Тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығы: 4 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Бұл нұсқаулық тұрақты ток қозғалтқышы үшін тұрақты ток түрлендіргіші мен басқару жүйесінің контроллерінің ауысу режимінің конструкциясын, имитациясын, құрылысын және тестілеуін нақтылайды. Содан кейін бұл түрлендіргіші жүктемесі бар тұрақты ток қозғалтқышын цифрлық басқару үшін қолданылады. Схема әр түрлі кезеңдерде әзірленіп, сынақтан өтеді.

Бірінші кезең 40В кернеуде жұмыс істейтін түрлендіргішті салу болады. Бұл жүргізушіге жоғары кернеу кезінде зақым келтіруі мүмкін сымдар мен контурдың басқа компоненттерінен паразиттік индуктивтілік болмауын қамтамасыз ету үшін жасалады. Екінші кезеңде конвертер максималды жүктеме кезінде қозғалтқышты 400 В кернеуде жұмыс істейді. Соңғы кезең - кернеуді реттеу үшін pwm толқынын басқаратын arduino көмегімен ауыспалы жүктеменің қозғалтқышының жылдамдығын басқару.

Компоненттер әрдайым арзан бола бермейді, сондықтан жүйені мүмкіндігінше арзан құруға тырысты. Бұл практикалық жұмыстың түпкі нәтижесі тұрақты күйдегі қозғалтқыштың айналу жиілігін 1% шегінде бақылау үшін және айнымалы жүктемені 2 секунд ішінде орнату үшін тұрақты ток түрлендіргіші мен басқару жүйесінің контроллерін құру болады.

1 -қадам: компоненттерді таңдау және техникалық сипаттамалары

Менде бар қозғалтқыш келесі сипаттамаларға ие болды.

Қозғалтқыштың техникалық сипаттамалары: арматура: 380 Vdc, 3,6 А.

Қозу (шунт): 380 Вт, 0,23 А.

Номиналды жылдамдық: 1500 айн/мин

Қуаты: ≈ 1,1 кВт

Тұрақты ток қозғалтқышының қоректенуі = 380В

Оптикалық қосқыш пен драйвердің қуат көзі = 21В

Бұл қозғалтқышты қосатын немесе басқаратын компоненттердің максималды ток пен кернеу көрсеткіші жоғары немесе эквивалентті көрсеткіштерге ие болатынын білдіреді.

Диаграммада D1 деп белгіленген еркін айналым диоды қозғалтқыштың кері эмфіне ток беруді тоқтату және қозғалтқыш әлі де қосылып тұрған кезде токтың кері кетуіне жол бермеу үшін қолданылады. Бұл максималды кері кернеу 600 В және максималды тура ток 15 А үшін есептелген. Сондықтан маховик диоды осы тапсырма үшін жеткілікті кернеу мен ток деңгейінде жұмыс жасай алады деп болжауға болады.

IGBT өте үлкен 380В қозғалтқыш кернеуін ауыстыру үшін Arduino -дан optocoupler мен IGBT драйвері арқылы 5В pwm сигналын алу арқылы моторға қуат беру үшін қолданылады. Қолданылатын IGBT 100 ° C түйісу температурасында 4,5А үздіксіз коллекторлық токқа ие. Коллекторлық эмитенттің максималды кернеуі - 600В. Сондықтан маховик диодының практикалық жұмыс үшін жеткілікті кернеу мен ток деңгейінде жұмыс жасай алатынын болжауға болады. Жылытқышты IGBT -ге қосу керек, жақсырақ үлкен. Егер IGBT қол жетімді болмаса, MOSFET жылдам ауысуын қолдануға болады.

IGBT 3,75 В пен 5,75 В аралығындағы шекті кернеуге ие және бұл кернеуді жеткізу үшін драйвер қажет. Электр тізбегінің жұмыс жиілігі 10 кГц құрайды, сондықтан IGBT -тің ауысу уақыты 100 толқынға қарағанда жылдам болуы керек. IGBT -ге ауысу уақыты - 15нс, бұл жеткілікті.

Таңдалған TC4421 драйверінде PWM толқынының ауысу уақыты кемінде 3000 есе көп. Бұл драйвердің тізбек жұмысы үшін жеткілікті жылдам ауысуын қамтамасыз етеді. Драйвер Arduino бере алатыннан көп ток беру үшін қажет. Драйвер IGBT -ті Arduino -дан тартпай, кернеу көзінен алады, бұл Arduino -ны қорғауға арналған, себебі көп қуат Arduino -ны қыздырады, түтін шығады және Arduino жойылады. және сыналған).

Драйвер PWM толқынын қамтамасыз ететін микроконтроллерден оқшауланған болады. Оптикалық қосқыш сіздің тізбегіңіздің ең маңызды және құнды бөлігі болып табылатын Arduino оқшауланған.

Әр түрлі параметрлері бар қозғалтқыштар үшін тек IGBT қозғалтқыштың сипаттамаларына ұқсас кернеу мен коллекторлық токтың кернеуінің үздіксіз токтарын басқаруға қабілетті сипаттамаға ауыстырылуы қажет.

WIMA конденсаторы электролитикалық конденсатормен бірге қозғалтқыштың қуат көзінде қолданылады. Бұл қуат көзін тұрақтандыру үшін зарядты сақтайды және ең бастысы жүйеде кабельдер мен коннекторлардың индуктивтілігін жоюға көмектеседі.

2 -қадам: Құрылыс және орналасу

Схеманың орналасуы қажет емес индуктивтілікті жою үшін компоненттер арасындағы қашықтықты азайту мақсатында құрылды. Бұл әсіресе IGBT драйвері мен IGBT арасындағы циклде жасалды. Arduino, Optocoupler, Driver және IGBT арасындағы үлкен қарсылықтармен шу мен қоңырауды жоюға әрекет жасалды.

Компоненттер Veroboard тақтасына дәнекерленген. Тізбекті құрудың қарапайым әдісі - дәнекерлеуді бастамас бұрын велосипедке схеманың компоненттерін салу. Дәнекерлеу жақсы желдетілетін жерде. Қосылмайтын компоненттер арасында алшақтық тудыру үшін файлдың өткізгіш жолын сызыңыз. DIP пакеттерін қолданыңыз, сондықтан компоненттер оңай ауыстырылады. Бұл компоненттер сәтсіздікке ұшыраған кезде көмектеседі, содан кейін оларды дәнекерлеуге және ауыстырылатын бөлікті қайта сатуға болмайды.

Мен банан штепсельдерін (қара және қызыл розеткалар) қолдандым, қорек көздерін вертолетке оңай қосу үшін, өткізіп жіберуге болады және сымдар тікелей тақтаға дәнекерленген.

3 -қадам: Arduino бағдарламалау

Pwm толқыны Arduino PWM кітапханасын қосу арқылы жасалады (ZIP файлы ретінде бекітілген). Ротордың айналу жиілігін реттеу үшін пропорционалды интегралды реттегіш PI контроллері) қолданылады. Пропорционалды және интегралды кірісті есептеулер жүргізуге немесе есептеулерді жүргізуге жеткілікті уақыттар мен асып кетулер алынғанша бағалауға болады.

PI контроллері Arduino’s while () циклінде жүзеге асады. Тахометр ротордың жылдамдығын өлшейді. Бұл arduino -ға analogRead көмегімен аналогтық кірістердің біреуіне кіру. Қателік ротордың ағымдық жылдамдығынан ағымдағы ротордың жылдамдығын алып тастау арқылы есептеледі және қатеге тең болады. Уақыт интеграциясы әрбір циклге уақыт үлгісін қосу және оны уақытқа теңестіру арқылы жүзеге асырылды, осылайша циклдің әрбір қайталануымен ұлғайтылды. Ардуино шығара алатын жұмыс циклы 0 -ден 255 -ке дейін. Жұмыс циклі есептеледі және PWM кітапханасынан pwmWrite көмегімен таңдалған сандық шығыс PWM түйреуішіне шығарылады.

PI контроллерін енгізу

қос қате = ref - айн / мин;

Уақыт = Уақыт + 20е-6;

қос pwm = бастапқы + kp * қате + ki * Уақыт * қатесі;

PWM енгізу

қос сенсор = analogRead (A1);

pwmWrite (3, pwm-255);

Жобаның толық кодын ArduinoCode.rar файлынан көруге болады. Файлдағы код инверторлық драйвер үшін реттелген. Төңкеруші драйвер тізбектің жұмыс цикліне келесі әсер етті, бұл new_dutycycle = 255 -dutycycle дегенді білдіреді. Мұны жоғарыда келтірілген теңдеуді қайтару арқылы драйверлер үшін өзгертуге болады.

4 -қадам: Тестілеу және қорытынды

Ақырында схема тексеріліп, қажетті нәтижеге жеткенін анықтау үшін өлшеу жүргізілді. Контроллер екі түрлі жылдамдыққа орнатылды және arduino -ға жүктелді. Қуат көздері қосылды. Қозғалтқыш қажетті жылдамдықтан тез жылдамдатады, содан кейін таңдалған жылдамдықпен орналасады.

Қозғалтқышты басқарудың бұл әдісі өте тиімді және барлық тұрақты ток қозғалтқыштарында жұмыс істейді.