Bu kılavuz, DC motor anahtarlama modu için DC-DC dönüştürücünün ve kontrol sistemi kontrol cihazının tasarımını, simülasyonunu, yapımını ve test edilmesini ayrıntılı olarak açıklayacaktır.
Dönüştürücü daha sonra yük şönt DC motorunun dijital kontrolü için kullanılacaktır.
Devre farklı aşamalarda geliştirilecek ve test edilecektir.
İlk aşamada 40 v'de çalışan bir dönüştürücü oluşturulacak.
Bu, yüksek voltajlarda sürücüye zarar veren kablolardan ve diğer devre bileşenlerinden kaynaklanan parazitik endüktansa sahip olmadıklarından emin olmak için yapılır.
İkinci aşamada dönüştürücü, motoru maksimum yükte 400 V voltajda çalıştıracaktır.
Son aşamada voltajı ayarlamak ve motorun hızını değişken yük ile kontrol etmek için pwm dalgasını kontrol etmek için arduino kullanmaktır.
Bileşenler her zaman ucuz değildir, bu nedenle sistemi mümkün olduğunca ucuza kurmaya çalışın.
Bu yardımcı programın nihai sonucu, bir DC-DC dönüştürücü ve kontrol sistemi denetleyicisi oluşturmak olacaktır
; motor hızı, kararlı durum ayar noktasında %1 dahilinde kontrol edilir ve hız, değişken yük altında 2 s içinde ayarlanır.
Mevcut motorum aşağıdaki özelliklere sahiptir.
Motor özellikleri: Armatür: 380 Vdc, 3,6 AUyarma (Şönt): 380 Vdc, 0.
Hız: 1500 dev/dakGüç: yaklaşık
1,1 kWDC motor güç kaynağı = 380 Voptocoupler ve sürücü güç kaynağı = 21 VBu, motora bağlı veya motora kontrol edilen bileşenlerin maksimum akım ve voltaj değerlerinin daha yüksek veya eşdeğer bir değere sahip olacağı anlamına gelir.
Devre şemasında D1 olarak işaretlenen kuru tekerlek diyotu, güç kapatıldığında akımın ters dönmesini ve düzeneğe zarar vermesini önlemek için motorun ters geri potansiyeline bir akış yolu sağlamak için kullanılır.
Motor hala dönüyor (jeneratör modu).
Nominal maksimum ters voltajı 600 V ve maksimum ileri DC akımı 15'tir.
Dolayısıyla volan diyotunun bu görev için yeterli voltaj ve akım seviyelerinde çalışabileceği varsayılabilir.
IGBT, çok büyük bir 380 V motor besleme voltajını anahtarlamak için optik kuplör ve IGBT sürücüsü aracılığıyla Arduino'dan 5 v pwm sinyali alarak motora güç kaynağını değiştirmek için kullanılır.
Kullanılan IGBT'nin maksimum sürekli kolektör akımı
100 °c jonksiyon sıcaklığında 4,5A'dir .
Maksimum emitör voltajı 600 V'dir.
Bu nedenle volan diyotunun pratik uygulama için yeterli voltaj ve akım seviyelerinde çalışabileceği varsayılabilir.
IGBT'ye radyatörün, tercihen büyük bir radyatörün eklenmesi önemlidir.
Hızlı geçişli MOSFET, IGBT'ler olmadan kullanılabilir.
IGBT'nin kapı eşik voltajı 3,75 V ile 5,75
V arasındadır ve bu voltajı sağlamak için sürücüye ihtiyaç vardır.
Devre 10 kHz frekansında çalıştığından IGBT'nin anahtarlama süresinin 100 us'den, yani bir tam dalga süresinden daha hızlı olması gerekir.
IGBT'nin anahtarlama süresi 15ns'dir ve bu yeterlidir.
Seçilen TC4421 sürücüsünün anahtarlama süresi PWM dalgasının en az 3000 katıdır.
Bu, sürücünün devre çalışması için yeterince hızlı geçiş yapabilmesini sağlar.
Sürücünün Arduino'nun sağlayabileceğinden daha fazla akım sağlaması gerekiyor.
Sürücü, IGBT'yi çalıştırmak için gereken akımı Arduino'dan değil güç kaynağından alır.
Bu Arduino'yu korumak içindir çünkü elektrik kesintisi Arduino'yu aşırı ısıtacak, duman çıkacak ve Arduino yok edilecek (
Denendi ve test edildi).
Sürücü, optik kuplör kullanılarak PWM dalgaları sağlayan mikro denetleyiciden izole edilecektir.
Fotoelektrik kuplör devrenin en önemli ve değerli parçası olan Arduino'yu tamamen izole eder.
Farklı parametrelere sahip motorlar için, IGBT'yi yalnızca gerekli ters voltajı ve sürekli toplama akımını karşılayabilecek, motora benzer özelliklere sahip bir IGBT ile değiştirmek gerekir.
WIMA kapasitör, motor güç kaynağındaki elektrolitik kapasitör ile birlikte kullanılır.
Bu, sabit güç kaynağının şarjını depolar ve en önemlisi sistemdeki kabloların ve konektörlerin endüktansının ortadan kaldırılmasına yardımcı olur. Bileşenler arasındaki mesafeyi en aza indirmek için,
özellikle IGBT sürücüsü ile IGBT arasındaki döngüde devre yerleşimi için gereksiz endüktans listelenmiştir.
Arduino, optik kuplör, sürücü ve IGBT arasında yerden gelen gürültü ve çınlama ortadan kaldırılmaya çalışılmaktadır.
Montaj Veroboard'a kaynaklanmıştır.
Devre kurmanın kolay bir yolu, kaynağa başlamadan önce devre şemasının bileşenlerini veroboard üzerine çizmektir.
İyi havalandırılmış alanlarda kaynak yapın.
Bağlanmaması gereken bileşenler arasında bir boşluk oluşturmak için Scrath dosyasının iletken yolunu kullanın.
DIP paketleme ile bileşenler kolaylıkla değiştirilebilir.
Bu, bileşenlere kaynak yapılmasına ve arızalandığında yedek parçaların çözülmesine gerek kalmadan yardımcı olur.
Ben muz fiş kullandım (
Soket siyah ve kırmızı)
Güç kaynağımı veroboard'a kolayca bağlamak için bunu atlamak mümkün ve tel doğrudan karta kaynaklanıyor.
Arduino pwm Kütüphanesini dahil ederek (
ZIP dosyası olarak eklenmiştir).
Oransal İntegral denetleyicinin pi denetleyicisi
Rotorun hızını kontrol etmek için kullanılır.
Oran ve integral kazancı, yeterli yerleşme süresi ve hedef aşımı elde edilmeden önce hesaplanabilir veya tahmin edilebilir.
PI denetleyicisi Arduino () döngüsüyle eş zamanlı olarak uygulanır.
Takometre rotorun hızını ölçer.
Arduino'nun ölçümlerini analog girişlerden birine girmek için analogRead'i kullanın.
Hata, mevcut rotor hızının ayar noktası rotor hızından çıkarılmasıyla hesaplanır ve hataya eşitlenir.
Zaman entegrasyonu, her döngüye örnek zaman eklenerek ve eşit zamana ayarlanarak, böylece döngünün her yinelemesinde artırılarak yapılır.
Arduino'nun çıkarabileceği görev döngüsü aralığı 0 ila 255 arasındadır.
Görev döngüsünü hesaplamak ve bunu seçilen dijital çıkış PWM pinine çıkarmak için PWM kütüphanesindeki pwmWrite'ı kullanın.
PI denetleyicisinin uygulama çift hatası = ref-rpm;
Zaman = zaman 20e-6;
Çift pwm = başlangıç kp * hata ki * zaman * hata;
PWMdouble sensörünün uygulanması = analogRead (A1); pwmWrite(3, pwm-255);
Proje kodunun tamamını ArduinoCode'da görebilirsiniz. rar dosyası.
Dosyadaki kod sürücüyü tersine çevirecek şekilde ayarlandı.
Ters tahrikin devre görev döngüsü üzerinde aşağıdaki etkisi vardır; bu, new_dutycycle = 255-dutycycle anlamına gelir.
Ters çevrilmemiş sürücüler için bu, yukarıdaki denklemin tersine çevrilmesiyle değiştirilebilir.
Son olarak devre test edildi ve istenen sonuçlara ulaşılıp ulaşılmadığını belirlemek için ölçüldü.
Kontrolör iki farklı hıza ayarlandı ve arduinoya yüklendi.
Güç açık.
Motor beklenenden daha hızlı bir şekilde hızlanır ve ardından seçilen hızlarda dengelenir.
Bu kontrol motorunun teknolojisi oldukça etkilidir ve tüm DC motorlarda çalışabilmektedir.
