Diseño de control de variador IR2110 e implementación DSP de motor DC

- Dec 10, 2018-

Diseño de control de variador IR2110 e implementación DSP de motor DC

Con el desarrollo de la tecnología de electrónica de potencia y los nuevos materiales de imán permanente, los motores de CC se caracterizan por su buena linealidad y excelente rendimiento de control en la mayoría de los sistemas de control de movimiento de velocidad variable y de servocontrol de circuito cerrado (como robots, máquinas herramienta de precisión, electrónica automotriz electrodomésticos). Ampliamente utilizado en el campo de los aparatos eléctricos y procesos industriales.

En la actualidad, la digitalización del control del motor de CC se ha convertido en la tendencia principal, y los algoritmos de control del motor de alto rendimiento se realizan principalmente mediante el chip de control principal. Con la aparición del procesador de señales digitales multifunción (DSP) de alta velocidad, se crean motores más complejos. Se implementan estrategias de control. En este documento, TMS320F28335 es el chip de control principal, IRF530 es el chip de conducción e IR2110 es el chip de control de conducción. El diseño del control de conducción del puente H se aplica al motor de CC. Este control ha logrado buenos resultados y tiene un alto valor de uso.

1, principio del motor de corriente continua

2, diseño de circuito de hardware

La idea general del diseño del circuito de hardware es: use la onda PWM para controlar los interruptores K1, K4 y K2, K3 en la Figura 1 para controlar el avance y retroceso del motor, y cambie el ciclo de trabajo de la onda PWM para hacer que el motor Consigue diferentes voltajes. Controlando así la velocidad del motor.

2.1, la elección de los componentes de conmutación

El elemento de conmutación se puede seleccionar entre un transistor bipolar o un transistor de efecto de campo. Dado que el FET de potencia es un componente controlado por voltaje, tiene las características de gran impedancia de entrada, velocidad de conmutación rápida, sin interrupción secundaria y similares, y puede cumplir los requisitos de acción de conmutación de alta velocidad. En este diseño, los cuatro interruptores utilizan el tubo MOSFET de potencia de canal N de IR de potencia real IRF530, que tiene una corriente de drenaje de 14A y puede soportar una sola corriente de pulso de 49A. La tensión máxima es de 100 V y su resistencia de activación no es superior a 0,16 Ω. Cumplir con los requisitos de la unidad.

2.2, la elección del dispositivo de accionamiento de puerta MOSFET

IR ofrece una variedad de circuitos integrados de controlador de puente, típicamente IR2110. El chip es un módulo controlador monolítico integrado para dispositivos de alimentación de alta velocidad, de alto voltaje y de doble canal. La tecnología altamente integrada de cambio de nivel en el chip simplifica enormemente los requisitos de control del dispositivo de potencia para circuitos lógicos. Mejorar la fiabilidad del circuito de accionamiento. En particular, el tubo superior está alimentado por un condensador de arranque externo, que reduce en gran medida el número de fuentes de alimentación de accionamiento en comparación con otros controladores IC. Este diseño utiliza IR2110 de IR como el chip del controlador.

2.3, la elección de la frecuencia de conmutación

La frecuencia de la onda PWM afectará si el motor puede generar el par máximo y la suavidad del par. El par máximo se considera principalmente aquí. Para obtener el par de salida máximo, es necesario conocer la dirección del polo del rotor, es decir, determinar la posición del rotor, que se puede ignorar para el motor de CC pequeño de este diseño. Para evitar un ruido relativamente grande del motor, la frecuencia de la onda PWM debe estar lo más lejos posible del rango de la onda acústica. Por otro lado, debido a la naturaleza inductiva del devanado del motor, cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la reactancia inductiva y mayor será la frecuencia que causará el par del motor. Hazte más pequeño [9]. Después del análisis y la comparación, la frecuencia final del motor determinada en este documento es de 250Hz. Aunque hay cierto ruido de baja frecuencia, el efecto de par de salida es muy bueno.

2.4, la elección del controlador

En la actualidad, hay muchas formas de generar ondas PWM, que pueden ser generadas por un chip generador de ondas PWM especial, o por un microcontrolador (como un microordenador de chip único, ARM, DSP, FPGA, etc.). En este documento, el microcontrolador utiliza el DSP tipo TMS320F28335 de TI, que es la parte central de todo el sistema de control. Su rendimiento determina hasta cierto punto la estabilidad de todo el sistema de hardware. El TMS320F28335 es un DSP de punto flotante de 32 bits con una frecuencia de trabajo de 150 MHz y 12 salidas PWM. 6 de ellos son canales PWM de alta precisión, que son ideales para el control del motor.

2.5, el diseño general del circuito de control de la unidad

De acuerdo con la selección de los componentes clave anteriores, el diagrama del circuito del hardware de control del variador que se muestra en la FIG. 3 está diseñado.

La onda PWM es generada por el PWM del DSP y luego se envía al optoacoplador TLP521 a través de una resistencia R5 de 180 ohmios. Dado que la frecuencia PWM de este diseño no es alta, el optoacoplador común TLP521 ha cumplido con los requisitos.

3, prueba de circuito

Los resultados generales de las pruebas muestran que el motor de CC funciona sin problemas y el control es preciso, cumpliendo con los requisitos de diseño.

En este documento, todo el diseño del proceso de control del variador H-bridge se aplica al motor de CC. El chip de alimentación MOSFET IRF530 se utiliza como componente de conmutación. IR2110 se utiliza como control de control de puerta de MOSFET. La señal PWM es generada por DSP y enviada a IR2110 a través de optoacoplador y control lógico. El control flotante de la tensión de activación del brazo superior se realiza con éxito, y los controles de inicio-parada y avance-retroceso se pueden realizar convenientemente, y el motor funciona bien y con suavidad, y se logra el propósito del diseño. El circuito de control del variador presentado en este documento también es adecuado para otras aplicaciones similares, y tiene un gran valor de referencia práctico.


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