Circuito inverter trifase Arduino con codice

Un inverter trifase Arduino è un circuito che produce un'uscita CA trifase attraverso un oscillatore programmato basato su Arduino.

In questo post impariamo come realizzare un semplice circuito inverter trifase basato su Arduino a microprocessore che potrebbe essere aggiornato secondo le preferenze dell'utente per il funzionamento di un dato carico trifase.

Abbiamo già studiato un efficace ma semplice Circuito inverter trifase in uno dei nostri post precedenti che si basava su amplificatori operazionali per generare i segnali a onda quadra trifase, mentre i segnali push pull trifase per pilotare i mosfet sono stati implementati utilizzando circuiti integrati driver trifase specializzati.

Nel presente concetto configuriamo anche lo stadio di potenza principale utilizzando questi circuiti integrati per driver specializzati, ma il generatore di segnali trifase viene creato utilizzando un Arduino.

Questo perché la creazione di un driver trifase basato su Arduino può essere estremamente complessa e non è consigliata. Inoltre, è molto più facile ottenere circuiti integrati digitali efficienti pronti all'uso a tariffe molto più economiche.

Prima di costruire il circuito inverter completo, dobbiamo prima programmare il seguente codice Arduino all'interno di una scheda Arduino UNO, quindi procedere con il resto dei dettagli.

Codice generatore di segnale Arduino 3 fasi

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

La forma d'onda presunta utilizzando il codice sopra potrebbe essere visualizzata nel diagramma seguente:

Dopo aver masterizzato e confermato il codice sopra nel tuo Arduino, è ora di andare avanti e configurare le fasi del circuito rimanenti.

Per questo avrai bisogno delle seguenti parti che si spera potresti aver già procurato:

Parti necessarie

IC IR2112 - 3 nos (o qualsiasi circuito integrato trifase simile)
Transistor BC547 - 3 n
condensatore 10uF / 25V e 1uF / 25V = 3 n. ciascuno
100uF / 25V = 1no
1N4148 = 3nos (1N4148 è consigliato su 1N4007)

Resistori, tutti da 1/4 watt 5%
100 ohm = 6 no
1K = 6nos

Dettagli costruttivi

Per cominciare, uniamo i 3 circuiti integrati per formare lo stadio del driver mosfet a 3 fasi previsto, come indicato di seguito:

Una volta assemblata la scheda driver, i transistor BC547 vengono collegati agli ingressi HIN e LIN dell'IC, e illustrati nella figura seguente:

Una volta che i progetti di cui sopra sono stati costruiti, il risultato desiderato potrebbe essere rapidamente verificato accendendo il sistema.

Ricorda, l'Arduino ha bisogno di un po 'di tempo per avviarsi, quindi si consiglia di accendere prima Arduino e poi accendere l'alimentazione + 12V al circuito del driver dopo pochi secondi.

Come calcolare i condensatori di bootstrap

Come possiamo vedere nelle figure sopra, un circuito richiede un paio di componenti esterni vicino ai mosfet sotto forma di diodi e condensatori. Queste parti svolgono un ruolo cruciale nell'implementazione di una commutazione precisa dei mosfet high side e le fasi sono chiamate rete di bootstrap.

Sebbene già indicato nel diagramma , i valori di questi condensatori potrebbero essere calcolati in modo specifico utilizzando la seguente formula:

Come calcolare i diodi Bootstrap

Le equazioni precedenti possono essere utilizzate per calcolare il valore del condensatore per la rete di bootstrap, per il diodo associato dobbiamo considerare i seguenti criteri:

I diodi si attivano o sono abilitati nella modalità di polarizzazione diretta quando i mosfet del lato alto sono accesi e il potenziale intorno a loro è quasi uguale alla tensione del BUS attraverso le linee di tensione del mosfet a ponte intero, quindi il diodo di bootstrap deve essere sufficientemente valutato per essere in grado di bloccare la piena tensione applicata come specificato negli schemi specifici.

Sembra abbastanza facile da capire, tuttavia per calcolare la valutazione attuale, potremmo dover fare un po 'di matematica moltiplicando l'ampiezza della carica di gate per la frequenza di commutazione.

Ad esempio, se il mosfet IRF450 viene utilizzato con una frequenza di commutazione di 100 kHz, la corrente nominale per il diodo sarebbe di circa 12 mA. Poiché questo valore sembra abbastanza minimo e la maggior parte dei diodi avrebbe una corrente nominale molto più alta di questa normalmente, un'attenzione specifica potrebbe non essere essenziale.

Detto questo, la caratteristica di perdita di temperatura eccessiva del diodo può essere fondamentale da considerare, specialmente in situazioni in cui si può supporre che il condensatore di bootstrap immagazzini la sua carica per un periodo di tempo ragionevolmente sostenuto. In tale circostanza, il diodo dovrà essere un tipo di recupero ultra veloce per ridurre al minimo l'entità della carica che viene forzata indietro dal condensatore di bootstrap verso i binari di alimentazione dell'IC.

Alcuni suggerimenti per la sicurezza

Come tutti sappiamo, i mosfet nei circuiti inverter trifase possono essere abbastanza vulnerabili ai danni a causa di molti parametri rischiosi coinvolti in tali concetti, specialmente quando vengono utilizzati carichi induttivi. Ne ho già discusso in modo elaborato in uno dei miei articoli precedenti , e si consiglia vivamente di fare riferimento a questo articolo e implementare i mosfet secondo le linee guida fornite.

Utilizzando IC IRS2330

I seguenti diagrammi sono progettati per funzionare come un inverter controllato PWM trifase da un Arduino.

Il primo schema è cablato utilizzando sei porte NOT dall'IC 4049. Questa fase viene utilizzata per biforcare gli impulsi PWM di Arduino in coppie logiche complementari alto / basso in modo che il circuito integrato del driver dell'inverter a ponte trifase IC IRS2330 può essere reso compatibile con i PWM alimentati.

Il secondo diagramma dall'alto costituisce lo stadio del driver del ponte per il progetto Arduino PWM, inverter trifase proposto, utilizzando l'estensione IC IRS2330 chip del driver del ponte.

Gli ingressi dell'IC indicati come HIN e LIN accettano i PWM Arduino dimensionati dalle porte NOT e pilotano la rete bridge di uscita formata da 6 IGBT che a loro volta pilotano il carico collegato sulle loro tre uscite.

Il preset 1K viene utilizzato per controllare il limite di sovracorrente dell'inverter regolandolo adeguatamente attraverso il pin di spegnimento di I, il resistore di rilevamento da 1 ohm può essere ridotto in modo appropriato se la corrente è una corrente relativamente più alta per l'inverter.

Avvolgendo:

Questo conclude la nostra discussione su come costruire un circuito inverter trifase basato su Arduino. Se hai ulteriori dubbi o domande su questo argomento, non esitare a commentare e ottenere rapidamente le risposte.

Per i file Gerber PCB e altri file correlati è possibile fare riferimento al seguente collegamento:

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

I dettagli di cui sopra sono stati forniti da ' cybrax '