Proiectare Hardware Software

Capitol 1. Documentare

1.1 Introducere

Generalități despre ceea ce am de facut.

1.2 Soluții posibile pentru realizarea invertorului

1.2.1 Solutie texas (prof)

1.2.2 Soluție de realizare cu PICDEM MC LV (Microchip)

Placa de dezvoltare PICDEM MC LV este realizată pentru controlul unui motor brushless DC (BLDC) cu sau fără senzori hall. Această placă poate fi configurată în diferite moduri, astfel încat să se poate utiliza PIC-uri specializate în comanda motoarelor și în controlul digital al semnalelor. Microcontrolerele ce pot fi folosite sunt PIC18F2431 și dsPIC30F3031.

PICDEM MC LV este o placă compactă, pe care se găsește invertorul trifazat și circuite specializate în jurul microcontrolerului. Dezvoltatorul pune la dispoziție o interfața grafică cu ajutorul căreia putem modifica sau seta parametrii pentru comanda motorului.

Schema bloc a placii de dezvoltare este prezentată în figura 1.x

Justificare

Capitol 2. Proiectare hardware

2.1 Schema bloc

Invertorul autonom trifazat pentru comanda unui motor Brushless DC (BLDC) va conține microcontroller-ul PIC18F4431 folosit pentru crearea semnalului modulat în factor de umplere (PWM), tranzistoare MOSFET IRFB3607 folosite la puntea trifzată, driverele IR2101 folosite pentru comanda flonantă a trazistoarelor .

Schema bloc a proiectului este prezentată în figura 2.1

Figura 2.1. Schema bloc a proiectului

2.1.1. Microcontroller-ul PIC18F4431

Performanțele microcontroller-ului sunt:

8 canale PWM cu o rezoluție de 14 biti

Curentul consumat este de 25 mA

2 module Capture/Compare/PWM (CCP): rezoluția pentru modulele Capture/Compare este de 16 biți, iar pentru ieșirea PWM din modul este între 1 și 10 biți.

Protocoale de comunicație : USART, SPI, I2C.

Oscilatorul intrern are frecvența de până la 8 MHz

Suportă 2 semnale de ceas externe de până la 40 MHz

9 canale pentru convertorul A/D pe 10 biti

Memorie program : – flash 16348 bytes (8192 instrucțiuni)

Memorie de date: SRAM 768 bytes și EEPROM 256 bytes

36 pini I/O

4 TIMERE unul pe 8 biți (TIMER0) și trei pe 16 biți (TIMER0, TIMER1, TIMER5)

34 surse de întrerupere

Tensiunea de alimentare între 4,2V și 5,5V

Programarea se poate face și la tensiuni mici

3 moduri de functionare – Run (CPU activ, perifericele active )

– IDLE (CPU inactiv, periferice active)

– Sleep (CPU inactiv, periferice inactive)

Consumul de curent în modul IDLE este de 5,8 uA și în modul Sleep este 0,1 uA

2.1.2. Punte trifazată

Tranzistoarele IGBT folosite pentru puntea trifazată sunt IRFB3607, cu caracteristicile urmatoare:

Tensiunea drenă-sursă (VDSS) este de 75 V

Curentul maxim suportat de tranzistor este 42 A

Rezistenta drena-sursa (RDS) cand tranzistorul este in conducție de 0,025Ω

Comutare rapidă

Putere disipată maximă de 110 W

2.1.3. Drivere

Clasificarea driver-elor se poate face după:

– numărul tranzistoarelor comandate de circuit:

integrate folosite pentru comanda unui singur tranzistor de putere;

integrate folosite pentru comanda unui braț de punte;

integrate folosite pentru comanda întregii punți (punte H, punte trifazată) realizate cu MOSFET-uri de putere sau IGBT-uri.

– lipsa sau prezența funcției de separare galvanică:

integrate care asigură separarea galvanică între intrare și ieșire;

integrate fără separare galvanică.

– numărul de protecții și tipurile acestora:

circuite care asigură doar protecțiile minimale cum ar fi protecția la supracurenți și/sau protecția la scăderea tensiunii de alimentare;

circuite care asigură mai multe tipuri de protecții, pe lângă cele minimale, cum ar fi: protecție la supratensiuni, protecție la dispariția tensiunii negative de blocare, protecție la dispariția sau reducerea sub o anumită valoare a timpului mort, protecție la creșterea temperaturii dispozitivului de putere etc.

– gradul de autonomie:

driver-e propriu zise cu o autonomie limitată doar la gestionarea condițiilor de bună funcționare din aria lor de comandă (funcții de protecție);

modulatoare sau controlere PWM care funcționează independent de un sistem de control exterior.

Driverele ce vor fi folosite pentru comanda tranzistoarelor IGBT sunt IR2101 cu urmatoarele performanțe:

Tensiunea de alimentare între 10 și 20 V

Tensiunea pentru comanda flotantă a tranzistorului de sus de până la 600V

Semnalul de la ieșirea driver-ului este în fază cu semnalul de intrare.

Putere maximă disipată pe capsulă este 1W

Întârziere de propagare de 50ns

Viteza de variație ON/OFF de 150ns

Circuitul integrat este compatibil cu urmatoarele niveluri logice: 3.3V, 5V si 15V.

2.1.4. Protecții

2.1.5. Alimentare

2.1.6. Unelte (simulare, realizare cablaj)

Capitol 3. Proiectare software

3.1. Organigrama program

3.2. Secvențe special

3.3. Unelte (programare)

Capitol 4. Rezultate experimentale