Táto príručka bude podrobne opisovať návrh, simuláciu, konštrukciu a testovanie riadiaceho systému DC-DC prevodníka a riadiaceho systému pre režim prepínania jednosmerného motora.
Prevodník sa potom použije na digitálne ovládanie motora Load Shunt DC.
Obvod bude vyvinutý a testovaný v rôznych fázach.
Prvá fáza vytvorí prevodník, ktorý pracuje pri 40 V.
Toto sa robí, aby sa zabezpečilo, že nebudú mať parazitickú indukčnosť z drôtov a iných komponentov obvodu, ktoré poškodzujú vodiča pri vysokom napätí.
V druhej fáze prevodník spustí motor pri napätí 400 V pri maximálnom zaťažení.
Poslednou fázou je použitie Arduino na riadenie vlny PWM na nastavenie napätia a reguláciu rýchlosti motora s variabilným zaťažením.
Komponenty nie sú vždy lacné, takže sa pokúste zostaviť systém čo naj lacnejšie.
Konečným výsledkom tohto nástroja bude zostavenie ovládača
prevodníka DC-DC a riadiaceho systému, rýchlosť motora je regulovaná v rámci 1% v bode nastavenia ustáleného stavu a rýchlosť sa nastavuje do 2 s pri premenlivom zaťažení.
Môj existujúci motor má nasledujúce špecifikácie.
Špecifikácia motora: armatúra: 380 VDC, 3. 6 AEXCITÁCIA (SHUNT): 380 VDC, 0.
Rýchlosť: 1500 r/minpower: približne 1.
1 KWDC napájací zdroj
Dióda suchého kolesa označená ako D1 v diagrame obvodu sa používa na zabezpečenie prietokovej cesty k zadnému zadnému potenciálu motora, aby sa zabránilo zvráteniu prúdu a poškodeniu zostavy, keď je napájanie vypnuté-
motor sa stále otáča (režim generátora).
Menené maximálne spätné napätie je 600 V a maximálny prúd vpred je 15.
Preto sa dá predpokladať, že dióda zotrvačníka bude schopná pre túto úlohu pracovať na dostatočných úrovniach napätia a prúdu.
IGBT sa používa na prepnutie napájacieho zdroja do motora prijímaním signálu 5 V PWM z Arduino cez optický spojovač a ovládač IGBT, aby prepol veľmi veľké napájacie napätie motora 380 V.
Maximálny kontinuálny kolektorový prúd použitého IGBT je 4.
5a pri spojovacej teplote 100 ° C
Maximálne emitorové napätie je 600 V.
Preto sa dá predpokladať, že dióda zotrvačníka môže fungovať pri dostatočnom napätí a úrovniach prúdu pre praktické použitie.
Je dôležité pridať chladič do IGBT, najlepšie veľký radiátor.
Rýchly spínač MOSFET sa môže použiť bez IGBT.
Hratové prahové napätie IGBT je medzi 3,75 V a 5
75 V a na zabezpečenie tohto napätia je potrebná jednotka.
Obvod funguje pri frekvencii 10 kHz, takže čas prepínania IGBT musí byť rýchlejší ako 100 nás, to znamená čas jednej celej vlny.
Čas prepínania IGBT je 15ns, čo stačí.
Čas prepínania vybraného ovládača TC4421 je najmenej 3000 -násobkom času vlny PWM.
To zaisťuje, že vodič je schopný prepínať dostatočne rýchlo na prevádzku obvodu.
Vodič je povinný zabezpečiť viac prúdu, ako môže poskytnúť Arduino.
Vodič dostane prúd potrebný na prevádzkovanie IGBT z napájacieho zdroja, nie z Arduino.
Je to na ochranu Arduino, pretože zlyhanie energie sa prehrieva Arduino, dym vyjde a Arduino bude zničený (
vyskúšaný a testovaný).
Vodič bude izolovaný z mikrokontroléru, ktorý poskytuje vlny PWM pomocou optického spojky.
Fotoelektrický spojovač úplne izoluje Arduino, ktoré je najdôležitejšou a najcennejšou súčasťou obvodu.
V prípade motorov s rôznymi parametrami je potrebné zmeniť iba IGBT na IGBT s podobnými vlastnosťami ako motor, ktorý dokáže spracovať požadované spätné napätie a prúd kontinuálneho zberu.
Kondenzátor WIMA sa používa spolu s elektrolytickým kondenzátorom pri napájaní motora.
Tým sa ukladá náboj stabilného napájacieho zdroja a čo je najdôležitejšie, pomáha eliminovať indukčnosť káblov a konektorov v systéme. Aby sa minimalizovala vzdialenosť medzi komponentmi, zbytočná indukčnosť rozloženia obvodu je uvedená
najmä v slučke medzi ovládačom IGBT a IGBT.
Uskutočňujú sa pokusy o odstránenie hluku a zvonenia zo zeme medzi Arduino, optickým spojkou, vodičom a IGBT.
Zhromaždenie je privarené na Veroboard.
Jednoduchým spôsobom, ako zostaviť obvod, je nakresliť komponenty diagramu okruhu na Veroboard pred začatím zvárania.
Zváranie v dobre vetraných oblastiach.
Pomocou vodivej cesty súbor Scrath vytvorte medzeru medzi komponentmi, ktoré by nemali byť pripojené.
Pri obalici DIP je možné komponenty ľahko vymeniť.
Pomáha to bez potreby zvárania komponentov a vyriešiť náhradné diely, keď zlyhajú.
som použil banánové zátky (
zásuvka v čiernej a červenej farbe) , je možné to preskočiť a drôt je zváraný priamo k doske.
Na ľahké pripojenie napájania k Veroboard
Zahrnutím knižnice Arduino PWM (
pripojená ako súbor zip).
PI radič proporcionálneho integrálneho ovládača,
ktorý sa používa na reguláciu rýchlosti rotora.
Pomer a integrálny prírastok je možné vypočítať alebo odhadnúť skôr, ako je možné získať dostatočný čas usadenia a prekročenie.
Ovládač PI sa implementuje súčasne s slučkou Arduino ().
Tachometer meria rýchlosť rotora.
Použite Analogread na zadanie meraní Arduino do jedného z analógových vstupov.
Chyba sa vypočíta odpočítaním aktuálnej rýchlosti rotora od rýchlosti rotora nastaveného bodu a nastavená na rovnakú chybu.
Časová integrácia sa vykonáva pridaním času vzorky do každej slučky a nastavením na rovnaký čas, čím sa zvyšuje pri každej iterácii slučky.
Rozsah pracovného cyklu, ktorý Arduino môže výstupný, je od 0 do 255.
Použite PWMWrite v knižnici PWM na výpočet pracovného cyklu a jeho výstup na vybraný digitálny výstup PWM PIN.
Implementácia dvojitá chyba PI Controller = REF-RPM;
Čas = čas 20e-6;
Dvojité pwm = počiatočné kp * chyba ki * čas * chyba;
Implementácia senzora PWMDouble = Analogread (A1); PWMWrite (3, PWM-255);
Kompletný kód projektu môžete vidieť v Arduinocode. RAR File.
Kód v súbore je nastavený na zvrátenie ovládača.
Reverzná jednotka má nasledujúci účinok na obvodový pracovný cyklus, čo znamená new_dutycycle = 255-Dutycycle.
Pre neinvertované jednotky sa to dá zmeniť zvrátením vyššie uvedenej rovnice.
Nakoniec bol obvod testovaný a meraný, aby sa určilo, či sa dosiahli požadované výsledky.
Ovládač je nastavený na dve rôzne rýchlosti a nahraný do Arduino.
Sila je zapnutá.
Motor rýchlo zrýchľuje rýchlejšie, ako sa očakávalo, a potom sa stabilizuje pri vybraných rýchlostiach.
Technológia tohto riadiaceho motora je veľmi efektívna a môže pracovať na všetkých jednosmerných motoroch.
