DC ძრავის სიჩქარე: 4 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

ეს ინსტრუქცია შეიმუშავებს DC– დან DC– ზე გადართვის რეჟიმის დიზაინზე, სიმულაციაზე, მშენებლობასა და ტესტირებაზე და DC ძრავის კონტროლის სისტემის კონტროლერზე. ეს კონვერტორი შემდეგში გამოყენებული იქნება ციფრული კონტროლისათვის shunt dc ძრავით დატვირთვით. წრე შემუშავდება და შემოწმდება სხვადასხვა ფაზაში.

პირველი ეტაპი იქნება კონვერტორის შექმნა 40V- ზე მუშაობისთვის. ეს კეთდება იმის უზრუნველსაყოფად, რომ მათ არ აქვთ პარაზიტული ინდუქცია მავთულხლართებისა და სხვა წრიული კომპონენტებისგან, რამაც შეიძლება დააზიანოს მძღოლი მაღალი ძაბვის დროს. მეორე ეტაპზე გადამყვანი იმუშავებს ძრავას 400 ვ -ზე მაქსიმალური დატვირთვით. დასკვნითი ეტაპი არის ძრავის სიჩქარის კონტროლი ცვლადი დატვირთვით არდუინოს საშუალებით, რომელიც აკონტროლებს pwm ტალღას ძაბვის შესაცვლელად.

კომპონენტები ყოველთვის არ არის იაფი და ამიტომაც მოხდა სისტემის მაქსიმალურად იაფად აშენების მცდელობა. ამ პრაქტიკის საბოლოო შედეგი იქნება dc-dc კონვერტორის და საკონტროლო სისტემის კონტროლერის შექმნა, რომელიც აკონტროლებს ძრავის სიჩქარეს 1% -ის ფარგლებში დადგენილ წერტილში სტაბილურ მდგომარეობაში და ცვლის სიჩქარეს 2 წამში ცვლადი დატვირთვით.

ნაბიჯი 1: კომპონენტების შერჩევა და სპეციფიკაციები

ძრავას, რომელიც მე მქონდა, ჰქონდა შემდეგი სპეციფიკაციები.

ძრავის მახასიათებლები: არმატურა: 380 Vdc, 3.6 A

აღგზნება (შუნტი): 380 Vdc, 0.23 ა

რეიტინგული სიჩქარე: 1500 რ/წთ

სიმძლავრე: ≈ 1.1 კვტ

DC ძრავის კვების წყარო = 380V

ოპტოწყვილების და დრაივერის კვების წყარო = 21V

ეს ნიშნავს, რომ კომპონენტების მაქსიმალური დენის და ძაბვის მაჩვენებელი, რომლებიც დაკავშირებულია ძრავასთან ან აკონტროლებს მას, ექნება უფრო მაღალი ან ექვივალენტური რეიტინგები.

თავისუფალი ბორბლის დიოდი, რომელსაც წრიული დიაგრამა ეწოდება D1, გამოიყენება ძრავის საპირისპირო emf- ისკენ მიმავალი გზის გასავლელად, რომელიც აფერხებს დენის შემობრუნებას და კომპონენტების დაზიანებას, როდესაც ძალა გამორთულია და ძრავა კვლავ ბრუნავს (გენერატორის რეჟიმი). ის შეფასებულია მაქსიმალური საპირისპირო ძაბვისთვის 600V და მაქსიმალური წინსვლის დენი 15 ა. ამიტომ შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ბორბლიანი დიოდი შეძლებს იმუშაოს ამ ამოცანისთვის საკმარისი ძაბვისა და დენის დონეზე.

IGBT გამოიყენება ძრავაზე ენერგიის გადასაყვანად Arduino– დან 5V pwm სიგნალის მიღებით ოპტოწყვილებისა და IGBT დრაივერის საშუალებით, რათა შეცვალოს ძალიან დიდი 380V ძრავის ძაბვა. IGBT- ს, რომელსაც იყენებენ, აქვს მაქსიმალური უწყვეტი შემგროვებელი დენი 4.5A 100 ° C ტემპერატურაზე შეერთების ტემპერატურაზე. კოლექტორის ემისიის მაქსიმალური ძაბვაა 600 ვ. აქედან გამომდინარე, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ბორბლიანი დიოდი შეძლებს იმუშაოს საკმარისი ძაბვისა და დენის დონეზე პრაქტიკულისთვის. მნიშვნელოვანია დაამატოთ გამაცხელებელი IGBT– ს, სასურველია დიდი. თუ IGBT– ები არ არის ხელმისაწვდომი, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სწრაფი გადართვის MOSFET.

IGBT– ს აქვს კარიბჭის ბარიერი ძაბვა 3.75 V– დან 5.75 V– მდე და დრაივერი საჭიროა ამ ძაბვის გადმოსაცემად. სიხშირე, რომელზეც წრე იმუშავებს არის 10 kHz, ამიტომ IGBT- ის გადართვის დრო უნდა იყოს 100 -ჯერ უფრო სწრაფად, ერთი სრული ტალღის დრო. IGBT– ის გადართვის დრო არის 15ns, რაც საკმარისია.

შერჩეულ TC4421 დრაივერს აქვს გადართვის დრო მინიმუმ 3000 -ჯერ PWM ტალღაზე. ეს უზრუნველყოფს, რომ მძღოლს შეუძლია სწრაფად გადართოს წრიული მუშაობისთვის. დრაივერი საჭიროა იმაზე მეტი დენის უზრუნველსაყოფად, ვიდრე არდუინოს შეუძლია. მძღოლი იღებს საჭირო დენს IGBT– ს მუშაობისთვის დენის წყაროსგან და არა Arduino– დან. ეს არის Arduino– ს დასაცავად, რადგან ბევრი ენერგიის მოზიდვა გადააჭარბებს Arduino– ს და კვამლი გამოვა და Arduino განადგურდება (სცადა და შემოწმებულია).

დრაივერი იზოლირებული იქნება მიკროკონტროლერისგან, რომელიც უზრუნველყოფს PWM ტალღას ოპტოქუპლერის გამოყენებით. ოპტიკურმა წყვილმა მთლიანად გამოყო Arduino, რომელიც თქვენი წრის ყველაზე მნიშვნელოვანი და ღირებული ნაწილია.

განსხვავებული პარამეტრების მქონე ძრავებისთვის მხოლოდ IGBT უნდა შეიცვალოს ძრავის მსგავსი მახასიათებლებით, რომელიც შეძლებს გაუმკლავდეს საპირისპირო ძაბვას და საჭირო კოლექტორის უწყვეტ დენს.

WIMA კონდენსატორი გამოიყენება ელექტროლიტურ კონდენსატორთან ერთად ძრავის დენის წყაროსთან. ეს ინახავს მუხტს დენის წყაროს სტაბილიზაციისთვის და რაც მთავარია ხელს უწყობს სისტემის კაბელების და კონექტორების ინდუქციურობის აღმოფხვრას

ნაბიჯი 2: შენობა და განლაგება

მიკროსქემის განლაგება შეიქმნა იმისათვის, რომ მინიმუმამდე დაიყვანოს კომპონენტებს შორის მანძილი ზედმეტი ინდუქციურობის აღმოსაფხვრელად. ეს განსაკუთრებით გაკეთდა მარყუჟში IGBT დრაივერსა და IGBT შორის. მცდელობა იქნა აღმოფხვრილი ხმაური და ზარები დიდი წინააღმდეგობებით, რომლებიც დაფუძნებულია Arduino, Optocoupler, Driver და IGBT შორის.

კომპონენტები გაერთიანებულია Veroboard– ზე. მიკროსქემის ასაშენებლად მარტივი გზაა წებოვანი სქემის კომპონენტების დახატვა veroboard– ზე, სანამ დაიწყებთ შედუღებას. შედუღება კარგად ვენტილირებად ადგილას. გაანალიზეთ ფაილის გამტარ გზა, რათა შეიქმნას უფსკრული კომპონენტებს შორის, რომლებიც არ უნდა იყოს დაკავშირებული. გამოიყენეთ DIP პაკეტები, რათა კომპონენტები ადვილად შეიცვალოს. ეს ხელს უწყობს მაშინ, როდესაც კომპონენტები ვერ ახერხებენ მათ შედუღებას და ხელახლა გაყიდვას შემცვლელი ნაწილი.

მე გამოვიყენე ბანანის შტეფსელები (შავი და წითელი ბუდეები), რათა ადვილად დავერთო ჩემი კვების ბლოკი veroboard– ზე, ეს შეიძლება გამოტოვოთ და მავთულები პირდაპირ გამაგრდეს მიკროსქემის დაფაზე.

ნაბიჯი 3: არდუინოს დაპროგრამება

Pwm ტალღა წარმოიქმნება Arduino PWM ბიბლიოთეკის ჩათვლით (მიმაგრებულია ZIP ფაილის სახით). პროპორციული ინტეგრალური კონტროლერი PI კონტროლერი) გამოიყენება როტორის სიჩქარის გასაკონტროლებლად. პროპორციული და ინტეგრალური მოგება შეიძლება გამოითვალოს ან შეფასდეს მანამ, სანამ საკმარისი დრო არ მიიღება და გადააჭარბებს.

PI კონტროლერი ხორციელდება Arduino's while () მარყუჟში. ტაქომეტრი ზომავს როტორის სიჩქარეს. ეს გაზომვა არდუინოს ერთ ანალოგიურ შეყვანისას analogRead- ის გამოყენებით. შეცდომა გამოითვლება მიმდინარე როტორის სიჩქარის გამოკლების შედეგად მითითებული წერტილის როტორის სიჩქარედან და დადგენილი შეცდომის ტოლი. დროის ინტეგრაცია მოხდა თითოეული მარყუჟის დროდადრო ნიმუშის დამატებით და დროის ტოლით და ამით მარყუჟის ყოველი გამეორებით გაზრდით. მოვალეობის ციკლი, რომელსაც შეუძლია arduino– ს გამოშვება, მერყეობს 0 – დან 255 – მდე. მოვალეობის ციკლი გამოითვლება და გამოდის არჩეული ციფრული გამომავალი PWM pin– ით pwmWrite PWM ბიბლიოთეკიდან.

PI კონტროლერის განხორციელება

ორმაგი შეცდომა = ref - rpm;

დრო = დრო + 20e-6;

ორმაგი pwm = საწყისი + kp * შეცდომა + ki * დრო * შეცდომა;

PWM- ის განხორციელება

ორმაგი სენსორი = analogRead (A1);

pwmWrite (3, pwm-255);

პროექტის სრული კოდი შეგიძლიათ ნახოთ ArduinoCode.rar ფაილში. ფაილში კოდი მორგებულია ინვერსიული დრაივერისთვის. შემობრუნების დრაივერმა შემდეგი გავლენა მოახდინა წრიულ სამუშაო ციკლზე, რაც ნიშნავს new_dutycycle = 255 -მუშაობას. ეს შეიძლება შეიცვალოს არა ინვერსიული დრაივერებისთვის ზემოთ განტოლების უკუქცევით.

ნაბიჯი 4: ტესტირება და დასკვნა

სქემა საბოლოოდ იქნა შემოწმებული და ჩატარდა გაზომვები იმის დასადგენად, მიღწეულია თუ არა სასურველი შედეგი. კონტროლერი დაყენებულია ორ სხვადასხვა სიჩქარეზე და აიტვირთება არდუინოში. დენის წყაროები ჩართულია. ძრავა სწრაფად აჩქარებს სასურველ სიჩქარეს და შემდეგ ჩერდება არჩეულ სიჩქარეზე.

ძრავის კონტროლის ეს ტექნიკა ძალიან ეფექტურია და იმუშავებს ყველა DC ძრავზე.