DC Motor Speed Drive: 4 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Бул нускоочу DC кыймылдаткычынын DC конвертерине жана башкаруу тутумунун контролеруна DC режиминин конструкциясын, симуляциясын, курулушун жана тестирлөөсүн иштеп чыгат. Бул конвертер анда жүк менен шунт DC моторун санариптик башкаруу үчүн колдонулат. Район ар кандай этапта иштелип чыгат жана сыналат.

Биринчи фаза 40В иштөө үчүн конвертерди куруу болот. Бул алардын зымдардан жана башка схемалардын компоненттеринен эч кандай паразитардык индуктивдүүлүгүн камсыз кылбоо үчүн жасалат, бул айдоочуга жогорку чыңалууда зыян келтириши мүмкүн. Экинчи этапта конвертер моторду 400 В максималдуу жүктөөдө иштетет. Акыркы этап - бул чыңалууну жөнгө салуу үчүн pwm толкунун башкаруучу arduino менен өзгөрмө жүк менен мотордун ылдамдыгын көзөмөлдөө.

Компоненттер дайыма эле арзан боло бербейт, ошондуктан системаны мүмкүн болушунча арзан курууга аракет жасалды. Бул практикалык иштин акыркы натыйжасы кыймылдаткычтын ылдамдыгын туруктуу абалда 1% ичинде көзөмөлдөө үчүн dc-dc конвертерин жана башкаруу системасынын контроллерин куруу жана өзгөрмөлүү жүк менен 2 сек ичинде ылдамдыкты орнотуу болот.

1 -кадам: Компоненттерди тандоо жана өзгөчөлүктөр

Менде бар болгон мотор төмөнкү мүнөздөмөлөргө ээ болчу.

Мотор өзгөчөлүктөрү: Арматура: 380 Vdc, 3.6 А.

Дүүлүгүү (шунт): 380 Vdc, 0.23 А.

Номиналдык ылдамдык: 1500 р/мүн

Күч: ≈ 1.1 кВт

DC Motor электр менен камсыздоо = 380V

Optocoupler жана айдоочу электр менен камсыздоо = 21V

Бул моторго туташкан же башкарылган компоненттердин максималдуу ток жана чыңалуу рейтинги жогору же эквиваленттүү рейтингге ээ болорун билдирет.

Райондук диаграммада D1 деп белгиленген бекер диод, мотордун тескери эмфине токту өчүрүү жана кыймылдаткыч дагы эле бурулуп жатканда агымдын тескери кетишине жана бузулушуна жол бербөө үчүн колдонулат.). Ал 600 В максималдуу артка чыңалуу жана 15 А максималдуу алдыга туруктуу ток үчүн бааланган. Андыктан маховик диоду бул милдет үчүн жетиштүү чыңалууда жана азыркы деңгээлде иштей алат деп божомолдоого болот.

IGBT абдан чоң 380V мотор менен камсыздоо чыңалуусун алмаштыруу үчүн optocoupler жана IGBT драйвери аркылуу Arduinoдон 5V pwm сигналын алуу менен моторго кубаттуулукту которуу үчүн колдонулат. Колдонулган IGBT 100 ° C туташуу температурасында 4.5А эң жогорку үзгүлтүксүз коллектордук агымга ээ. Коллектордун эмитентинин чыңалуусу 600В. Ошондуктан маховиктин диодунун практикалык үчүн жетиштүү чыңалууда жана токтун деңгээлинде иштей алат деп божомолдоого болот. IGBTге чоңураак болгондо жылыткычты кошуу маанилүү. Эгерде IGBTлер жок болсо, MOSFETти тез алмаштырууга болот.

IGBT 3.75 V менен 5.75 V ортосундагы дарбазанын босогосунда чыңалууга ээ жана бул чыңалууну жеткирүү үчүн айдоочу керек. Райондун иштетиле турган жыштыгы 10 кГц, андыктан IGBTтин которулуу убактысы 100 доллардан тезирээк болушу керек, бир толкундун убактысы. IGBTге өтүү убактысы 15ns, бул жетиштүү.

Тандалган TC4421 драйвери PWM толкунунун 3000 эседен кем эмес которуштуруу убактысына ээ. Бул айдоочунун райондук иштөө үчүн жетишерлик тез өтүүсүн камсыздайт. Айдоочу Arduino бере алгандан көбүрөөк токту камсыз кылуу үчүн керек. Айдоочу IGBTди иштетүү үчүн керектүү токту Arduino тартып албастан, электр булагынан алат. Ардуинону коргоп турат, анткени көп күч тартуу Ардуинону ысып кетет, түтүн чыгат жана Arduino жок кылынат жана сыналган).

Айдоочу optocoupler колдонуу менен PWM толкунун камсыз кылган микроконтроллерден обочолонот. Optocoupler толугу менен сиздин схемаңыздын эң маанилүү жана баалуу бөлүгү болгон Arduino изоляцияланган.

Ар кандай параметрлери бар моторлор үчүн IGBTди моторго окшош мүнөздөмөлөргө алмаштыруу керек, алар тескери чыңалууну жана коллектордун токтун керектүү токун башкара алат.

WIMA конденсатору мотордун электр булагы боюнча электролиттик конденсатор менен бирге колдонулат. Бул электр менен камсыздоону турукташтыруу үчүн зарядды сактайт жана эң негизгиси тутумдагы кабелдер менен туташтыргычтардын индуктивдүүлүгүн жоюуга жардам берет.

2 -кадам: Курулуш жана макет

Райондун макети керексиз индуктивдүүлүктү жок кылуу үчүн компоненттердин ортосундагы аралыкты азайтуу максатында түзүлгөн. Бул айрыкча IGBT айдоочусу менен IGBTтин ортосундагы укурукта жасалды. Ардуино, Оптокуплер, Айдоочу жана IGBT ортосунда негизделген чоң каршылыктар менен ызы -чууну жана шыңгыроону жок кылуу аракети көрүлдү.

Компоненттер Veroboardго кошулган. Районду куруунун оңой жолу - ширетүүнү баштоодон мурун схеманын компоненттерин вероборго тартуу. Жакшы желдетилүүчү жерде ширетүү. Байланышпоого тийиш болгон компоненттердин ортосунда ажырым түзүү үчүн файл менен өткөрүүчү жолду сызыңыз. Компоненттерди оңой алмаштыруу үчүн DIP пакеттерин колдонуңуз. Бул жардам берет, эгерде компоненттер аткарылбаса, анда аларды эритип, алмаштыруучу бөлүгүн кайра сатууга туура келет.

Мен банан штепсельдерин (кара жана кызыл розеткалар) колдондум, булактарды вертолетко оңой туташтыруу үчүн муну өткөрүп жиберүүгө болот жана зымдар түздөн -түз электр тактасына кошулат.

3 -кадам: Arduino программалоо

Pwm толкуну Arduino PWM китепканасын (ZIP файлы катары тиркелет) кошуу менен түзүлөт. Пропорционалдуу интегралдык контроллер PI контролери) ротордун ылдамдыгын көзөмөлдөө үчүн колдонулат. Пропорционалдуу жана интегралдык кирешени эсептешүү же эсептөө жетиштүү эсептешүү убактысы жана ашыкча түшүүлөр алынганга чейин болот.

PI контроллери Arduino’s while () циклинде ишке ашырылат. Тахометр ротордун ылдамдыгын өлчөйт. AnalogRead. The катасын колдонуу менен аналогдук кирүүлөрдүн бирине arduino үчүн бул өлчөө киргизүү като ротордун ылдамдыгынан учурдагы ротордун ылдамдыгын алып салуу менен эсептелет жана катага барабар. Убакыт интеграциясы ар бир циклге үлгү убактысын кошуу жана аны убакытка барабар кылуу жана ошону менен циклдин ар бир кайталанышы менен көбөйтүү жолу менен жасалды. Ардуино өндүрө ала турган кызмат цикли 0дон 255ке чейин болот. Милдеттин цикли PWM китепканасынан pwmWrite менен тандалган санариптик чыгаруу PWM пинине чыгарылат.

PI контроллерин ишке ашыруу

кош ката = ref - rpm;

Убакыт = Убакыт + 20e-6;

кош pwm = баштапкы + kp * ката + ki * Time * катасы;

PWMди ишке ашыруу

кош сенсор = analogRead (A1);

pwmWrite (3, pwm-255);

Толук долбоордун кодун ArduinoCode.rar файлынан көрүүгө болот. Файлдагы код инвертор айдоочу үчүн туураланган. Тескери айдоочу райондук кызмат циклине төмөнкүдөй таасирин тийгизди new_dutycycle = 255 -dutycycle. Бул жогоруда келтирилген теңдөөнү артка кайтаруу аркылуу инверторлор эмес айдоочулар үчүн өзгөртүлүшү мүмкүн.

4 -кадам: Тестирлөө жана Жыйынтык

Акыры, чынжыр текшерилип, керектүү натыйжага жеткенин аныктоо үчүн өлчөөлөр жүргүзүлдү. Контроллер эки башка ылдамдыкка коюлган жана arduinoго жүктөлгөн. Электр булактары күйгүзүлдү. Мотор керектүү ылдамдыктан тез ылдамдайт, анан тандалган ылдамдыкта жайгашат.

Моторду башкаруунун бул ыкмасы абдан эффективдүү жана бардык DC моторлорунда иштейт.