Obwód falownika 3-fazowego Arduino z kodem

Falownik trójfazowy Arduino to obwód, który wytwarza 3-fazowe wyjście prądu przemiennego za pośrednictwem zaprogramowanego oscylatora opartego na Arduino.

W tym poście dowiemy się, jak wykonać prosty trójfazowy obwód falownika oparty na mikroprocesorze Arduino, który można ulepszyć zgodnie z preferencjami użytkownika dotyczącymi obsługi danego obciążenia trójfazowego.

Przestudiowaliśmy już skuteczny, ale prosty Trójfazowy obwód falownika w jednym z naszych wcześniejszych postów, który opierał się na wzmacniaczach operacyjnych do generowania 3-fazowych sygnałów fali prostokątnej, podczas gdy 3-fazowe sygnały push-pull do sterowania mosfetami zostały zaimplementowane przy użyciu wyspecjalizowanych 3-fazowych układów scalonych sterownika.

W obecnej koncepcji również konfigurujemy główny stopień mocy za pomocą tych wyspecjalizowanych układów scalonych sterownika, ale 3-fazowy generator sygnału jest tworzony za pomocą Arduino.

Dzieje się tak, ponieważ tworzenie trójfazowego sterownika opartego na Arduino może być niezwykle złożone i nie jest zalecane. Ponadto znacznie łatwiej jest uzyskać gotowe, wydajne cyfrowe układy scalone do tego celu po znacznie niższych cenach.

Przed zbudowaniem całego obwodu falownika, najpierw musimy zaprogramować następujący kod Arduino na płycie Arduino UNO, a następnie przejść do pozostałych szczegółów.

Kod generatora sygnału 3-fazowego Arduino

void setup() {
// initialize digital pin 13,12&8 as an output.
pinMode(13, OUTPUT)
pinMode(12,OUTPUT)
pinMode(8,OUTPUT)
}
void loop() {
int var=0
digitalWrite(13, HIGH)
digitalWrite(8,LOW)
digitalWrite(12,LOW)
delay(6.67)
digitalWrite(12,HIGH)
while(var==0){
delay(3.33)
digitalWrite(13,LOW)
delay(3.33)
digitalWrite(8,HIGH)
delay(3.34)
digitalWrite(12,LOW)
delay(3.33)
digitalWrite(13,HIGH)
delay(3.33)
digitalWrite(8,LOW)
delay(3.34)
digitalWrite(12,HIGH)
}
}

Pierwotnym źródłem : http://forum.arduino.cc/index.php?topic=423907.0

Założony przebieg przy użyciu powyższego kodu można zwizualizować na poniższym schemacie:

Po wypaleniu i potwierdzeniu powyższego kodu w Arduino, czas przejść do przodu i skonfigurować pozostałe etapy obwodu.

W tym celu będziesz potrzebować następujących części, które, miejmy nadzieję, już kupiłeś:

Potrzebne części

IC IR2112 - 3 nos (lub dowolny podobny 3-fazowy sterownik IC)
Tranzystory BC547 - 3 nn
kondensator 10uF / 25V i 1uF / 25V = po 3 noski
100 uF / 25 V = 1 nr
1N4148 = 3nos (1N4148 jest zalecane ponad 1N4007)

Rezystory, wszystkie 1/4 W 5%
100 omów = 6nos
1 K = 6nos

Szczegóły konstrukcyjne

Na początek łączymy 3 układy scalone, tworząc zamierzony 3-fazowy stopień sterownika mosfet, jak podano poniżej:

Po zmontowaniu płyty sterownika tranzystory BC547 są podłączane do wejść HIN i ​​LIN układu scalonego i zilustrowane na poniższym rysunku:

Po wykonaniu powyższych projektów, zamierzony rezultat można szybko zweryfikować poprzez włączenie systemu.

Pamiętaj, że Arduino potrzebuje trochę czasu na uruchomienie, dlatego zaleca się najpierw włączyć Arduino, a po kilku sekundach włączyć zasilanie + 12V obwodu sterownika.

Jak obliczyć kondensatory rozruchowe

Jak widać na powyższych rysunkach, obwód wymaga kilku zewnętrznych elementów w pobliżu mosfetów w postaci diod i kondensatorów. Te części odgrywają kluczową rolę we wdrażaniu precyzyjnego przełączania mosfetów po stronie wyższej, a etapy nazywane są siecią ładującą.

Chociaż już podano na schemacie wartości tych kondensatorów można dokładnie obliczyć za pomocą następującego wzoru:

Jak obliczyć diody Bootstrap

Powyższe równania można wykorzystać do obliczenia wartości kondensatora dla sieci bootstrap, dla skojarzonej diody musimy wziąć pod uwagę następujące kryteria:

Diody aktywują się lub są włączone w trybie polaryzacji w przód, gdy mosfety z wysokim napięciem są włączone, a potencjał wokół nich jest prawie równy napięciu magistrali na liniach napięcia mosfetu pełnego mostka, dlatego dioda ładowania początkowego musi mieć wystarczającą moc znamionową, aby móc aby zablokować pełne przyłożone napięcie, jak określono na określonych schematach.

Wydaje się to dość łatwe do zrozumienia, jednak do obliczenia aktualnej wartości znamionowej może być konieczne wykonanie pewnych obliczeń, mnożąc wielkość ładunku bramki przez częstotliwość przełączania.

Na przykład, jeśli mosfet IRF450 jest używany z częstotliwością przełączania 100 kHz, prąd znamionowy diody będzie wynosić około 12 mA. Ponieważ ta wartość wygląda na dość minimalną, a większość diod miałaby znacznie wyższy prąd znamionowy niż normalnie, szczególna uwaga może nie być konieczna.

To powiedziawszy, charakterystyka upływu temperatury diody może być kluczowa do rozważenia, szczególnie w sytuacjach, w których można przypuszczać, że kondensator bootstrap magazynuje swój ładunek przez rozsądnie przedłużony czas. W takiej sytuacji dioda będzie musiała być typu ultraszybkiego odzyskiwania, aby zminimalizować wielkość ładunku przed wypychaniem z powrotem z kondensatora ładowania początkowego w kierunku szyn zasilających układu scalonego.

Kilka wskazówek dotyczących bezpieczeństwa

Jak wszyscy wiemy, mosfety w trójfazowych obwodach falownika mogą być dość podatne na uszkodzenia ze względu na wiele ryzykownych parametrów związanych z takimi koncepcjami, zwłaszcza gdy stosowane są obciążenia indukcyjne. Omówiłem to już szczegółowo w jednym z moich wcześniejsze artykuły i zaleca się, aby zapoznać się z tym artykułem i wdrożyć mosfety zgodnie z podanymi wytycznymi.

Za pomocą IC IRS2330

Poniższe schematy zostały zaprojektowane do pracy jako 3-fazowy falownik sterowany PWM z Arduino.

Pierwszy schemat jest okablowany przy użyciu sześciu bramek NOT z IC 4049. Ten stopień jest używany do rozgałęzienia impulsów Arduino PWM na komplementarne pary logiczne wysokiego / niskiego, tak że mostek 3-fazowy sterownik falownika IC IC IRS2330 można dostosować do zasilanych PWM.

Drugi schemat z góry stanowi etap sterownika mostka dla proponowanego projektu Arduino PWM, 3-fazowego falownika, wykorzystującego IC IRS2330 układ sterownika mostka.

Wejścia układu scalonego oznaczone jako HIN i ​​LIN akceptują zwymiarowane PWM Arduino z bramek NOT i sterują siecią mostka wyjściowego utworzoną przez 6 IGBT, które z kolei kierują podłączone obciążenie na ich trzy wyjścia.

Ustawienie wstępne 1K służy do kontrolowania ograniczenia prądu falownika poprzez odpowiednie ustawienie go na kołku wyłączającym I, rezystor czujnikowy 1 Ω może zostać odpowiednio zmniejszony, jeśli prąd dla falownika jest większy niż prąd.

Podsumowanie:

To kończy naszą dyskusję na temat budowy trójfazowego obwodu falownika opartego na Arduino. Jeśli masz dalsze wątpliwości lub pytania na ten temat, nie wahaj się skomentować i szybko uzyskać odpowiedzi.

W przypadku plików Gerber PCB i innych powiązanych plików można skorzystać z następującego łącza:

https://drive.google.com/file/d/1oAVsjNTPz6bOFaPOwu3OZPBIfDx1S3e6/view?usp=sharing

Powyższe szczegóły zostały przekazane przez „ cybrax '