Uch fazali inverter uchun eshik haydovchisi davri: 9 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:27

Bu loyiha asosan biz yaqinda bo'limimiz uchun sotib olgan SemiTeach deb nomlangan uskunalar uchun haydovchilar davri. Qurilmaning tasviri ko'rsatiladi.

Ushbu haydovchi sxemasini 6 moskvaga ulash 120 ta o'zgaruvchan uchta AC kuchlanish hosil qiladi. SemiTeach qurilmasi uchun diapazon 600 V. Qurilmada, shuningdek, uch fazadan birida xato aniqlanganda past holatni ko'rsatadigan xato chiqish terminallari o'rnatilgan

Ko'p turdagi avlod manbalarining doimiy tok kuchini samarali uzatish va tarqatish uchun o'zgaruvchan tok kuchiga aylantirish uchun inverterlar odatda energetika sanoatida qo'llaniladi. Bundan tashqari, ular uzluksiz quvvat seriyasidan (UPS) energiya olish uchun ham ishlatiladi. Konvertatsiya qilish uchun kontaktlarning zanglashiga olib keluvchi Power Electronics kalitlarini haydash uchun invertorlarga Gate Driver sxemasi kerak. Darvoza signallarining ko'p turlari mavjud, ular o'rnatilishi mumkin. Quyidagi hisobotda 180 darajali o'tkazuvchanlik yordamida uch fazali inverter uchun eshik haydovchisining dizayni va amalga oshirilishi muhokama qilinadi. Ushbu hisobot Gate Driver Circuit dizayniga bag'ishlangan bo'lib, unda dizaynning to'liq tafsilotlari yozilgan. Bundan tashqari, ushbu loyiha xato sharoitida mikrokontrolder va kontaktlarning zanglashini ham qamrab oladi. Uch fazali inverterning 3 pog'onasi uchun kontaktlarning zanglashiga 6 PWM.

1 -qadam: Adabiyotni o'rganish

Energiya sanoati sohasidagi ko'pgina ilovalar DC kuchlanishini AC kuchlanishiga aylantirishni talab qiladi, masalan, quyosh panellarini milliy tarmoqqa ulash yoki AC qurilmalarini quvvatlantirish. DCni AC ga aylantirish invertorlar yordamida amalga oshiriladi. Ta'minot turiga qarab, ikkita turdagi inverter mavjud: bir fazali va uch fazali inverter. Bir fazali inverter DC kuchlanishini kirish sifatida qabul qiladi va uni bir fazali AC kuchlanishiga aylantiradi, uch fazali inverter konvertori esa shahar kuchlanishini uch fazali AC kuchlanishiga o'zgartiradi.

1.1 -rasm: Uch fazali inverter

Uch fazali inverterda yuqorida ko'rsatilgan 6 ta tranzistorli kalit ishlatiladi, ular PWM signallari orqali Gate Driver davralari yordamida boshqariladi.

Uch fazali muvozanatli chiqishga erishish uchun inverterning o'tish signallari bir-biriga nisbatan 120 daraja fazali farqga ega bo'lishi kerak. Ushbu sxemani ishga tushirish uchun ikki xil boshqaruv signallarini qo'llash mumkin

• 180 daraja o'tkazuvchanlik

• 120 darajali o'tkazuvchanlik

180 daraja o'tkazuvchanlik rejimi

Ushbu rejimda har bir tranzistor 180 daraja yoqiladi. Va har qanday vaqtda, har bir filialda bitta tranzistor, uchta tranzistor ochiq qoladi. Bir tsiklda oltita ish rejimi mavjud va har bir rejim tsiklning 60 darajasida ishlaydi. Uch fazali muvozanatli ta'minotni olish uchun eshik signallari bir -biridan 60 graduslik farq bilan siljiydi.

1.2 -rasm: 180 daraja konduktiv

120 daraja o'tkazuvchanlik rejimi

Ushbu rejimda har bir tranzistor 120 daraja yoqiladi. Va har qanday vaqtda faqat ikkita tranzistor o'tkazadi. Shuni ta'kidlash kerakki, istalgan vaqtda, har bir filialda faqat bitta tranzistor yoqilishi kerak. Uch fazali AC muvozanatli chiqish uchun PWM signallari o'rtasida 60 daraja fazali farq bo'lishi kerak.

1.3 -rasm: 120 graduslik o'tkazuvchanlik

O'lik vaqtni boshqarish

Ehtiyot choralaridan biri shundaki, bitta oyog'ida ikkala tranzistor ham bir vaqtning o'zida yoqilmasligi kerak, aks holda shahar manbai qisqa tutashuvda bo'ladi va kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Shuning uchun bitta tranzistorning burilishining ff va boshqa tranzistorning yoqilishi o'rtasida juda qisqa vaqt oralig'ini qo'shish juda zarur.

2 -qadam: Blok diagrammasi

3 -qadam: komponentlar

Ushbu bo'limda dizayn haqida batafsil ma'lumotlar keltirilgan va tahlil qilinadi.

Komponentlar ro'yxati

• Optokupl 4n35

• IR2110 haydovchi IC

• 2N3904 tranzistorli

• Diyot (UF4007)

• Zener diodlari

• 5V o'rni

• VA darvoza 7408

• ATiny85

Optocoupler

4n35 optokupl mikrokontrolerni sxemaning qolgan qismidan optik izolyatsiya qilish uchun ishlatilgan. Tanlangan qarshilik formulaga asoslanadi:

Qarshilik = LedVoltage/CurrentRating

Qarshilik = 1,35V/13,5mA

Qarshilik = 100 ohm

Chiqish qarshiligi pastga tushish qarshiligi sifatida ishlaydi, bu kuchlanishning to'g'ri rivojlanishi uchun 10k ohm.

IR 2110

Bu, odatda, MOSFET -larni haydash uchun ishlatiladigan IC boshqaruvchi eshik. Bu 500 V yuqori va past tomonli haydovchi IC, odatda 2,5 ta manbali va 14 ta qo'rg'oshinli qadoqlash ICda 2,5 A cho'kma oqimiga ega.

Bootstrap kondansatörü

IC drayverining eng muhim komponenti yuklash kondensatoridir. Bootstrap kondansatörü bu zaryadni ta'minlay olishi va uning to'liq kuchlanishini ushlab turishi kerak, aks holda Vbs voltajida to'lqinlarning katta miqdori bo'ladi, ular Vbsuv past kuchlanish blokirovkasidan pastga tushishi va HO chiqishining ishlashini to'xtatishi mumkin. Shuning uchun Cbs kondansatöründeki zaryad yuqorida ko'rsatilgan qiymatdan kamida ikki baravar ko'p bo'lishi kerak. Kondensatorning minimal qiymatini quyidagi tenglamadan hisoblash mumkin.

C = 2 [(2Qg + Iqbs/f + Qls + Icbs (oqish)/f)/(Vcc -Vf -Vls -Vmin)]

Qaerda

Vf = Bootstrap diodi bo'ylab oldinga kuchlanish pasayishi

VLS = FETning past tomonidagi kuchlanish pasayishi (yoki yukori haydovchi uchun yuk)

VMin = VB va VS orasidagi minimal kuchlanish

Qg = FETning yuqori qismidagi eshik zaryadlari

F = ish chastotasi

Icbs (oqish) = Bootstrap kondansatörünün oqish oqimi

Qls = tsikl uchun darajadagi siljish zaryadi

Biz 47uF qiymatini tanladik.

Transistor 2N3904

2N3904-umumiy maqsadli kam quvvatli kuchaytirish yoki almashtirish uchun ishlatiladigan umumiy NPN bipolyar tranzistor. U kuchaytirgich sifatida ishlatilganda 200 mA oqim (mutlaq maksimal) va 100 MGts gacha bo'lgan chastotalarni boshqarishi mumkin.

Diyot (UF4007)

Yuqori qarshilikli I turdagi yarimo'tkazgich diodning sig'imini sezilarli darajada pasaytirish uchun ishlatiladi. Natijada, PIN -diodlar oldinga siljish bilan o'zgaruvchan qarshilik vazifasini bajaradi va teskari burilishli kondansatör sifatida o'zini tutadi. Yuqori chastotali xarakteristikalar (past sig'im signal liniyalarining minimal ta'sirini ta'minlaydi) ularni turli xil ilovalarda, shu jumladan susaytirgichlarda, yuqori chastotali signallarni almashtirishda (ya'ni, antennaga muhtoj bo'lgan mobil telefonlar) va AGC sxemalarida o'zgaruvchan qarshilik elementlari sifatida ishlatishga yaroqli qiladi.

Zener diodi

Zener diodi - bu oddiy dioddan farqli o'laroq, tokni faqat anoddan katodigacha emas, balki Zener kuchlanishiga yetganda teskari yo'nalishda ham oqishiga imkon beradi. U voltaj regulyatori sifatida ishlatiladi. Zener diodalari yuqori darajada qo'shilgan p-n birikmasiga ega. Oddiy diodlar ham teskari kuchlanish bilan buziladi, lekin tizzaning zo'riqishi va keskinligi Zener diodi kabi aniqlanmagan. Bundan tashqari, oddiy diodlar parchalanish hududida ishlash uchun mo'ljallanmagan, lekin Zener diodlari bu hududda ishonchli ishlashi mumkin.

O'rnimizni

O'rnimizni - bu elektromekanik yoki elektron sxemalarni ochadigan va yopadigan kalitlar. Röleler, boshqa bir kontaktdagi kontaktlarni ochish va yopish orqali bitta elektr zanjirini boshqaradi. Qachon röle kontaktlari ochiq bo'lsa (YO'Q), o'rni quvvatlanmaganida ochiq kontakt bo'ladi. Qachon röle kontakt normal yopiq bo'lsa (NC), o'rni quvvatlanmaganida yopiq kontakt bo'ladi. Qanday bo'lmasin, kontaktlarga elektr tokini qo'llash ularning holatini o'zgartiradi

VA GATE 7408

Mantiq va darvoza - bu raqamli mantiq eshigining bir turi bo'lib, uning kirishlari yuqori bo'lganida, chiqishi 1 -darajali mantiq darajasiga ko'tariladi.

ATiny85

Bu 8KB ISP-xotira, 512B EEPROM, 512-baytli SRAM, 6 ta umumiy maqsadli kirish-chiqish liniyalari, 32 ta umumiy maqsadli ishchi registrlar, bitta 8-bitli taymer/hisoblagichni birlashtirgan kam quvvatli Microchip 8-bitli AVR RISC-ga asoslangan mikrokontroller. solishtirish rejimlari bilan, bitta 8-bitli yuqori tezlikdagi taymer/taymer, USI, ichki va tashqi uzilishlar, 4-kanalli 10-bitli A/D konvertori.

4 -qadam: Ish va davr haqida tushuntirish

Ushbu bo'limda sxemaning ishlashi batafsil tushuntiriladi.

PWM avlodi

PWM STM mikrokontrolleridan yaratilgan. TIM3, TIM4 va TIM5 50 % ish tsikliga ega uchta PWM ishlab chiqarishda ishlatilgan. Vaqtni kechiktirish yordamida 60 graduslik fazali siljish uchta PWM o'rtasida o'rnatildi. 50 Hz PWM signali uchun kechikishni hisoblash uchun quyidagi usul ishlatilgan

kechikish = Vaqt davri ∗ 60/360

kechikish = 20ms ∗ 60/360

kechikish = 3,3 ms

Optokupl yordamida mikrokontroller izolyatsiyasi

Mikrokontroller va kontaktlarning qolgan qismi o'rtasida izolyatsiya optokupl 4n35 yordamida amalga oshirildi. 4n35 izolyatsiya kuchlanishi taxminan 5000 V ni tashkil qiladi. Mikrokontrollerni teskari oqimlardan himoya qilish uchun ishlatiladi. Mikrokontroller salbiy kuchlanishni ushlab tura olmasligi uchun, shuning uchun mikrokontrollerni himoya qilish uchun optokupl ishlatiladi.

Gate Driving Circuit IR2110 drayveri IC PWM -larni MOSFET -larga o'tkazishni ta'minlash uchun ishlatilgan. IC kirishida mikrokontrollerdan PWMlar ta'minlangan. IR2110da NOT Gate o'rnatilgan, shuning uchun BJT Lin pinli inverter sifatida ishlatiladi. Keyin u boshqariladigan MOSFETlarga qo'shimcha PWM beradi

Xatolarni aniqlash

SemiTeach modulida 3 ta xato pimi bor, ular odatda 15 V gacha yuqori. O'chirish paytida har qanday xato bo'lsa, pinlardan biri LOW darajasiga o'tadi. O'chirish komponentlarini himoya qilish uchun xato sharoitida kontaktlarning zanglashiga olib kelishi kerak. Bu AND Gate, ATiny85 mikrokontroller va 5 V o'rni yordamida amalga oshirildi. AND Gate -dan foydalanish

AND Gate -ga kirish 3 ta xato pimi bo'lib, ular normal holatda YUQORI holatda, shuning uchun AND Gate -ning chiqishi normal sharoitda yuqori bo'ladi. Xatolik paydo bo'lgach, bitta pin 0 V ga o'tadi, shuning uchun AND Gate -ning chiqishi past bo'ladi. Bu sxemada xato bor yoki yo'qligini tekshirish uchun ishlatilishi mumkin. AND Gate -ga Vcc Zener diodi orqali beriladi.

ATiny85 orqali VCni kesish

AND Gate -ning chiqishi ATiny85 mikrokontrolleriga beriladi, u xato bo'lsa, uzilish hosil qiladi. Bu yana ATiny85 dan tashqari barcha komponentlarning Vccini kesuvchi Relayni boshqaradi.

5 -qadam: Simulyatsiya

Simulyatsiya uchun biz STMf401 modelidan ko'ra, Proteus funktsiyalari generatoridan PWM -larni ishlatdik, chunki u Proteus -da mavjud emas. Mikro-nazoratchi va kontaktlarning qolgan qismini izolyatsiya qilish uchun biz Opto-Coupler 4n35 dan foydalanganmiz. IR2103 simulyatsiyalarda bizga qo'shimcha PWMlarni beradigan oqim kuchaytirgichi sifatida ishlatiladi.

Sxematik diagramma quyidagicha berilgan:

Yuqori Yon Chiqish Bu chiqish HO va Vs o'rtasida. Quyidagi rasmda uchta yuqori PWM chiqishi ko'rsatilgan.

Kam yon chiqish: Bu chiqish LO va COM o'rtasida. Quyidagi rasmda uchta yuqori darajali PWM chiqishi ko'rsatilgan.

6 -qadam: sxematik va tenglikni tartibi

Proteus -da yaratilgan sxematik va tenglikni sxemasi ko'rsatildi

7 -qadam: Uskuna natijalari

Qo'shimcha PWMlar

Quyidagi rasmda bir -birini to'ldiruvchi IR2110 dan biri ko'rsatilgan

A va B bosqichlarining PWM

A va B fazalar 60 graduslik faza siljiydi. Bu rasmda ko'rsatilgan

A va C bosqichlarining PWM

A va C fazalari -60 daraja o'zgargan. Bu rasmda ko'rsatilgan

8 -qadam: kodlash

Kod Atollic TrueStudio -da ishlab chiqilgan. Atollic -ni o'rnatish uchun siz mening oldingi darsliklarimni ko'rishingiz yoki Internetda yuklab olishingiz mumkin.

To'liq loyiha qo'shildi.

9 -qadam: Rahmat

An'anaga ko'ra, men ushbu ajoyib loyihani bajarishda yordam bergan guruh a'zolarimga minnatdorchilik bildiraman.

Umid qilamanki, bu ko'rsatma sizga yordam beradi.

Bu men hisobdan chiqaman:)

Eng yaxshi ezgu tilaklar bilan

Tohir Ul Haq

EE, UET LHR Pokiston