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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Centrale de commande universelle pour moteurs polyphasés. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / moteurs électriques Il existe une grande variété de moteurs asynchrones, pas à pas, à collecteur et toutes sortes de moteurs polyphasés haute fréquence fonctionnant à une fréquence de 400...1000 380 Hz, qui ne peuvent pas fonctionner efficacement à partir d'un réseau monophasé. Cependant, l’électronique moderne rend cela très simple. Pour faire tourner le rotor d'un moteur polyphasé, une séquence d'impulsions strictement définie doit être appliquée à ses enroulements, c'est-à-dire créer un champ magnétique tournant. Mais comment faire s'il n'y a rien d'autre qu'un réseau monophasé. Un moteur triphasé conçu pour 50 V/XNUMX Hz peut bien sûr être démarré à partir d'un réseau monophasé à l'aide de condensateurs déphaseurs, mais son rendement sera très faible et il n'y a rien à rêver de changer la vitesse de rotation. d'un moteur asynchrone. Les moteurs pas à pas et haute fréquence ne pourront pas démarrer du tout. Pour résoudre tous ces problèmes, une unité de contrôle universelle a été créée. En reprogrammant simplement la ROM, il est possible de changer l'algorithme de fonctionnement des touches de sortie, et donc de l'adapter à n'importe quel moteur. Considérons le fonctionnement de l'unité principale, dont le schéma est illustré à la Fig. 1.
Un oscillateur maître d'une fréquence de 1 kHz est assemblé sur la puce D1:1, D2:2. Sa fréquence est prédéterminée principalement par le régime moteur et la quantité de ROM utilisée. Pour former des fronts abrupts, les impulsions du générateur passent par deux déclencheurs Schmitt. Au front de l'impulsion de la sortie D2:1, les compteurs D3 à D5 sont commutés. Lors du déclin de la même impulsion, inversée par la puce D2:2, les données sont réécrites de la ROM vers un registre sur la puce D7. A la mise sous tension de l'appareil, les compteurs sont remis à zéro grâce à la chaîne C2R3. Pendant le fonctionnement, le coefficient de comptage dépend de quelle cellule mémoire du chiffre D7 de la puce D6 contiendra le journal « 1 », qui déterminera le temps de réinitialisation des compteurs. Le registre D7 est nécessaire pour que les impulsions qui se produisent au moment de la commutation des adresses ROM n'affectent pas l'algorithme de fonctionnement des touches. Le nombre de compteurs dépend du nombre d'adresses de puce D6 utilisées et peut varier de un à dix. Une charge allant jusqu'à 7...20 mA peut être connectée directement aux sorties du registre D30. Si une charge plus importante est utilisée, il est nécessaire d'utiliser des éléments tampons, par exemple la puce D8. Parlons maintenant des clés de sortie et de l'algorithme de fonctionnement des différents moteurs. Considérons d'abord un moteur à collecteur fonctionnant sur une tension constante de 27 V. Son schéma de connexion est illustré à la Fig. 2.
Il s'agit du commutateur à transistor le plus simple assemblé sur VT1. Ce transistor a un gain assez important et une diode connectée entre l'émetteur et le collecteur. Sa base peut donc être connectée directement à la sortie du microcircuit D7 via une diode de limitation de courant (Fig. 1). La figure 3 montre un graphique expliquant le fonctionnement du moteur en mode modulation de largeur d'impulsion (PWM).
Si le transistor reste à l'état fermé pendant une durée T, alors le régime moteur sera minimal, et vice versa. A la fin de la période, il faut écrire le journal "8" dans le bit D1 pour que le cycle se répète. Si vous devez créer un mode de vitesse complexe, par exemple : en 1 s, la vitesse doit être maximale, sur les 10 s suivantes - au niveau de 20 %, les 5 s suivantes - au niveau de 60 %, etc., Ensuite, la réinitialisation du compteur doit être écrite à la fin du cycle de l'ensemble du processus de réglage et sélectionner la précision des relations de synchronisation en modifiant la fréquence de l'oscillateur maître. Chaque bus de données peut avoir sa propre clé de moteur ou sa propre charge si leurs cycles généraux sont les mêmes. Pour contrôler un moteur pas à pas, vous devez utiliser trois ou six touches selon le moteur, dessiner un algorithme de contrôle du moteur, calculer le nombre d'impulsions requis par cycle moteur et programmer le microcircuit. La vitesse de rotation du moteur peut être ajustée en modifiant la fréquence du générateur maître. Présentons le schéma (Fig. 4), l'algorithme (Fig. 5) et le programme (Tableau 1) pour un moteur à trois enroulements.
Tableau 1
Considérons le fonctionnement d'un moteur triphasé. Un schéma fonctionnel d'une connexion de moteur en étoile est présenté sur la figure 6.
Divers schémas clés seront donnés plus tard. La première clé est contrôlée depuis le bus de données D0, la seconde - D1, etc. Si le moteur est conçu pour une fréquence de 400...1000 7 Hz, l'algorithme simple illustré à la figure XNUMX lui convient.
Dans l'algorithme, le moment où les touches sont allumées doit être décalé du temps t. Ce délai est différent selon les touches et varie de plusieurs microsecondes à plusieurs millisecondes. Il est nécessaire d'empêcher que des courants traversants ne se produisent à travers les transistors clés. Pour contrôler des moteurs asynchrones conçus pour une fréquence de 50 Hz, il est nécessaire d'introduire une modulation PWM avec une fréquence de 10...20 kHz. La figure 8 montre la demi-onde positive d'une onde sinusoïdale et son remplissage approximatif avec des impulsions PWM.
Pour maintenir une puissance moteur constante à différentes fréquences, il est nécessaire de calculer la surface totale de la demi-onde et de faire correspondre la zone de modulation PWM. Pour les bas régimes, cela risque d'installer des puces ROM avec un très grand volume de cellules et, par conséquent, un calcul minutieux de leur contenu. L'image générale de l'algorithme PWM pour contrôler un moteur triphasé est présentée à la figure 9, et le micrologiciel ROM avec modulation PWM à une fréquence de 2 kHz est présenté dans le tableau 2. Le régime moteur est de 60 tr/min.
Pour contrôler le moteur, j'ai testé différents types d'interrupteurs d'alimentation. Chacun a ses propres avantages et inconvénients. La figure 10 montre le circuit le plus simple sans isolation de la tension secteur et d'une faible tension d'alimentation. Une clé pour l'alternance positive est montée sur les transistors VT1-VT2, les résistances R1-R3 et la diode VD1. Sur le transistor VT3 se trouve un interrupteur demi-onde négatif.
La figure 11 montre un circuit utilisant des transistors bipolaires. Son inconvénient est que chaque touche nécessite une alimentation supplémentaire non régulée de 24 V.
La figure 12 montre un circuit utilisant des transistors à effet de champ avec isolation par optocoupleur. Pour ouvrir des transistors à effet de champ, un courant important n'est pas nécessaire, les touches sont donc alimentées par le même circuit que le moteur.
Le circuit d'alimentation avec isolation par optocoupleur pour ce commutateur est illustré à la Fig. 13.
Tous les commutateurs utilisant des optocoupleurs présentent un inconvénient majeur : à mesure que la fréquence de modulation augmente, les fronts d'impulsion s'allongent. L'option la plus optimale pour le moment consiste peut-être à utiliser un microcircuit pilote triphasé spécialisé IR2130, IR2131 d'International Rectifier. Il dispose d'une protection contre les surintensités, qui désactive tous les interrupteurs et génère un signal d'erreur. Le microcircuit est un pilote de six commutateurs - transistors IGBT ou MOS.ET. Lors de l'utilisation de transistors IR.740, il est possible de contrôler la puissance du moteur jusqu'à 5 kW. Vous pouvez en savoir plus sur les principes de contrôle du microcircuit et du moteur dans [1]. Les entrées du pilote sont cohérentes avec la logique TTL. Il est possible de le coordonner avec la centrale ci-dessus. Littérature
Auteur : S.M. Abramov
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