У цьому посібнику буде детально описано дизайн, моделювання, конструкцію та випробування перетворювача постійного струму та контролера системи управління для режиму комутації двигуна постійного струму.
Потім перетворювач буде використовуватися для цифрового управління двигуном DC Shunt навантаження.
Схема буде розроблена та перевірена на різних етапах.
Перша фаза створить перетворювач, який працює при 40
В
На другій фазі перетворювач буде запускати двигун при напрузі 400 В при максимальному навантаженні.
Останній етап полягає у використанні Arduino для управління хвилею ШІМ для регулювання напруги та управління швидкістю двигуна зі змінним навантаженням.
Компоненти не завжди дешеві, тому намагайтеся побудувати систему якомога дешевше.
Кінцевим результатом цієї утиліти буде створення
перетворювача постійного струму DC-DC та контролера системи управління, швидкість двигуна контролюється в межах 1% в точці встановлення стаціонарного стану, а швидкість встановлюється в межах 2 с при змінному навантаженні.
Мій існуючий двигун має такі специфікації.
Специфікація двигуна: Арматура: 380 В постійного струму, 3. 6 Aexcitation (Шунт): 380 В постійного струму, 0.
Швидкість: 1500 R/Minpower: Близько 1.
1 КВДК живлення двигуна = 380 VoptoCoupler та живлення драйвера = 21 V
Діод сухого колеса, позначений як D1 на схемі схеми, використовується для забезпечення шляху потоку до зворотного потенціалу двигуна, щоб запобігти оберненню струму та пошкодження вузла, коли потужність вимкнена-
двигун все ще повертається (режим генератора).
Номінальна максимальна зворотна напруга становить 600 В, а максимальний вперед струм постійного струму - 15.
Тому можна припустити, що діод маховика зможе працювати з достатньою напругою та поточним рівнем цього завдання.
IGBT використовується для перемикання джерела живлення на двигун, отримуючи сигнал 5 В ШІМ від Arduino через оптичну муфту та драйвер IGBT, щоб переключити дуже велику напругу подачі двигуна 380 В.
Максимальний постійний колекторний струм використовуваного IGBT - 4.
5А при температурі стику 100 ° C
Максимальна напруга випромінювача становить 600 В.
Тому можна вважати, що діод маховика може працювати з достатньою напругою та струмом для практичного застосування.
Важливо додати радіатор до IGBT, бажано великого радіатора.
Швидкий перемикач MOSFET можна використовувати без IGBT.
Порогова напруга IGBT становить від 3
.
Схема працює з частотою 10 кГц, тому час перемикання IGBT повинен бути швидшим, ніж 100 нас, тобто час однієї повної хвилі.
Час перемикання IGBT - 15ns, що достатньо.
Час перемикання вибраного драйвера TC4421 принаймні в 3000 разів перевищує хвилю ШІМ.
Це гарантує, що драйвер здатний перемикатися досить швидко для роботи ланцюга.
Водій повинен забезпечити більше струму, ніж може забезпечити Arduino.
Водій отримує струм, необхідний для експлуатації IGBT від джерела живлення, а не від Arduino.
Це для захисту Arduino, оскільки несправність потужності перегріває Arduino, дим вийде, а Arduino буде знищено (
випробувано і випробувано).
Драйвер буде ізольований від мікроконтролера, який забезпечує провітні хвилі за допомогою оптичного з’єднання.
Фотоелектричний з’єднання повністю виділяє Arduino, що є найважливішою і цінною частиною ланцюга.
Для двигунів з різними параметрами необхідно лише змінити IGBT на IGBT з подібними властивостями на двигун, який може обробляти необхідну зворотну напругу та постійний струм збору.
Конденсатор WIMA використовується разом з електролітичним конденсатором на джерелі живлення двигуна.
Це зберігає заряд стабільного джерела живлення, а головне допомагає усунути індуктивність кабелів та роз'ємів у системі. Для мінімізації відстані між компонентами перераховано непотрібне індуктивність схеми,
особливо в циклі між драйвером IGBT та IGBT.
Спроби роблять усунення шуму та дзвону з землі між Arduino, оптичною муфтою, водієм та IGBT.
Асамблея зварена на Veroboard.
Простий спосіб побудувати схему - це намалювати компоненти схеми схеми на Veroboard перед початком зварювання.
Зварювання в добре провітрюваних районах.
Використовуйте провідний шлях файлу Scrath, щоб створити розрив між компонентами, які не слід підключити.
За допомогою упаковки DIP компоненти можна легко замінити.
Це допомагає без необхідності зварювати компоненти та вирішувати замінні деталі, коли вони не вдається.
Я використовував бананові пробки (
розетка в чорному та червоному кольорі)
, щоб легко підключити свій джерело живлення до Veroboard, можна пропустити це, і дріт зварений безпосередньо до дошки.
Включивши бібліотеку PWM Arduino (
додається як поштовий файл).
Пі -контролер пропорційного інтегрального контролера,
який використовується для управління швидкістю ротора.
Співвідношення та інтегральний посилення можна обчислити або оцінити до того, як можна отримати достатній час врегулювання та перенапруження.
Контролер PI реалізується одночасно за допомогою петлі Arduino ().
Тахометр вимірює швидкість ротора.
Використовуйте Analogread для введення вимірювань Arduino в одному з аналогових входів.
Помилка обчислюється шляхом віднімання поточної швидкості ротора від швидкості встановленої точки ротора і встановлюється для рівної помилки.
Інтеграція часу проводиться шляхом додавання зразка часу до кожної петлі та встановлення його в рівний час, тим самим збільшуючи з кожною ітерацією петлі.
Діапазон робочого циклу, який може виводити Arduino, становить від 0 до 255.
Використовуйте PWMWRITE в бібліотеці ШІМ для обчислення робочого циклу та виведіть його до вибраного PIN -коду PIM цифрового виходу.
Впровадження подвійної помилки контролера Pi = ref-rpm;
Час = час 20e-6;
Подвійний PWM = початкова kp * помилка ki * час * помилка;
Реалізація датчика PWMDouble = Analogread (A1); PWMWrite (3, PWM-255);
Ви можете побачити повний код проекту в Arduinocode. rar файл.
Код у файлі регулюється для зворотного драйвера.
Зворотний привід має такий вплив на робочий цикл ланцюга, що означає new_dutycycle = 255-Dutycycle.
Для неінвертованих накопичувачів це можна змінити шляхом повернення вищевказаного рівняння.
Нарешті, ланцюг перевіряли та вимірювали, щоб визначити, чи були досягнуті бажані результати.
Контролер встановлюється на дві різні швидкості та завантажується в Arduino.
Потужність увімкнена.
Двигун швидко прискорюється швидше, ніж очікувалося, а потім стабілізується на вибраних швидкостях.
Технологія цього двигуна управління дуже ефективна і може працювати над усіма двигунами постійного струму.
