Преобразователи частоты для управления асинхронного двигателя
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?ля выбора диодов необходимо знать средний ток, протекающий через них, а так же приложенное обратное напряжение.
Рассчитаем номинальный средний ток выпрямителя для питания схемы управления.
Ток нагрузки стабилизатора напряжения известен: формула 2.3.
Примем КПД стабилизатора равным 90%. Следовательно, средний ток через диод:
Максимальное обратное напряжение приложенное к диодам:
Частота приложенного напряжения 50Hz.
Расчет бустрепных конденсаторов С29-С31.
Для расчета этих конденсаторов необходимо показать схему протекания тока в драйвере и транзисторной стойке рис. х.
Рис. 2.9. Схема подключения бустрепной ёмкости
Как видно из рисунка, напряжение на эмиттере транзистора нижнего уровня всегда постоянное, следовательно, дополнительный источник питания для транзистора не нужен. В случае же с транзистором верхнего уровня, напряжение на эмиттере постоянно изменяется от нулевого до значения напряжения питания инвертора.
Принцип работы ёмкости следующий. Как видно из рисунка С29 будет заряжаться только при открытом ключе нижнего уровня до напряжения:
При включении ключа верхнего уровня, замкнется ключ S, который находится внутри драйвера(IR2233). После замыкания ключа S, ёмкость начнет отдавать свой заряд через резистор Rg в затвор транзистора верхнего уровня. После того как транзистор откроется, ток затвора практически равен нулю. Так же имеется ограничение минимального напряжения Uge=11В. Это то напряжение, при котором рассчитаны потери на транзисторном ключе. Следовательно:
В справочном материале на транзистор приводится суммарный заряд затвора силового ключа. Qg=315нКл.
Импульсный ток конденсатора
Как видно из выше приведенной схемы, для стабильной работы ключей верхнего уровня, необходимо включать ключи нижнего уровня. Это необходимое условие работы драйвера, т.к. иначе конденсатор не зарядится, что не создаст необходимый потенциал между затвором и эмиттером транзистора.
Расчет Rg. (R1-R6)
Эти резисторы необходимы для ограничения тока драйвера, а, соответственно, и тока затвора, так как максимальный выходной импульсный ток драйвера I=0.2A. Необходимо выполнить условие при котором импульсный ток не будет превышать 0.2А, так как в случае превышения микросхема драйвера будет перегреваться, что может привести к потере работоспособности.
Ток разряда ёмкости затвора драйвер может обеспечить вдвое больший, чем зарядный, поэтому вводим дополнительное сопротивление Rg1, которое подключается через диод (D25-D30). Ток выключения силового ключа равен 0.42А. Максимальное напряжение, которое до которого может зарядиться затвор транзистора равно 15В. Ток протекающий при выключении через Rg:
Расчет и выбор супрессоров (D25-D30).
Супрессор - устройство защищающее схемы от перенапряжения. Выбирать супрессоры следует из того, что напряжение Uge транзистора не должно превышать предельно допустимое значение 30В. Для устройства выберем супрессоры на 24В.
3. Программное обеспечение
В данном проекте программное обеспечение играет очень важную роль. Один из основных критериев проекта - себестоимость. Поэтому для реализации системы управления был выбран недорогой контроллер с мощным набором периферии, включающей ШИМ-модуль.
При создании программы был посчитан каждый такт и общее время выполнения программы обработки прерывания ШИМ модуля. Это было проведено для того, чтобы определить максимально возможную частоту опорного сигнала, при данном уровне сервисных возможностей. Частота опорного сигнала составила fоп=47590кГц. При разработке программного обеспечения был проведен тщательный анализ рационального использования аппаратных ресурсов и машинного времени программой.
В программе реализовано:
Задатчик интенсивности нарастания напряжения-частоты, с регулируемой постоянной времени нарастания. Возможность, при включении ещё одного канала АЦП, регулировать частоту-амплитуду после разгона двигателя. Возможность аварийного останова двигателя со сбросом энергии, при подключении доп. кнопки на PTA. Возможность использования функции by pass при подключении датчика положительного перехода фазы А питающей сети через ноль. Датчик положительного перехода через ноль: компаратор, триггер. Возможность плавного останова двигателя с той же интенсивностью, что и пуск, при подключении доп. кнопки на PTA. Так как эксплуатация этого устройства предполагается в закрытом малодоступном помещении, поэтому индикация не предусмотрена. Но возможность реализовать не составит труда, но надо понимать, что это снизит частоту опорного сигнала.
Описание работы программы (см. блок-схему программы рис. 3.1.).
Программное обеспечение состоит из основной программы и подпрограмм прерывания.
Основная часть программы состоит из инициализации и опроса кнопок Экстренное торможение, Замедление. При нажатии кнопки экстренного торможения происходит включение транзистора для сброса энергии двигателя, подача активного уровня на вход драйвера shutdown, снятие разрешения прерывания от ШИМ-модуля. Включение после нажатия этой кнопки только по сбросу. По нажатию кнопки замедление происходит включение задатчика интенсивности в обратном порядке, т.е. происходит все то же, что и при разгоне. В программе имеется три подпрограммы обработки прерывания. Преры