Een driefasige omvormer van Arduino is een circuit dat een 3-fase wisselstroomuitgang produceert via een geprogrammeerde op Arduino gebaseerde oscillator.
In dit bericht leren we hoe we een eenvoudig Arduino-gebaseerd 3-fase invertercircuit kunnen maken dat kan worden geüpgraded volgens de gebruikersvoorkeur voor het werken met een bepaalde driefasige belasting.
We hebben al een effectief en toch eenvoudig bestudeerd 3 fasen inverter circuit in een van onze eerdere berichten die vertrouwden op opamps voor het genereren van de driefasige blokgolfsignalen, terwijl de driefasige push-pull-signalen voor het aansturen van de mosfets werden geïmplementeerd met behulp van gespecialiseerde driefasige driver-IC's.
In het huidige concept configureren we ook de hoofdstroomtrap met behulp van deze gespecialiseerde driver-IC's, maar de 3-fasen signaalgenerator wordt gemaakt met behulp van een Arduino.
Dit komt omdat het maken van een op Arduino gebaseerde driefasige driver extreem complex kan zijn en niet wordt aanbevolen. Bovendien is het veel gemakkelijker om voor dit doel gebruiksklaar efficiënte digitale IC's te krijgen tegen veel goedkopere tarieven.
Voordat we het volledige invertercircuit bouwen, moeten we eerst de volgende Arduino-code in een Arduino UNO-bord programmeren en vervolgens doorgaan met de rest van de details.
Arduino 3-fasen signaalgeneratorcode
Originele bron : http://forum.arduino.cc/index.php?topic=423907.0
De veronderstelde golfvorm met behulp van de bovenstaande code kan worden gevisualiseerd in het volgende diagram:
Nadat je de bovenstaande code in je Arduino hebt gebrand en bevestigd, is het tijd om verder te gaan en de resterende circuitfasen te configureren.
Hiervoor heeft u de volgende onderdelen nodig die u hopelijk al heeft aangeschaft:
Onderdelen nodig
IC IR2112 - 3 nos (of een vergelijkbare driefasige driver-IC)
BC547 transistors - 3 nrs
condensator 10uF / 25V en 1uF / 25V = 3 nos elk
100uF / 25V = 1 nee
1N4148 = 3nos (1N4148 wordt aanbevolen boven 1N4007)
Weerstanden, alle 1/4 watt 5%
100 ohm = 6nos
1K = 6nos
Constructieve details
Om te beginnen voegen we ons bij de 3 IC's om de beoogde driefasige mosfet-driverfase te vormen, zoals hieronder weergegeven:
Zodra de driverprint is gemonteerd, worden de BC547-transistors aangesloten op de HIN- en LIN-ingangen van de IC, en geïllustreerd in de volgende afbeelding:
Zodra de bovenstaande ontwerpen zijn geconstrueerd, kan het beoogde resultaat snel worden geverifieerd door het systeem in te schakelen.
Onthoud dat de Arduino enige tijd nodig heeft om op te starten, daarom wordt aanbevolen om eerst de Arduino in te schakelen en vervolgens de + 12V-voeding naar het stuurcircuit na een paar seconden AAN te zetten.
Hoe de Bootstrap-condensatoren te berekenen
Zoals we in de bovenstaande figuren kunnen zien, vereist een circuit een aantal externe componenten in de buurt van de mosfets in de vorm van diodes en condensatoren. Deze onderdelen spelen een cruciale rol bij het implementeren van nauwkeurig schakelen van de high side mosfets, en de stadia worden bootstrapping-netwerk genoemd.
Hoewel al vermeld in het diagram kunnen de waarden van deze condensatoren specifiek worden berekend met behulp van de volgende formule:
Hoe de Bootstrap-diodes te berekenen
De bovenstaande vergelijkingen kunnen worden gebruikt voor het berekenen van de condensatorwaarde voor het bootstrap-netwerk, voor de bijbehorende diode moeten we rekening houden met de volgende criteria:
De diodes worden geactiveerd of worden ingeschakeld in de forward bias-modus wanneer de high side mosfets zijn ingeschakeld en het potentieel eromheen bijna gelijk is aan de BUS-spanning over de full bridge mosfet-spanningslijnen, daarom moet de bootstrap-diode voldoende geclassificeerd zijn om te kunnen om de volledige toegepaste spanning te blokkeren zoals gespecificeerd in de specifieke diagrammen.
Dit lijkt redelijk eenvoudig te begrijpen, maar voor het berekenen van de huidige classificatie moeten we misschien wat wiskunde doen door de grootte van de poortlading te vermenigvuldigen met de schakelfrequentie.
Als de mosfet IRF450 bijvoorbeeld wordt gebruikt met een schakelfrequentie van 100 kHz, zou de stroomsterkte van de diode ongeveer 12 mA zijn. Aangezien deze waarde er vrij minimaal uitziet en de meeste diodes een veel hogere stroomsterkte hebben dan normaal, is specifieke aandacht misschien niet essentieel.
Dat gezegd hebbende, kan de oververhittingslekkage-karakteristiek van de diode van cruciaal belang zijn om in overweging te nemen, vooral in situaties waarin de bootstrap-condensator geacht wordt zijn lading redelijk lang op te slaan. In dergelijke omstandigheden zal de diode een ultrasnel hersteltype moeten zijn om de omvang van de lading te minimaliseren die wordt teruggedreven van de bootstrap-condensator naar de voedingsrails van de IC.
Enkele veiligheidstips
Zoals we allemaal weten, kunnen mosfets in driefasige invertercircuits behoorlijk kwetsbaar zijn voor schade vanwege de vele risicovolle parameters die bij dergelijke concepten betrokken zijn, vooral wanneer inductieve belastingen worden gebruikt. Ik heb dit al uitvoerig besproken in een van mijn eerdere artikelen , en het wordt ten strengste aangeraden om naar dit artikel te verwijzen en de mosfets te implementeren volgens de gegeven richtlijnen.
Gebruik makend van IC IRS2330
De volgende diagrammen zijn ontworpen om te werken als een 3-fase PWM-gestuurde omvormer van een Arduino.
Het eerste diagram is bedraad met zes NOT-poorten van de IC 4049. Deze fase wordt gebruikt voor het splitsen van de Arduino PWM-pulsen in complementaire hoog / laag-logische paren, zodat de een brug 3-fase inverter-driver-IC IC IRS2330 kan compatibel worden gemaakt met de gevoede PWM's.
Het tweede diagram van hierboven vormt de bridge-driver-fase voor het voorgestelde Arduino PWM, driefasige omvormerontwerp, met behulp van de IC IRS2330 brug driver chip.
De ingangen van de IC aangeduid als HIN en LIN accepteren de gedimensioneerde Arduino PWM's van de NOT-poorten en sturen het uitgangsbrugnetwerk aan dat wordt gevormd door 6 IGBT's die op hun beurt de aangesloten belasting over hun drie uitgangen sturen.
De 1K-preset wordt gebruikt voor het regelen van de overstroomlimiet van de omvormer door deze op de juiste manier aan te passen over de uitschakelingspin van de I, de 1 ohm detectieweerstand kan op de juiste manier worden verminderd als de stroom een relatief hogere stroom is gespecificeerd voor de omvormer.
Afsluiten:
Hiermee is onze discussie over het bouwen van een op Arduino gebaseerd driefasig invertercircuit afgerond. Als u nog meer twijfels of vragen over dit onderwerp heeft, kunt u reageren en snel antwoord krijgen.
Voor de PCB Gerber-bestanden en andere gerelateerde bestanden kunt u de volgende link raadplegen:
https://drive.google.com/file/d/1oAVsjNTPz6bOFaPOwu3OZPBIfDx1S3e6/view?usp=sharing
De bovenstaande details zijn bijgedragen door ' cybrax
Een paar: Luid Pistol Sound Simulator Circuit Volgende: Transistor Common Collector
