Arduino 3-fase inverter kredsløb med kode

En Arduino trefaset inverter er et kredsløb, der producerer en 3-faset AC-output gennem en programmeret Arduino-baseret oscillator.

I dette indlæg lærer vi, hvordan man laver et simpelt mikroprocessor Arduino-baseret 3-faset inverter kredsløb, som kan opgraderes i henhold til brugerens præference for at betjene en given 3-faset belastning.

Vi har allerede studeret en effektiv, men alligevel enkel 3-faset inverter kredsløb i et af vores tidligere indlæg, der var afhængig af opamps til generering af 3-fasede firkantbølgesignaler, mens 3-fasetryk-pull-signaler til at drive mosfets blev implementeret ved hjælp af specialiserede 3-fasedrev-IC'er.

I det nuværende koncept konfigurerer vi også hovedstrømstrinet ved hjælp af disse specialiserede driver-IC'er, men 3-fasesignalgeneratoren oprettes ved hjælp af en Arduino.

Dette skyldes, at oprettelse af en Arduino-baseret 3-fasedriver kan være ekstremt kompleks og anbefales ikke. Derudover er det meget nemmere at få effektive, digitale IC'er til hylden til formålet til meget billigere priser.

Før vi bygger det komplette inverter-kredsløb, skal vi først programmere følgende Arduino-kode inde i et Arduino UNO-kort og derefter fortsætte med resten af ​​detaljerne.

Arduino 3-fase signalgenerator kode

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)
}
}

Oprindelig kilde : http://forum.arduino.cc/index.php?topic=423907.0

Den antagne bølgeform ved hjælp af ovenstående kode kunne visualiseres i følgende diagram:

Når du har brændt og bekræftet ovenstående kode i din Arduino, er det tid til at gå videre og konfigurere de resterende kredsløbstrin.

Til dette har du brug for følgende dele, som du forhåbentlig måske allerede har købt:

Nødvendige dele

IC IR2112 - 3 nr. (Eller lignende 3-fas driver IC)
BC547 transistorer - 3 nr
kondensator 10uF / 25V og 1uF / 25V = 3 nos hver
100uF / 25V = 1no
1N4148 = 3 nr. (1N4148 anbefales over 1N4007)

Modstande, alle 1/4 watt 5%
100 ohm = 6 nos
1K = 6 nr

Konstruktionsdetaljer

Til at begynde med slutter vi os til de 3 IC'er for at danne det tilsigtede 3-faset-mosfet-driver-trin som angivet nedenfor:

Når førerkortet er samlet, er BC547-transistorer tilsluttet HIN- og LIN-indgangene på IC'en og illustreret i følgende figur:

Når ovenstående designs er konstrueret, kan det tilsigtede resultat hurtigt verificeres ved at tænde for systemet.

Husk, Arduino har brug for et stykke tid for at starte, derfor anbefales det at tænde Arduino først og derefter tænde for + 12V forsyningen til førerkredsen efter et par sekunder.

Sådan beregnes Bootstrap-kondensatorer

Som vi kan se i ovenstående figurer, kræver et kredsløb et par eksterne komponenter nær mosfeterne i form af dioder og kondensatorer. Disse dele spiller en afgørende rolle i implementeringen af ​​præcis skift af mosfeterne i høj side, og stadierne kaldes bootstrapping-netværk.

Selvom det allerede er angivet i diagrammet , kunne værdierne for disse kondensatorer beregnes specifikt ved hjælp af følgende formel:

Sådan beregnes Bootstrap-dioder

Ovenstående ligninger kan bruges til beregning af kondensatorværdien for bootstrap-netværket, for den tilknyttede diode skal vi overveje følgende kriterier:

Dioderne aktiveres eller er aktiveret i fremadspændingstilstand, når mosfeterne på højsiden er tændt, og potentialet omkring dem er næsten lig med BUS-spændingen over hele bro-mosfet-spændingslinjerne, derfor skal bootstrap-dioden vurderes nok til at være i stand til for at blokere den fulde påførte spænding som specificeret i de specifikke diagrammer.

Dette ser ret let ud at forstå, men til beregning af den aktuelle vurdering kan vi blive nødt til at lave noget matematik ved at multiplicere portens opladningsstørrelse med omskiftningsfrekvensen.

For eksempel, hvis mosfet IRF450 bruges med en omskiftningsfrekvens på 100 kHz, vil den aktuelle rating for dioden være omkring 12 mA. Da denne værdi ser ganske minimal ud, og de fleste dioder ville have en meget højere strømværdi end normalt, er specifik opmærksomhed muligvis ikke nødvendig.

Når det er sagt, kan diodens lækagekarakteristik ved overdreven temperatur være afgørende at overveje, især i situationer, hvor bootstrap-kondensatoren muligvis formodes at gemme sin opladning i rimeligt langvarig tid. Under sådanne omstændigheder bliver dioden nødt til at være en ultrahurtig genopretningstype for at minimere størrelsen af ​​opladning fra at blive tvunget tilbage fra bootstrap-kondensatoren mod forsyningsskinnerne til IC.

Nogle sikkerhedstip

Som vi alle ved, at mosfeter i 3-faset inverter kredsløb kan være ret sårbare over for skader på grund af mange risikable parametre involveret i sådanne begreber, især når der anvendes induktive belastninger. Jeg har allerede diskuteret dette udførligt i en af ​​mine tidligere artikler , og det anbefales strengt at henvise til denne artikel og implementere mosfeterne i henhold til de givne retningslinjer.

Ved brug af IC IRS2330

Følgende diagrammer er designet til at fungere som en 3-faset PWM-styret inverter fra en Arduino.

Det første diagram er tilsluttet ved hjælp af seks IKKE porte fra IC 4049. Dette trin bruges til at splintre Arduino PWM-impulser i komplementære høj / lave logiske par, så en bro 3-fas inverter driver IC IC IRS2330 kan gøres kompatible med de tilførte PWM'er.

Det andet diagram ovenfra danner brodriverfasen for det foreslåede Arduino PWM, 3-faset inverterdesign ved hjælp af IC IRS2330 brochaufførchip.

IC'ets indgange, der er angivet som HIN og LIN, accepterer de dimensionerede Arduino PWM'er fra IKKE-porte og driver output-bronetværket dannet af 6 IGBT'er, som igen driver den tilsluttede belastning på tværs af deres tre udgange.

1K-forudindstillingen bruges til at styre omformerens overstrømsgrænse ved passende at justere den over lukningsstiften på I, sensormodstanden på 1 ohm kan reduceres passende, hvis strømmen en relativt højere strøm er specificeret til inverteren.

Afslutter:

Dette afslutter vores diskussion om, hvordan man bygger et Arduino-baseret 3-faset inverter kredsløb. Hvis du er i tvivl eller spørgsmål om dette emne, er du velkommen til at kommentere og få svarene hurtigt.

For PCB Gerber Files og andre relaterede filer kan du henvise til følgende link:

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

Ovenstående detaljer blev bidraget af ' cybrax ''