Схема 3-фазного инвертора Arduino с кодом

Трехфазный инвертор Arduino - это схема, которая выдает трехфазный выход переменного тока через запрограммированный генератор на базе Arduino.

В этом посте мы узнаем, как создать простую схему трехфазного инвертора на базе микропроцессора Arduino, которую можно модернизировать в соответствии с предпочтениями пользователя для работы с заданной трехфазной нагрузкой.

Мы уже изучили эффективный, но простой Схема 3-х фазного инвертора в одном из наших предыдущих постов, в котором операционные усилители использовались для генерации трехфазных прямоугольных сигналов, а трехфазные двухтактные сигналы для управления МОП-транзисторами были реализованы с использованием специализированных трехфазных микросхем драйвера.

В настоящей концепции мы также настраиваем главный силовой каскад с использованием этих специализированных микросхем драйверов, но трехфазный генератор сигналов создается с использованием Arduino.

Это связано с тем, что создание трехфазного драйвера на базе Arduino может быть чрезвычайно сложным и не рекомендуется. Более того, гораздо проще получить для этой цели эффективные цифровые ИС в готовом виде по гораздо более низким ценам.

Перед построением полной схемы инвертора нам сначала нужно запрограммировать следующий код Arduino внутри платы Arduino UNO, а затем перейти к остальным деталям.

Код генератора трехфазных сигналов 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)
}
}

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

Предполагаемая форма сигнала с использованием приведенного выше кода может быть представлена ​​на следующей диаграмме:

После того, как вы записали и подтвердили приведенный выше код в вашем Arduino, пора двигаться дальше и настраивать оставшиеся этапы схемы.

Для этого вам потребуются следующие детали, которые, надеюсь, вы уже приобрели:

Необходимые детали

IC IR2112 - 3 шт. (Или любая аналогичная ИС с трехфазным драйвером)
Транзисторы BC547 - 3 шт.
конденсатор 10 мкФ / 25 В и 1 мкФ / 25 В = 3 шт. каждый
100 мкФ / 25 В = 1 нет
1N4148 = 3nos (1N4148 рекомендуется вместо 1N4007)

Резисторы, все 1/4 Вт 5%
100 Ом = 6НО
1K = 6nos

Конструктивные детали

Для начала мы соединяем 3 микросхемы, чтобы сформировать предполагаемую 3-фазную ступень драйвера mosfet, как показано ниже:

После сборки платы драйвера транзисторы BC547 подключаются к входам HIN и LIN ИС, что показано на следующем рисунке:

После того, как приведенные выше конструкции будут построены, желаемый результат можно быстро проверить, включив систему.

Помните, что Arduino нужно время для загрузки, поэтому рекомендуется сначала включить Arduino, а затем через несколько секунд включить питание +12 В на схему драйвера.

Как рассчитать начальные конденсаторы

Как мы видим на приведенных выше рисунках, для схемы требуется пара внешних компонентов рядом с МОП-транзисторами в виде диодов и конденсаторов. Эти части играют решающую роль в реализации точного переключения МОП-транзисторов высокого напряжения, и этапы называются сетью начальной загрузки.

Хотя уже приведено на схеме , номиналы этих конденсаторов могут быть специально рассчитаны по следующей формуле:

Как рассчитать бутстрап-диоды

Приведенные выше уравнения можно использовать для расчета емкости конденсатора для сети начальной загрузки, для соответствующего диода мы должны учитывать следующие критерии:

Диоды активируются или включаются в режиме прямого смещения, когда включены МОП-транзисторы высокого напряжения и потенциал вокруг них почти равен напряжению на шине на линиях напряжения МОП-транзисторов полного моста, поэтому начальный диод должен иметь достаточный номинал, чтобы иметь возможность для блокировки полного приложенного напряжения, как указано на конкретных схемах.

Это выглядит довольно легко для понимания, однако для расчета номинального тока нам, возможно, придется провести некоторую математику, умножив величину заряда затвора на частоту переключения.

Например, если используется mosfet IRF450 с частотой переключения 100 кГц, номинальный ток диода будет около 12 мА. Поскольку это значение выглядит довольно минимальным, и большинство диодов будут иметь гораздо более высокий номинальный ток, чем обычно, особое внимание может не требоваться.

При этом характеристика утечки из-за перегрева диода может иметь решающее значение, особенно в ситуациях, когда можно предположить, что конденсатор начальной загрузки сохраняет свой заряд в течение разумно продолжительного периода времени. В таких обстоятельствах диод должен быть сверхбыстрым восстанавливающимся типом, чтобы минимизировать величину заряда, возвращаемого от конденсатора начальной загрузки к шинам питания ИС.

Некоторые советы по безопасности

Как мы все знаем, МОП-транзисторы в схемах с 3-фазным инвертором могут быть весьма уязвимы к повреждению из-за множества рискованных параметров, связанных с такими концепциями, особенно при использовании индуктивных нагрузок. Я уже подробно обсуждал это в одном из своих предыдущие статьи , и настоятельно рекомендуется обратиться к этой статье и реализовать МОП-транзисторы в соответствии с данными рекомендациями.

С помощью Микросхема IRS2330

Следующие ниже схемы предназначены для работы в качестве 3-фазного инвертора с ШИМ-управлением от Arduino.

Первая схема подключена с использованием шести логических элементов НЕ от IC 4049. Этот каскад используется для разделения импульсов ШИМ Arduino на комплементарные пары высокого / низкого логического уровня, так что ИС драйвера трехфазного инвертора моста Микросхема IRS2330 могут быть сделаны совместимыми с питаемыми ШИМ.

Вторая диаграмма сверху формирует каскад драйвера моста для предлагаемой конструкции трехфазного инвертора Arduino PWM с использованием Микросхема IRS2330 микросхема драйвера моста.

Входы IC, обозначенные как HIN и LIN, принимают заданные размеры ШИМ Arduino от ворот НЕ и управляют выходной мостовой сетью, образованной 6 IGBT, которые, в свою очередь, управляют подключенной нагрузкой через свои три выхода.

Предварительная установка 1 кОм используется для управления пределом перегрузки по току инвертора, соответствующим образом регулируя его на выводе отключения I, чувствительный резистор 1 Ом может быть уменьшен соответствующим образом, если для инвертора задан относительно более высокий ток.

Заключение:

На этом мы завершаем обсуждение того, как построить схему трехфазного инвертора на базе Arduino. Если у вас есть какие-либо сомнения или вопросы по этому поводу, не стесняйтесь комментировать и быстро получать ответы.

Для файлов PCB Gerber и других связанных файлов вы можете перейти по следующей ссылке:

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

Вышеуказанные детали предоставлены Cybrax '