Circuit onduleur triphasé Arduino avec code

Un onduleur triphasé Arduino est un circuit qui produit une sortie CA triphasée via un oscillateur programmé basé sur Arduino.

Dans cet article, nous apprenons comment créer un simple circuit onduleur triphasé basé sur Arduino à microprocesseur qui pourrait être mis à niveau selon les préférences de l'utilisateur pour le fonctionnement d'une charge triphasée donnée.

Nous avons déjà étudié une solution efficace mais simple Circuit inverseur triphasé dans l'un de nos articles précédents qui reposaient sur des amplificateurs opérationnels pour générer les signaux à ondes carrées à 3 phases, tandis que les signaux push pull à 3 phases pour piloter les mosfets étaient implémentés à l'aide de circuits intégrés de pilotage à 3 phases spécialisés.

Dans le présent concept, nous configurons également l'étage de puissance principal à l'aide de ces circuits intégrés de pilote spécialisés, mais le générateur de signaux triphasés est créé à l'aide d'un Arduino.

En effet, la création d'un pilote triphasé basé sur Arduino peut être extrêmement complexe et n'est pas recommandée. De plus, il est beaucoup plus facile d'obtenir des circuits intégrés numériques efficaces disponibles dans le commerce à des tarifs beaucoup moins chers.

Avant de construire le circuit onduleur complet, nous devons d'abord programmer le code Arduino suivant dans une carte Arduino UNO, puis passer au reste des détails.

Code du générateur de signaux Arduino 3 phases

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)
}
}

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

La forme d'onde supposée utilisant le code ci-dessus peut être visualisée dans le diagramme suivant:

Une fois que vous avez gravé et confirmé le code ci-dessus dans votre Arduino, il est temps d'aller de l'avant et de configurer les étapes restantes du circuit.

Pour cela, vous aurez besoin des pièces suivantes que vous avez peut-être déjà achetées, espérons-le:

Pièces nécessaires

IC IR2112 - 3 nos (ou tout autre circuit intégré de pilote triphasé similaire)
BC547 transistors - 3 nos
condensateur 10uF / 25V et 1uF / 25V = 3 nos chacun
100 uF / 25 V = 1 non
1N4148 = 3nos (1N4148 est recommandé sur 1N4007)

Résistances, toutes 1/4 watt 5%
100 ohms = 6nos
1K = 6nos

Détails de construction

Pour commencer, nous joignons les 3 circuits intégrés pour former l'étage de pilote mosfet à 3 phases prévu, comme indiqué ci-dessous:

Une fois la carte de commande assemblée, les transistors BC547 sont connectés aux entrées HIN et LIN de l'IC, et illustrés dans la figure suivante:

Une fois les conceptions ci-dessus construites, le résultat escompté peut être rapidement vérifié en allumant le système.

N'oubliez pas que l'Arduino a besoin d'un certain temps pour démarrer, il est donc recommandé d'allumer l'Arduino d'abord, puis d'allumer l'alimentation + 12V du circuit de pilotage après quelques secondes.

Comment calculer les condensateurs Bootstrap

Comme nous pouvons le voir sur les figures ci-dessus, un circuit nécessite un couple de composants externes à proximité des mosfets sous la forme de diodes et de condensateurs. Ces pièces jouent un rôle crucial dans la mise en œuvre d'une commutation précise des mosfets côté haut, et les étapes sont appelées réseau d'amorçage.

Bien que déjà donné dans le diagramme , les valeurs de ces condensateurs pourraient être spécifiquement calculées à l'aide de la formule suivante:

Comment calculer les diodes Bootstrap

Les équations ci-dessus peuvent être utilisées pour calculer la valeur du condensateur pour le réseau bootstrap, pour la diode associée, nous devons considérer les critères suivants:

Les diodes s'activent ou sont activées en mode de polarisation directe lorsque les mosfets du côté haut sont activés et que le potentiel autour d'eux est presque égal à la tension du BUS sur les lignes de tension du mosfet à pont complet, par conséquent, la diode bootstrap doit être suffisamment évaluée pour pouvoir pour bloquer la pleine tension appliquée comme spécifié dans les schémas spécifiques.

Cela semble assez facile à comprendre, mais pour calculer le courant nominal, nous devrons peut-être faire des calculs en multipliant l'amplitude de la charge de la grille par la fréquence de commutation.

Par exemple, si le mosfet IRF450 est utilisé avec une fréquence de commutation de 100 kHz, le courant nominal de la diode serait d'environ 12 mA. Étant donné que cette valeur semble assez minime et que la plupart des diodes auraient un courant nominal beaucoup plus élevé que cela normalement, une attention particulière peut ne pas être essentielle.

Cela dit, la caractéristique de fuite de surchauffe de la diode peut être cruciale à prendre en compte, en particulier dans les situations où le condensateur bootstrap peut être supposé stocker sa charge pendant une durée raisonnablement soutenue. Dans de telles circonstances, la diode devra être du type à récupération ultra rapide pour minimiser l'amplitude de la charge d'être renvoyée du condensateur bootstrap vers les rails d'alimentation du circuit intégré.

Quelques conseils de sécurité

Comme nous le savons tous, les mosfets dans les circuits onduleurs triphasés peuvent être très vulnérables aux dommages en raison de nombreux paramètres risqués impliqués dans de tels concepts, en particulier lorsque des charges inductives sont utilisées. J'en ai déjà discuté en détail dans l'un de mes articles précédents , et il est strictement conseillé de se référer à cet article et de mettre en œuvre les mosfets selon les directives données.

En utilisant IC IRS2330

Les schémas suivants sont conçus pour fonctionner comme un onduleur contrôlé PWM triphasé à partir d'un Arduino.

Le premier diagramme est câblé à l'aide de six portes NOT de l'IC 4049. Cet étage est utilisé pour bifurquer les impulsions Arduino PWM en paires logiques haut / bas complémentaires de sorte que le circuit intégré de pilote d'inverseur triphasé à pont IC IRS2330 peut être rendu compatible avec les PWM alimentés.

Le deuxième diagramme ci-dessus forme l'étape de pilote de pont pour la conception d'onduleur triphasé Arduino PWM proposée, utilisant le IC IRS2330 puce de pilote de pont.

Les entrées du circuit intégré indiquées comme HIN et LIN acceptent les PWM Arduino dimensionnés des portes NOT et pilotent le réseau de pont de sortie formé par 6 IGBT qui à leur tour entraînent la charge connectée sur leurs trois sorties.

Le préréglage 1K est utilisé pour contrôler la limite de surintensité de l'onduleur en l'ajustant de manière appropriée à travers la broche d'arrêt du I, la résistance de détection de 1 ohm peut être réduite de manière appropriée si le courant un courant relativement plus élevé est spécifié pour l'onduleur.

Emballer:

Ceci conclut notre discussion sur la façon de construire un circuit onduleur triphasé basé sur Arduino. Si vous avez d'autres doutes ou questions à ce sujet, n'hésitez pas à commenter et à obtenir les réponses rapidement.

Pour les fichiers PCB Gerber et d'autres fichiers connexes, vous pouvez vous référer au lien suivant:

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

Les détails ci-dessus ont été fournis par ' cybrax '