Принципиальная схема электропривода
В целях упрощения работы с электрической принципиальной схемой она разбита на блоки, в которых использована собственная нумерация элементов.
DD1 – микроконтроллер ATmega64. Его выбор обусловлен наличием:
необходимого количества таймеров;
достаточное количество линий портов, что позволило не вводить в схему дополнительные регистры и дешифраторы;
достаточная тактовая частота (16 МГц);
достаточный объем оперативной памяти и памяти программ.
Элементы С4, С5 и ZQ1 образуют частотозадающий контур тактового генератора.
С2, С3 – конденсаторы фильтра питания.
L1, C6 – фильтр питания АЦП микроконтроллера.
Схема сброса микроконтроллера после включения питания работает следующим образом. После включения питания конденсатор С1 разряжен, напряжение на нем равно нулю. Этот потенциал является логическим нулем – сигналом «Сброс» для микроконтроллера. С течением времени конденсатор заряжается через резистор R1. В некоторый момент напряжение на нем достигнет уровня логической единицы – сигнал «Сброс» снимется. Диод VD1 необходим для быстрой разрядки конденсатора С1 после отключения питания.
Блок питания (А2) выполнен на интегральных стабилизаторах DA1..DA3. Верхний по схеме стабилизатор питает силовую часть драйвера ключей.
Формирователь управляющих сигналов (А3) включает в себя элементы «ИЛИ» DD1.1..DD1.4, DD2.1, DD2.2. Они вырабатывают инверсные сигналы открывания ключей в моменты, когда ШИМ-сигнал PWM находится в нуле, а также присутствует инверсный сигнал выборки «-SeKey…». Драйвер DA1 обеспечивает усиление сигналов до необходимого уровня, а также гальваническую развязку цепей управления с силовыми цепями. Диоды VD1..VD3 препятствуют прохождению бросков напряжения со входов питания драйвера друг на друга. Конденсаторы С1..С3 сглаживают в эти моменты напряжение питания.
Силовой преобразователь (А4). Сетевое напряжение выпрямляется неуправляемым выпрямителем, собранным на диодах VD1..VD6, сглаживается фильтром C1L4C2 и поступает на инвертор, выполненный на транзисторах VT1..VT6. Реакторы L1..L3 не пропускают пульсации, возникающие при работе инвертора в сеть. Сигнал с датчиков тока (DA1..DA3) - напряжение, амплитуда которого пропорциональна току двигателя, поступает на вход АЦП микроконтроллера. Выбранный датчик имеет следующую передаточную характеристику, при этом отпадает необходимость в выпрямителе его выходного сигнала:
Рис. 3.5 Характеристика интегрального датчика тока.
Датчики Холла, встроенные в двигатель имеют аналогичную зависимость выходного напряжения от величины магнитного потока.
Сигнал с тахогенератора уменьшается делителем R7R8 до величины, допустимой для измерения АЦП микроконтроллера.
Преобразователь интерфейса (А1) выполнен на специализированной микросхеме DA1. Она преобразовывает логические сигналы от МК в уровни интерфейса RS‑422 и обратно для входных сигналов, осуществляя при этом гальваническую развязку. Для этой цели в микросхеме имеется преобразователь уровней, который из напряжения питания (+5В) вырабатывает для интерфейса напряжения +12В и -12В. Конденсаторы С1..С4 – внешние элементы этого преобразователя. Последовательный интерфейс выведен на разъем XS1. Назначение линий следующее: RXD – линия приема данных, TXD –линия передачи данных, XCK – линия внешней синхронизации. Использование интерфейса в режиме внешней синхронизации позволяет значительно повысить скорость передачи данных с сохранением их достоверности.
Рис. 3.6 Принципиальная схема электропривода
Рис. 3.7 Диаграмма работы ШИМ