
Isi kandungan:
2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2025-01-23 15:01



Projek ini pada dasarnya adalah Litar Pemandu untuk Peralatan yang disebut SemiTeach yang baru-baru ini kami beli untuk jabatan kami. Gambar peranti ditunjukkan.
Menyambungkan litar pemacu ini ke 6 mosfet menghasilkan tiga voltan Ac bergeser 120 darjah. Julat adalah 600 V untuk peranti SemiTeach. Peranti juga mempunyai terminal output ralat terbina yang memberikan keadaan rendah ketika mengesan kesalahan pada salah satu dari tiga fasa tersebut
Penyongsang biasanya digunakan dalam Industri Tenaga untuk menukar voltan DC Sumber banyak generasi menjadi Voltan AC untuk penghantaran dan pengedaran yang cekap. Bulu termore, ia juga digunakan untuk mengeluarkan tenaga dari Uninterruptable Power Series (UPS). Penyongsang memerlukan Litar Pemandu Gerbang untuk menggerakkan suis Power Electronics yang digunakan di litar untuk penukaran. Terdapat banyak jenis Gerbang Isyarat yang dapat dilaksanakan. Laporan berikut membincangkan reka bentuk dan pelaksanaan Circuit Driver Gerbang untuk Inverter Tiga Fasa menggunakan Konduksi 180 darjah. Laporan ini memberi tumpuan kepada reka bentuk Litar Pemandu Gerbang di mana butiran reka bentuk lengkap ditulis. Selanjutnya, projek ini juga merangkumi perlindungan mikrokontroler dan litar semasa keadaan ralat. Keluaran litar adalah 6 PWM untuk 3 kaki Inverter Tiga Fasa.
Langkah 1: Kajian Literatur


Banyak aplikasi dalam Industri Tenaga memerlukan penukaran Voltan DC ke voltan AC seperti penyambungan Solar Panel ke Grid Nasional atau untuk menghidupkan peranti AC. Penukaran DC ke AC ini dicapai menggunakan Inverter. Berdasarkan jenis pembekalan, terdapat dua jenis penyongsang: Inverter Fasa Tunggal dan Inverter Tiga Fasa. Inverter Fasa Tunggal mengambil voltan DC sebagai input dan menukarnya kepada Voltan AC Fasa Tunggal sementara penukar Inverter Tiga Fasa menukar Voltan DC menjadi Voltan AC Tiga Fasa.
Rajah 1.1: Penyongsang Tiga Fasa
Inverter tiga fasa menggunakan 6 suis transistor seperti gambar di atas yang digerakkan oleh PWM Signals menggunakan Gate Driver Circuits.
Isyarat Gating dari penyongsang harus mempunyai perbezaan fasa 120 darjah sehubungan satu sama lain untuk memperoleh output seimbang tiga fasa. Dua jenis isyarat kawalan boleh digunakan untuk menjalankan litar ini
• Pengaliran 180 darjah
• Pengaliran 120 darjah
Mod Pengaliran 180 darjah
Dalam mod ini, setiap transistor dihidupkan selama 180 darjah. Dan pada bila-bila masa, tiga transistor tetap dihidupkan, satu transistor di setiap cawangan. Dalam satu kitaran, terdapat enam mod operasi dan setiap mod beroperasi selama 60 darjah kitaran. Isyarat gerbang dialihkan dari satu sama lain dengan perbezaan fasa 60 darjah untuk mendapatkan bekalan seimbang tiga fasa.
Rajah 1.2: Konduktif 180 darjah
Mod Pengaliran 120 darjah
Dalam mod ini, setiap transistor dihidupkan selama 120 darjah. Dan pada bila-bila masa, hanya dua transistor yang melakukan. Perlu diingatkan bahawa pada bila-bila masa, di setiap cawangan, hanya satu transistor yang harus dihidupkan. Harus ada perbezaan fasa 60 darjah antara Isyarat PWM untuk mendapatkan output AC tiga fasa yang seimbang.
Rajah 1.3: Pengaliran 120 darjah
Kawalan Waktu Mati
Satu langkah berjaga-jaga yang sangat penting adalah bahawa pada satu kaki, kedua-dua transistor tidak boleh dihidupkan pada masa yang sama jika tidak, Sumber DC akan litar pintas dan litarnya rosak. Oleh itu, sangat mustahak untuk menambahkan selang waktu yang sangat pendek antara putaran satu transistor dan menghidupkan transistor yang lain.
Langkah 2: Gambarajah Blok

Langkah 3: Komponen



Dalam bahagian ini perincian mengenai reka bentuk akan disajikan dan akan dianalisis.
Senarai Komponen
• Optocoupler 4n35
• IC pemacu IR2110
• Transistor 2N3904
• Diod (UF4007)
• Diod Zener
• Relay 5V
• DAN Pintu 7408
• ATiny85
Optocoupler
Optocoupler 4n35 telah digunakan untuk pengasingan optik mikrokontroler dari litar lain. Rintangan yang dipilih berdasarkan formula:
Rintangan = Nilai Voltan / Arus Semasa
Rintangan = 1.35V / 13.5mA
Rintangan = 100ohms
Rintangan output yang bertindak sebagai rintangan turun adalah 10k ohm untuk pengembangan voltan yang betul di seberang.
IR 2110
Ini adalah IC mengemudi gerbang yang biasanya digunakan untuk mengemudi MOSFET. Ia adalah IC Pemandu Sisi Tinggi dan Rendah 500 V dengan sumber 2.5 A khas dan arus sinki A A dalam 14 IC Pembungkusan Lead.
Kapasitor Bootstrap
Komponen IC pemacu yang paling penting adalah kapasitor bootstrap. Kapasitor bootstrap mesti dapat membekalkan caj ini, dan mengekalkan voltan penuhnya, jika tidak, akan ada jumlah riak yang ketara pada voltan Vbs, yang boleh jatuh di bawah penguncian voltan Vbsuv, dan menyebabkan output HO berhenti berfungsi. Oleh itu cas dalam kapasitor Cbs mestilah minimum dua kali ganda dari nilai di atas. Nilai kapasitor minimum dapat dikira dari persamaan di bawah.
C = 2 [(2Qg + Iqbs / f + Qls + Icbs (kebocoran) / f) / (Vcc − Vf −Vls − Vmin)]
Di mana sebagai
Vf = Turun voltan ke hadapan merentasi diod bootstrap
VLS = Penurunan voltan di FET sisi rendah (atau beban untuk pemacu sisi tinggi)
VMin = Voltan minimum antara VB dan VS
Qg = Caj gerbang FET sisi tinggi
F = Kekerapan operasi
Icbs (leak) = Arus kebocoran kapasitor bootstrap
Qls = caj peralihan tahap yang diperlukan setiap kitaran
Kami telah memilih nilai 47uF.
Transistor 2N3904
The 2N3904 adalah transistor persimpangan bipolar NPN yang biasa digunakan untuk aplikasi penguat atau pertukaran kuasa rendah untuk tujuan umum. Ia dapat menangani arus 200 mA (maksimum mutlak) dan frekuensi setinggi 100 MHz ketika digunakan sebagai penguat.
Diod (UF4007)
Semikonduktor jenis I resistiviti tinggi digunakan untuk memberikan kapasitansi diod yang lebih rendah (Ct). Akibatnya, diod PIN bertindak sebagai perintang berubah dengan bias ke hadapan, dan berkelakuan sebagai kapasitor dengan bias terbalik. Ciri frekuensi tinggi (kapasitansi rendah memastikan kesan minimum dari garis isyarat) menjadikannya sesuai untuk digunakan sebagai elemen perintang berubah dalam pelbagai aplikasi, termasuk atenuator, pertukaran isyarat frekuensi tinggi (iaitu telefon bimbit yang memerlukan antena), dan rangkaian AGC.
Zener Diod
Dioda Zener adalah jenis dioda tertentu yang, tidak seperti yang normal, memungkinkan arus mengalir tidak hanya dari anod ke katodnya, tetapi juga ke arah terbalik, ketika voltan Zener tercapai. Ia digunakan sebagai pengatur voltan. Zener diod mempunyai persimpangan p-n yang sangat doped. Diod normal juga akan terurai dengan voltan terbalik tetapi voltan dan ketajaman lutut tidak ditentukan sebagaimana dioda Zener. Dioda normal juga tidak dirancang untuk beroperasi di kawasan pemecahan, tetapi dioda Zener dapat beroperasi di wilayah ini.
Geganti
Relay adalah suis yang membuka dan menutup litar secara elektromekanik atau elektronik. Relay mengawal satu litar elektrik dengan membuka dan menutup kenalan di litar lain. Apabila kenalan geganti biasanya terbuka (TIDAK), ada kenalan terbuka apabila geganti tidak diaktifkan. Apabila kenalan geganti adalah Normally Closed (NC), terdapat kontak tertutup apabila geganti tidak diaktifkan. Dalam mana-mana keadaan, penggunaan arus elektrik pada kenalan akan mengubah keadaannya
DAN GATE 7408
Logic AND Gate adalah jenis gerbang logik digital yang outputnya HIGH ke tahap logik 1 apabila semua inputnya TINGGI
ATiny85
Ia adalah mikrokontroler berasaskan mikro Chip 8-bit AVR RISC berkuasa rendah yang menggabungkan memori 8KB ISP fl abu, 512B EEPROM, 512-Byte SRAM, 6 jalur I / O tujuan umum, 32 daftar kerja tujuan umum, satu pemasa / kaunter 8-bit dengan mod perbandingan, satu pemasa / kaunter kelajuan tinggi 8-bit, USI, gangguan dalaman dan luaran, penukar A-D 10-bit 4-saluran.
Langkah 4: Kerja dan Litar Dijelaskan
Dalam bahagian ini kerja litar akan dijelaskan secara terperinci.
Penjanaan PWM
PWM telah dihasilkan dari mikrokontroler STM. TIM3, TIM4 dan TIM5 telah digunakan untuk menghasilkan tiga PWM sebanyak 50 peratus kitar tugas. Peralihan fasa 60 darjah digabungkan antara tiga PWM menggunakan kelewatan masa. Untuk isyarat 50Wz PWM, kaedah berikut digunakan untuk mengira kelewatan
kelewatan = Tempoh Masa ∗ 60/360
kelewatan = 20ms ∗ 60/360
kelewatan = 3.3ms
Pengasingan Mikrokontroler menggunakan Optocoupler
Pengasingan antara mikrokontroler dan litar selebihnya telah dilakukan menggunakan optocoupler 4n35. Voltan pengasingan 4n35 sekitar 5000 V. Ia digunakan untuk perlindungan mikrokontroler dari arus terbalik. Oleh kerana mikrokontroler tidak tahan voltan negatif, oleh itu, untuk perlindungan mikrokontroler, optocoupler digunakan.
IC Pemacu Gate Driving CircuitIR2110 telah digunakan untuk menyediakan PWM beralih ke MOSFET. PWM dari mikrokontroler telah disediakan pada input IC. Oleh kerana IR2110 tidak mempunyai Gerbang NOT yang terpasang maka BJT digunakan sebagai penyongsang ke pin Lin. Ia kemudian memberikan PWM pelengkap kepada MOSFET yang akan dipacu
Pengesanan Ralat
Modul SemiTeach mempunyai 3 pin ralat yang biasanya TINGGI pada 15 V. Setiap kali terdapat ralat dalam litar, salah satu pin menuju ke tahap RENDAH. Untuk melindungi komponen litar, litar mesti dipotong semasa keadaan ralat. Ini dapat dicapai dengan menggunakan AND Gate, ATiny85 Microcontroller dan Relay 5 V. Penggunaan Gerbang DAN
Input ke AND Gate adalah 3 pin ralat yang berada pada keadaan TINGGI dalam keadaan normal sehingga keluaran AND Gate adalah TINGGI dalam keadaan normal. Sebaik sahaja terdapat ralat, satu pin pergi ke 0 V dan dengan itu keluaran AND Gate menjadi RENDAH. Ini boleh digunakan untuk memeriksa sama ada terdapat kesalahan atau tidak di litar. Vcc ke Pintu AND disediakan melalui Zener Diode.
Memotong Vcc melalui ATiny85
Output Gerbang AND disalurkan ke Mikrokontroler ATiny85 yang menghasilkan gangguan sebaik sahaja ada ralat. Ini seterusnya mendorong Relay yang memotong Vcc semua komponen kecuali ATiny85.
Langkah 5: Simulasi



Untuk simulasi, kami telah menggunakan PWM dari fungsi generator di Proteus dan bukan model STMf401 kerana tidak terdapat di Proteus. Kami telah menggunakan Opto-Coupler 4n35 untuk pengasingan antara pengawal mikro dan litar lain. IR2103 digunakan dalam simulasi sebagai penguat semasa yang memberi kita PWM pelengkap.
Diagram Skematik Gambarajah skematik diberikan seperti berikut:
Output Sisi Tinggi Output ini adalah antara HO dan Vs. Angka berikut menunjukkan output dari tiga PWM sisi tinggi.
Output Sisi Rendah Output ini antara LO dan COM. Angka berikut menunjukkan output dari tiga PWM sisi tinggi.
Langkah 6: Susun atur Skematik dan PCB


Susun atur skematik dan PCB yang dibuat di Proteus telah ditunjukkan
Langkah 7: Hasil Perkakasan



PWM pelengkap
Gambar berikut menunjukkan output salah satu IR2110 yang saling melengkapi
PWM Tahap A dan B
Fasa A dan B adalah 60 darjah fasa beralih. Ia ditunjukkan dalam gambar
PWM Tahap A dan C
Fasa A dan C adalah -60 darjah fasa beralih. Ia ditunjukkan dalam gambar
Langkah 8: Pengekodan
Code dikembangkan di Atollic TrueStudio. Untuk memasang Atollic anda boleh melihat tutorial saya sebelumnya atau memuat turun dalam talian.
Projek yang lengkap telah ditambah.
Langkah 9: Terima kasih
Mengikut tradisi saya, saya ingin mengucapkan terima kasih kepada ahli kumpulan saya yang membantu saya dalam menyelesaikan projek yang hebat ini.
Semoga pengajaran ini dapat membantu anda.
Ini saya tandatangan:)
Selamat sejahtera
Tahir Ul Haq
EE, UET LHR Pakistan
Disyorkan:
Tiga Litar Pembesar Suara -- Tutorial Langkah demi Langkah: 3 Langkah

Tiga Litar Pembesar Suara || Tutorial Langkah-demi-Langkah: Loudspeaker Circuit menguatkan isyarat audio yang diterima dari persekitaran ke MIC dan menghantarnya ke Speaker dari tempat audio diperkuat dihasilkan. Di sini, saya akan menunjukkan kepada anda tiga cara berbeza untuk membuat Loudspeaker Circuit ini menggunakan:
Jumlah Litar Produk Menggunakan Gerbang Logik: 4 Langkah

Jumlah Litar Produk Menggunakan Gerbang Logik: Dalam petunjuk ini, saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana membuat sistem anda sendiri menggunakan jumlah produk, sedikit aljabar Boolean, dan beberapa gerbang logik. Anda tidak perlu membuat sistem tepat yang sama dengan yang terdapat dalam tutorial ini, tetapi anda boleh menggunakan
Menggunakan Litar untuk Mengukur Voltan Gerbang Digital: 7 Langkah

Menggunakan Litar untuk Mengukur Voltan Gerbang Digital: Litar digital umumnya menggunakan bekalan 5 volt. Voltan digital yang dari 5v -2.7 volt dalam siri TTL (sejenis cip bersepadu digital) dianggap tinggi dan mempunyai nilai 1. voltan digital borang 0-0.5 dianggap rendah dan mempunyai
Relay Perbezaan Peratusan untuk Perlindungan Transformer Tiga Fasa: 7 Langkah

Relay Pembezaan Peratusan untuk Perlindungan Transformer Tiga Fasa: Dalam Instruksional ini, saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana membuat Relay Perbezaan Peratusan menggunakan Arduino, yang merupakan papan mikrokontroler yang sangat biasa. Transformer kuasa adalah peralatan terpenting untuk memindahkan kuasa dalam sistem kuasa. Kos untuk membaiki da
Litar Sensor Tiga Sentuhan + Litar Pemasa Sentuh: 4 Langkah

Tiga Litar Sensor Sentuh + Litar Pemasa Sentuh: Sensor Sentuh adalah litar yang AKTIF apabila mengesan sentuhan pada Pin Sentuh. Ia berfungsi secara sementara iaitu beban akan AKTIF hanya untuk masa sentuhan dibuat pada pin. Di sini, saya akan menunjukkan kepada anda tiga cara berbeza untuk membuat sentuhan