Circuito inversor trifásico Arduino com código

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

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

Já estudamos um circuito inversor trifásico eficaz, porém simples, em uma de nossas publicações anteriores, que contava com opamps para gerar sinais de onda quadrada de 3 fases, enquanto os sinais push pull de 3 fases para acionar os mosfets foram implementados usando circuitos integrados de controladores trifásicos especializados. .

No conceito atual, também configuramos o estágio principal de energia usando esses ICs controladores especializados, mas o gerador de sinal trifásico é criado usando um Arduino.

Isso ocorre porque a criação de um controlador trifásico baseado em Arduino pode ser extremamente complexo e não é recomendado. Além disso, é muito mais fácil obter CIs digitais digitais eficientes para uso a um preço muito mais barato.

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

Código gerador de sinal trifásico Arduino

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 seguinte diagrama:

Imagem de onda quadrada trifásica

Depois de gravar e confirmar o código acima no seu Arduino, é hora de prosseguir e configurar os estágios restantes do circuito.

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

Peças necessárias

IC IR2112 – 3 nos (ou qualquer controlador IC trifásico similar)
Transistores BC547 – 3 nos
10uF / 25V e 1uF / 25V = 3 nós cada
100uF / 25V = 1no
1N4148 = 3nos (1N4148 é recomendado em 1N4007)

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

Detalhes construtivos

Para começar, juntamos os 3 circuitos integrados para formar o estágio planejado do controlador de mosfet trifásico, da seguinte maneira:

Controlador trifásico Arduino

Uma vez montada a placa controladora, os transistores BC547 se conectam às entradas HIN e LIN do IC e são ilustrados na figura a seguir:

controlador trifásico do inversor arduino

Uma vez criados os projetos acima, o resultado esperado pode ser verificado rapidamente, ligando o sistema.

Lembre-se de que o Arduino precisa de algum tempo para inicializar; portanto, é recomendável ligar o Arduino primeiro e depois ligar a fonte de + 12V ao circuito do controlador após alguns segundos.

Como calcular capacitores de autoinicialização

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

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

fórmula completa do capacitor de partida do jumper

Como calcular diodos de Bootstrap

As equações acima podem ser usadas para calcular o valor do capacitor para a rede inicial. Para o diodo associado, devemos considerar os seguintes critérios:

Os diodos são ativados ou habilitados no modo de polarização direta quando os mosfets laterais altos estão ativados e o potencial ao seu redor é quase igual à tensão do barramento nas linhas de tensão completas do mosfet da ponte, portanto , o diodo de partida deve ser qualificado o suficiente para bloquear toda a tensão aplicada, conforme especificado nos diagramas específicos.

Parece fácil o suficiente para entender, no entanto, para calcular a classificação atual, podemos ter que fazer alguns cálculos multiplicando a magnitude da carga do portão pela frequência de comutação.

Por exemplo, se o mosfet IRF450 for usado com uma frequência de comutação de 100 kHz, a taxa de corrente para o diodo seria de cerca de 12 mA. Como esse valor parece bastante mínimo e a maioria dos diodos teria uma classificação de corrente muito maior do que essa normalmente, atenção específica pode não ser essencial.

Dito isto, a característica de vazamento por temperatura excessiva do diodo pode ser crucial a ser considerada, especialmente em situações em que o capacitor de partida deve armazenar sua carga por um período de tempo razoavelmente sustentado. Em tal circunstância, o diodo deve ser do tipo de recuperação ultrarrápida para minimizar a magnitude da carga que é forçada a reverter do capacitor de partida para os trilhos de alimentação do IC.

Algumas dicas de segurança

Como todos sabemos, os mosfets em circuitos inversores trifásicos podem ser bastante vulneráveis ​​a danos devido a muitos parâmetros de risco relacionados a esses conceitos, especialmente quando cargas indutivas são usadas. Eu já discuti isso em detalhes em um dos meus artigos anteriores, e é altamente recomendável consultar este artigo e implementar os mosfets de acordo com as diretrizes fornecidas.

Usando IC IRS2330

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

O primeiro diagrama é conectado usando seis portas NOT do IC 4049. Esse estágio é usado para ramificar os pulsos PWM do Arduino em pares lógicos alto / baixo complementares, para que o controlador IC do inversor trifásico de uma ponte IC IRS2330 pode ser compatível com PWMs alimentados.

1590343758 778 circuito inversor trifasico arduino com codigo projetos de circuitos

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

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

O valor padrão de 1K é usado para controlar o limite de sobrecorrente do inversor, ajustando-o apropriadamente através do pino I off, a resistência do sensor de 1 ohm pode ser adequadamente reduzida, especificando uma corrente relativamente mais alta para o inversor.

Final:

Isso conclui nossa discussão sobre como construir um circuito inversor trifásico baseado em Arduino. Se você tiver mais dúvidas ou perguntas sobre este tópico, sinta-se à vontade para comentar e receber as respostas rapidamente.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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