Circuito inversor trifásico Arduino con código

Circuito inversor trifásico Arduino con código

Un inversor trifásico Arduino es un circuito que produce una salida de CA trifásica a través de un oscilador programado basado en Arduino.

En esta publicación, aprendemos cómo hacer un circuito inversor trifásico basado en Arduino con microprocesador simple que podría actualizarse según las preferencias del usuario para operar una carga trifásica determinada.



Ya hemos estudiado un método eficaz pero sencillo Circuito inversor trifásico en una de nuestras publicaciones anteriores que se basaba en amplificadores operacionales para generar las señales de onda cuadrada trifásica, mientras que las señales push pull trifásicas para impulsar los mosfets se implementaron utilizando circuitos integrados de controladores trifásicos especializados.



En el presente concepto también configuramos la etapa de potencia principal utilizando estos circuitos integrados de controladores especializados, pero el generador de señal trifásico se crea utilizando un Arduino.

Esto se debe a que crear un controlador trifásico basado en Arduino puede ser extremadamente complejo y no se recomienda. Además, es mucho más fácil obtener circuitos integrados digitales eficientes listos para usar con este propósito a tarifas mucho más económicas.



Antes de construir el circuito inversor completo, primero debemos programar el siguiente código Arduino dentro de una placa Arduino UNO y luego continuar con el resto de los detalles.

Código generador de señal de 3 fases Arduino

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



La forma de onda asumida utilizando el código anterior se puede visualizar en el siguiente diagrama:

Imagen de onda cuadrada trifásica

Una vez que haya grabado y confirmado el código anterior en su Arduino, es hora de avanzar y configurar las etapas restantes del circuito.

Para ello, necesitará las siguientes piezas que, con suerte, ya habrá adquirido:

Piezas necesarias

IC IR2112 - 3 nos (o cualquier IC controlador trifásico similar)
Transistores BC547 - 3 nos
condensador 10uF / 25V y 1uF / 25V = 3 nos cada uno
100uF / 25V = 1no
1N4148 = 3nos (se recomienda 1N4148 sobre 1N4007)

Resistencias, todas de 1/4 vatio 5%
100 ohmios = 6nos
1K = 6nos

Detalles constructivos

Para empezar, unimos los 3 circuitos integrados para formar la etapa de controlador mosfet trifásica prevista, como se indica a continuación:

Driver Arduino trifásico

Una vez que se ensambla la placa del controlador, los transistores BC547 se conectan con las entradas HIN y LIN del IC, y se ilustran en la siguiente figura:

driver inversor arduino trifásico

Una vez que se construyen los diseños anteriores, el resultado deseado podría verificarse rápidamente encendiendo el sistema.

Recuerde, el Arduino necesita algo de tiempo para arrancar, por lo tanto, se recomienda encender el Arduino primero y luego encender el suministro de + 12V al circuito del controlador después de unos segundos.

Cómo calcular los condensadores Bootstrap

Como podemos ver en las figuras anteriores, un circuito requiere un par de componentes externos cerca de los mosfets en forma de diodos y capacitores. Estas partes juegan un papel crucial en la implementación de la conmutación precisa de los mosfets del lado alto, y las etapas se denominan red de arranque.

Aunque ya se da en el diagrama , los valores de estos condensadores podrían calcularse específicamente utilizando la siguiente fórmula:

fórmula de condensador bootstrap de puente completo

Cómo calcular los diodos Bootstrap

Las ecuaciones anteriores se pueden utilizar para calcular el valor del condensador para la red de arranque, para el diodo asociado tenemos que considerar los siguientes criterios:

Los diodos se activan o están habilitados en el modo de polarización directa cuando los mosfets del lado alto están encendidos y el potencial a su alrededor es casi igual al voltaje del BUS a través de las líneas de voltaje del mosfet del puente completo, por lo tanto, el diodo de arranque debe tener la capacidad nominal suficiente para poder para bloquear todo el voltaje aplicado como se especifica en los diagramas específicos.

Esto parece bastante fácil de entender, sin embargo, para calcular la clasificación actual, es posible que tengamos que hacer algunos cálculos al multiplicar la magnitud de carga de la puerta con la frecuencia de conmutación.

Por ejemplo, si el mosfet IRF450 se utiliza con una frecuencia de conmutación de 100 kHz, la corriente nominal del diodo sería de alrededor de 12 mA. Dado que este valor parece bastante mínimo y la mayoría de los diodos tendrían una clasificación de corriente mucho más alta que esta normalmente, es posible que no sea esencial una atención específica.

Dicho esto, la característica de fuga por exceso de temperatura del diodo puede ser crucial a considerar, especialmente en situaciones en las que se puede suponer que el capacitor de arranque almacena su carga durante un período de tiempo razonablemente sostenido. En tal circunstancia, el diodo deberá ser de un tipo de recuperación ultrarrápida para minimizar la magnitud de la carga de ser forzada hacia atrás desde el capacitor de arranque hacia los rieles de suministro del IC.

Algunos consejos de seguridad

Como todos sabemos, los mosfets en circuitos inversores trifásicos pueden ser bastante vulnerables a daños debido a muchos parámetros de riesgo relacionados con dichos conceptos, especialmente cuando se utilizan cargas inductivas. Ya he discutido esto detalladamente en uno de mis artículos anteriores , y se recomienda estrictamente consultar este artículo e implementar los mosfets según las pautas dadas.

Usando IC IRS2330

Los siguientes diagramas están diseñados para funcionar como un inversor trifásico controlado por PWM desde un Arduino.

El primer diagrama está cableado usando seis puertas NOT del IC 4049. Esta etapa se utiliza para bifurcar los pulsos PWM de Arduino en pares lógicos complementarios de alta / baja para que el controlador de inversor trifásico de puente IC IC IRS2330 puede hacerse compatible con los PWM alimentados.

El segundo diagrama de arriba forma la etapa del controlador de puente para el diseño propuesto de inversor trifásico Arduino PWM, utilizando el IC IRS2330 chip controlador de puente.

Las entradas del IC indicadas como HIN y LIN aceptan los PWM de Arduino dimensionados de las puertas NOT e impulsan la red de puente de salida formada por 6 IGBT que a su vez impulsan la carga conectada a través de sus tres salidas.

El ajuste preestablecido de 1K se usa para controlar el límite de sobrecorriente del inversor ajustándolo adecuadamente a través del pin de apagado del I, la resistencia de detección de 1 ohmio puede reducirse adecuadamente si se especifica una corriente relativamente más alta para el inversor.

Terminando:

Esto concluye nuestra discusión sobre cómo construir un circuito inversor trifásico basado en Arduino. Si tiene más dudas o preguntas sobre este tema, no dude en comentar y obtener las respuestas rápidamente.

Para los archivos PCB Gerber y otros archivos relacionados, puede consultar el siguiente enlace:

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

Los detalles anteriores fueron aportados por ' Cybrax '




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