Ein Arduino-Dreiphasen-Wechselrichter ist eine Schaltung, die über einen programmierten Oszillator auf Arduino-Basis einen Dreiphasen-Wechselstromausgang erzeugt.

In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie eine einfache 3-Phasen-Wechselrichterschaltung auf Arduino-Basis mit Mikroprozessor herstellen, die je nach Benutzerpräferenz für den Betrieb einer bestimmten 3-Phasen-Last aufgerüstet werden kann.

Wir haben bereits eine effektive und doch einfache studiert 3-Phasen-Wechselrichterschaltung In einem unserer früheren Beiträge wurden Opamps zur Erzeugung der 3-Phasen-Rechtecksignale verwendet, während die 3-Phasen-Push-Pull-Signale zum Ansteuern der Mosfets unter Verwendung spezieller 3-Phasen-Treiber-ICs implementiert wurden.

Im vorliegenden Konzept konfigurieren wir auch die Hauptleistungsstufe unter Verwendung dieser speziellen Treiber-ICs, aber der 3-Phasen-Signalgenerator wird unter Verwendung eines Arduino erzeugt.

Dies liegt daran, dass das Erstellen eines Arduino-basierten 3-Phasen-Treibers äußerst komplex sein kann und nicht empfohlen wird. Darüber hinaus ist es viel einfacher, effiziente digitale ICs von der Stange für diesen Zweck zu viel günstigeren Preisen zu erhalten.

Bevor wir die komplette Wechselrichterschaltung aufbauen, müssen wir zuerst den folgenden Arduino-Code in einer Arduino UNO-Karte programmieren und dann mit den restlichen Details fortfahren.

Arduino 3-Phasen-Signalgeneratorcode

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) } }

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

Die angenommene Wellenform unter Verwendung des obigen Codes könnte in der folgenden Abbildung dargestellt werden:

Sobald Sie den obigen Code in Ihrem Arduino gebrannt und bestätigt haben, ist es Zeit, fortzufahren und die verbleibenden Schaltungsstufen zu konfigurieren.

Dazu benötigen Sie folgende Teile, die Sie hoffentlich bereits beschafft haben:

Benötigte Teile

IC IR2112 - 3 Nr. (Oder ein ähnlicher 3-Phasen-Treiber-IC)
BC547 Transistoren - 3 Nr
Kondensator 10uF / 25V und 1uF / 25V = jeweils 3 nos
100 uF / 25 V = 1 nr
1N4148 = 3nos (1N4148 wird über 1N4007 empfohlen)

Widerstände, alle 1/4 Watt 5%
100 Ohm = 6nos
1K = 6nos

Konstruktive Details

Zunächst verbinden wir die 3 ICs, um die beabsichtigte 3-Phasen-Mosfet-Treiberstufe zu bilden, wie unten angegeben:

Sobald die Treiberplatine zusammengebaut ist, werden die BC547-Transistoren mit den HIN- und LIN-Eingängen des IC verbunden und in der folgenden Abbildung dargestellt:

“So funktioniert ein Stromzähler ”

Sobald die obigen Entwürfe erstellt sind, kann das beabsichtigte Ergebnis schnell durch Einschalten des Systems überprüft werden.

Denken Sie daran, dass der Arduino einige Zeit zum Booten benötigt. Daher wird empfohlen, zuerst den Arduino einzuschalten und dann nach einigen Sekunden die +12 V-Versorgung der Treiberschaltung einzuschalten.

So berechnen Sie die Bootstrap-Kondensatoren

Wie wir in den obigen Abbildungen sehen können, benötigt eine Schaltung einige externe Komponenten in Form von Dioden und Kondensatoren in der Nähe der Mosfets. Diese Teile spielen eine entscheidende Rolle bei der Implementierung eines präzisen Schaltens der High-Side-Mosfets, und die Stufen werden als Bootstrapping-Netzwerk bezeichnet.

Obwohl bereits im Diagramm angegeben Die Werte dieser Kondensatoren könnten speziell unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden:

So berechnen Sie die Bootstrap-Dioden

Die obigen Gleichungen können zur Berechnung des Kondensatorwerts für das Bootstrap-Netzwerk verwendet werden. Für die zugehörige Diode müssen die folgenden Kriterien berücksichtigt werden:

Die Dioden werden aktiviert oder im Vorwärtsvorspannungsmodus aktiviert, wenn die High-Side-Mosfets eingeschaltet sind und das Potential um sie herum fast der BUS-Spannung über den Vollbrücken-Mosfet-Spannungsleitungen entspricht. Daher muss die Bootstrap-Diode so ausgelegt sein, dass sie in der Lage ist um die volle angelegte Spannung zu blockieren, wie in den spezifischen Diagrammen angegeben.

Dies sieht ziemlich einfach zu verstehen aus. Für die Berechnung der Stromstärke müssen wir jedoch möglicherweise einige Berechnungen durchführen, indem wir die Größe der Gate-Ladung mit der Schaltfrequenz multiplizieren.

Wenn beispielsweise der Mosfet IRF450 mit einer Schaltfrequenz von 100 kHz verwendet wird, liegt die Nennstromstärke für die Diode bei etwa 12 mA. Da dieser Wert recht minimal aussieht und die meisten Dioden normalerweise eine viel höhere Stromstärke als diese haben würden, ist eine besondere Aufmerksamkeit möglicherweise nicht unbedingt erforderlich.

Allerdings kann die Übertemperatur-Leckagecharakteristik der Diode von entscheidender Bedeutung sein, insbesondere in Situationen, in denen der Bootstrap-Kondensator seine Ladung möglicherweise für einen angemessen langen Zeitraum speichern soll. Unter solchen Umständen muss die Diode ein ultraschneller Wiederherstellungstyp sein, um die Größe der Ladung zu minimieren, die vom Bootstrap-Kondensator zu den Versorgungsschienen des IC zurückgedrängt wird.

Einige Sicherheitstipps

Wie wir alle wissen, können Mosfets in 3-Phasen-Wechselrichterkreisen aufgrund vieler riskanter Parameter, die mit solchen Konzepten verbunden sind, sehr anfällig für Schäden sein, insbesondere wenn induktive Lasten verwendet werden. Ich habe dies bereits ausführlich in einem meiner Artikel besprochen frühere Artikel Es wird dringend empfohlen, auf diesen Artikel zu verweisen und die Mosfets gemäß den angegebenen Richtlinien zu implementieren.

Verwenden von IC IRS2330

Die folgenden Diagramme funktionieren als 3-Phasen-PWM-gesteuerter Wechselrichter von einem Arduino.

Das erste Diagramm wird unter Verwendung von sechs NOT-Gattern vom IC 4049 verdrahtet. Diese Stufe wird zum Bifurkieren der Arduino-PWM-Impulse in komplementäre High / Low-Logikpaare verwendet, so dass der a-Brücken-3-Phaseninverter-Treiber-IC IC IRS2330 kann mit den eingespeisten PWMs kompatibel gemacht werden.

Das zweite Diagramm von oben bildet die Brückentreiberstufe für das vorgeschlagene 3-Phasen-Wechselrichterdesign mit Arduino PWM unter Verwendung des IC IRS2330 Brückentreiberchip.

Die als HIN und LIN angegebenen Eingänge des IC akzeptieren die dimensionierten Arduino-PWMs von den NOT-Gattern und treiben das von 6 IGBTs gebildete Ausgangsbrückennetzwerk an, das wiederum die angeschlossene Last über ihre drei Ausgänge steuert.

Das 1K-Preset wird zum Steuern der Überstromgrenze des Wechselrichters verwendet, indem es über den Abschaltstift des I geeignet eingestellt wird. Der 1-Ohm-Erfassungswiderstand kann angemessen reduziert werden, wenn für den Wechselrichter ein relativ höherer Strom angegeben wird.

Zusammenfassung:

Dies schließt unsere Diskussion über den Aufbau einer Arduino-basierten 3-Phasen-Wechselrichterschaltung ab. Wenn Sie weitere Zweifel oder Fragen zu diesem Thema haben, können Sie diese gerne kommentieren und die Antworten schnell erhalten.

Für die PCB Gerber-Dateien und andere verwandte Dateien können Sie auf den folgenden Link verweisen:

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