Arduino 3-fas inverterarkrets med kod

En Arduino trefas växelriktare är en krets som producerar en 3-fas växelström via en programmerad Arduino-baserad oscillator.

I det här inlägget lär vi oss hur man gör en enkel mikroprocessor Arduino-baserad 3-fas inverterarkrets som kan uppgraderas enligt användarens preferenser för att driva en given 3-fasbelastning.

Vi har redan studerat en effektiv men ändå enkel 3-fas växelriktarkrets i en av våra tidigare inlägg som förlitade sig på opamps för att generera 3-fas fyrkantiga vågsignaler, medan 3-fas push-pull-signalerna för att driva mosfeterna implementerades med hjälp av specialiserade 3-fas drivrutiner.

I det nuvarande konceptet konfigurerar vi också huvudströmsteget med hjälp av dessa specialiserade förar-IC: er, men 3-fas signalgeneratorn skapas med en Arduino.

Det beror på att skapa en Arduino-baserad 3-fas drivrutin kan vara extremt komplex och rekommenderas inte. Dessutom är det mycket lättare att få effektiva digitala IC-enheter för ändamålet till mycket billigare priser.

Innan vi bygger hela inverterarkretsen måste vi först programmera följande Arduino-kod inuti ett Arduino UNO-kort och fortsätta sedan med resten av detaljerna.

Arduino 3-fas signalgenerator kod

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)
}
}

Original källa : http://forum.arduino.cc/index.php?topic=423907.0

Den antagna vågformen med ovanstående kod kan visualiseras i följande diagram:

När du väl har bränt och bekräftat ovanstående kod i din Arduino är det dags att gå vidare och konfigurera de återstående kretsstegen.

För detta behöver du följande delar som du förhoppningsvis kanske redan har anskaffat:

Delar som behövs

IC IR2112 - 3 nos (eller någon liknande 3-fas driver IC)
BC547 transistorer - 3 nr
kondensator 10uF / 25V och 1uF / 25V = 3 nos vardera
100uF / 25V = 1no
1N4148 = 3nos (1N4148 rekommenderas över 1N4007)

Motstånd, alla 1/4 watt 5%
100 ohm = 6 nos
1K = 6 nos

Byggnadsdetaljer

Till att börja med går vi med i de 3 IC: erna för att bilda det avsedda 3-fas mosfet-drivsteget, enligt nedan:

När förarkortet är monterat är BC547-transistorerna anslutna till IC-ingångarna HIN och LIN och illustreras i följande bild:

När ovanstående konstruktioner har konstruerats kan det avsedda resultatet snabbt verifieras genom att sätta på systemet.

Kom ihåg att Arduino behöver någon gång för att starta, därför rekommenderas att du slår på Arduino först och sedan slår på + 12V-matningen till förarkretsen efter några sekunder.

Hur man beräknar Bootstrap-kondensatorer

Som vi kan se i ovanstående figurer kräver en krets ett par externa komponenter nära mosfetterna i form av dioder och kondensatorer. Dessa delar spelar en avgörande roll för att genomföra exakt omkoppling av högsidamosfeterna, och stegen kallas bootstrapping-nätverk.

Även om det redan ges i diagrammet , kan värdena för dessa kondensatorer beräknas specifikt med hjälp av följande formel:

Hur man beräknar Bootstrap-dioder

Ovanstående ekvationer kan användas för att beräkna kondensatorvärdet för bootstrap-nätverket, för den tillhörande dioden måste vi överväga följande kriterier:

Dioderna aktiveras eller aktiveras i framåtförspänningsläget när högsidamosfeterna slås på och potentialen runt dem är nästan lika med BUS-spänningen över hela bryggmosfets spänningslinjer, därför måste bootstrap-dioden vara tillräckligt klassad för att för att blockera den fulla applicerade spänningen enligt specifikationerna.

Detta ser ganska lätt ut att förstå, men för att beräkna den aktuella betyget kan vi behöva göra lite matematik genom att multiplicera portens laddningsstorlek med växlingsfrekvensen.

Till exempel om mosfet IRF450 används med en omkopplingsfrekvens på 100 kHz, skulle den aktuella värdena för dioden vara cirka 12 mA. Eftersom detta värde ser ganska minimalt ut och de flesta dioder skulle ha en mycket högre strömbetyg än detta normalt, kanske specifik uppmärksamhet inte är nödvändig.

Med detta sagt kan diodens läckageegenskaper för övertemperatur vara avgörande att överväga, särskilt i situationer där bootstrap-kondensatorn kan antas lagra sin laddning under rimligt lång tid. Under sådana omständigheter kommer dioden att behöva vara en extremt snabb återhämtningstyp för att minimera storleken på laddningen från att tvingas tillbaka från bootstrap-kondensatorn mot IC-matningens skenor.

Några säkerhetstips

Som vi alla vet att mosfetter i 3-fas inverterarkretsar kan vara ganska utsatta för skador på grund av många riskabla parametrar som är inblandade i sådana koncept, särskilt när induktiva belastningar används. Jag har redan diskuterat detta utförligt i en av mina tidigare artiklar , och det rekommenderas strikt att hänvisa till den här artikeln och implementera mosfeterna enligt de givna riktlinjerna.

Använder sig av IC IRS2330

Följande diagram är utformade för att fungera som en 3-fas PWM-styrd växelriktare från en Arduino.

Det första diagrammet är kopplat med sex NOT-grindar från IC 4049. Detta steg används för att dela upp Arduino PWM-pulser i kompletterande hög / låg-logikpar så att en bro 3-fas växelriktardrivrutin IC IC IRS2330 kan göras kompatibla med de matade PWM: erna.

Det andra diagrammet ovan bildar bryggdrivningssteget för den föreslagna Arduino PWM, 3-fas växelriktardesign, med hjälp av IC IRS2330 broförare chip.

Ingångarna på IC som indikeras som HIN och LIN accepterar de dimensionerade Arduino PWM: erna från NOT-grindarna och driver utgångsnätet bildat av 6 IGBT som i sin tur driver den anslutna belastningen över sina tre utgångar.

1K-förinställningen används för att styra växelriktarens överströmgräns genom att på lämpligt sätt justera den över avstängningsstiftet på I, avkänningsmotståndet på 1 ohm kan reduceras på lämpligt sätt om strömmen en relativt högre ström anges för växelriktaren.

Avslutar:

Detta avslutar vår diskussion om hur man bygger en Arduino-baserad 3-fas växelriktarkrets. Om du har några ytterligare tvivel eller frågor om detta ämne är du välkommen att kommentera och få svaren snabbt.

För PCB Gerber Files och andra relaterade filer kan du hänvisa till följande länk:

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

Ovanstående detaljer bidrog med ' cybrax ''