IR2110 dizajn upravljanja pogonom i DSP implementacija DC motora
S razvojem tehnologije energetske elektronike i novih materijala s permanentnim magnetima, istosmjerni motori se odlikuju svojom dobrom linearnošću i izvrsnim kontrolnim performansama u većini regulatora brzine kretanja i servo upravljačkih sustava zatvorene petlje (kao što su roboti, precizni alatni strojevi, automobilska elektronika, kućanskih aparata). Široko se koristi u području električnih uređaja i industrijskih procesa.
Trenutno je digitalizacija digitalne regulacije s istosmjernom strujom postala glavni trend, a algoritmi upravljanja visokim performansama motora uglavnom se ostvaruju glavnim kontrolnim čipom. Pojavom višenamjenskog digitalnog procesora signala (DSP) nastaju složeniji motori. Kontrolne strategije se provode. U ovom radu, TMS320F28335 je glavni kontrolni čip, IRF530 je pokretački čip, a IR2110 je kontrolni čip vožnje. Konstrukcija kontrole vožnje H-mosta primjenjuje se na istosmjerni motor. Ova kontrola je postigla dobre rezultate i ima visoku korisnu vrijednost.
1, načelo istosmjernog motora
2, dizajn sklopa hardvera
Opća ideja dizajna sklopa hardvera je: koristite PWM val za kontrolu prekidača K1, K4 i K2, K3 na slici 1 za kontrolu naprijed i natrag motora, te promjenu radnog ciklusa PWM vala kako bi se motor dobiti različit napon. Time se kontrolira brzina motora.
2.1, izbor sklopnih komponenti
Prekidni element može se odabrati iz bipolarnog tranzistora ili tranzistora s efektom polja. Budući da je snaga FET komponenta koja se kontrolira naponom, ona ima karakteristike velike ulazne impedancije, brzu brzinu prebacivanja, nema sekundarnog kvara i slično, te može zadovoljiti zahtjeve preklopnog djelovanja velike brzine. U ovom dizajnu sva četiri prekidača koriste IR-kanal pojačala tipa MOSFET cijev IRF530, koja ima struju odvoda 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 pogona.
2.2, izbor MOSFET pogonskog uređaja
IR nudi razne IC upravljačke programe za mostove, obično IR2110. Čip je monolitni integrirani upravljački modul za dvo-kanalne, visoko-naponske, brze uređaje s visokim naponom. Visoko integrirana tehnologija pomicanja razine u čipu uvelike pojednostavljuje zahtjeve za kontrolom napajanja uređaja za logičke sklopove. Poboljšajte pouzdanost pogonskog kruga. Konkretno, gornja cijev se napaja vanjskim kondenzatorom za podizanje, što uvelike smanjuje broj izvora napajanja u usporedbi s drugim upravljačkim sklopovima. Ovaj dizajn koristi IR's IR2110 kao čip vozača.
2.3, izbor frekvencije uključivanja
Učestalost PWM vala utjecat će na to može li motor iznositi maksimalni okretni moment i glatkoću okretnog momenta. Ovdje se uglavnom razmatra maksimalni okretni moment. Da bi se dobio maksimalni izlazni moment, potrebno je znati smjer pola rotora, odnosno odrediti položaj rotora, koji se može zanemariti za mali istosmjerni motor ovog projekta. Kako 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 namota motora, što je frekvencija veća, to je veća induktivna reaktansa, a veća frekvencija uzrokuje zakretni moment motora. Postanite manji [9]. Nakon analize i usporedbe, konačna frekvencija motora određena u ovom radu je 250Hz. Iako postoji određeni šum niske frekvencije, učinak izlaznog momenta je vrlo dobar.
2.4, izbor kontrolera
Trenutno, postoji mnogo načina za generiranje PWM valova, koji se mogu generirati posebnim čipom PWM generiranja valova, ili mikrokontrolera (kao što je jednočipni mikroračunalo, ARM, DSP, FPGA, itd.). U ovom radu, mikrokontroler koristi TI TMS320F28335 tip DSP, koji je središnji dio cijelog sustava upravljanja. Njegova učinkovitost određuje stabilnost cijelog hardverskog sustava u određenoj mjeri. TMS320F28335 je 32-bitni DSP s pomičnim zarezom s radnom frekvencijom od 150 MHz i 12 PWM izlaza. Šest od njih su PWM kanali visoke preciznosti, koji su idealni za upravljanje motorom.
2.5, cjelokupni dizajn upravljačkog kruga pogona
U skladu s izborom gornjih ključnih komponenti, shema sklopa upravljačkog sklopa pogona prikazanog na Sl. 3.
PWM val se generira od strane PWM-a DSP-a, a zatim šalje na optički sprežnik TLP521 putem otpornika R5 od 180 ohma. Budući da PWM frekvencija ovog dizajna nije visoka, zajednički optički sprežnik TLP521 ispunio je zahtjeve.
3, ispitivanje kruga
Ukupni rezultati ispitivanja pokazuju da DC motor radi glatko i da je kontrola točna, zadovoljavajući zahtjeve projekta.
U ovom radu, cjelokupni proces upravljanja H-mostom upravlja pogon za DC motor. Kao sklopna komponenta koristi se Power MOSFET čip IRF530. IR2110 se koristi kao upravljački uređaj za MOSFET. PWM signal generira DSP i šalje se na IR2110 putem optičkog sprežnika i logičke kontrole. Uspješno se izvodi plutajuća regulacija pogonskog napona nadlaktice, te se može ugodno izvršiti upravljanje start-stop i forward-reverse, a motor radi glatko i dobro, te se postiže svrha projektiranja. Upravljački krug pogona prikazan u ovom radu prikladan je i za druge slične aplikacije i ima veliku praktičnu referentnu vrijednost.
