DC Motor Sürət Sürücü: 4 Adım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Bu təlimat bir DC mühərriki üçün DC çeviriciyə və idarəetmə sistemi nəzarətçisinə keçid rejimi dc -nin dizaynı, simulyasiyası, qurulması və sınanmasını ətraflı izah edəcək. Bu çevirici daha sonra yüklü bir şunt DC motorunun rəqəmsal idarəetməsi üçün istifadə olunacaq. Dövrə fərqli mərhələlərdə hazırlanacaq və sınaqdan keçiriləcək.

Birinci mərhələ 40V -də işləmək üçün bir konvertorun qurulması olacaq. Bu, yüksək gərginliklərdə sürücüyə zərər verə biləcək tellərdən və digər dövrə komponentlərindən parazitar indüktans olmadığından əmin olmaq üçün edilir. İkinci mərhələdə çevirici, motoru maksimum yüklə 400 V -da işlədəcək. Son mərhələ, gərginliyi tənzimləmək üçün bir pwm dalğasını idarə edən arduino ilə dəyişən yüklə motor sürətini idarə etməkdir.

Komponentlər həmişə ucuz olmur və buna görə də sistemi mümkün qədər ucuz qurmağa çalışılırdı. Bu praktikanın son nəticəsi, sabit vəziyyətdə müəyyən bir nöqtədə motorun sürətini 1% ərzində idarə etmək və dəyişən yüklə sürəti 2 saniyə ərzində təyin etmək üçün bir DC-DC çeviricisi və idarəetmə sistemi nəzarətçisi qurmaq olacaq.

Addım 1: Komponent Seçimi və Xüsusiyyətləri

Əldə etdiyim motor aşağıdakı xüsusiyyətlərə malik idi.

Motor Xüsusiyyətləri: Armatur: 380 Vdc, 3.6 A

Həyəcan (Şönt): 380 Vdc, 0.23 A.

Nominal sürət: 1500 r/dəq

Güc: ≈ 1.1 kVt

DC Motorun enerji təchizatı = 380V

Optocoupler və sürücü enerji təchizatı = 21V

Bu, mühərrikə qoşulan və ya idarə edən komponentlərin maksimum cərəyan və gərginlik dərəcəsinin daha yüksək və ya ekvivalent qiymətləndirmələrə malik olacağını nəzərdə tutur.

Dövrə diaqramında D1 olaraq qeyd olunan sərbəst diod, mühərrikin əks emfinə elektrik kəsildikdə və mühərrik hələ də dönərkən cərəyanın geri çevrilməsini və komponentlərə zərər verməsini maneə törətmək üçün istifadə etmək üçün istifadə olunur (generator rejimi) Maksimum tərs gərginlik 600V və maksimum 15 A DC cərəyanı üçün qiymətləndirilmişdir. Buna görə də volan diodunun bu vəzifə üçün kifayət qədər gərginlik və cərəyan səviyyəsində işləyə biləcəyini güman etmək olar.

IGBT, Arduinodan optocoupler və IGBT sürücüsü vasitəsi ilə çox böyük 380V mühərrik təchizatı gərginliyini dəyişdirmək üçün 5V pwm siqnalı alaraq mühərrikin gücünü dəyişdirmək üçün istifadə olunur. İstifadə olunan IGBT, 100 ° C qovşaq temperaturunda maksimum 4,5A kollektor cərəyanına malikdir. Maksimum kollektor emitter gərginliyi 600V -dir. Buna görə də volan diodunun praktiki olaraq kifayət qədər gərginlik və cərəyan səviyyəsində işləyə biləcəyini güman etmək olar. IGBT -yə böyük bir soyuducu əlavə etmək vacibdir. IGBT -lər yoxdursa, sürətli bir keçid MOSFET istifadə edilə bilər.

IGBT 3.75 V və 5.75 V arasında bir qapı eşik gərginliyinə malikdir və bu gərginliyi çatdırmaq üçün bir sürücü lazımdır. Dövrənin işlədiləcəyi tezlik 10 kHz -dir, buna görə də IGBT -nin keçmə vaxtları 100 tamdan daha sürətli olmalıdır, bir tam dalğanın vaxtı. IGBT üçün keçid müddəti kifayətdir 15ns.

Seçilmiş TC4421 sürücüsü, PWM dalğasının ən azı 3000 dəfə dəyişmə müddətinə malikdir. Bu, sürücünün dövrə işi üçün kifayət qədər sürətli keçid etməsini təmin edir. Sürücü, Arduinonun verə biləcəyindən daha çox cərəyan təmin etmək üçün lazımdır. Sürücü, IGBT -ni Arduinodan çəkməkdənsə, onu enerji təchizatından işlətmək üçün lazım olan cərəyanı alır. Bu, Arduino'yu qorumaq üçündür, çünki çox gücə çəkmək Arduino -nu çox qızdıracaq və tüstü çıxacaq və Arduino məhv ediləcək (sınanacaq) və sınandı).

Sürücü, optokupl istifadə edərək PWM dalğasını təmin edən mikrokontrolördən təcrid olunacaq. Optocoupler, dövrənizin ən vacib və dəyərli hissəsi olan Arduinonu tamamilə təcrid etdi.

Fərqli parametrləri olan mühərriklər üçün, yalnız IGBT -ni geriyə və davamlı kollektor cərəyanının axını idarə edə biləcək motora bənzər xüsusiyyətlərə malik olana dəyişdirmək lazımdır.

WIMA kondansatörü, elektrik enerjisi təchizatı boyunca elektrolitik kondansatör ilə birlikdə istifadə olunur. Bu, enerji təchizatını sabitləşdirmək üçün bir ödəniş saxlayır və ən əsası sistemdəki kabellərdən və bağlayıcılardan endüktansları aradan qaldırmağa kömək edir.

Addım 2: Bina və Layihə

Dövrün düzeni, lazımsız endüktansları aradan qaldırmaq üçün komponentlər arasındakı məsafəni minimuma endirmək üçün hazırlanmışdır. Bu xüsusilə IGBT sürücüsü ilə IGBT arasındakı döngədə edildi. Arduino, Optocoupler, Driver və IGBT arasında əsaslanan böyük müqavimətlərlə səs -küyü və zəngləri aradan qaldırmağa çalışıldı.

Komponentlər bir Veroboard üzərində lehimlənir. Dövr qurmağın asan bir yolu, lehimləməyə başlamazdan əvvəl dövrə diaqramının komponentlərini veroboarda çəkməkdir. Lehim yaxşı havalandırılan bir ərazidə. Bağlanılmaması lazım olan komponentlər arasında boşluq yaratmaq üçün bir faylın keçirici yolunu silin. Komponentləri asanlıqla dəyişdirmək üçün DIP paketlərindən istifadə edin. Bu, komponentlər uğursuz olduqda, onları lehimləməli və əvəz hissəsini yenidən satmamalıdır.

Güc qaynaqlarımı veroboarda asanlıqla bağlamaq üçün banan fişlərindən (qara və qırmızı prizlər) istifadə etdim və tellər birbaşa lövhəyə lehimləndi.

Addım 3: Arduino proqramlaşdırılması

Pwm dalğası, Arduino PWM kitabxanası (ZIP faylı olaraq əlavə olunur) daxil olmaqla yaradılır. Rotorun sürətini idarə etmək üçün mütənasib inteqral nəzarətçi PI nəzarətçisi) istifadə olunur. Kifayət qədər həll müddətləri və həddindən artıq zərbələr alınana qədər mütənasib və inteqral qazanc hesablana və ya təxmin edilə bilər.

PI nəzarətçisi Arduinonun while () döngəsində tətbiq olunur. Takometr rotorun sürətini ölçür. Arduino -ya analogRead istifadə edərək analoq girişlərdən birinə daxil olan bu ölçmə xətası, cari rotor sürətini müəyyən edilmiş rotor sürətindən çıxarmaqla hesablanır və xətaya bərabərdir. Zaman inteqrasiyası, hər bir döngəyə vaxt əlavə etmək və onu zamana bərabər etmək və beləliklə döngənin hər təkrarlanması ilə artırmaqla həyata keçirildi. Arduinonun çıxara biləcəyi iş dövrü 0 ilə 255 arasında dəyişir. İş dövrü hesablanır və PWM kitabxanasından pwmWrite ilə seçilmiş rəqəmsal çıxış PWM pininə verilir.

PI nəzarətçisinin tətbiqi

ikiqat səhv = ref - rpm;

Zaman = Zaman + 20e-6;

cüt pwm = ilkin + kp * xətası + ki * Zaman * xətası;

PWM -in tətbiqi

ikiqat sensor = analogRead (A1);

pwmWrite (3, pwm-255);

Tam layihə kodunu ArduinoCode.rar faylında görmək olar. Fayldakı kod tərs sürücü üçün düzəldilmişdir. Ters çevirən sürücü, dövrə vəzifəsi dövrünə aşağıdakı təsir göstərdi, yəni new_dutycycle = 255 -dutycycle. Yuxarıdakı tənliyi geri çevirərək tərs olmayan sürücülər üçün bu dəyişdirilə bilər.

Addım 4: Test və Nəticə

İstənilən nəticənin əldə edilib -edilmədiyini təyin etmək üçün dövrə nəhayət sınaqdan keçirildi və ölçülər götürüldü. Nəzarətçi iki fərqli sürətə quruldu və arduinoya yükləndi. Güc mənbələri açıldı. Motor, istədiyiniz sürəti keçdikdən sonra sürətlənir və sonra seçilmiş sürətlə sabitlənir.

Bir motoru idarə etmək texnikası çox təsirlidir və bütün DC mühərriklərində işləyəcəkdir.