Αναζήτηση driver για 3φ κινητήρα

[kplgr]

Καλησπέρα σε όλους!

Έφτασε η ώρα για το αυγουστιάτικο project του 2015, το οποίο θα είναι ένα inverter για έλεγχο 3φ κινητήρα.

Για λόγους ευκολίας και πρακτικότητας, και για να μην χρειαστεί να ξαναβρώ τον τροχό από την αρχή, αποφάσισα να χρησιμοποιήσω σαν κεντρικό κομμάτι κάποια έτοιμη λύση για τις ημι-γέφυρες και το κύκλωμα ελέγχου αυτών. Ίσως σε κάποια επόμενη προσπάθεια να μπω στην διαδικασία να κατασκευάσω με διακριτά κομμάτια τις γέφυρες και τα λοιπά.

Στο ζητούμενο, λοιπόν!

Έχω εντοπίσει μέχρι τώρα από την on semiconductors μια σειρά λύσεων, όπως πχ το STK554U362A (http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/ENA2217-D.PDF). Οι προδιαγραφές του με (υπερ)καλύπτουν γι αυτό που θέλω να κάνω, απλά δεν μπόρεσα να βρώ κάτι αντίστοιχο πέρα από αυτή την σειρά, ή από κάποιον άλλο κατασκευαστή (δεν μου έρχεται και κάποιος άλλος στο μυαλό, εδώ που τα λέμε..)

Έχει δουλέψει κανείς με κάποιο αντίστοιχο (ή και με το ίδιο); Υπάρχει μήπως κάποια καλύτερη εναλλακτική που δεν γνωρίζω;

Κάθε πρόταση δεκτή!


ΥΓ Ο έλεγχος θα γίνεται -προφανώς- από μικροεπεξεργαστή.

[SProg]

Ειναι το project που ξεκινησα οσο ημουν μεσα στο στρατο τους τελευταιους 2 μηνες.Ειμαι στον 4ο μηνα του project.

Ονομα Project: Ρύθμιση στροφων 3Φ ασυγχρονου κινητηρα,display στροφων, Ρυθμιση τασης/συχνοτητας.


( δεν ασχολιομουν καθε μερα φυσικα , και με τα υλικα ειχα θεμα. Ειδικα αυτα απο το ιντερνετ)

Πριν αποφασισεις να κανεις εναν τριφασικο inverter ή αλλιως VFD (variable frequency drive) για 3φασικο ασυγχρονο κινητηρα..
θα πρεπει να αποφασισεις τον τροπο/μεθοδο που θα οδηγεις την γεφυρα σου.

SPWM - Sinusoisal PWM : Ευκολο ακομα και με 8bit μικροελεγκτη. Δεν παιρνει το max της τασης στην εξοδο. Μετριες αρμονικες ρευματος.
SVPWM - Spave vector PWM: Μετριο σε 32bit - πολυ δυσκολο σε 8bit μικροελεγκτη.Παιρνει το max της τασης στην εξοδο.Πολυ καλες αρμονικες ρευματος

Σε συγκριση των 2 πανω βγαινει οτι με SVPWM εχεις:

+15 % περισσοτερη ταση στην εξοδο
Λιγοτερα switching losses
Μειωμενες αρμονικες


Η λογικη παει ως εξης:

μΕ - Optocoupler - mosfet driver - mosfet/igbt - εξοδοι


Ο κλασσικος τροπος ειναι με 6 IGBT ή 6 N-PowerMosfet . Τα οδηγεις με ειδικα driver.

Το μεγαλυτερο προβλημα ειναι το capacity στα gate. ( μιλαμε παντα για PCB, μην σου πει κανεις δοκιμασε σε διατρητη ! )

Θελεις ΟΠΩΣΔΗΠΟΤΕ driver με DeadTime ρυθμιζομενο απο αντισταση. 500ns για παραδειγμα ειναι γελοιος χρονος για ενα mosfet να ανοιξει/κλεισε...στην θεωρια.


Η σχεδιαση του PCB: Eδω ειναι απο τα χειροτερα μερη του project.Θελεις οι αγωγοι να μην εχουν μεγαλο μηκος αλλα να εχουν και την αποσταση ασφαλειας.
Θελει 2ης οψης, βασικα πρεπει διπλης οψης για κατι επαγγελματικο.


Οτιδηποτε είναι ανελητεο ή μπορει να παιζει σε αλλα κυκλωματα εδω μπορει να προκαλεσει απο προβλημα μεχρι να τα καψεις ολα.


Ελπιζω να βοηθησα.


ΥΓ Οσο σιγουρος και να εισαι για το κυκλωμα σου. ΠΟΤΕ μην βαλεις πανω απο 30V στη γεφυρα για να δεις αν δουλευει. Ξεκινας με 12V, πας στα 24V και εξεταζεις
πως συμπεριφεται ο inverter σου.Συνηθες προβλημα είναι τα σηματα στα IGBT/driver να φαινονται σωστα αλλα να μην ειναι..


Περιμενω κατι driver (IRS21091 απο Αγγλια και το εχω τελειωσει το project)



Ελπιζω να βοηθησα.



Και μερικες εικονες απο το project.



5874758746

Αυτο με τη διατρητη δεν στο ειπα τυχαια.

[FILMAN]

Κώστα υπάρχουν και από άλλες εταιρείες, δες π.χ. τα PS2124X της POWEREX - MITSUBISHI

[SProg]

Ποιος ο λογος να παρεις κατι ετοιμο; Project ειναι, αφορμη για να μαθεις.

[giannakis1983]

Κατ αρχην καλησπέρα!
Πολύ ωραιο project και πιστευω θα μαθεις πολλά μεχρι να το υλοποιησεις.
Εχω να κάνω κανα δύο επισυμάνσεις γιατί εχει τύχει να λύσω και να επισκευάσω πολλά inverter 3φ λογο δουλειάς (Ανελκυστήρες)
-Κατ αρχήν θα βάλεις απΒ΄ ευθείας τα 380 στα IGBT ???
Γιατί δεν βαζεις πρωτα μια τριφασική γεφυρα και κανα δύο καλους πυκνωτές και να πάρουν από εκει 3 IGBT ;;;
Ετσι θα γλυτωσεις και κύκλωμα ασθενών για την οδηγηση των IGBT και θα ειναι και λιγοτερα σε αριθμό ( δεν ειναι και φτηνά...)

Υποθέτω οτι θα έβαζες 6 για να πετύχεις και την αναστροφή του μοτέρ έτσι;;;
Τα semiconductor ειναι καλή μαρκα .Τα χρησιμοποιούμε και εμείς.

[kplgr]

Να σας ευχαριστήσω όλους παιδιά για τις συμβουλές, και πάμε και με την σειρά..

@Legolas
Δεν θέλω να μπλεχτώ στην κατασκευή των ημιγεφυρών και των κυκλωμάτων ελέγχου σε πρώτη φάση, ώστε να έχω λιγότερα σημεία προβληματισμού..
Γι'αυτό και είπα εφ'όσον υπάρχουν ολοκληρωμένες single package λύσεις σε προσιτές τιμές (είναι κι αυτό παράγοντας..) να ρίξω μια ματιά σε αυτές πρώτα.

Επίσης, σε αυτό το στάδιο πιο πολύ με ενδιαφέρει να δω εάν έχω καταλάβει τι θα πρέπει να γίνει και πως θα πρέπει να δουλεύει, παρά το απόλυτο τελικό αποτέλεσμα..!
Το STKxx που ανέφερα πιο πάνω, περιλαμβάνει dead-time καθώς και ενσωματωμένους bootstrap drivers οπότε γλυτώνω αρκετή δουλειά σε πρώτη φάση :001_smile:

Έχω στο μυαλό μου ένα σχέδιο με διακριτά εξαρτήματα μόνο, αλλά θα δοκιμάσω την υλοποίηση στην v2 όταν με το καλό έρθει η ώρα της :biggrin:

@FILMAN
Θα ρίξω μια ματιά και σ'αυτό, να δούμε τελικά όμως και τι θα μπορέσω να βρώ/φέρω ειδικά τώρα που έχει ξεσκιστεί το ζήτημα με τις παραγγελίες απ'έξω...!
Ευτυχώς σε κάποια παλαιότερη παραγγελία απο farnell έχω ήδη προμηθευτεί ένα STKxx, να δούμε τώρα εάν και πότε θα μπορώ να βρώ κι άλλα...

@giannakis
Προς το παρόν το σχέδιο λέει για κάποια single-package λύση, αν δεν αποδώσει προφανώς θα παίξουν 3 ημιγέφυρες με 6 fet/igbt, οδηγούς και τα λοιπά..
Αν φτάσει ο κόμπος στο χτένι και καταλήξω σε τέτοια υλοποίηση, θα το ξανασυζητήσουμε το ζήτημα :biggrin:

[SProg]

Τοτε ειναι αρκετα ευκολο αυτο που ζητας. Θα ψαξω να βρω ενα παρομοιο ολοκληρωμενο που ειχα δει παλια.


Οτι θελεις απο κωδικα πες.


EDIT

Το βρηκα: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irs2336.pdf

[FILMAN]

Ποιος ο λογος να παρεις κατι ετοιμο; Project ειναι, αφορμη για να μαθεις.
Με το σκεπτικό αυτό θα έπρεπε να μην χρησιμοποιήσει πουθενά και κανενός είδους ολοκληρωμένα κυκλώματα; Τα modules αυτά δες τα σαν ολοκληρωμένα, απλώς έχουν μέσα και τμήμα ισχύος... Δεν είναι πλακέτες!


-Κατ αρχήν θα βάλεις απΒ΄ ευθείας τα 380 στα IGBT ???
Γιατί δεν βαζεις πρωτα μια τριφασική γεφυρα και κανα δύο καλους πυκνωτές και να πάρουν από εκει 3 IGBT ;;;
Ετσι θα γλυτωσεις και κύκλωμα ασθενών για την οδηγηση των IGBT και θα ειναι και λιγοτερα σε αριθμό ( δεν ειναι και φτηνά...)

Υποθέτω οτι θα έβαζες 6 για να πετύχεις και την αναστροφή του μοτέρ έτσι;;;
Τα semiconductor ειναι καλή μαρκα .Τα χρησιμοποιούμε και εμείς.
Δεν κατάλαβα τίποτα από αυτά που λες. Είναι ποτέ δυνατόν να εφαρμόσει εναλασσόμενη τροφοδοσία στα IGBT; Εννοείται ότι θα τους δώσει DC, το οποίο βεβαίως μπορεί να είναι ανορθωμένο και εξομαλυσμένο δίκτυο, τριφασικό (565VDC) ή μονοφασικό (325VDC). Αυτό για να το κάνεις 3Φ AC θέλεις 6 IGBT, με 3 δεν γίνεται, και δεν έχει να κάνει με το αν ο κινητήρας θα γυρνάει μόνο προς τη μία κατεύθυνση ή και προς τις δύο! Και στις δυο περιπτώσεις 6 IGBT χρειάζονται!

Κώστα σε ζηλεύω... Πόσο θα ήθελα να ασχοληθώ με κάτι τέτοιο κι εγώ... Έχω τα υλικά και μου λείπει ο χρόνος... Αν θες πάντως μπορώ να σου χαρίσω ένα PS21245 για την κατασκευή σου μόνο που θα πρέπει να το ξεκολλήσεις από την πλακέτα του - είναι πολύ δύσκολο -, και μάλλον θα αναγκαστείς να καταστρέψεις την πλακέτα για να το καταφέρεις.

Καλή επιτυχία.

[SProg]

Με το σκεπτικό αυτό θα έπρεπε να μην χρησιμοποιήσει πουθενά και κανενός είδους ολοκληρωμένα κυκλώματα; Τα modules αυτά δες τα σαν ολοκληρωμένα, απλώς έχουν μέσα και τμήμα ισχύος... Δεν είναι πλακέτες!



Με το σκεπτικο οτι ειναι αλλη η γοητεια να το κανεις απο το μηδεν.

Και ειναι και αλλες οι δυσκολιες. Ειναι πως το βλεπει ο καθενας.

Λες να μην ειδα δει οτι υπαρχουν τετοια module ;

Ειναι το κλασικο: γιατι να μαθω ΑSM ; Θα μαθω C απευθειας . Απλα οι καλυτεροι προγραμματιστες μΕ που ξερουν ASM και C ειναι κουτοι και αφιερωσαν χρονο αδικα.


Ετσι το βλεπω εγω τουλαχιστον FILMAN.Ισως να κανω και λαθος, απλα οταν κανεις κατι χωρις να σε πιεζει ο χρονος και
χωρις να ειναι για δουλεια.. πανε οσο πιο βαθυα παει.Φιλικα παντα


Καλη επιτυχια !

[FILMAN]

Το καταλαβαίνω αυτό που λες αλλά υπάρχει και ένα όριο. Δεν θα καθήσω να κατασκευάσω πυκνωτές ή τρανζίστορ! Θα τα πάρω έτοιμα. Ούτε θα διστάσω να χρησιμοποιήσω ολοκληρωμένα! Ε, το ίδιο κάνει και ο Κώστας, αντί να βάλει 6 IGBT (και 3 high side drivers που και αυτά θα μπορούσε (; ) να τα φτιάξει με διακριτά υλικά), βάζει ένα module που τα έχει όλα μέσα. Δεν βλέπω πού είναι η "τεμπελιά".

[SProg]

Οχι δεν μιλαω για 'τεμπελια' . Δε νομιζω να ειναι τεμπελης το παιδι , αλλιως δε θα καθοταν να ασχοληθει και χωρις αμοιβη !


Απλα οπως καταλαβαινεις εχει αλλη δυσκολια στα παντα, οχι απλα δυσκολια .. σαν διαφορετικο project.

Θα το ανεβασω οταν μπορεσω.



Παντως ειναι πολυ ενδιαφερον project. Εκει που τα low voltage control συστηματα συνταντουν τα ισχυος.. καλυτερο και απο sex ! (ε νταξει οχι και καλυτερο)

[giannakis1983]

Αυτό για να το κάνεις 3Φ AC θέλεις 6 IGBT, με 3 δεν γίνεται, και δεν έχει να κάνει με το αν ο κινητήρας θα γυρνάει μόνο προς τη μία κατεύθυνση ή και προς τις δύο! Και στις δυο περιπτώσεις 6 IGBT χρειάζονται!


FILMAN με ολον τον σεβασμο θα σου πω οτι χρησημοποιούμε 3 IGBT για να δωσουμε κινηση στο μοτερ .
Τα IGBT ειναι αυτου του τυπου... 58776
Ισως αυτα που λες εσύ να είναι με μονό τρανσιστορ μεσα και ετσι εχεις δικιο...

Για το DC που λεγαμε θέλω να σου πω οτι τα πρωτα τύπου "Inverter" που χρησιμοποιηθηκανε για ανελκυστηρες ηταν 3 IGBT απευθειας στα 380 V ,για μεταβολή τάσης ,και ενα 4ο που εριχνε 2 φασεις σε ενα 2ο τυλιγμα του μοτερ για πεδηση. Αν βρω σχεδια θα τα επισυναψω....

[chip]

Θα πρότεινα τη χρήση optoucoupler για οδήγηση IGBT/MOSFET (όπως το hcpl3120 της Agilent ή το VO3120 της Vishay)
βέβαια το Dead time θα πρέπει να τον δίνει η Pwm γεννήτρια του μικροελεγκτή ή αν δεν είναι μικροελεγκτής για κινητήρες και δεν διαθέτει τέτοια λειτουργεία να υπάρχει κύκλωμα μεταξύ του μικροελεγκτή και του Optocoupler που θα δημιουργεί τον dead time.

Mε τέτοια Optocoupler παρέχεται ηλεκτρική απομόνωση, σωστή οδήγηση των Igbt/mosfer, και δεν περνάει θόρυβος από τα mosfer/igbt προς τα κυκλώματα οδήγησης και τον μικροελεγκτή...

[SProg]

Ισως αυτα που λες εσύ να είναι με μονό τρανσιστορ μεσα και ετσι εχεις δικιο..


Οχι η σωστη εκφραση ειναι 6 IGBT.



Θα πρότεινα τη χρήση optoucoupler για οδήγηση IGBT/MOSFET (όπως το hcpl3120 της Agilent ή το VO3120 της Vishay)
βέβαια το Dead time θα πρέπει να τον δίνει η Pwm γεννήτρια του μικροελεγκτή ή αν δεν είναι μικροελεγκτής για κινητήρες και δεν διαθέτει τέτοια λειτουργεία να υπάρχει κύκλωμα μεταξύ του μικροελεγκτή και του Optocoupler που θα δημιουργεί τον dead time.



Φυσικα και θελει απομονωση. Μεχρι τα 20 kHz συχνοτητα PWM μπορει να βαλει το 6N136.

Μετα παμε σε optocoupler με πυλες (max 5V supply).

Σε δικο μου Inverter εκανα μετατροπη και οδηγησα τα driver με 12V . Γιατι ? Γιατι τα mosfet driver επιτρεπαν τετοια ταση και γιατι γλυτωνα
ακομα μια πηγη για τα driver. (με λιγα λογια τα driver και τα οπτο επαιρναν απο τα απομονωμενα 12V).



Το ολοκληρωμενο που ανεβασε στο πρωτο POST , εχει in-build dead time. Συνηθως ειναι ρυθμιζομενο.

Δεν ξερω ποσο εχει αλλα λογικα θα εχει μια fixed τιμη που ειναι τσεκαρισμενη.



Εγω οταν περνουσα τους driver , ειδα οτι θελει τουλαχιστον 1-1.5 uSec τουλαχιστον dead time. Σε σενα ειναι απλο γιατι το εχει ενσωμετομενο και σε
ρυθμισμενη τιμη.


ΕΑΝ δεν εχεις driver με ρυθμιζομενο dead time ( πχ IR2109 που εχει fixed τιμη 500ns ) αλλαζεις driver ή το κανεις προγραμματιστικα.

Ετσι για την ιστορια τωρα, η ATMEL εχει βγαλει ειδικα μοντελα για εφαρμογες με γεννητριες και γενικα μοτερ. Με πολλες δυνατοτητες στα καναλια PWM
και ευκολη εφαρμογη των dead-time. [ http://www.atmel.com/devices/at90pwm3b.aspx ]


Καλη επιτυχια, ξανα !


EDIT:

Κοιταξα στο datasheet του ολοκληρωμενου που ανεβασες και οντως δεχεται για εισοδους μεχρι VDD.

Οποτε οτι ταση δωσεις στο VDD την δινεις και στα optocoupler. Αλλιως την υποβιβαζεις σε 5V για optocoupler με πυλες.
Αυτο ακριβως εννουσα, οτι κερδιζεις χωρο.

[FILMAN]

FILMAN με ολον τον σεβασμο θα σου πω οτι χρησημοποιούμε 3 IGBT για να δωσουμε κινηση στο μοτερ .
Τα IGBT ειναι αυτου του τυπου... 58776
Ισως αυτα που λες εσύ να είναι με μονό τρανσιστορ μεσα και ετσι εχεις δικιο...

Για το DC που λεγαμε θέλω να σου πω οτι τα πρωτα τύπου "Inverter" που χρησιμοποιηθηκανε για ανελκυστηρες ηταν 3 IGBT απευθειας στα 380 V ,για μεταβολή τάσης ,και ενα 4ο που εριχνε 2 φασεις σε ενα 2ο τυλιγμα του μοτερ για πεδηση. Αν βρω σχεδια θα τα επισυναψω....
Γιάννη, αυτό που δείχνεις είναι IGBT MODULE και έχει μέσα 2 IGBT, συνεπώς τα 3 IGBT MODULE που λες εσύ αντιστοιχούν πράγματι στα 6 IGBT που είπα εγώ

Το άλλο που λες με τα IGBT ενωμένα στο AC δεν το καταλαβαίνω, εκτός αν είχε και ανόρθωση και έκανε phase control αντί για μεταβολή συχνότητας (οπότε θα μπορούσε να έχει και SCR)