привід швидкості двигуна постійного струму

У цьому посібнику детально описано проектування, моделювання, конструкцію та тестування перетворювача постійного струму та контролера системи керування для режиму перемикання двигуна постійного струму.
Потім перетворювач буде використовуватися для цифрового керування навантажувальним шунтовим двигуном постійного струму.
Схема буде розроблятися і тестуватися на різних етапах.
На першому етапі буде створено перетворювач, який працює при напрузі 40 В.
Це зроблено для того, щоб вони не мали паразитної індуктивності від проводів та інших компонентів схеми, які пошкоджують драйвер під час високої напруги.
На другій фазі перетворювач буде запускати двигун при напрузі 400 В при максимальному навантаженні.
Останнім етапом є використання arduino для керування хвилею ШІМ для регулювання напруги та керування швидкістю двигуна зі змінним навантаженням.
Компоненти не завжди дешеві, тому намагайтеся створити систему якомога дешевше.
Кінцевим результатом цієї утиліти буде побудова
перетворювача постійного струму в постійний струм і контролера системи керування, швидкість двигуна регулюється в межах 1% у точці усталеного стану, а швидкість встановлюється протягом 2 с при змінному навантаженні.
Мій існуючий двигун має такі характеристики.
Специфікація двигуна: арматура: 380 В постійного струму, 3,6 A. Збудження (шунт): 380 В постійного струму, 0.
Швидкість: 1500 об/хв. Потужність: близько 1,1
кВт постійного струму. Джерело живлення двигуна = 380 ВО. Напруга живлення оптопари та драйвера = 21 В. Це означає, що максимальний струм і напруга компонентів, підключених до двигуна або керованих ним, матимуть вищу або еквівалентну номінал.
Діод сухого колеса, позначений як D1 на електричній схемі, використовується для забезпечення шляху потоку до зворотного зворотного потенціалу двигуна, щоб запобігти реверсуванню струму та пошкодженню вузла, коли живлення вимкнено.
Двигун все ще обертається (режим генератора).
Номінальна максимальна зворотна напруга становить 600 В, а максимальний прямий постійний струм становить 15.
Таким чином, можна припустити, що діод маховика зможе працювати при достатньому рівні напруги та струму для цього завдання.
IGBT використовується для перемикання джерела живлення двигуна шляхом отримання сигналу 5 В ШІМ від Arduino через оптичний з’єднувач і драйвер IGBT для перемикання дуже великої напруги живлення двигуна 380 В.
Максимальний безперервний колекторний струм IGBT, що використовується, становить 4,5
А при температурі переходу 100 °C.
Максимальна напруга емітера становить 600 В.
Таким чином, можна припустити, що маховий діод може працювати при достатніх рівнях напруги та струму для практичного застосування.
Важливо додати радіатор до IGBT, бажано великий радіатор.
MOSFET з швидким перемиканням можна використовувати без IGBT.
Порогова напруга на затворі IGBT становить від 3,75 В до 5,75
В, і для забезпечення цієї напруги потрібен привід.
Схема працює на частоті 10 кГц, тому час перемикання IGBT має бути швидше 100 мкс, тобто час однієї повної хвилі.
Час перемикання IGBT становить 15 нс, що цілком достатньо.
Час перемикання вибраного драйвера TC4421 принаймні в 3000 разів перевищує час перемикання хвилі ШІМ.
Це гарантує, що водій зможе перемикатися досить швидко для роботи схеми.
Драйвер повинен забезпечити більший струм, ніж може забезпечити Arduino.
Драйвер отримує струм, необхідний для роботи IGBT, від джерела живлення, а не від Arduino.
Це зроблено для захисту Arduino, тому що збій живлення призведе до перегріву Arduino, з’явиться дим і Arduino буде знищено (
перевірено).
Драйвер буде ізольований від мікроконтролера, який забезпечує хвилі ШІМ, за допомогою оптичного з’єднувача.
Фотоелектричний з'єднувач повністю ізолює Arduino, що є найважливішою і цінною частиною схеми.
Для двигунів з іншими параметрами необхідно лише змінити IGBT на IGBT із властивостями, подібними до двигуна, який може обробляти необхідну зворотну напругу та постійний струм збирання.
Конденсатор WIMA використовується разом з електролітичним конденсатором на джерелі живлення двигуна.
Це зберігає заряд стабільного джерела живлення і, що найважливіше, допомагає усунути індуктивність кабелів і роз’ємів у системі. Щоб мінімізувати відстань між компонентами, непотрібна індуктивність для компонування схеми вказана,
особливо в контурі між драйвером IGBT і IGBT.
Робляться спроби усунути шум і дзвін від землі між Arduino, оптичним з’єднувачем, драйвером і IGBT.
Збірка зварена на Вероборд.
Простий спосіб побудувати схему - намалювати компоненти електричної схеми на veroboard перед початком зварювання.
Зварювання в добре провітрюваних приміщеннях.
Використовуйте струмопровідний шлях файлу Scrat, щоб створити проміжок між компонентами, які не повинні з’єднуватися.
Завдяки упаковці DIP компоненти можна легко замінити.
Це допомагає уникнути необхідності зварювання компонентів і заміни деталей, коли вони виходять з ладу.
Я використовував бананові штепсельні вилки (
чорно-червоні розетки).
Щоб легко підключити джерело живлення до veroboard, це можна пропустити, і дріт приварюють безпосередньо до плати.
Включивши бібліотеку Arduino pwm (
додається як ZIP-файл).
Контролер pi пропорційного інтегрального контролера
Використовується для керування швидкістю ротора.
Співвідношення та інтегральне посилення можна розрахувати або оцінити до того, як буде досягнуто достатній час встановлення та перевищення.
PI контролер реалізований одночасно з ()шлейфом Arduino.
Тахометр вимірює швидкість обертання ротора.
Використовуйте analogRead, щоб ввести вимірювання arduino в один із аналогових входів.
Похибка розраховується шляхом віднімання поточної швидкості ротора від заданої швидкості ротора та встановлюється рівною похибці.
Інтеграція часу виконується шляхом додавання зразкового часу до кожного циклу та встановлення рівного часу, таким чином збільшуючись із кожною ітерацією циклу.
Діапазон робочого циклу, який може виводити Arduino, становить від 0 до 255.
Використовуйте pwmWrite у бібліотеці ШІМ, щоб обчислити робочий цикл і вивести його на вибраний цифровий вихід ШІМ.
Реалізація подвійної помилки ПІ-регулятора = ref-rpm;
Час = час 20e-6;
Double pwm = початковий kp * помилка ki * час * помилка;
Реалізація датчика PWMdouble = analogRead (A1); pwmWrite(3, pwm-255);
Ви можете побачити повний код проекту в ArduinoCode. файл rar.
Код у файлі налаштовано для зміни драйвера.
Реверсивний привід має такий вплив на робочий цикл ланцюга, що означає new_dutycycle = 255 робочих циклів.
Для неінвертованих приводів це можна змінити, змінивши наведене вище рівняння.
Нарешті, схему було перевірено та виміряно, щоб визначити, чи були досягнуті бажані результати.
Контролер налаштований на дві різні швидкості та завантажений на arduino.
Живлення включено.
Двигун швидко розганяється швидше, ніж очікувалося, а потім стабілізується на вибраних швидкостях.
Технологія цього керуючого двигуна дуже ефективна і може працювати з усіма двигунами постійного струму.