Трехфазный преобразователь для дома

Все тоже ,только в дугой компании

В продолжении темы

2lv52
Датчик холовский, очень шустрый 200нан задержка. Даташит погляди на него.

lv52 написал :
Не понял, синус из сети или получен при помощи ШИМ. И мотор однофазный?

Нестабильное напряжение похожее на синус превращается в отличный этим блоком. Работает так: на входе выпрямитель с повышалкой на 3843, дальше мост который шимует на 25кгц напругу с повышалки, дроссель и синус готов. Повышалка выдает стабильных 350в. Синус без обратной связи, на хх 230, под полной нагрузкой 210в. Ограничение тока на 25А стоит. Нагрузка кондиционер в электровозе. Моторы там однофазные. Вобщемто добавив одно плечо моста можно влегкую и три фазы сделать.

2чукча "Большое русское мерси" за ликбез. А интересно, нельзя ли как нибудь использовать вывод базы транзистора, чтобы улучшить положение вещей?

чукча написал :
пусковой ток обязательно надо ограничивать

Вижу только два способа: балласт с последующей закороткой или ШИМ.
Заказал ключи IRGPC40MD2 (600V 40А на холодном и 24A при 100 град. Цельсия) и опять IR2130.
Балласт получится довольно мощный - если использовать ТЭН, то это как минимум 3 кВт. При меньшем мне кажется затруднится пуск двигателя, особенно если пуск под нагрузкой. В общем получится преобразователь в небольшой коробочке, а к нему в довесок ящик с ТЭНами. Что-то как то не очень... Терморезисторы с отрицательным ТКС - есть ли они на такие токи, да и характеристика не регулируется.
Если ШИМ, то пока вижу одну проблему - нужно растянуть по времени фронт нарастания тока через ключ, чтобы дать время узлу защиты на обдумывание и время драйверам и ключам на закрывание. Если ставить дросселя, то видимо надо и снабберы на ключи прилаживать для защиты от выбросов. Кто-нибудь видел схему выхода фирменного частотного преобразователя - как там сделано?

_SERGEY_ написал :
Поставь датчик тока типа CSNE151-100

А что за датчик, если в двух словах?

_SERGEY_ написал :
однофазник на 3квт с 220В выходного синуса работает.

Не понял, синус из сети или получен при помощи ШИМ. И мотор однофазный?

Поставь датчик тока типа CSNE151-100 в цепь питания моста(который формирует 3 фазы), заведи на компаратор и выключай транзисторы. У меня так однофазник на 3квт с 220В выходного синуса работает. Нагрузка - компрессор, секунды полторы идет ограничение тока, которое выглядит как обрезание верхушки синуса. Драйверы HCPL3180. Собрано на attiny461.

Имеется в виду напряжение между входом оптрона (светодиод) и его выходом.
Например у оптрона, который управляет верхним ключом, общий провод его выходной части соединён с истоком верхнего ключа, и там импульсы с соответствующей амплитудой и скоростью нарастания.
А вход оптрона соединён с управлением, общий которого хотя и гальванически развязан от корпуса, но по ВЧ с ним соединяется через какую-нить довольно большую ёмкость.
Внутри оптрона между его светодиодом и фототранзистором всегда есть какая-то ёмкость, и эти импульсы напряжения именно к ней и приложены. Чем больше скорость нарастания напряжения на фронте этих импульсов, тем больше ток перезаряда этой ёмкости. Но беда в том, что часть тока перезаряда этой ёмкости воспринимается фототранзистором как отпирающий фототок, и начиная с какой-то величины приводит к ложным отпираниям ключа.

lv52 написал :
Поскольку я в совершенстве владею законом Ома , то страшно становится - в первый момент ток до 200 А. И нарастает почти мгновенно. Все-таки без дросселей на каждом выходе не обойтись.

Может можно и обойтись, но пусковой ток обязательно надо ограничивать. Как именно - это лучше приводников спрашивать, таки мне это не родная тема.

2чукча Какое напряжение имеется ввиду - напряжение между цепями светодиода и фототранзистора? Или напряжение между коллектором и эмиттером фототранзистора? И каким образом оно может открыть транзистор. Если есть ссылка, где про это почитать, буду очень признателен.
По поводу #2 - красивая вещь, только для экспериментов накладно (главный чукча - Абрамович нас не финансирует), и для мощности 3 кВт уже на грани. И это в рабочем режиме, а что бывает при пуске, я уже видел.
Вторая попытка похоже опять будет на IR2130 (175руб в "Буром медведе), а транзисторы помощнее - 6 шт. IRGPC40MD2 (по 73 руб там же). Только теперь нужна хорошая и быстрая токовая защита (попробую трансформаторы тока и компаратор) и возможно особый алгоритм пуска. Задающий генератор попробую на PIC16F84A - есть в наличии.
Кстати омическое сопротивление фазной обмотки двигателя 1,5 кВт/1500 об - около 5 Ом, для 3 кВт - от 1 до 1,5 Ом. Поскольку я в совершенстве владею законом Ома , то страшно становится - в первый момент ток до 200 А. И нарастает почти мгновенно. Все-таки без дросселей на каждом выходе не обойтись.

lv52, "по поводу dv/dt оптопары" уточни пожалуйста вопрос, а то непонятно, с чего начинать объяснять.
По поводу решения силовой части таки советовал бы обратить внимание на то, что я советовал в #2. А функционал по управлению не так уж сложно добавить какой угодно.

Привет всем!
Больше месяца не заглядывал, а готового устройства так никто и не выдал .
Начну перестраивать мозги с физического труда на умственный.
Вопрос к чукче по поводу dv/dt оптопары остается в силе. Буду благодарен, если кто другой просветит неуча. А вообще оформились три проблемы:

1. Быстродействие защиты по току вроде-бы недостаточно высокое. Может дроссель на выходе каждой фазы (по предложению WIHA) поможет? И форма напряжения будет поближе к синусу. Вопрос в величине индуктивности этого дросселя. Кстати знает кто, какого порядка величины индуктивности фазных обмоток двигателя. (У меня пока нечем померить).
2. При пуске давать не меандр, а меандр с заполнением импульсами, длительность которых не позволит току через ключи вырости до опасной величины. Здесь тоже дроссель на выходе к месту, иначе ток нарастает мгновенно.
3. Формировать не меандр, а что-то ближе к синусу при помощи ШИМ. Здесь дроссель на выходе тоже будет в дело - сгладит изломы графика. Проблема - сформировать нужную последовательность импульсов ( для начала на бумаге ), и учесть при этом, что на обмотку двигателя подается разность выходных напряжений фаз преобразователя, а они импульсные ( если без дросселя). То есть работает только перекрывающаяся часть выходных импульсов. Получается на обмотке двигателя будет заниженное напряжение?

YNGuzev
C благодарностью, по свободе почитаю.
Только треды эти 2003 г.
Нового ничего не появилось?
))

Эта тема обсуждалась: или

lv52 написал :

тема очень интересная
Попрошу продолжения!
)))

чукча написал :
Эти оптопары никакие в плане устойчивости к входной помехе от dv/dt.

Какая помеха имеется ввиду? Здесь у меня пробел в образовании. В даташите на 4N35 такой характеристики я чего-то не нашел. Где про это почитать?
Насчет "валить фронты переключения" - может в этом смысл и есть. Нагрев ключей побольше, зато выбросы от индуктивностей меньше. В общем надо будет посчитать насколько возрастут потери мощности. Для 50...100 кГц это скорее всего недопустимо, а здесь частота , а значит и потери при переключении на три порядка ниже.

wiha написал :
12В маловато наверное

Договорились, увеличиваем до 15В.

А теперь попрощаюсь со всеми (всеми тремя), кого эта тема интересует. Иду в отпуск. Если через месяц интерес к теме не пропадет совсем, продолжим разговор. Может что-нибудь получится попробовать "в железе", хотя вряд ли. Весенние полевые работы, ремонт, стройка.
Всем пока.

И еще 12В маловато наверное. Так как падение на нижнем ключе будет какое то в открытом состоянии будет . Так что на верхнем драйвере может оказаться на пару вольт меньше. И диод 0.7 В

lv52
По оптопарам. Дело в общем-то не в задержках. Эти оптопары никакие в плане устойчивости к входной помехе от dv/dt. С ними ни о каких там "rise time и fall time по 100 нс" лучше и не мечтать. Либо придётся валить фронты переключения примерно до тех же 5-10 мкс, либо будут глючить. Сравните для справки - например у специально заточенных под такие применения HCPL3120 dv/dt вход-выход 15kV/mkS (min) и 30kV/mkS (tip).

lv52 написал :
а перед пуском выдержать нижние ключи открытыми для гарантированной зарядки бутстрепных конденсаторов.

Вот именно во время этой зарядки и может глюкнуть. Нижний ключ уже открыт, и если в этот момент вдрух приоткроется верхний - сквозняк и кирдык.

2andrey_o
Пусковой ток стандартного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором по справочнику 6,5*Iн для трехтысячников ( 3000 об/мин ). Для двигателей с меньшими оборотами кратность меньше. Но это для синусоидального питания. При прямоугольных импульсах ток может быть и больше. Фазный ротор в гаражах не встречается. Остается надежная токовая защита и алгоритм плавного пуска. Самое простое - включить в цепь 300в ТЭН на 2-3 киловатта при пуске, а через некоторое время его закоротить. Или вводить ШИМ для плавного подъема напряжения. С этим пока ясности нет.
Насчет гармоник я уже писАл - кроме необычного звука работающего двигателя никакого вреда больше не замечено. Дополнительного нагрева тоже. В фирменных частотниках основная частота от
0 до сотен герц, частота ШИМ для формирования синуса от сотен герц до десятков кГц могут меняться. А сколько там всяких гармоник? Ничего, работают себе!
Насчет увеличения частоты: по информации из статей о частотно-регулируемом приводе частоту для стандартных трехфазников поднимать выше 60 Гц нет смысла - снижается за счет индуктивности обмоток ток через них, а следовательно и момент на валу. На двухсотгерцовой пиле двигатель то скорее всего был не на 50Гц.
Меандр размахом 300в дает действующее напряжение лишь немного больше, чем 220в ( вольтметр переменного тока показывает около 240в ). Кстати, чтобы получить нормальную мощность на валу, двигатель нужно переключить со звезды на треугольник, а последнее время новые двигатели выпускают без выведения вторых концов обмоток на клеммник. Надо лезть в статор, разрывать среднюю точку и коммутировать обмотки по новому. Без этого напряжения и токи в обмотках ниже в корень из трех раз, а мощность - в 3 раза.

wiha написал :
непонятно какая задержка будет в самой 555

Задержка оптопары 4N35 2мкс типовая и до 10 мкс в худшем случае ( для аналога АОТ128 - 5 мкс ). Для 555 мотороловского производства задержка (propagation delay) до 300 нс, rise time и fall time по 100 нс. Так что основная задержка в оптопаре. Можно конечно поискать и более быстрые оптопары, но мне кажется здесь это не нужно. Достаточно сформировать "мертвое время" с запасом.

чукча написал :
у 555 нету защиты от пониженного питания

Это меня тоже беспокоит. Большой ток при не полностью открытом транзисторе - верный путь к взрыву. Пониженное питание может быть при включении, когда 12В еще не 12В. Видимо просто нужно питание на схему управления и драйвера подавать раньше, чем подается команда на пуск двигателя, а перед пуском выдержать нижние ключи открытыми для гарантированной зарядки бутстрепных конденсаторов. И на выход источника 12В поставить контроль питания ( супервизор, если не по нашему) для контроля в процессе работы. Задающий узел должен формировать трехфазные последовательности только если питание в норме. При остановке верхние ключи закрыть, а нижние открыть.

andrey_o написал :
почему все зациклились на 50Гц, выпрямленное и сглаженное напряжение сети будет в районе 300В, почему не поднять частоту на эту-же величину, т.е. умножить на 1,4 примерно 70Гц

дело в том, что амплитуда при действующем 220В - 311В. В идеале если выпрямить и опять сделать синус то те же 311В амплитуды и получишь. Но на практике под нагрузкой на конденсаторах не будет 311В. Будет где то 260В. В итоге получаем недоиспользование двигателя по напряжению на 15% даже на номинальной частоте. Чтобы это побороть добавляют третью гармонику. "Расширяют" полуволну синуса, и таким образом повышают действующее напряжение до 220В. Все вышесказанное касается преобразователя с формированием синуса. Если же прямоугольник, то при длительности импульса 0.85 приблизительно выйдем на номинальную мощность при номинальной частоте. Дальнейшее повышение частоты повлечет падение мощности.
Вот если движок перемотать (уменшить кол-во витков) и поднять частоту, то да, получим увелечение мощности.

Если позволите несколько слов на "злобу дня". Пусковые токи трехфазного асинхронника примерно в десять раз превышат номинальные, а время пуска очень немаленькое, даже в холостом режиме. Для уменьшения пускового тока вводят доп сопротивление в цепь якоря (есть такие хитрые роторы на мощных машинах, если не ошибаюсь, называются "фазные"). Второе - гармоники несинусоидального напряжения имеют разное направление вращения, не помню навскидку, есть совпадающие и есть тормозящие вращение якоря. В результате движок в номинале будет нехило греться. Решение есть, для этого двигатель пересчитывают и перематывают, что до конца проблему не решает, но частично снижает перегрев. Третье.... почему все зациклились на 50Гц, выпрямленное и сглаженное напряжение сети будет в районе 300В, почему не поднять частоту на эту-же величину, т.е. умножить на 1,4 примерно 70Гц? Мощность двигателя возрастёт пропорцианально, почти на сорок процентов, в том-же габарите... овчинка уже стоит выделки.
В свое время на кафедре электротехники КХТИ разрабатывали и испытывали такие схемы, на основе трех независимых генераторов, схема получалась простая и дубовая как табуретка, одни индуктивности с доп обмотками ОС и шесть транзисторов.
Сам лично пилил дрова двухсотгерцовой электропилой.... на основе бензопилы Урал. Ощущения - супер.

В общем тема интересная, но не такая простая.

С уважением.

lv52
Питание на верхний драйвер (DA1) поступит скорее всего при открывании нижнего ключа, как в общем оно и задумано. Но у 555 нету защиты от пониженного питания (UVLO), и при его появлении вполне может быть неожиданный переходный процесс......

Оригинальная схемка. Только последовательно с диодом нужно резистор поставить для питания верхнего драйвера. Ну и непонятно какая задержка будет в самой 555.Может защита и не успеет сработать. Еще на выход преобразователя желательно поставить дроссельки чтобы ограничить рост тока при КЗ и т.д. Типа дать время сработать защите.

У 555 таймера вывод 3 - выход, а вывод 7 - разрядный ключ (транзистор с открытым коллектором или открытым стоком, работает инверсно по отношению к выходу). Защиту наверное придется на отдельном компараторе делать. У Pic реакция на прерывание вроде не очень шустрая - переход на обработку прерывания 3-4 машинных цикла, да еще несколько команд в прерывании. Даже если кварц на 20 МГц - Pic среагирует через 1,5 ... 2 мкс. Плюс задержка драйвера и ключа. Ключ может не дожить до выключения.

чукча написал :
Ключи, драйверы, пики, оптокуплеры... - эхех, далека эта тема от народа.

Про сварочник на соседней ветке народ уже который год читает и пишет, а там таких слов куда как больше.
Просветил бы кто насчет алгоритма пуска двигателя, безопасного для схемы.

To wiha:
схема драйвера и выходных ключей.

lv52 написал :
А народ то эта тема интересует?

ИМХО, изобретение велосипеда, как процесс, дело увлекательное, но в результате
получиться все тот же велосипед.

lv52 написал :
А народ то эта тема интересует? Ау, народ, отзовись!

Ключи, драйверы, пики, оптокуплеры... - эхех, далека эта тема от народа.

Вот здесь можешь заказать комплект (6шт) 15 А IGBT со встроенными диодами шотки. Нахаляву

Не видел схему тех драйверов. Как их питать собираешся? Четырьмя развязанными каналами питания? И как защита от перегруза осуществляется?

А народ то эта тема интересует? Ау, народ, отзовись!

wiha написал :
зашунтируй резистори в затворах диодами 1N 4148 чтобы быстро разрядить емкость затвора.

А что думается по поводу драйвера на 555, он же 1006ВИ1. Выходной ток (вывод 3) по разным данным 100 или 200 мА - то же самое как и в ir2130, а быстрое выключение через разрядный транзистор (вывод 7), подключенный прямо к затвору ключа.
Если задающий генератор делать на PIC, развязку на дешевых оптопарах, скажем 4N35 или рс817, и драйвера на 555 таймерах, то по деньгам вроде-бы не натужно. Остается ключей шесть штук выкупить.

lv52 написал :
Только пока не пойму, что там происходит при пуске, дальше двигаться смысла нет. В первый момент 300V прикладываются к омическому сопротивлению фазной обмотки. Какие там индуктивности работают и как быстро нарастает ток неясно.Так и придется в моделирование въезжать.

Вначале просто трансформатор с зазором и закороченным выходом(достаточно большая Ls).

чукча написал :
Сразу после включения все три триггера 1.2, 2.1 и 2.2 вполне могут оказаться в одном состоянии, например у каждого 1 на прямом и 0 на инверсном выходе. И тогда последний, который 2.2, подвиснет в этом неизменном состоянии ещё на два периода, т.е. всего на три периода подряд, и это как минимум...

Нашел похожую схему задающего генератора с корректным формированием исходного состояния при включении и с увеличенным deadtime: "Радио" №12 за 2004г., с.37. Кстати там же "бюджетный" вариант драйверов на таймерах 1006ВИ1 с опторазвязкой на АОТ128. Управляют они КП707. А если им igbt подсунуть с током ампер 15, как считаете.

wiha написал :
Если есть опыт то однозначно нужно цеплять контроллер.

Трехфазную последовательность на ПИКе сформировать - никаких проблем. И мертвое время любое - тоже пожалуйста. Думаю, что и защиту можно по прерыванию компаратора сделать, если будет встроенный, или просто внешний компаратор и прерывание по входу RB0/INT. И режим мягкого пуска с плавным нарастанием длительности импульсов заполнения - ШИМ в общем. А может и частоту основную плавно или в несколько ступенек поднимать до 50 гц.
Только пока не пойму, что там происходит при пуске, дальше двигаться смысла нет. В первый момент 300V прикладываются к омическому сопротивлению фазной обмотки. Какие там индуктивности работают и как быстро нарастает ток неясно.Так и придется в моделирование въезжать.

lv52 написал :
Конечно можно и на PIC изобразить. Опыт работы с PIC16F... есть. Только жалко его. В прошлый раз 561ТМ2 полопались - это было не очень накладно, а PIC подороже будет.

Если есть опыт то однозначно нужно цеплять контроллер. Ведь комплект транзисторов с дрыйверами не дешевле получится. Заодно и плавный пуск реализуешь. А чтобы защита быстро срабатывала зашунтируй резистори в затворах диодами 1N 4148 чтобы быстро разрядить емкость затвора. И те резисторы по 47 Ом выкинь, или уменьши до 4,7 Ом

lv52 написал :
Неужели RS-триггер с прямым и инверсным выходами может выдать на выход две единицы?

Во всяком случае если на входы R и S одновременно подать 1, то на обоих выходах будет 1. Не знаю, в каких ещё случаях это возможно, но думаю надо иметь от этого более полные гарантии.

lv52 написал :
Неужели RS-триггер с прямым и инверсным выходами может выдать на выход два нуля? Но даже если это произойдет, внутренняя логика ir2130 не даст включить оба транзистора одного плеча.

Сразу после включения все три триггера 1.2, 2.1 и 2.2 вполне могут оказаться в одном состоянии, например у каждого 1 на прямом и 0 на инверсном выходе. И тогда последний, который 2.2, подвиснет в этом неизменном состоянии ещё на два периода, т.е. всего на три периода подряд, и это как минимум... Получается одна фаза крутит, другая тормозит, и штатные защиты вряд ли стоит напрягать до такой степени.
вообще в таких вещах все переходные процессы надо рассматривать с предельным пристрастием и по возможности в мельчайших подробностях. Иначе шансов мало.

lv52 написал :
Первоначально была надежда, что защита обеспечит плавный пуск за счет постепенного сдвига по времени срабатывания при уменьшении тока в связи с раскруткой двигателя – своего рода ШИМ. Но видимо там почти нет наклона фронта импульса тока

С нюансами работы 2130 не знакомился, потому ничего на этот счёт не подскажу.

lv52 написал :
Кстати в даташите на irg4bc20kd указано, что он противостоит КЗ в течение 10 мкс при напряжении 360v. Верится с трудом.

Не проверял, но зачем же им врать? Но похоже, что реализация такого "зверского" режима требует особого хитрого алгоритма запирания ключа в этой ситуации, а он реализован только в некоторых драйверах, например IR2125 - при аварии ключ сначала переводится в активный режим, и только потом относительно плавно закрывается. Это потому, что при к.з. на шину питания течёт страшенный ударный сверхток, и если ключ попытается закрыться быстро, то даже минимальная индуктивность монтажа порвёт всё нафиг.