IR2110 dizajn kontrole pogona i DSP implementacija DC motora
Sa razvojem tehnologije energetske elektronike i novih materijala sa permanentnim magnetima, DC motori se odlikuju svojom dobrom linearnošću i odličnim kontrolnim performansama u većini regulatora brzine kretanja i servo kontrolnih sistema zatvorene petlje (kao što su roboti, precizni alatni strojevi, automobilska elektronika, kućni aparati). Široko se koristi u oblasti električnih aparata i industrijskih procesa.
Trenutno je digitalizacija kontrole motora istosmjerne struje postala glavni trend, a algoritmi upravljanja motorima visokih performansi se uglavnom ostvaruju glavnim kontrolnim čipom. Pojavom višefunkcijskog digitalnog procesora signala (DSP) nastaju složeniji motori. Kontrolne strategije se implementiraju. U ovom radu, TMS320F28335 je glavni kontrolni čip, IRF530 je upravljački čip, a IR2110 je kontrolni čip vožnje. Konstrukcija kontrole vožnje H-mosta se primjenjuje na DC motor. Ova kontrola je postigla dobre rezultate i ima visoku upotrebnu vrijednost.
1, DC motorni princip
2, hardverski dizajn sklopa
Opšta ideja dizajna hardverskog sklopa je: koristite PWM val za kontrolu prekidača K1, K4 i K2, K3 na slici 1 za kontrolu naprijed i nazad motora, i promjenu radnog ciklusa PWM vala kako bi se motor dobijate različit napon. Time se kontrolira brzina motora.
2.1, izbor sklopnih komponenti
Prekidni element može biti izabran iz bipolarnog tranzistora ili tranzistora sa efektom polja. Budući da je snaga FET komponenta koja se kontroliše naponom, ona ima karakteristike velike ulazne impedancije, brzu brzinu prebacivanja, nema sekundarnog kvara i slično, i može zadovoljiti zahtjeve preklopnog djelovanja velike brzine. U ovom dizajnu, sva četiri prekidača koriste IR pojačalo tipa M-MOSFET pojačalo tipa IRF530, koje ima odvodnu struju od 14A i može izdržati jednu impulsnu struju od 49A. Maksimalni napon je 100V, a njegov otpor na otpornost nije veći od 0.16Ω. Ispunite zahtjeve vožnje.
2.2, izbor MOSFET pogonskog uređaja
IR nudi različite IC upravljačke programe za mostove, tipično IR2110. Čip je monolitni integrisani upravljački modul za dvokanalne, visoko-naponske, visoko-naponske uređaje koji pokreću vrata. Visoko integrisana tehnologija pomeranja nivoa u čipu uveliko pojednostavljuje zahtjeve kontrole uređaja za logičke sklopove. Poboljšajte pouzdanost pogonskog kruga. Posebno, gornja cijev se napaja vanjskim kondenzatorom za podizanje, što u velikoj mjeri smanjuje broj izvora napajanja u odnosu na druge upravljačke programe. Ovaj dizajn koristi IR IR1010 kao čip vozača.
2.3, izbor frekvencije uključivanja
Frekvencija PWM talasa će utjecati na to da li motor može isporučiti maksimalni okretni moment i glatkoću momenta. Ovdje se uglavnom razmatra maksimalni moment. Da bi se dobio maksimalni izlazni moment, potrebno je znati pravac pola rotora, odnosno odrediti položaj rotora, koji se može zanemariti za mali DC motor ovog projekta. Da bi se izbjegla relativno velika buka motora, frekvencija PWM valova trebala bi biti izvan opsega akustičkog vala što je više moguće. S druge strane, zbog induktivne prirode namotaja motora, što je frekvencija veća, to je veća induktivna reaktansa, a veća frekvencija će uzrokovati moment motora. Postanite manji [9]. Nakon analize i poređenja, konačna frekvencija motora određena u ovom radu je 250Hz. Iako postoji određeni šum niske frekvencije, efekat izlaznog momenta je vrlo dobar.
2.4, izbor kontrolera
Trenutno, postoji mnogo načina za generisanje PWM talasa, koji mogu biti generisani posebnim čipom za generisanje PWM talasa, ili mikrokontrolera (kao što je mikro čip sa jednim čipom, ARM, DSP, FPGA, itd.). U ovom radu, mikrokontroler koristi TI TMS320F28335 tip DSP, koji je osnovni dio cijelog sustava upravljanja. Njegove performanse donekle određuju stabilnost čitavog hardverskog sistema. TMS320F28335 je 32-bitni DSP s pomičnim zarezom s radnom frekvencijom od 150MHz i 12 PWM izlaza. Šest od njih su PWM kanali visoke preciznosti, koji su idealni za kontrolu motora.
2.5, ukupni dizajn upravljačkog kruga pogona
U skladu sa izborom gore navedenih ključnih komponenti, dijagram strujnog sklopa hardvera za upravljanje pogonom prikazan na SL. 3 je dizajniran.
PWM val se generiše od strane PWM-a DSP-a i zatim se šalje na optički sprežnik TLP521 preko otpornika R5 od 180 oma. Pošto PWM frekvencija ovog dizajna nije visoka, zajednički optički sprežnik TLP521 ispunio je zahtjeve.
3, ispitivanje kruga
Ukupni rezultati testa pokazuju da DC motor radi glatko i kontrola je točna, zadovoljavajući zahtjeve projekta.
U ovom radu, celokupna konstrukcija procesa upravljanja H-mostom se primenjuje na DC motor. Kao komutacijska komponenta koristi se Power MOSFET čip IRF530. IR2110 se koristi kao upravljačka jedinica za MOSFET. PWM signal generira DSP i šalje se na IR2110 putem optičkog sprežnika i logičke kontrole. Plutajuća kontrola pogonskog napona nadlaktice je uspješno izvedena, a start-stop i forward-reverse upravljanje mogu biti pogodno izvedeni, a motor radi glatko i dobro, a svrha dizajna je postignuta. Upravljački krug pogona prikazan u ovom radu je pogodan i za druge slične aplikacije i ima veliku praktičnu referentnu vrijednost.
