Conception du contrôle d'entraînement IR2110 et implémentation DSP du moteur à courant continu
Avec le développement de la technologie électronique de puissance et de nouveaux matériaux à aimants permanents, les moteurs à courant continu se caractérisent par leur bonne linéarité et leurs excellentes performances de contrôle dans la plupart des systèmes de commande de mouvement à vitesse variable et de servo-contrôle à boucle fermée appareils ménagers). Largement utilisé dans le domaine des appareils électriques et des processus industriels.
À l'heure actuelle, la numérisation du contrôle de moteur à courant continu est devenue la tendance dominante et les algorithmes de contrôle de moteur hautes performances sont principalement réalisés par la puce de contrôle principale. Avec l’émergence du processeur de signal numérique (DSP) à grande vitesse et multifonctions, des moteurs plus complexes sont fabriqués. Les stratégies de contrôle sont mises en œuvre. Dans cet article, TMS320F28335 est la puce de contrôle principale, IRF530 est la puce d'attaque et IR2110 est la puce de commande d'attaque. La conception du contrôle de conduite en pont en H s’applique au moteur à courant continu. Ce contrôle a donné de bons résultats et a une valeur d’utilisation élevée.
1, principe d'entraînement de moteur à courant continu
2, conception de circuits matériels
L’idée générale de la conception du circuit matériel est la suivante: utiliser l’onde PWM pour commander les commutateurs K1, K4 et K2, K3 de la figure 1 afin de contrôler l’avant et l’arrière du moteur et modifier le rapport cyclique de l’onde PWM pour obtenir le moteur obtenir une tension différente. De ce fait contrôlant la vitesse du moteur.
2.1, le choix des composants de commutation
L'élément de commutation peut être choisi parmi un transistor bipolaire ou un transistor à effet de champ. Etant donné que le FET de puissance est un composant à tension contrôlée, il présente les caractéristiques suivantes: impédance d'entrée élevée, vitesse de commutation rapide, absence de claquage secondaire, etc., et peut répondre aux exigences d'une commutation à grande vitesse. Dans cette conception, les quatre commutateurs utilisent le tube MOSFET de puissance IRF530 de type à enrichissement sur canal N de IR, qui a un courant de drain de 14A et peut supporter un courant d'impulsion unique de 49A. La tension maximale est de 100 V et sa résistance de fonctionnement ne dépasse pas 0,16 Ω. Répondre aux exigences de conduite.
2.2, le choix du dispositif de commande de porte MOSFET
IR offre une variété de CI de commande de pont, généralement IR2110. La puce est un module de pilotage intégré monolithique pour des dispositifs d'alimentation haute tension et haute vitesse à double canal, commandés par grille. La technologie de décalage de niveau hautement intégrée dans la puce simplifie grandement les exigences de contrôle du dispositif d'alimentation pour les circuits logiques. Améliorer la fiabilité du circuit de commande. En particulier, le tube supérieur est alimenté par un condensateur de démarrage externe, ce qui réduit considérablement le nombre de sources d’énergie de commande par rapport aux autres circuits d'attaque. Cette conception utilise IR2110 d'IR comme puce de pilote.
2.3, le choix de la fréquence de commutation
La fréquence de l'onde PWM déterminera si le moteur peut délivrer le couple maximal et le lissage du couple. Le couple maximal est principalement considéré ici. Pour obtenir le couple de sortie maximal, il est nécessaire de connaître la direction du pôle du rotor, c'est-à-dire de déterminer la position du rotor, ce qui peut être ignoré pour le petit moteur à courant continu de cette conception. Afin d'éviter un bruit relativement important du moteur, la fréquence de l'onde PWM doit être aussi éloignée que possible de la plage de l'onde acoustique. D'autre part, en raison de la nature inductive de l'enroulement du moteur, plus la fréquence est élevée, plus la réactance inductive est grande et plus la fréquence provoquera le couple du moteur. Devenir plus petit [9]. Après analyse et comparaison, la fréquence moteur finale déterminée dans cet article est de 250Hz. Bien qu'il existe un certain bruit basse fréquence, l'effet de couple de sortie est très bon.
2.4, le choix du contrôleur
Actuellement, il existe de nombreuses façons de générer des ondes PWM, qui peuvent être générées par une puce spéciale générant des ondes PWM ou par un microcontrôleur (tel qu'un micro-ordinateur monopuce, ARM, DSP, FPGA, etc.). Dans cet article, le microcontrôleur utilise le DSP de type TMS320F28335 de TI, qui constitue la partie principale de l’ensemble du système de contrôle. Ses performances déterminent dans une certaine mesure la stabilité de l’ensemble du système matériel. Le TMS320F28335 est un DSP 32 bits à virgule flottante avec une fréquence de travail de 150 MHz et 12 sorties PWM. 6 d'entre eux sont des canaux PWM de haute précision, parfaits pour le contrôle de moteur.
2.5, la conception globale du circuit de contrôle de l'entraînement
Selon le choix des composants clés ci-dessus, le schéma de principe du matériel de commande de l'entraînement représenté à la Fig. 3 est conçu.
L'onde PWM est générée par le PWM du DSP, puis envoyée à l'optocoupleur TLP521 via une résistance R5 de 180 ohms. Étant donné que la fréquence PWM de cette conception n’est pas élevée, l’optocoupleur commun TLP521 a répondu à ces exigences.
3, test de circuit
Les résultats globaux des tests montrent que le moteur à courant continu fonctionne correctement et que le contrôle est précis et qu’il répond aux exigences de la conception.
Dans cet article, toute la conception du processus de commande d’entraînement en pont en H s’applique au moteur à courant continu. La puce Power MOSFET IRF530 est utilisée comme composant de commutation. IR2110 est utilisé comme commande de commande de grille de MOSFET. Le signal PWM est généré par DSP et envoyé à IR2110 via un optocoupleur et une commande logique. La commande flottante de la tension de commande du bras supérieur est exécutée avec succès; les commandes marche-arrêt et marche avant-arrière peuvent être facilement exécutées, le moteur tourne bien et sans à-coups, et l'objectif de conception est atteint. Le circuit de commande de commande présenté dans cet article convient également à d’autres applications similaires et présente une valeur de référence pratique élevée.
