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En este post vamos a construir un circuito usando Arduino que puede generar una onda sinusoidal trifásica con 120 grados de diferencia de fase cuya frecuencia puede ser variada usando un potenciómetro. Vamos a inspeccionar la forma de onda generada utilizando un osciloscopio y también con el trazador de serie de Arduino IDE para ver si realmente estamos generando una onda sinusoidal trifásica. Hay algunos conceptos clave que deben ser explorados antes de construir el circuito y el código, para que podamos entender el proyecto desde el núcleo.
PWM significa Pulse Width Modulation; es un tipo de modulación digital para controlar módulos y dispositivos electrónicos simples y complejos. La técnica PWM se utiliza para hacer niveles de voltaje analógicos utilizando microcontroladores digitales o microprocesadores o ICs.
El Arduino y otros microcontroladores son dispositivos digitales; sólo pueden entender y también generar dos niveles de voltaje: HIGH y LOW. Con sólo dos niveles de voltaje estamos generando una amplia gama de niveles de voltaje y esta técnica se llama PWM.
Para entender más profundamente el PWM tenemos que entender el término «Duty Cycle». El ciclo de trabajo se representa en porcentaje de 0 a 100%. Un ciclo de trabajo del 0% significa que no hay tensión en la salida y un ciclo de trabajo del 100% significa la máxima tensión de la fuente de alimentación.
Diseño y simulación de un inversor monofásico con pwm digital
Este es un prototipo de Variador de Frecuencia o VFD. Con este circuito controlaríamos la frecuencia de la alta tensión AC y con ello la velocidad de los motores de inducción AC. Como trabajamos con alta tensión, es un circuito peligroso así que hay que tener cuidado. La idea es convertir primero la tensión alterna de 230V en tensión continua, almacenar la energía en un enorme condensador y luego mediante un puente H hecho con IGBTs y controlado por Arduino, controlaríamos la salida y crearíamos de nuevo la señal alterna pero con la frecuencia controlada por el Arduino. Veamos…
VFD significa variador de frecuencia y este circuito lo utilizamos para controlar la velocidad de los motores de CA ya que controlando la frecuencia de la tensión de entrada de un motor de CA, controlamos la velocidad de ese motor. La idea es sencilla pero conseguir buenos resultados no lo es. Este circuito tiene tanto circuitos rectificadores como inversores y para ello ver el pasado tutorial sobre inversores y aprender como funcionan. Pero básicamente, tenemos una entrada de 230VAC y primero rectificamos eso y obtenemos un voltaje DC de 330V y lo almacenamos dentro de condensadores de alto voltaje. Luego usamos el circuito inversor y creamos un voltaje AC a partir de esos 330V DC. La salida puede ser una onda cuadrada o tal vez una onda SINE en caso de utilizar señales SPWM. Para ello, vea más en este tutorial sobre el inversor SPWM. Entonces, ¿por qué rectificar la tensión y convertirla de nuevo en CA? Bueno, de esta manera, tenemos el control de la frecuencia de salida porque vamos a controlar el puente de IGBTs del inversor. En el caso de los 230VAC de la toma de corriente de nuestra casa es sólo una frecuencia fija, por lo general en 50 o 60Hz. Así que eso es lo que intentamos hacer hoy.
Código Arduino para un inversor monofásico
En el control de velocidad normal del motor de inducción ha sido más fácil mediante el uso de microcontrolador y dispositivos semiconductores. Este proyecto se utiliza para variar las señales de modulación de ancho de pulso (PWM) mediante el uso de un controlador Arduino. Los pulsos de disparo de los IGBT’s son variados. El pulso de disparo se da a la placa del controlador y controla los pulsos. El control de velocidad de un motor de inducción monofásico se implementa utilizando un controlador Arduino Uno. El controlador Arduino Uno está conectado al inversor PWM. El inversor monofásico utilizando la salida de Arduino se comparará
Inversor monofásico usando ArduinoEl sistema de accionamiento de CA consiste en una unidad de suministro, un bloque de rectificación, una unidad de controlador de puerta, un bloque inversor y una carga. La alimentación se realiza a partir de 230V, I? El transformador reductor de (230V/12V) se utiliza para reducir la tensión de alimentación a 12 V CA. La salida del transformador se da al puente rectificador que la cubre en 12 V DC. La tensión de 12 V cc se hace pasar por un circuito regulador de tensión (IC7812) y así se alimenta una tensión constante de 12 V cc como entrada al inversor de puente H. Un Arduino Uno está programado para dar pulsos PWM al inversor de puente H. Los pulsos son variados usando un potenciómetro. Así, para el sistema construido, la frecuencia va de 14,85Hz a 60Hz para que la tensión variable cambie la velocidad del motor de inducción.
Control de la Vfd con el arduino
En el control de velocidad normal del motor de inducción ha sido más fácil mediante el uso de microcontroladores y dispositivos semiconductores. Este proyecto se utiliza para variar las señales de modulación de ancho de pulso (pwm) mediante el uso del controlador arduino. Los pulsos de disparo de los IGBT’s son variados, el pulso de disparo se da a la placa de control y controla los pulsos. El control de velocidad de un motor de inducción monofásico se implementa utilizando el controlador Arduino Uno. El controlador Arduino Uno está conectado al inversor PWM. El inversor monofásico utilizando la salida de Arduino será comparado .
El sistema de accionamiento de CA consiste en una unidad de suministro, un bloque de rectificación, una unidad de controlador de puerta, un bloque de inversor y la carga. La alimentación está dada por 230V, IΦ. El transformador reductor de (230V/12V) se utiliza para reducir la tensión de alimentación a 12 V CA. La salida del transformador se da al puente rectificador que la convierte en 12 V DC. La tensión de 12 V CC pasa por un circuito regulador de tensión (IC7812) y así se alimenta una tensión constante de 12 V CC como entrada al inversor de puente H. Un arduino Uno está programado para dar pulsos PWM al inversor de puente H. Los pulsos se varían utilizando un potenciómetro. Por lo tanto, para el sistema construido el rango de frecuencia de 14,85Hz a 60Hz para la tensión variable para cambiar la velocidad del motor de inducción.
