 5 V PWM do Arduino através do acoplador óptico e do driver IGBT para alternar uma tensão de alimentação de 380 V muito grande.
A corrente máxima de coletor contínuo do IGBT utilizado é 4.
5a a uma temperatura de junção de 100 ° C
A tensão máxima do emissor é de 600 V.
Portanto, pode -se supor que o diodo do volante pode funcionar em níveis suficientes de tensão e corrente para aplicação prática.
É importante adicionar o radiador ao IGBT, de preferência um grande radiador.
O MOSFET do interruptor rápido pode ser usado sem IGBTS.
A tensão limite do portão do IGBT está entre 3. 75 V e 5.
75 V e a unidade são necessários para fornecer essa tensão.
O circuito opera com uma frequência de 10 kHz, portanto, o tempo de comutação do IGBT precisa ser mais rápido que 100 nós, 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 3000 vezes o da onda PWM.
Isso garante que o driver possa alternar rápido o suficiente para operação do circuito.
O motorista é necessário para fornecer mais corrente do que o Arduino pode fornecer.
O motorista recebe a corrente necessária para operar o IGBT a partir da fonte de alimentação, não do Arduino.
Isso é para proteger o Arduino, porque a falha de energia superaquecerá o Arduino, a fumaça será lançada e o Arduino será destruído (
testado e testado).
O driver será isolado do microcontrolador que fornece ondas PWM usando o 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 alterar o IGBT para um IGBT com propriedades semelhantes ao motor, que podem lidar com 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 no sistema. Para minimizar a distância entre os componentes, a indutância desnecessária para o layout do circuito é listada
especialmente no loop entre o driver IGBT e o IGBT.
São feitas tentativas para eliminar o ruído e o toque do solo entre Arduino, acoplador óptico, driver e IGBT.
A montagem é soldada no veroboard.
Uma maneira fácil de construir um circuito é desenhar os componentes do diagrama do circuito no veroboard antes de iniciar a soldagem.
Soldagem em áreas bem ventiladas.
Use o caminho condutor do arquivo scrath para criar uma lacuna entre 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 falharem.
Eu usei plugues de banana (
soquete em preto e vermelho)
para conectar facilmente minha fonte de alimentação ao veroboard, 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 integral proporcional
usado para controlar a velocidade do rotor.
A proporção e o ganho integral podem ser calculados ou estimados antes que o tempo de resolução e a superação 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 da velocidade do rotor do ponto de ajuste e definido para igual ao erro.
A integração de tempo é feita adicionando o tempo de amostra a cada loop e configurando -o como tempo igual, aumentando assim a cada iteração do loop.
O intervalo de ciclo de trabalho que o Arduino pode emitir é de 0 a 255.
Use o PWMWRITE na biblioteca PWM para calcular o ciclo de trabalho e produza -o para o pino PWM de saída digital selecionado.
Implementação Erro duplo do controlador PI = ref-rpm;
Tempo = tempo 20e-6;
Duplo pwm = kp inicial * erro ki * time * erro;
Implementação do sensor pwmdouble = analogread (A1); pwmwrite (3, PWM-255);
Você pode ver o código completo do projeto no Arduinocode. arquivo rar.
O código no arquivo é ajustado para reverter o driver.
O acionamento reverso 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 revertendo a equação acima.
Finalmente, o circuito foi testado e medido para determinar se os resultados desejados foram alcançados.
O controlador é definido para duas velocidades diferentes e carregado para o Arduino.
O poder está ligado.
O motor acelera rapidamente mais rapidamente do que o esperado e depois se estabiliza em velocidades selecionadas.
A tecnologia deste motor de controle é muito eficaz e pode funcionar em todos os motores DC.