DC vosita tezligi: 4 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:28

Bu yo'riqnomada DC tok konvertori va shahar dvigatelining boshqaruv tizimi boshqaruvchisining o'tish rejimini loyihalash, simulyatsiya qilish, qurish va sinovdan o'tkazish batafsil ko'rib chiqiladi. Keyinchalik, bu konvertor yuk bilan ishlaydigan doimiy dvigatelni raqamli boshqarish uchun ishlatiladi. Zanjir turli bosqichlarda ishlab chiqiladi va sinovdan o'tkaziladi.

Birinchi bosqich 40V kuchlanishli konvertorni qurish bo'ladi. Bu haydovchiga yuqori voltli shikast etkazishi mumkin bo'lgan simlar va boshqa kontaktlarning zanglashiga olib keladigan parazitar indüktansının yo'qligini ta'minlash uchun qilingan. Ikkinchi bosqichda konvertor dvigatelni 400 V maksimal yuk bilan ishlaydi. Oxirgi bosqich - o'zgaruvchan yuk bilan motor tezligini nazorat qilish, arduino pwm to'lqinini boshqaradi, kuchlanishni sozlash uchun.

Komponentlar har doim ham arzon emas, shuning uchun tizimni iloji boricha arzonroq qilishga urinishdi. Amaliyotning yakuniy natijasi, dvigatel tezligini barqaror holatda 1% ichida nazorat qilish va o'zgarmaydigan yuk bilan tezlikni 2 soniya ichida sozlash uchun doimiy oqim konvertori va boshqaruv tizimining boshqaruvchisini qurish bo'ladi.

1 -qadam: Komponentlarni tanlash va spetsifikatsiyalar

Menda mavjud bo'lgan dvigatel quyidagi xususiyatlarga ega edi.

Dvigatel xususiyatlari: Armatura: 380 Vdc, 3,6 A

Qo'zg'alish (shunt): 380 Vdc, 0,23 A

Nominal tezlik: 1500 r/min

Quvvat: ≈ 1,1 kVt

Shahar motorining quvvat manbai = 380V

Optokupl va haydovchi quvvat manbai = 21V

Bu shuni anglatadiki, dvigatelga ulangan yoki boshqariladigan komponentlarning maksimal oqim va kuchlanish ko'rsatkichlari yuqori yoki ekvivalent ko'rsatkichlarga ega bo'ladi.

Dvigatel diagrammasida D1 deb belgilangan erkin aylanadigan diod, dvigatelning teskari emfiga oqimni qaytarish va qismlarning shikastlanishiga yo'l qo'ymaslik uchun ishlatiladi, shunda elektr quvvati o'chadi va dvigatel hamon aylanadi. Bu maksimal teskari kuchlanish 600V va maksimal old oqim 15 A ga teng, shuning uchun volan diodi bu vazifa uchun etarli kuchlanish va oqim darajasida ishlay oladi deb taxmin qilish mumkin.

IGBT, Arduino -dan optokupl va IGBT drayveri orqali 580 pwm signalini qabul qilib, dvigatelning quvvatini o'zgartirish uchun ishlatiladi, juda katta 380V motorli besleme zo'riqishini o'zgartirish uchun. Ishlatiladigan IGBT 100 ° C birlashma haroratida maksimal uzluksiz 4,5A kollektor oqimiga ega. Kollektor emitentining maksimal kuchlanishi 600V. Shunday qilib, volan diodi amaliy uchun etarli kuchlanish va oqim darajasida ishlay oladi deb taxmin qilish mumkin. Sovutgichni IGBTga qo'shish yaxshidir, yaxshisi katta. Agar IGBT bo'lmasa, MOSFETni tez almashtirish mumkin.

IGBT 3,75 V dan 5,75 V gacha bo'lgan eshik chegarasi kuchlanishiga ega va bu kuchlanishni etkazib berish uchun haydovchi kerak. O'chirish chastotasi 10 kHz ni tashkil qiladi, shuning uchun IGBT -ni almashtirish vaqtini 100 to'lqin to'lqin vaqtiga qaraganda tezroq bajarish kerak. IGBT -ni almashtirish vaqti 15ns, bu etarli.

Tanlangan TC4421 drayveri PWM to'lqinining kamida 3000 barobarga o'tish vaqtiga ega. Bu haydovchining kontaktlarning zanglashiga olib kelishi uchun etarlicha tez o'tishini ta'minlaydi. Haydovchi Arduino -dan ko'ra ko'proq oqimni ta'minlashi kerak. Haydovchi IGBT -ni Arduino -dan tortib olishdan ko'ra, uni quvvat manbaidan oladi, chunki bu Arduino -ni himoya qiladi, chunki ko'p kuch Arduino -ni qizib ketadi, tutun chiqadi va Arduino vayron bo'ladi. va sinovdan o'tgan).

Haydovchi optokupl yordamida PWM to'lqinini ta'minlaydigan mikrokontrolderdan ajratiladi. Optokupl Arduino -ni butunlay ajratib qo'ydi, bu sizning davringizning eng muhim va qimmatli qismi.

Har xil parametrli dvigatellar uchun faqat IGBT dvigateliga o'xshash xususiyatlarga ega bo'lishi kerak, ular teskari kuchlanish va uzluksiz kollektor oqimi oqimini boshqarishi mumkin.

WIMA kondansatörü, vosita quvvat manbai bo'ylab elektrolitik kondansatör bilan birgalikda ishlatiladi. Bu elektr ta'minotini barqarorlashtirish uchun zaryadni saqlaydi va eng muhimi, tizimdagi kabellar va ulagichlarning indüktansını yo'q qilishga yordam beradi.

2 -qadam: qurilish va tartib

O'chirish sxemasi keraksiz indüktanslarni yo'q qilish uchun komponentlar orasidagi masofani minimallashtirish maqsadida tuzilgan. Bu, ayniqsa, IGBT drayveri va IGBT o'rtasidagi davrada amalga oshirildi. Shovqin va qo'ng'iroqni Arduino, Optocoupler, Driver va IGBT o'rtasida katta qarshilik bilan o'chirishga urinishdi.

Komponentlar Veroboard -ga lehimlanadi. Devrenni qurishning eng oson usuli - lehimlashni boshlashdan oldin veroboardga elektron diagramma komponentlarini chizish. Lehim yaxshi gazlangan joyda. Birlashtirilmasligi kerak bo'lgan komponentlar orasidagi bo'shliqni yaratish uchun faylning o'tkazuvchan yo'lini siljiting. Komponentlarni osongina almashtirish uchun DIP -paketlardan foydalaning. Bu komponentlar ishlamay qolganda, ularni lehimlashi va zaxira qismini qayta sotish kerak bo'lganda yordam beradi.

Quvvat manbalarimni veroboardga osongina ulash uchun banan vilkalarini (qora va qizil rozetkalarni) ishlatardim, o'tkazib yuborish mumkin va simlar to'g'ridan -to'g'ri elektron kartaga lehimlanadi.

3 -qadam: Arduino dasturlash

Pwm to'lqini Arduino PWM kutubxonasini (ZIP fayli sifatida biriktirilgan) qo'shish orqali hosil bo'ladi. Rotor tezligini nazorat qilish uchun mutanosib integral boshqaruvchi PI boshqaruvchisi) ishlatiladi. Proportional va ajralmas daromadni hisoblash va hisob -kitob qilish mumkin, bu etarli vaqtni belgilash va ortiqcha chiziqlar olinmaguncha.

PI boshqaruvchisi Arduino while () tsiklida amalga oshiriladi. Takometr rotor tezligini o'lchaydi. Bu analogRead yordamida analog kirishlardan biriga arduino uchun o'lchash usuli hisoblanadi, bu xato rotorning belgilangan tezligidan joriy rotor tezligini olib tashlash va xatoga teng sozlash yo'li bilan hisoblanadi. Vaqt integratsiyasi har bir tsiklga vaqti -vaqti bilan namuna qo'shish va uni vaqtga tenglashtirish orqali amalga oshirildi va shuning uchun tsiklning har bir iteratsiyasi bilan ortdi. Arduino chiqaradigan ish tsikli 0 dan 255 gacha o'zgaradi. Ish tsikli PWM kutubxonasidan pwmWrite bilan tanlangan raqamli chiqish PWM piniga chiqariladi.

PI tekshirgichini joriy etish

er -xotin xato = ref - rpm;

Vaqt = Vaqt + 20e-6;

er -xotin pwm = boshlang'ich + kp * xato + ki * Vaqt * xatosi;

PWMni amalga oshirish

er -xotin sensor = analogRead (A1);

pwmWrite (3, pwm-255);

Loyihaning to'liq kodini ArduinoCode.rar faylida ko'rish mumkin. Fayldagi kod teskari haydovchi uchun moslashtirildi. Inverting drayveri yangi ish davriga quyidagi ta'sir ko'rsatdi: new_dutycycle = 255 -dutycycle. Buni teskari burilmagan haydovchilar uchun yuqoridagi tenglamani teskari o'zgartirish orqali o'zgartirish mumkin.

4 -qadam: Sinov va xulosa

Nihoyat, sxema sinovdan o'tkazildi va kerakli natijaga erishilganligini aniqlash uchun o'lchovlar o'tkazildi. Nazoratchi ikki xil tezlikka o'rnatildi va arduino -ga yuklandi. Quvvat manbalari yoqildi. Dvigatel kerakli tezlikdan tez tezlashadi va keyin tanlangan tezlikda joylashadi.

Dvigatelni boshqarishning bu usuli juda samarali va hamma shahar motorlarida ishlaydi.