Circuito Inversor Arduino trifásico com Código

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Um inversor trifásico Arduino é um circuito que produz uma saída CA trifásica por meio de um oscilador baseado em Arduino programado.

Neste post, aprendemos como fazer um circuito inversor trifásico baseado em microprocessador Arduino simples que pode ser atualizado de acordo com a preferência do usuário para operar uma determinada carga trifásica.



Já estudamos um método eficaz, mas simples Circuito inversor trifásico em um de nossos posts anteriores que dependia de opamps para gerar os sinais de onda quadrada de 3 fases, enquanto os sinais de push pull de 3 fases para conduzir os mosfets foram implementados usando CIs de driver de 3 fases especializados.

No presente conceito, também configuramos o estágio de alimentação principal usando esses CIs de driver especializados, mas o gerador de sinal trifásico é criado usando um Arduino.



Isso ocorre porque criar um driver trifásico baseado em Arduino pode ser extremamente complexo e não é recomendado. Além disso, é muito mais fácil obter CIs digitais eficientes prontos para o uso a preços muito mais baratos.

Antes de construir o circuito inversor completo, primeiro precisamos programar o seguinte código Arduino dentro de uma placa Arduino UNO e, em seguida, prosseguir com o resto dos detalhes.

Código do gerador de sinal do Arduino trifásico

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)
}
}

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

A forma de onda assumida usando o código acima pode ser visualizada no diagrama a seguir:

Imagem de onda quadrada trifásica

Depois de gravar e confirmar o código acima em seu Arduino, é hora de seguir em frente e configurar os estágios restantes do circuito.

Para isso, você precisará das seguintes peças, que espero que já tenha adquirido:

Peças necessárias

IC IR2112 - 3 nos (ou qualquer IC driver trifásico semelhante)
Transistores BC547 - 3 nos
capacitor 10uF / 25V e 1uF / 25V = 3 nos cada
100uF / 25V = 1no
1N4148 = 3nos (1N4148 é recomendado em vez de 1N4007)

Resistores, todos 1/4 watt 5%
100 ohms = 6nos
1K = 6nos

Detalhes de construção

Para começar, juntamos os 3 ICs para formar o estágio de driver mosfet de 3 fases pretendido, conforme indicado abaixo:

Driver Arduino trifásico

Uma vez que a placa do driver é montada, os transistores BC547 são conectados às entradas HIN e LIN do IC e ilustrados na figura a seguir:

driver do inversor arduino trifásico

Uma vez que os projetos acima são construídos, o resultado pretendido pode ser rapidamente verificado ligando o sistema.

Lembre-se de que o Arduino precisa de algum tempo para inicializar, portanto, é recomendável LIGAR o Arduino primeiro e, em seguida, LIGAR a alimentação de + 12V para o circuito do driver após alguns segundos.

Como calcular os capacitores de bootstrap

Como podemos ver nas figuras acima, um circuito requer alguns componentes externos próximos aos mosfets na forma de diodos e capacitores. Essas partes desempenham um papel crucial na implementação de comutação precisa dos mosfets do lado alto, e os estágios são chamados de rede de bootstrapping.

Embora já seja fornecido no diagrama , os valores desses capacitores podem ser calculados especificamente usando a seguinte fórmula:

fórmula do capacitor bootstrap full bridge

Como calcular os diodos de bootstrap

As equações acima podem ser usadas para calcular o valor do capacitor para a rede bootstrap, para o diodo associado temos que considerar os seguintes critérios:

Os diodos são ativados ou habilitados no modo de polarização direta quando os mosfets do lado alto são ligados e o potencial ao redor deles é quase igual à tensão do BUS através das linhas de tensão mosfet de ponte completa, portanto, o diodo bootstrap deve ser classificado o suficiente para ser capaz para bloquear a tensão aplicada total conforme especificado nos diagramas específicos.

Isso parece bastante fácil de entender, no entanto, para calcular a classificação atual, podemos ter que fazer algumas contas, multiplicando a magnitude da carga da porta pela frequência de chaveamento.

Por exemplo, se o mosfet IRF450 for usado com uma frequência de chaveamento de 100kHz, a corrente nominal para o diodo seria em torno de 12mA. Uma vez que este valor parece mínimo e a maioria dos diodos teria uma corrente nominal muito mais alta do que normalmente, atenção específica pode não ser essencial.

Dito isso, a característica de vazamento de superaquecimento do diodo pode ser crucial a ser considerada, especialmente em situações em que o capacitor bootstrap deve armazenar sua carga por um período de tempo razoavelmente sustentado. Em tal circunstância, o diodo precisará ser um tipo de recuperação ultrarrápida para minimizar a magnitude da carga de ser forçada de volta do capacitor de bootstrap em direção aos trilhos de alimentação do IC.

Algumas dicas de segurança

Como todos sabemos, mosfets em circuitos de inversor trifásico podem ser bastante vulneráveis ​​a danos devido a muitos parâmetros arriscados envolvidos com tais conceitos, especialmente quando cargas indutivas são usadas. Já discuti isso detalhadamente em um de meus artigos anteriores , e é estritamente recomendado consultar este artigo e implementar os mosfets de acordo com as diretrizes fornecidas.

Usando IC IRS2330

Os diagramas a seguir são projetados para funcionar como um inversor controlado por PWM trifásico de um Arduino.

O primeiro diagrama é conectado usando seis portas NOT do IC 4049. Este estágio é usado para bifurcar os pulsos PWM do Arduino em pares de lógica alta / baixa complementares para que o IC do driver do inversor de 3 fases em ponte IC IRS2330 pode ser compatível com os PWMs alimentados.

O segundo diagrama acima forma o estágio do driver de ponte para o Arduino PWM proposto, projeto de inversor trifásico, usando o IC IRS2330 chip de driver de ponte.

As entradas do IC indicadas como HIN e LIN aceitam os PWMs Arduino dimensionados das portas NOT e acionam a rede de ponte de saída formada por 6 IGBTs que, por sua vez, acionam a carga conectada em suas três saídas.

A predefinição de 1K é usada para controlar o limite de sobrecorrente do inversor, ajustando-o adequadamente através do pino de desligamento do I, o resistor de detecção de 1 ohm pode ser reduzido de forma adequada se a corrente de uma corrente relativamente maior for especificada para o inversor.

Empacotando:

Isso conclui nossa discussão sobre como construir um circuito inversor trifásico baseado em Arduino. Se você tiver mais dúvidas ou perguntas sobre este assunto, fique à vontade para comentar e obter respostas rapidamente.

Para os arquivos Gerber PCB e outros arquivos relacionados, você pode consultar o seguinte link:

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

Os detalhes acima foram contribuídos por ' Cybrax '




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