Acest manual va detalia proiectarea, simularea, construcția și testarea convertorului DC-DC și a controlului sistemului de control pentru modul de comutare a motorului DC.
Convertorul va fi apoi utilizat pentru controlul digital al motorului DC de șunt.
Circuitul va fi dezvoltat și testat în diferite etape.
Prima fază va construi un convertor care funcționează la 40 v.
Acest lucru este realizat pentru a se asigura că nu au inductanță parazită din fire și alte componente ale circuitului care deteriorează șoferul la tensiuni mari.
În a doua fază, convertorul va rula motorul la o tensiune de 400 V la o sarcină maximă.
Ultima etapă este de a utiliza Arduino pentru a controla unda PWM pentru a regla tensiunea și a controla viteza motorului cu sarcină variabilă.
Componentele nu sunt întotdeauna ieftine, așa că încercați să construiți sistemul cât mai ieftin posibil.
Rezultatul final al acestui utilitar va fi construirea unui
convertor DC-DC și a unui control de sistem de control, viteza motorului este controlată în 1% la punctul de stabilire a stării de echilibru, iar viteza este setată în 2 s sub sarcină variabilă.
Motorul meu existent are următoarele specificații.
Specificația motorului: Armatura: 380 VDC, 3. 6 Aexcitare (șunt): 380 VDC, 0.
Viteză: 1500 R/MinPower: aproximativ 1.
1 KWDC Sursa de alimentare cu motor = 380 VOPTOCUPLER și sursa de alimentare a șoferului = 21 VOPTIS înseamnă că valoarea maximă și tensiunea este o evaluare mai mare sau echivalent.
Dioda roții uscate marcate ca D1 în diagrama circuitului este utilizată pentru a asigura o cale de curgere către potențialul invers al spatelui motorului pentru a împiedica inversarea curentului și deteriorarea ansamblului atunci când puterea este oprită-
motorul se întoarce în continuare (modul generator).
Tensiunea maximă nominală inversă este de 600 V, iar curentul curent continuu înainte este 15.
Prin urmare, se poate presupune că dioda volanului va putea lucra la suficientă tensiune și niveluri de curent pentru această sarcină.
IGBT este utilizat pentru a schimba sursa de alimentare la motor primind un semnal PWM de 5 V de la Arduino prin cuplajul optic și driverul IGBT pentru a comuta o tensiune de alimentare cu motor de 380 V foarte mare.
Curentul de colector continuu maxim al IGBT utilizat este 4.
5A la o temperatură de joncțiune de 100 ° C
Tensiunea maximă a emițătorului este de 600 V.
Prin urmare, se poate presupune că dioda volanului poate funcționa la suficientă tensiune și niveluri de curent pentru aplicarea practică.
Este important să adăugați radiatorul la IGBT, de preferință un radiator mare.
Comutatorul rapid MOSFET poate fi utilizat fără IGBT -uri.
Tensiunea pragului de poartă a IGBT este cuprinsă între 3. 75 V și 5.
75 V și Drive trebuie să furnizeze această tensiune.
Circuitul funcționează la o frecvență de 10 kHz, astfel încât timpul de comutare al IGBT trebuie să fie mai rapid decât 100 SUA, adică timpul unei unde complete.
Timpul de comutare al IGBT este de 15 ani, ceea ce este suficient.
Timpul de comutare al driverului TC4421 selectat este de cel puțin 3000 de ori mai mare decât cel al undei PWM.
Acest lucru asigură că șoferul este capabil să schimbe suficient de repede pentru funcționarea circuitului.
Șoferul este obligat să ofere mai mult curent decât poate oferi Arduino.
Șoferul primește curentul necesar pentru a opera IGBT din sursa de alimentare, nu de la Arduino.
Acest lucru este pentru a proteja Arduino, deoarece defecțiunea electrică va supraîncălzi Arduino, fumul va ieși și Arduino va fi distrus (
încercat și testat).
Șoferul va fi izolat de micro-controlor care furnizează unde PWM prin utilizarea cuplajului optic.
Cuplajul fotoelectric izolează complet Arduino, care este cea mai importantă și valoroasă parte a circuitului.
Pentru motoarele cu parametri diferiți, este necesar doar schimbarea IGBT într -un IGBT cu proprietăți similare cu motorul, care poate gestiona tensiunea inversă necesară și curentul de colectare continuă.
Condensatorul WIMA este utilizat împreună cu condensatorul electrolitic de pe sursa de alimentare a motorului.
Aceasta stochează încărcarea sursei de alimentare stabile și, cel mai important, ajută la eliminarea inductanței cablurilor și conectorilor din sistem. Pentru a minimiza distanța dintre componente, inductanța inutilă pentru aspectul circuitului este listată
în special în bucla dintre driverul IGBT și IGBT.
Se încearcă să elimine zgomotul și să sune de la sol între Arduino, cuplaj optic, șofer și IGBT.
Ansamblul este sudat pe Veroboard.
O modalitate ușoară de a construi un circuit este de a desena componentele diagramei circuitului pe Veroboard înainte de a începe sudarea.
Sudarea în zone bine ventilate.
Utilizați calea conductivă a scratului de fișiere pentru a crea un decalaj între componente care nu ar trebui conectate.
Cu ambalajele DIP, componentele pot fi înlocuite cu ușurință.
Acest lucru ajută fără a fi nevoie să sudezi componentele și să rezolvi piesele de schimb atunci când nu reușesc.
Am folosit dopuri de banane (
priză în negru și roșu)
pentru a -mi conecta cu ușurință sursa de alimentare la Veroboard, este posibil să omiteți acest lucru și firul este sudat direct pe placă.
Prin includerea bibliotecii Arduino PWM (
atașată ca fișier zip).
Un controler PI al controlerului integral proporțional
utilizat pentru a controla viteza rotorului.
Raportul și câștigul integral pot fi calculate sau estimate înainte de a se obține suficient timp de decontare și depășire.
Controlerul PI este implementat simultan cu bucla Arduino ().
Tahometrul măsoară viteza rotorului.
Utilizați Analogread pentru a introduce măsurătorile Arduino într -una dintre intrările analogice.
Eroarea este calculată scăzând viteza rotorului curent de la viteza rotorului punctului de setare și setată pentru a egala eroarea.
Integrarea timpului se face prin adăugarea timpului de eșantion la fiecare buclă și setarea acestuia la timp egal, crescând astfel cu fiecare iterație a buclei.
Gama de cicluri de serviciu pe care Arduino o poate produce este de la 0 la 255.
Utilizați PWMWrite în biblioteca PWM pentru a calcula ciclul de serviciu și a -l ieși pe pinul PWM de ieșire digitală selectat.
Implementare dublă eroare a PI Controller = Ref-RPM;
Timp = timp 20E-6;
Dublu pwm = inițial kp * eroare ki * timp * eroare;
Implementarea senzorului pwmdouble = analogread (a1); PWMWRITE (3, PWM-255);
Puteți vedea codul complet al proiectului în Arduinocode. fișier rar.
Codul din fișier este ajustat pentru a inversa driverul.
Unitatea inversă are următorul efect asupra ciclului de serviciu al circuitului, ceea ce înseamnă new_dutycle = 255-dutycle.
Pentru unitățile care nu sunt inversate, aceasta poate fi schimbată prin inversarea ecuației de mai sus.
În cele din urmă, circuitul a fost testat și măsurat pentru a determina dacă au fost obținute rezultatele dorite.
Controlerul este setat la două viteze diferite și încărcat în Arduino.
Puterea este pornită.
Motorul accelerează rapid mai repede decât se aștepta și apoi se stabilizează la viteze selectate.
Tehnologia acestui motor de control este foarte eficientă și poate funcționa pe toate motoarele DC.
