Hifadhi ya Kasi ya Magari ya DC: Hatua 4 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Mafundisho haya yatafafanua juu ya muundo, masimulizi, ujenzi na upimaji wa switch switch dc kwa dc converter na mtawala wa mfumo wa kudhibiti kwa motor DC. Kigeuzi hiki kitatumika kwa udhibiti wa dijiti kwa motor shunt dc na mzigo. Mzunguko utatengenezwa na kujaribiwa kwa awamu tofauti.

Awamu ya kwanza itakuwa kujenga kibadilishaji cha kufanya kazi kwa 40V. Hii imefanywa ili kuhakikisha kuwa hakuna upungufu wa vimelea kutoka kwa waya na vifaa vingine vya mzunguko ambavyo vinaweza kuharibu dereva kwa voltages kubwa. Katika hatua ya pili kibadilishaji kitatumia gari kwa 400 V na kwa mzigo mkubwa. Hatua ya mwisho ni kudhibiti kasi ya gari na mzigo unaobadilika na arduino kudhibiti wimbi la pwm kurekebisha voltage.

Vipengele sio rahisi kila wakati na kwa hivyo jaribio lilifanywa kujenga mfumo kwa bei rahisi iwezekanavyo. Matokeo ya mwisho ya mazoezi haya yatakuwa kujenga kibadilishaji cha dc-dc na mtawala wa mfumo wa kudhibiti kudhibiti kasi ya motor ndani ya 1% kwa kiwango kilichowekwa katika hali thabiti na kuweka kasi ndani ya 2s na mzigo unaobadilika.

Hatua ya 1: Uteuzi wa Sehemu na Uainishaji

Pikipiki niliyokuwa nayo ilikuwa na ufuatao ufuatao.

Maelezo ya Magari: Silaha: 380 Vdc, 3.6 A

Msisimko (Shunt): 380 Vdc, 0.23 A

Imepimwa kasi: 1500 r / min

Nguvu: ≈ 1.1 kW

Ugavi wa umeme wa DC = 380V

Optocoupler na usambazaji wa umeme wa dereva = 21V

Hii inamaanisha kuwa kiwango cha juu cha sasa na voltage ya vifaa ambavyo vimeunganishwa au kudhibiti motor vitakuwa na viwango vya juu au sawa.

Diode ya freewheel, iliyoandikwa kama D1 kwenye mchoro wa mzunguko, hutumiwa kutoa emf ya nyuma ya motor njia ya mtiririko kuzuia sasa kutoka kwa kugeuza na kuharibu vifaa wakati umeme umezimwa na motor bado inageuka (mode ya jenereta Imepimwa kwa kiwango cha juu cha kubadilisha voltage ya 600V na upeo wa mbele wa DC wa 15 A. Kwa hivyo inaweza kudhaniwa kuwa diode ya flywheel itaweza kufanya kazi kwa kiwango cha kutosha cha voltage na kiwango cha sasa cha kazi hii.

IGBT hutumiwa kubadili nguvu kwa motor kwa kupokea ishara ya 5V pwm kutoka Arduino kupitia optocoupler na dereva wa IGBT kubadili voltage kubwa sana ya usambazaji wa 380V. IGBT ambayo hutumiwa ina kiwango cha juu cha mkusanyaji cha kuendelea cha 4.5A kwenye joto la makutano la 100 ° C. Kiwango cha juu cha mtoaji wa mtoaji ni 600V. Kwa hivyo inaweza kudhaniwa kuwa diode ya flywheel itaweza kufanya kazi kwa kiwango cha kutosha cha voltage na ya sasa kwa vitendo. Ni muhimu kuongeza heatsink kwa IGBT ikiwezekana kubwa. Ikiwa IGBTs hazipatikani kubadili kwa haraka MOSFET inaweza kutumika.

IGBT ina voltage ya kizingiti cha lango kati ya 3.75 V na 5.75 V na dereva anahitajika kutoa voltage hii. Mzunguko ambao mzunguko utaendeshwa ni 10 kHz kwa hivyo nyakati za kubadili IGBT zinahitaji kuwa maagizo haraka kuliko 100 sisi, wakati wa wimbi moja kamili. Wakati wa kubadili IGBT ni 15ns ambayo ni ya kutosha.

Dereva wa TC4421 ambaye alichaguliwa ana nyakati za kubadilisha angalau mara 3000 wimbi la PWM. Hii inahakikisha kuwa dereva anaweza kubadili haraka kwa operesheni ya mzunguko. Dereva anahitajika kutoa sasa zaidi kuliko Arduino anaweza kutoa. Dereva hupata sasa inayohitajika kutumia IGBT kutoka kwa usambazaji wa umeme badala ya kuivuta kutoka Arduino. Hii ni kulinda Arduino kwa sababu kuchora kwa nguvu nyingi kutawasha Arduino na moshi utatoka na Arduino itaharibiwa (ilijaribu na kupimwa).

Dereva atatengwa kutoka kwa mdhibiti mdogo kutoa wimbi la PWM kwa kutumia optocoupler. Optocoupler ametenga kabisa Arduino ambayo ni sehemu muhimu zaidi na muhimu ya mzunguko wako.

Kwa motors zilizo na vigezo tofauti tu IGBT inahitaji kubadilishwa kuwa moja na sifa sawa na motor ambayo itaweza kushughulikia voltage ya nyuma na mtozaji wa sasa wa sasa anayehitajika.

WIMA capacitor hutumiwa kwa kushirikiana na capacitor ya elektroliti katika usambazaji wa umeme. Hii inahifadhi malipo ili kutuliza usambazaji wa umeme na muhimu zaidi inasaidia kuondoa upunguzaji kutoka kwa nyaya na viunganisho kwenye mfumo.

Hatua ya 2: Ujenzi na Mpangilio

Mpangilio wa mzunguko uliwekwa ili kupunguza umbali kati ya vifaa ili kuondoa inductances zisizohitajika. Hii ilifanywa haswa katika kitanzi kati ya dereva wa IGBT na IGBT. Jaribio lilifanywa la kuondoa kelele na kupigia kelele kubwa ambazo zilikuwa kati ya Arduino, Optocoupler, Dereva na IGBT.

Vipengele vinauzwa kwenye Veroboard. Njia rahisi ya kujenga mzunguko ni kuteka vifaa vya mchoro wa mzunguko kwenye veroboard kabla ya kuanza kuuza. Solder katika eneo lenye hewa ya kutosha. Piga njia inayofaa na faili ili kuunda pengo kati ya vifaa ambavyo havipaswi kuunganishwa. Tumia vifurushi vya DIP ili vifaa viweze kubadilishwa kwa urahisi. Hii inasaidia wakati vifaa vinashindwa basi lazima viwasonge nje na kuuza tena sehemu inayobadilisha.

Nilitumia plugs za ndizi (soketi nyeusi na nyekundu) kuunganisha kwa urahisi vifaa vyangu vya umeme kwenye veroboard hii inaweza kuruka na waya moja kwa moja kuuzwa kwenye bodi ya mzunguko.

Hatua ya 3: Kupanga Arduino

Wimbi la pwm linatokana na kujumuisha maktaba ya Arduino PWM (iliyoambatanishwa kama faili ya ZIP). Mdhibiti muhimu wa PI mtawala) hutumiwa kudhibiti kasi ya rotor. Faida inayolingana na muhimu inaweza kuhesabiwa au kukadiriwa hadi nyakati za kutosha za utatuzi na suti nyingi kupatikana.

Kidhibiti cha PI kinatekelezwa katika kitanzi cha Arduino's while (). Tachometer hupima kasi ya rotor. Uingizaji huu wa kipimo kwa arduino katika moja ya pembejeo za analogi kutumia AnalogRead. Kosa linahesabiwa kwa kuondoa kasi ya rotor ya sasa kutoka kasi ya seto ya rotor na kuweka sawa na kosa. Ujumuishaji wa wakati ulifanywa kwa kuongeza wakati wa sampuli kila kitanzi na kuiweka sawa na wakati na hivyo kuongezeka kwa kila upeo wa kitanzi. Mzunguko wa ushuru ambao arduino inaweza kutoa huanzia 0 hadi 255. Mzunguko wa ushuru umehesabiwa na kutolewa kwa pini iliyochaguliwa ya pato la dijiti ya PWM na pwmWandika kutoka maktaba ya PWM.

Utekelezaji wa mtawala wa PI

kosa mara mbili = Ref - rpm;

Wakati = Wakati + 20e-6;

pwm mara mbili = kosa la awali + kp * + ki * Saa ya muda;

Utekelezaji wa PWM

sensorer mbili = analogSoma (A1);

andika (3, pwm-255);

Nambari kamili ya mradi inaweza kuonekana kwenye faili ya ArduinoCode.rar. Nambari iliyo kwenye faili ilibadilishwa kwa dereva wa inverting. Dereva inayogeuza ilikuwa na athari ifuatayo kwenye mzunguko wa ushuru wa mzunguko ikimaanisha new_dutycycle = 255 -dutycycle. Hii inaweza kubadilishwa kwa madereva yasiyobadilisha kwa kurudisha equation hapo juu.

Hatua ya 4: Upimaji na Hitimisho

Mzunguko ulijaribiwa mwishowe na vipimo vilichukuliwa ili kubaini ikiwa matokeo yanayotarajiwa yamepatikana. Mdhibiti aliwekwa kwa kasi mbili tofauti na kupakiwa kwa arduino. Vifaa vya umeme viliwashwa. Pikipiki huharakisha haraka kupita kasi inayotakiwa kisha hukaa kwa kasi iliyochaguliwa.

Mbinu hii ya kudhibiti motor ni nzuri sana na ingefanya kazi kwa motors zote za DC.