Arduino 3 fázisú inverter áramkör kóddal

Az Arduino háromfázisú inverter egy áramkör, amely 3 fázisú váltakozó áramú kimenetet állít elő egy programozott Arduino alapú oszcillátoron keresztül.

Ebben a bejegyzésben megtanuljuk, hogyan készíthetünk egy egyszerű mikroprocesszoros Arduino alapú háromfázisú inverter áramkört, amelyet a felhasználói preferenciák szerint frissíteni lehet egy adott 3 fázisú terhelés működtetéséhez.

Tanulmányoztunk már egy hatékony, mégis egyszerű módszert 3 fázisú inverter áramkör egyik korábbi bejegyzésünkben, amely az opampokra támaszkodott a háromfázisú négyzethullámú jelek előállításához, míg a 3fázisú push pull jeleket a mosfetek meghajtására speciális 3 fázisú meghajtó IC-k segítségével hajtották végre.

A jelen koncepcióban a fő teljesítményfokozatot is ezen speciális meghajtó IC-k segítségével konfiguráljuk, de a 3 fázisú jelgenerátort Arduino segítségével hozzuk létre.

Az Arduino alapú háromfázisú illesztőprogram létrehozása ugyanis rendkívül összetett lehet, ezért nem ajánlott. Sőt, sokkal könnyebb beszerezni a célból elérhető, hatékony digitális IC-ket sokkal olcsóbb árakon.

A teljes inverter áramkör felépítése előtt először be kell programoznunk a következő Arduino kódot egy Arduino UNO kártya belsejében, majd folytassuk a többi részletet.

Arduino 3 fázisú jelgenerátor kód

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)
}
}

Eredeti Forrás : http://forum.arduino.cc/index.php?topic=423907.0

A fenti kód használatával feltételezett hullámformát a következő ábrán lehet megjeleníteni:

Miután megégette és megerősítette a fenti kódot az Arduino-ban, itt az ideje továbblépni és konfigurálni a fennmaradó áramköri szakaszokat.

Ehhez szüksége lesz a következő alkatrészekre, amelyeket remélhetőleg már beszerzett:

Szükséges alkatrészek

IC IR2112 - 3 nos (vagy bármilyen hasonló háromfázisú meghajtó IC)
BC547 tranzisztorok - 3 sz
kondenzátor 10uF / 25V és 1uF / 25V = 3 nos
100uF / 25V = 1 nem
1N4148 = 3nos (1N4148 az 1N4007 felett ajánlott)

Ellenállások, mindegyik 1/4 wattos 5%
100 ohm = 6nos
1K = 6nos

Konstrukciós részletek

Először csatlakozunk a 3 IC-hez, hogy kialakítsuk a tervezett háromfázisú mosfet meghajtó stádiumot, az alábbiak szerint:

A meghajtó lap összeállítása után a BC547 tranzisztorok összekapcsolódnak az IC HIN és LIN bemeneteivel, és a következő ábra szemlélteti:

A fenti tervek elkészülte után a kívánt eredményt gyorsan ellenőrizni lehet a rendszer bekapcsolásával.

Ne feledje, hogy az Arduino-nak valamikor indításra van szüksége, ezért ajánlott először bekapcsolni az Arduino-t, majd néhány másodperc múlva kapcsolja be a + 12 V-os tápfeszültséget a meghajtó áramkörébe.

Hogyan kell kiszámítani a Bootstrap kondenzátorokat

Amint a fenti ábrákon láthatjuk, egy áramkörhöz pár külső komponensre van szükség a mosfetek közelében, diódák és kondenzátorok formájában. Ezek a részek döntő szerepet játszanak a magas oldali mosfetek pontos kapcsolásának megvalósításában, és a szakaszokat bootstrapping hálózatnak hívják.

Bár a diagram már megadta , ezen kondenzátorok értékei kifejezetten kiszámíthatók a következő képlet segítségével:

A Bootstrap diódák kiszámítása

A fenti egyenletek felhasználhatók a bootstrap hálózat kondenzátorértékének kiszámításához, a társított dióda esetében a következő kritériumokat kell figyelembe vennünk:

A diódák előre-előremeneti üzemmódban aktiválódnak vagy engedélyezhetők, ha a magas oldali mosfeteket bekapcsolják, és a körülöttük lévő potenciál majdnem megegyezik a teljes híd mosfet feszültségvezetékeinek buszfeszültségével, ezért a bootstrap diódát elégségesnek kell minősíteni ahhoz, hogy képes legyen a teljes alkalmazott feszültség blokkolására az adott ábrák szerint.

Ez meglehetősen könnyen érthetőnek tűnik, azonban az aktuális besorolás kiszámításához előfordulhat, hogy matematikát kell végeznünk a kapu töltés nagyságának és a kapcsolási frekvenciának a szorzatával.

Például, ha a mosfet IRF450-et 100kHz kapcsolási frekvenciával használják, a dióda jelenlegi névleges értéke 12mA körül lenne. Mivel ez az érték meglehetősen minimálisnak tűnik, és a legtöbb dióda áramerőssége ennél jóval magasabb lenne, ezért a különös figyelem nem feltétlenül szükséges.

Ennek ellenére a dióda túlhőmérsékleti szivárgási jellemzője döntő fontosságú lehet, különösen azokban a helyzetekben, amikor feltételezhető, hogy a bootstrap kondenzátor ésszerűen tartós ideig tárolja a töltését. Ilyen körülmények között a diódának ultragyors helyreállítási típusúnak kell lennie, hogy minimalizálja a töltés nagyságát attól, hogy a rendszerindító kondenzátorból visszakényszerüljenek az IC tápvezetékei felé.

Néhány biztonsági tipp

Mint mindannyian tudjuk, hogy a 3 fázisú inverter áramkörökben lévő mosfetek meglehetősen sérülékenyek lehetnek az ilyen fogalmakhoz kapcsolódó sok kockázatos paraméter miatt, különösen induktív terhelések esetén. Ezt már részletesen megvitattam egyikemben korábbi cikkek , és szigorúan javasoljuk, hogy olvassa el ezt a cikket, és hajtsa végre a mosfeteket az adott irányelveknek megfelelően.

Használata IC IRS2330

A következő ábrákat úgy tervezték, hogy egy Arduino 3 fázisú PWM vezérelt invertereként működjenek.

Az első diagramot az IC 4049 IC-ből származó hat kapu nem használja. Ezt a fázist arra használjuk, hogy az Arduino PWM impulzusokat komplementer magas / alacsony logikai párokra osztjuk fel, így a híd 3 fázisú inverter meghajtó IC IC IRS2330 kompatibilis lehet az adagolt PWM-ekkel.

A fent látható második ábra a híd meghajtó szakaszát képezi a javasolt Arduino PWM háromfázisú inverter kialakításhoz, a IC IRS2330 hídvezető chip.

A HIN-ként és LIN-ként jelölt IC bemenetei elfogadják a NOT kapukból a méretezett Arduino PWM-eket, és meghajtják a 6 IGBT-k által alkotott kimeneti hídhálózatot, amelyek viszont a csatlakoztatott terhelést a három kimenetükön vezetik át.

Az 1K előre beállított értéket az inverter túltengéshatárának szabályozására használják az I leállító csapjának megfelelő beállításával, az 1 ohmos érzékelő ellenállást megfelelően csökkenteni lehet, ha az inverterhez viszonylag nagyobb áramot határoznak meg.

Csomagolás:

Ezzel befejezzük az Arduino alapú háromfázisú inverter áramkörének felépítéséről szóló vitánkat. Ha további kétségei vannak vagy kérdései vannak a témával kapcsolatban, nyugodtan tegye meg észrevételeit és gyorsan kapja meg a válaszokat.

A NYÁK Gerber fájlok és más kapcsolódó fájlok esetében a következő linkre hivatkozhat:

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

A fenti részletekhez hozzájárult cybrax '