Рис. 1
На рис. 1 представлена схема инвертора. Тактовая частота микроконтроллера задана внешней цепью R5R6C2 Входящим в нее подстроенным резистором R5 можно ее установить такой, чтобы частота сформированного трехфазного напряжения соответствовала требуемой. На выходах RBO-RB5 микроконтроллера формируются сигналы управления узлами А1-A3 - мощными коммутаторами напряжения 300 В. Эти узлы идентичны и построены по стандартной схеме. При желании три установленные в них микросхемы IR2110 можно заменить одной - IR2130 На выходе RB7 микроконтроллера формируются импульсы установки триггера токовой защиты в исходное состояние. Трехфазное напряжение близкой к синусоидальной формы образуется на выходах ХТЗ-ХТ5 инвертора за счет программного изменения соотношения интервалов открытого и закрытого состояний "верхних" и "нижних" плеч коммутаторов А1- A3. В каждой фазе формируется по 36 импульсов переменной длительности на период выходного напряжения Больше, к сожалению, не позволяют ограниченные ресурсы примененного микроконтроллера.
Датчиком тока нагрузки инвертора для узла защиты от превышения его допустимого значения служит резистор R10, включенный в общую минусовую цепь питания коммутаторов А1- A3. Если падение напряжения на этом резисторе превысит 1,7 В, изменяется логический уровень напряжения на выходе компаратора DA1, что "перебрасывает" триггер из элементов DD2.1, DD2.2 в состояние с высоким уровнем на выходе элемента DD2.2. Этот уровень, поступая в узлы А1- A3 запрещает работу установленных там микросхем-драйверов, что приводит к немедленному закрыванию всех IGBT и к прекращению тока во всех трех фазах подключенного к инвертору электродвигателя Триггер возвращается в исходное состояние по сигналу микроконтроллера. Порог срабатывания защиты устанавливают подстроечным резистором R1. Источник напряжения 300 В собран по схеме, предложенной Э Мурадханя-ном и Э Пилипосяном в статье "Регулируемый выпрямитель для питания электродвигателей" ("Радио", 2006, №11, с. 40-43) с учетом поправки в "Радио", 2007, № 6, с. 50. Источник был дополнен сетевым фильтром При эксплуатации инвертора важно обеспечить очередность включения питающего напряжения. Первым напряжение 220 В подается на трансформатор Т1 (рис 1) и лишь затем включается напряжение 300 В Инвертор был проверен при работе с асинхронным трехфазным двигателем мощностью 1 кВт, обмотки которого были соединены треугольником. Форма тока в фазах, проверенная с помощью осциллографа, подключенного через трансформатор тока, оказалась практически синусоидальной. При проверке было выяснено, что пусковой момент на валу двигателя недостаточен, а пусковой ток слишком велик. Тот факт, что выходное напряжение источника 300 В после его включения плавно нарастает в течение приблизительно 3 с, был использован для устранения указанных недостатков путем плавного пуска двигателя. Для этого необходимо изменять частоту трехфазного напряжения пропорционально текущему значению напряжения источника 300 В Чтобы реализовать эту идею, микроконтроллер PIC16F84 был заменен на PIC16F676, имеющий встроенный АЦП.
Рис. 2
Схема замены показана на рис. 2. В программу микроконтроллера PIC16F676 введен анализ текущего значения напряжения источника 300 В. При его изменении от 0 до 300 В частота формируемого трехфазного напряжения нарастает от 12 до 50 Гц и в дальнейшем остается равной достигнутому значению.
Программы для микроконтроллеров PIC16F84 и РIС 16F676 можно скачать здесь
Раздел: [Конструкции средней сложности] Сохрани статью в:2zv.ru
Инвертор предназначен для управления скоростью и направлением вращения выходного вала однофазных асинхронных электродвигателей типа РД-09, ТУ 1-01-0268-83. Прибор представляет собой программно - аппаратное устройство, осуществляющее преобразование выпрямленного напряжения сети 220 В, 50 Гц в эквивалентное трехфазное напряжение 0 –127 В, 5 – 50 Гц методом широтно–импульсной модуляции.
Технические характеристики.
Прибор рассчитан на плавное регулирование скорости вращения выходного вала двигателей типа РД-09, имеющих следующие характеристики:
Конструктивно прибор выполнен в закрытом пластмассовом корпусе с отверстиями для крепления на монтажной панели. Печатная плата устройства закреплена на днище корпуса. Подключение внешних устройств производится через клеммную колодку.
Электрическая схема прибора выполнена без гальванической развязки от питающей сети 220 В, 50 Гц, с целью снижения себестоимости изделия. Выпрямленное напряжение сети, величиной около 300 В, используется для питания силовых ключей инвертора и, через импульсный понижающий стабилизированный преобразователь на DD1, VT1, для питания управляющей части схемы [ 1 ].
Микроконтроллер [ 2 ] DD4 запитан напряжением + 5 В через стабилизатор DA3, работающий от напряжения +12 В преобразователя, контроллер работает по программе, написанной на языке ASSEMВLER [ 3 ] по алгоритму, детально изложенному в [ 1 ]. Сформированные микроконтроллером ШИМ - сигналы с выходов PORTC через "high and low side driver" DD2, DD3, DD5 управляют силовыми ключами на транзисторах VT2 - VT7. Ключи формируют на обмотках электродвигателя эквивалентное ШИМ - напряжение, создающее в них синусоидальный ток, с соответствующим фазовым сдвигом в каждой обмотке.
Регулировка скорости вращения электродвигателя осуществляется путем изменения частоты тока, питающего его. Задатчиком скорости является внешний реостат, на который нагружен источник тока на транзисторе VT8. Управляющее напряжение с реостата подается на один из входов АЦП микроконтроллера, который преобразует его в число, определяющее скорость вращения электродвигателя.
Резистор R21 является датчиком тока. При превышении максимального выходного тока инвертора микроконтроллер фиксирует сигнал с R21 и отключает напряжение с электродвигателя.
Терморезистор R16 - датчик температуры. Если температура внутри корпуса прибора превысит 75оС микроконтроллер останавливает работу инвертора.
Современные фирменные инверторы имеют, как правило, выходную мощность от 100 Вт и, в силу наличия массы потребительских опций, обеспечивающих их универсальность, весьма дороги: 250 - 300 у. е. и выше. Вместе с тем, для конкретных требований, можно создать специализированное устройство, себестоимостью в несколько раз ниже, чему описанный здесь инвертор и является примером.
ЛИТЕРАТУРА 1. Microchip Technology Inc. AN967. Bidirectional VF Control of Single and 3 - Phase Induction Motors Using the PIC16F72. 2. Microchip Technology Inc. DS39582B. PIC16F87xA. Data Sheet. 28/40/44 - Pin Enhanced Flash Microcontrollers. 3. ООО "Микро - Чип". MРASM. Руководство пользователя. - М., 2001.
Скачать исходный код на языке asm (8 Кб). Загрузок: 449 Скачать печатную плату (23 Кб). Загрузок: 395
Автор статьи: Топников Александр Сергеевич E-mail: [email protected]
Просмотров: 6265
eldigi.ru
Назначение ножек микроконтроллера (МК), новая версия
| Номер ножки | Назначение | Описание |
| 1 | RESET | Сброс МК |
| 2 | OUT | Контроль выходной частоты 4-50Гц (100Гц) |
| 3 | OUT | Светодиод авария (перегрев) |
| 4 | INPUT | Защита по току (высокий уровень) для нормальной работы МК в старых схемах необходимо 4 ножку МК подключить через резистор 10к к +5В |
| 5 |
| Не используется |
| 6 | INPUT | Реверс (уровень высокий, низкий) |
| 7 | Vcc | |
| 8 | GND | Питание МК 0В |
| 9 |
| Кварц 8мГц |
| 10 |
| Кварц 8мГц |
| 11 | OUT | ШИМ 1 фаза А |
| 12 | OUT | ШИМ 2 фаза В |
| 13 |
| Не используется |
| 14 | INPUT | Переключатель ШИМ, высокий уровень 2кГц, низкий 16кГц |
| 15 | OUT | Высокий уровень появляется с задержкой 2сек. после вкл. питания |
| 16 | | Термореле, низкий уровень работа, высокий запрет |
| 17 | OUT | ШИМ 3 фаза С |
| 18 | OUT | Низкий уровень тормоз |
| 19 |
| Не используется |
| 20 | AVCC | +5В питание аналоговой части МК |
| 21 | Vref | Опорное напряжение |
| 22 | AGND | Общий аналоговой части МК |
| 23 | INPUT | Изменение выходной частоты (0..5В) |
| 24 | INPUT | Изменение выходного напряжение инвертора (0..5В) |
| 25 | INPUT | Изменение времени разгона и торможения (0..5В) |
| 26 |
| Не используется |
| 27 |
| Не используется |
| 28 |
| Не используется |
|
|
|
|
Новая версия микроконтроллера управления трёхфазным асинхронным двигателем
рис. 1
В версии заложены новые функции, так 4 ножка МК использует внешнее прерывание INT0 по спаду и может быть задействована как защита по току. При срабатывании данного прерывания МК снимает напряжение с АД о чем сигнализирует светодиод D1 (авария) 3 ножка МК.
Ещё одна особенность данной схемы, это использование микросхемы 7411 3-И вместо 7408 2-И. Третий вывод МС 7411 используется для запрета сигнала управления силового ключа при аварии (например сквозной ток) смотрим рис.2. Для более надёжной работы МК необходимо установить конденсаторы 0.01-0.047мкф между 6 ножкой МК и GND, а так же на 14, 16, 23, 24, 25 соответственно. Данное условие приемлемо ко всем схемам, что способствует более надёжной работы инвертора в целом.
рис 2.
Данная схема управления позволяет полностью гальванически развязать МК с силовой частью. На рис. 3 показана простое схемное решение как можно организовать защиту по току, Транзистор Q1 усиливает напряжение снятое с шунта, нагрузкой коллектора является диод оптопары. Задаваемый ток срабатывание можно регулировать, подбором шунта или резистора R14.
рис. 3
На рис. 4 показана ещё одна схема трёхфазного инвертора в котором силовая часть полностью гальванически развязана с МК.
рис. 4
На схемах вместо Atmega8 читать как Atmega48
Программное обеспечение для микроконтроллера Atmega48/88/168
vgtmaster.ucoz.ru
Как всем извесно, для подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к бытовой (однофазной) сети используют (в основном) схему подключения с фазосдвигающим конденсатором. При таком способе подключения электродвигатель отдает в нагрузку только около 60 процентов своей мощности. Для того чтобы двигатель работал на полную мощность, требуется его подключение к сети 380 Вольт. Как же получить из однофазного напряжения трехфазное? Все очень просто - получить трехфазное напряжение из однофазного можно спомощью электродвигателя, выполняющего функции генератора. Начнем с того,что любая электрическая машина обратима: генератор может служить двигателем и наоборот. Ротор обычного асинхронного электродвигателя после отключения одной из обмоток продолжает вращаться,причем между выводами отключенной обмотки наводится ЭДС. Это явление дает возможность использовать мощный трехфазный асинхронный электродвигатель в качестве преобразователя однофазного напряжения в трехфазное.
Рассмотрим подробнее процессы происходящие в двигателе. Под действием магнитного поля статора в обмотке ротора протекают токи превращающие ротор в электромагнит с явно выраженными полюсами, индуктирующий напряжение синусоидальной формы в обмотках статора, не подключенных к сети. Сдвиг фаз между синусоидами в разных обмотках зависит только от расположения последних на статоре и в трехфазном двигателе равен 120 градусам. Основное условие превращения асинхронного электродвигателя в преобразователь фаз - вращающийся ротор. Поэтому его следует предварительно раскрутить при помощи фазосдвигающего конденсатора. О том как подобрать (расчитать) конденсатор и какие элементы использовать для коммутации цепей таких устройств мы рассказывали в предидущей статье. Еще раз напоминаем,что конденсатор нужен только для запуска двигателя - генератора и после раскрутки ротора цепь конденсатора разрывают, а ротор продолжает вращаться. Емкость фазосдвигающего конденсатора можно даже немного уменьшить, так как двигатель - генератор не несет никакой нагрузки в момент запуска. К обмоткам статора подключают трехфазную нагрузку. Теперь рассмотрим практические схемы преобразователей. В качестве фазных преобразователей автором схем В. Клейменовым было испытано несколько моделей двигателей.
У первой схемы помимо трех фазных выходов выведена еще и нейтраль (от общей точки). О том как выполнить соединение общей точки с дополнительным проводником мы рассказывали в прошлой статье. Вторая схема преобразователя без нейтрали.
И наконец схема подключения "треугольник".
Во всех случаях двигатель запускают нажав на кнопку SB1 и удерживают ее до тех пор, пока частота вращения ротора генератора не достигнет номинальной. Затем замыкают выключатель SA1 а кнопку отпускают. Испытания всех трех способов включения электродвигателей,в качестве преобразователей фаз, показали удовлетворительные результаты. Один из недостатков таких преобразователей - неодинаковые фазные напряжения на выходе, что приводит к снижению КПД самого преобразователя и двигателя нагрузки. Чтобы исключить данную проблему, другой автор С.Гуров, предложил дополнить схему автотрансформатором.
В данном случае можно добиться примерного равенства фазных напряжений на выходе преобразователя посредством переключения отводов автотрансформатора. В качестве магнитопровода трансформатора автор использовал статор от неисправного электродвигателя мощностью 17кВт. Обмотка состоит из 400 витков провода сечением 4-6 квадратных миллиметров с отводами от каждых 40 витков. В качестве сердечника также можно использовать железо от старого сварочного трансформатора - нужно будет только произвести необходимые расчеты по количеству витков. В качестве электродвигателей преобразователей лучше использовать тихоходные двигатели (до 1000 оборотов в минуту). Мощность двигателя, используемого в качестве преобразователя фаз, должна быть больше мощности электропривода, который будет подключаться к выходу этого устройства. Порядок включения устройств такой. Сначала запускают преобразователь (до полной его "раскрутки" и выхода на рабочий режим). Затем подключают к нему нагрузку (потребитель) трехфазного тока. Выключают установку в обратной последовательности. Напоследок следует напомнить - все электромонтажные работы, настройки и испытания следует проводить только с соблюдением всех правил безопасности при работе с высоковольтными электрическими машинами! Автор: Элетродыч.
el-shema.ru
