থ্রি ফেজ ইনভার্টারের জন্য গেট ড্রাইভার সার্কিট: 9 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:02

এই প্রকল্পটি মূলত সেমিটেক নামক যন্ত্রের জন্য ড্রাইভার সার্কিট যা আমরা সম্প্রতি আমাদের বিভাগের জন্য কিনেছি। ডিভাইসের ছবি দেখানো হয়েছে।

এই ড্রাইভ সার্কিটকে mos টি মসফেটের সাথে সংযুক্ত করে তিনটি ১২০ ডিগ্রি শিফটেড এসি ভোল্টেজ উৎপন্ন করে। সেমিটেক ডিভাইসের রেঞ্জ 600 V। ডিভাইসটিতে ত্রুটিপূর্ণ আউটপুট টার্মিনালও রয়েছে যা তিনটি পর্যায়ের যে কোনটিতে ত্রুটি ধরা পড়লে কম অবস্থা দেয়

বিদ্যুৎ শিল্পে সাধারণত ইনভার্টার ব্যবহার করা হয় অনেক প্রজন্মের উৎসের ডিসি ভোল্টেজকে এসি ভোল্টেজে ইফেক্ট ট্রান্সমিশন এবং বিতরণের জন্য। ফার থার্মোর, এগুলি নিরবচ্ছিন্ন পাওয়ার সিরিজ (ইউপিএস) থেকে শক্তি আহরণের জন্যও ব্যবহৃত হয়। রূপান্তরের জন্য সার্কিটে ব্যবহৃত পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স সুইচ চালানোর জন্য ইনভার্টারদের একটি গেট ড্রাইভার সার্কিট প্রয়োজন। অনেক ধরনের গেট সিগন্যাল আছে যেগুলো নিখুঁতভাবে উল্লেখ করা যায়। নিচের প্রতিবেদনটি 180 ডিগ্রি কন্ডাকশন ব্যবহার করে থ্রি ফেজ ইনভার্টারের জন্য গেট ড্রাইভার সার্কিটের নকশা এবং বাস্তবায়ন নিয়ে আলোচনা করেছে। এই প্রতিবেদনটি গেট ড্রাইভার সার্কিটের নকশার উপর আলোকপাত করে যেখানে সম্পূর্ণ নকশার বিবরণ লেখা আছে। তদুপরি, এই প্রকল্পটি ত্রুটির অবস্থার সময় মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং সার্কিটের সুরক্ষাও অন্তর্ভুক্ত করে। সার্কিটের আউটপুট হল থ্রি ফেজ ইনভার্টারের 3 পায়ের জন্য 6 PWMs।

ধাপ 1: সাহিত্য পর্যালোচনা

পাওয়ার ইন্ডাস্ট্রিতে অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ডিসি ভোল্টেজকে এসি ভোল্টেজে রূপান্তর করা প্রয়োজন যেমন ন্যাশনাল গ্রিডে সোলার প্যানেলের সংযোগ বা এসি ডিভাইসে পাওয়ার। ডিসি থেকে এসিতে এই রূপান্তরটি ইনভার্টার ব্যবহার করে অর্জন করা হয়। সরবরাহের ধরণের উপর ভিত্তি করে, দুটি ধরণের ইনভার্টার রয়েছে: একক ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল এবং তিনটি ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল। একটি একক ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল ইনপুট হিসাবে ডিসি ভোল্টেজ গ্রহণ করে এবং এটিকে একক ফেজ এসি ভোল্টেজে রূপান্তরিত করে এবং তিনটি ফেজ ইনভার্টার রূপান্তরকারী ডিসি ভোল্টেজকে থ্রি ফেজ এসি ভোল্টেজে রূপান্তর করে।

চিত্র 1.1: থ্রি ফেজ ইনভার্টার

একটি থ্রি ফেজ ইনভার্টার 6 টি ট্রানজিস্টার সুইচ নিযুক্ত করেছে যা উপরে দেখানো হয়েছে যা গেট ড্রাইভার সার্কিট ব্যবহার করে PWM সিগন্যাল দ্বারা চালিত হয়।

বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল করার সিগন্যালগুলির একটি ফেজের পার্থক্য 120 ডিগ্রী হওয়া উচিত একে অপরের সাথে তিন-ফেজের সুষম আউটপুট অর্জনের জন্য। এই সার্কিট চালানোর জন্য দুই ধরনের কন্ট্রোল সিগন্যাল প্রয়োগ করা যেতে পারে

• 180 ডিগ্রি পরিবাহন

• 120 ডিগ্রি পরিবাহন

180 ডিগ্রি কনডাকশন মোড

এই মোডে, প্রতিটি ট্রানজিস্টর 180 ডিগ্রীর জন্য চালু থাকে। এবং যেকোনো সময়, তিনটি ট্রানজিস্টর চালু থাকে, প্রতিটি শাখায় একটি করে ট্রানজিস্টর। এক চক্রে, অপারেশনের ছয়টি মোড রয়েছে এবং প্রতিটি মোড চক্রের 60 ডিগ্রি পর্যন্ত কাজ করে। থ্রিফেজ সুষম সরবরাহ প্রাপ্তির জন্য 60 ডিগ্রি পর্যায় ব্যবধানে গেটিং সংকেতগুলি একে অপর থেকে স্থানান্তরিত হয়।

চিত্র 1.2: 180 ডিগ্রি পরিবাহিতা

120 ডিগ্রি কন্ডাকশন মোড

এই মোডে, প্রতিটি ট্রানজিস্টর 120 ডিগ্রীর জন্য চালু থাকে। এবং যে কোন সময়, শুধুমাত্র দুটি ট্রানজিস্টর সঞ্চালন। এটি লক্ষ করা উচিত যে যে কোনও সময়, প্রতিটি শাখায়, কেবলমাত্র একটি ট্রানজিস্টর চালু থাকা উচিত। ভারসাম্যপূর্ণ থ্রি -ফেজ এসি আউটপুট পেতে PWM সিগন্যালগুলির মধ্যে degrees০ ডিগ্রির একটি ফেজ পার্থক্য থাকা উচিত।

চিত্র 1.3: 120 ডিগ্রি পরিবাহন

ডেড টাইম কন্ট্রোল

একটি খুব গুরুত্বপূর্ণ সতর্কতা অবলম্বন করা উচিত যে এক পায়ে, উভয় ট্রানজিস্টর একই সময়ে চালু থাকা উচিত নয় অন্যথায় ডিসি সোর্স শর্ট সার্কিট হবে এবং সার্কিট ক্ষতিগ্রস্ত হবে। অতএব, একটি ট্রানজিস্টরের টার্নিং ও the এবং অন্য ট্রানজিস্টরের টার্নিংয়ের মধ্যে খুব অল্প সময়ের ব্যবধান যোগ করা খুবই প্রয়োজনীয়।

ধাপ 2: ব্লক ডায়াগ্রাম

ধাপ 3: উপাদান

এই বিভাগে নকশা সম্পর্কে বিশদ উপস্থাপন করা হবে এবং বিশ্লেষণ করা হবে।

উপাদান তালিকা

• Optocoupler 4n35

• IR2110 ড্রাইভার IC

• ট্রানজিস্টর 2N3904

• ডায়োড (UF4007)

En জেনার ডায়োড

• রিলে 5V

Gate এবং গেট 7408

• ATiny85

অপটোকপলার

সার্কিটের বাকি অংশ থেকে মাইক্রোকন্ট্রোলারের অপটিক্যাল আইসোলেশনের জন্য 4n35 অপটোকপলার ব্যবহার করা হয়েছে। নির্বাচিত প্রতিরোধ সূত্রের উপর ভিত্তি করে:

প্রতিরোধ = LedVoltage/CurrentRating

প্রতিরোধ = 1.35V/13.5mA

প্রতিরোধ = 100ohms

আউটপুট রেসিস্ট্যান্স টান ডাউন রেজিস্ট্যান্স হিসেবে কাজ করে এর মধ্যে সঠিক ভোল্টেজ ডেভেলপমেন্টের জন্য 10k ওহম।

আইআর 2110

এটি একটি গেট ড্রাইভিং আইসি যা সাধারণত মোসফেট চালানোর জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি একটি 500 V হাই এবং লো সাইড ড্রাইভার আইসি যা সাধারণত 2.5 A সোর্স এবং 14 A লিড প্যাকেজিং IC তে 2.5 A সিংক স্রোত।

বুটস্ট্র্যাপ ক্যাপাসিটর

ড্রাইভার আইসির সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হলো বুটস্ট্র্যাপ ক্যাপাসিটর। বুটস্ট্র্যাপ ক্যাপাসিটরের অবশ্যই এই চার্জ সরবরাহ করতে সক্ষম হতে হবে, এবং এর পূর্ণ ভোল্টেজ ধরে রাখতে হবে, অন্যথায় Vbs ভোল্টেজে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে তরঙ্গ থাকবে, যা Vbsuv undervoltage লকআউটের নিচে নেমে যেতে পারে এবং HO আউটপুট কাজ বন্ধ করে দিতে পারে। অতএব সিবিএস ক্যাপাসিটরের চার্জ অবশ্যই উপরের মানের ন্যূনতম দ্বিগুণ হতে হবে। সর্বনিম্ন ক্যাপাসিটরের মান নিচের সমীকরণ থেকে গণনা করা যায়।

C = 2 [(2Qg + Iqbs/f + Qls + Icbs (ফুটো)/f)/(Vcc − Vf −Vls − Vmin)]

যেখানে হিসাবে

Vf = বুটস্ট্র্যাপ ডায়োড জুড়ে ফরওয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ

VLS = লো সাইড FET জুড়ে ভোল্টেজ ড্রপ (অথবা হাই সাইড ড্রাইভারের জন্য লোড)

VMin = VB এবং VS এর মধ্যে ন্যূনতম ভোল্টেজ

Qg = হাই সাইড FET এর গেট চার্জ

F = অপারেশনের ফ্রিকোয়েন্সি

আইসিবিএস (লিক) = বুটস্ট্র্যাপ ক্যাপাসিটরের ফুটো বর্তমান

Qls = চক্র প্রতি লেভেল শিফট চার্জ প্রয়োজন

আমরা 47uF এর একটি মান নির্বাচন করেছি।

ট্রানজিস্টর 2N3904

2N3904 হল একটি সাধারণ এনপিএন বাইপোলার জংশন ট্রানজিস্টার যা সাধারণ উদ্দেশ্যে লো-পাওয়ার এম্প্লিফাইং বা স্যুইচিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি 200 এমএ কারেন্ট (পরম সর্বোচ্চ) এবং 100 মেগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সি পরিচালনা করতে পারে যখন একটি পরিবর্ধক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

ডায়োড (UF4007)

একটি উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা I- টাইপ সেমিকন্ডাক্টরকে উল্লেখযোগ্যভাবে কম ডায়োড ক্যাপাসিট্যান্স (Ct) প্রদানের জন্য ব্যবহার করা হয়। ফলস্বরূপ, পিন ডায়োডগুলি ফরোয়ার্ড বায়াস সহ একটি পরিবর্তনশীল প্রতিরোধক হিসাবে কাজ করে এবং বিপরীত পক্ষপাতের সাথে ক্যাপাসিটরের মতো আচরণ করে। উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি বৈশিষ্ট্য (কম ক্যাপাসিট্যান্স সংকেত লাইনের ন্যূনতম প্রভাব নিশ্চিত করে) এটেনুয়েটর, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল স্যুইচিং (যেমন একটি অ্যান্টেনার প্রয়োজন মোবাইল ফোন), এবং AGC সার্কিট সহ বিভিন্ন ধরণের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পরিবর্তনশীল প্রতিরোধক উপাদান হিসাবে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

জেনার ডায়োড

জেনার ডায়োড হল একটি বিশেষ ধরনের ডায়োড যা স্বাভাবিকের মত নয়, জেনার ভোল্টেজ পৌঁছানোর সময় কেবল তার অ্যানোড থেকে তার ক্যাথোড পর্যন্ত বিদ্যুৎ প্রবাহের অনুমতি দেয়, কিন্তু বিপরীত দিকেও। এটি একটি ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক হিসাবে ব্যবহৃত হয়। জেনার ডায়োডগুলির একটি অত্যন্ত ডোপযুক্ত পি-এন জংশন রয়েছে। স্বাভাবিক ডায়োডগুলি একটি বিপরীত ভোল্টেজের সাথে ভেঙ্গে যাবে কিন্তু হাঁটুর ভোল্টেজ এবং তীক্ষ্ণতা জেনার ডায়োডের মতো নির্ধারিত নয়। এছাড়াও স্বাভাবিক ডায়োডগুলি ভাঙ্গন অঞ্চলে কাজ করার জন্য ডিজাইন করা হয়নি, তবে জেনার ডায়োডগুলি নির্ভরযোগ্যভাবে এই অঞ্চলে কাজ করতে পারে।

রিলে

রিলে হল এমন সুইচ যা সার্কিটগুলিকে ইলেক্ট্রোমেকনিক্যালি বা ইলেকট্রনিকভাবে খোলে এবং বন্ধ করে। রিলে অন্য সার্কিটে পরিচিতি খোলার এবং বন্ধ করে একটি বৈদ্যুতিক সার্কিট নিয়ন্ত্রণ করে। যখন রিলে যোগাযোগ স্বাভাবিকভাবে খোলা থাকে (NO), রিলে যখন সক্রিয় হয় না তখন একটি খোলা যোগাযোগ থাকে। যখন একটি রিলে যোগাযোগ সাধারণত বন্ধ (NC) হয়, তখন একটি বন্ধ যোগাযোগ থাকে যখন রিলেটি সক্রিয় হয় না। উভয় ক্ষেত্রে, পরিচিতিগুলিতে বৈদ্যুতিক স্রোত প্রয়োগ করা তাদের অবস্থা পরিবর্তন করবে

এবং গেট 7408

একটি লজিক এন্ড গেট হল এক ধরনের ডিজিটাল লজিক গেট যার আউটপুট লজিক লেভেল 1 এ উচ্চতর হয় যখন এর সকল ইনপুট উচ্চ হয়

ATiny85

এটি একটি লো-পাওয়ার মাইক্রোচিপ 8-বিট AVR RISC- ভিত্তিক মাইক্রোকন্ট্রোলার যা 8KB ISP fl অ্যাশ মেমরি, 512B EEPROM, 512-বাইট SRAM, 6 টি সাধারণ উদ্দেশ্য I/O লাইন, 32 টি সাধারণ উদ্দেশ্য কাজের রেজিস্টার, একটি 8-বিট টাইমার/কাউন্টার তুলনা মোডগুলির সাথে, একটি 8-বিট উচ্চ গতির টাইমার/কাউন্টার, ইউএসআই, অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক বাধা, 4-চ্যানেল 10-বিট এ/ডি রূপান্তরকারী।

ধাপ 4: কাজ এবং সার্কিট ব্যাখ্যা

এই বিভাগে সার্কিটের কাজ বিস্তারিতভাবে ব্যাখ্যা করা হবে।

PWM প্রজন্ম

PWM তৈরি করা হয়েছে STM মাইক্রোকন্ট্রোলার থেকে। টিআইএম 3, টিআইএম 4 এবং টিআইএম 5 50 শতাংশ শুল্ক চক্রের তিনটি পিডব্লিউএম উৎপন্ন করতে ব্যবহৃত হয়েছে। সময় বিলম্ব ব্যবহার করে P০ ডিগ্রীর ফেজ শিফট তিনটি PWM- এর মধ্যে অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছিল। 50 Hz PWM সংকেতের জন্য, বিলম্ব গণনার জন্য নিম্নলিখিত পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়েছিল

বিলম্ব = TimePeriod ∗ 60/360

বিলম্ব = 20ms ∗ 60/360

বিলম্ব = 3.3ms

Optocoupler ব্যবহার করে মাইক্রোকন্ট্রোলার বিচ্ছিন্নতা

মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং সার্কিটের বাকি অংশের মধ্যে বিচ্ছিন্নতা অপটোকপলার 4n35 ব্যবহার করে করা হয়েছে। 4n35 এর বিচ্ছিন্নতা ভোল্টেজ প্রায় 5000 V। এটি বিপরীত স্রোত থেকে মাইক্রোকন্ট্রোলারের সুরক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়। যেহেতু মাইক্রোকন্ট্রোলার নেতিবাচক ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে না, তাই মাইক্রোকন্ট্রোলারের সুরক্ষার জন্য, অপটোকপলার ব্যবহার করা হয়।

গেট ড্রাইভিং সার্কিট IR2110 ড্রাইভার IC MOSFETs- এ PWM গুলি সুইচ করার জন্য ব্যবহার করা হয়েছে। আইসির ইনপুটে মাইক্রোকন্ট্রোলারের PWM প্রদান করা হয়েছে। যেহেতু IR2110 নট গেটে বিল্ট নেই তাই BJT পিন লিনের ইনভার্টার হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এটি তখন MOSFETs কে পরিপূরক PWM দেয় যা চালিত হতে হবে

ত্রুটি সনাক্তকরণ

SemiTeach মডিউলটিতে 3 টি ত্রুটি পিন রয়েছে যা সাধারণত 15 V এ উচ্চ থাকে। সার্কিটের উপাদানগুলির সুরক্ষার জন্য, ত্রুটি অবস্থার সময় সার্কিটটি o cut কেটে ফেলতে হবে। এটি AND গেট, ATiny85 মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং একটি 5 V রিলে ব্যবহার করে সম্পন্ন করা হয়েছিল। এবং গেটের ব্যবহার

AND গেটের ইনপুট 3 টি ত্রুটি পিন যা স্বাভাবিক অবস্থায় উচ্চ অবস্থায় থাকে তাই AND গেটের আউটপুট স্বাভাবিক অবস্থায় বেশি থাকে। যত তাড়াতাড়ি একটি ত্রুটি হয়, একটি পিন 0 V তে যায় এবং অতএব AND গেটের আউটপুট কম যায়। সার্কিটে কোন ত্রুটি আছে কি না তা পরীক্ষা করার জন্য এটি ব্যবহার করা যেতে পারে। VCC থেকে AND গেট একটি জেনার ডায়োডের মাধ্যমে প্রদান করা হয়।

ATiny85 এর মাধ্যমে Vcc কাটা

AND গেটের আউটপুট ATiny85 মাইক্রোকন্ট্রোলারকে খাওয়ানো হয় যা কোনও ত্রুটি হওয়ার সাথে সাথেই একটি বাধা সৃষ্টি করে। এটি রিলে আরও চালিত করে যা ATiny85 ব্যতীত সমস্ত উপাদানগুলির ff Vcc কে কেটে দেয়।

ধাপ 5: সিমুলেশন

সিমুলেশনের জন্য, আমরা STMf401 মডেলের পরিবর্তে প্রোটিয়াসে ফাংশন জেনারেটর থেকে PWM ব্যবহার করেছি কারণ এটি প্রোটিয়াসে পাওয়া যায় না। আমরা মাইক্রো-কন্ট্রোলার এবং বাকি সার্কিটের মধ্যে বিচ্ছিন্নতার জন্য Opto-Coupler 4n35 ব্যবহার করেছি। IR2103 সিমুলেশনে একটি বর্তমান পরিবর্ধক হিসাবে ব্যবহৃত হয় যা আমাদের পরিপূরক PWM দেয়।

স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রামটি নিম্নরূপ দেওয়া হয়েছে:

হাই সাইড আউটপুট এই আউটপুট HO এবং Vs এর মধ্যে। নিম্নলিখিত fi গুর তিনটি উচ্চ পার্শ্ব PWM এর আউটপুট দেখায়।

নিম্ন পার্শ্ব আউটপুট এই আউটপুট LO এবং COM এর মধ্যে। নিম্নলিখিত fi gure তিনটি উচ্চ পার্শ্ব PWM এর আউটপুট দেখায়।

ধাপ 6: পরিকল্পিত এবং PCB লেআউট

প্রোটিয়াসে তৈরি পরিকল্পিত এবং PCB বিন্যাস দেখানো হয়েছে

ধাপ 7: হার্ডওয়্যার ফলাফল

পরিপূরক PWMs

নিচের চিত্রটি IR2110 এর একটির আউটপুট দেখায় যা পরিপূরক

ফেজ A এবং B এর PWM

ফেজ A এবং B 60 ডিগ্রী ফেজ স্থানান্তরিত হয়। এটি in গুরে দেখানো হয়েছে

ফেজ A এবং C এর PWM

ফেজ A এবং C হল -60 ডিগ্রী ফেজ স্থানান্তরিত। এটি in গুরে দেখানো হয়েছে

ধাপ 8: কোডিং

কোডটি Atollic TrueStudio তে তৈরি করা হয়েছিল। Atollic ইন্সটল করতে আপনি আমার আগের টিউটোরিয়ালগুলো দেখতে পারেন অথবা অনলাইনে ডাউনলোড করতে পারেন।

সম্পূর্ণ প্রকল্প যোগ করা হয়েছে।

ধাপ 9: ধন্যবাদ

আমার traditionতিহ্য অনুসরণ করে আমি আমার গ্রুপের সদস্যদের ধন্যবাদ জানাতে চাই যারা আমাকে এই অসাধারণ প্রকল্পটি সম্পন্ন করতে সাহায্য করেছে।

আশা করি এই নির্দেশিকা আপনাকে সাহায্য করবে।

এই আমি সাইন অফ করছি:)

শুভেচ্ছান্তে

তাহির উল হক

EE, UET LHR পাকিস্তান