Самодельный частотник

Roman · 2014-11-13 10:51:46

Хочу сделать частотный преобразователь для однофазного двигателя переменного тока на 220В, и да именно однофазного (две обмотки).
Мозгами будет ардуинка. Сила будет сделана по полномостовой схеме на Mosfet или IGBT транзисторах. Может у кого то есть опыт в этом направлении, если не жалко поделитесь им.
По началу не планирую ни каких защит и всяких там настроек, основная задача закрутить двигатель с разной скоростью. Все защиты и дополнительные опции будут появляться по мере развития проекта.
По началу планировал управлять ключами (силовыми транзисторами) напрямую ардуинкой, через оптопару. Но когда начал более изучать тему, то наткнулся на драйвера для транзисторов. Особое внимание привлекли внимание драйверы транзисторов именно для полномостовой схемы. Также прошу поделится опытом в этой теме.
Так же нужно управлять напряжением. По этому будет использоваться два ШИМ сигнала.
На верхнее плече ключей будет идти ШИМ сигнал, а на нижнее меандр.
На картинке изображен принцип работы.

А тут схема, правда она для 3-х фазного двигателя, но для однофазного такая же, только без одной пары ключей.

Руслан111 · 2014-11-13 18:28:15

простите, не совсем понял что такое по низам меандр?
какой это двух обмоточный мотор ?? можно более подробней-пример.

еще не хватает тех. требований как минимум величин напряжений и токов рабочих.

Roman · 2014-11-14 10:11:46

Руслан111 пише:

простите, не совсем понял что такое по низам меандр?

На верхние ключи подается ШИМ сигнал, а на нижние меандр, то есть, ели посмотреть на схему (я уже ее подправил)

для получения положительного полупериода на ключ V1 подается ШИМ сигнал, и в этот момент ключ V5 открыт, и также для отрицательного полупериода, на ключ V2 ШИМ сигнал, и в этот момент ключ V4 открыт. Скважность ШИМ сигнала изменяется за законом синуса.

какой это двух обмоточный мотор ?? можно более подробней-пример.

Вот его схема

еще не хватает тех. требований как минимум величин напряжений и токов рабочих.

Напряжение 220В, так как у меня движок на 640Вт, то ток получается около 3А, но учитывая пусковые токи и запас по мощности будем считать что 6А.

Руслан111 · 2014-11-14 16:57:59

для этих мощностей можно использовать Мосфеты к примеру IRF 740, и тд
Для управления полевиками нужен драйвер либо самому собрать либо купить что то готовое, в моей практике часто приходилось свои делать, что не всегда дешевле готового.
еще не стоит забывать о токовой защите без неё тут никак!

Руслан111 · 2014-11-14 17:16:20

я правильно понял, это синхронный однофазный мотор?
я правильно понял, что схема включения вашего мотора будет такая же как изображена на рисунке, либо Вы статор запитаете от переменки 220вольт, а на якорь будет подаваться возбуждение отдельно с управлением от контроллера. прошу заметить, если возбуждение отдельно от статорных цепей, стоит ротор на момент коммутации статора закоротить иначе можно пробить лаковое покрытие наводкой напряжения во момент коммутации.
В случае схемы включения как на рисунке, на высоких частотах конденсатору плохо не станет? ведь его сопротивление с возрастанием частоты только уменьшиться.

чтобы управлять синхронным приводом статор достаточно запитать статор номинальным напряжением, а ротор регулировать, тогда схему можно упростить в несколько раз. или в полном мосте есть какая-то задумка?

Roman · 2014-11-14 17:32:52

Руслан111 пише:

для этих мощностей можно использовать Мосфеты к примеру IRF 740, и тд
Для управления полевиками нужен драйвер либо самому собрать либо купить что то готовое, в моей практике часто приходилось свои делать, что не всегда дешевле готового.
еще не стоит забывать о токовой защите без неё тут никак!

Я так и планировал ставить мосфеты или IGBT транзисторы.

Roman · 2014-11-14 17:41:03

Руслан111 пише:

я правильно понял, это синхронный однофазный мотор?
я правильно понял, что схема включения вашего мотора будет такая же как изображена на рисунке, либо Вы статор запитаете от переменки 220вольт, а на якорь будет подаваться возбуждение отдельно с управлением от контроллера. прошу заметить, если возбуждение отдельно от статорных цепей, стоит ротор на момент коммутации статора закоротить иначе можно пробить лаковое покрытие наводкой напряжения во момент коммутации.
В случае схемы включения как на рисунке, на высоких частотах конденсатору плохо не станет? ведь его сопротивление с возрастанием частоты только уменьшиться.
чтобы управлять синхронным приводом статор достаточно запитать статор номинальным напряжением, а ротор регулировать, тогда схему можно упростить в несколько раз. или в полном мосте есть какая-то задумка?

Нет, это асинхронный однофазный (вернее 2 фазный, так как две обмотки) с короткозамкнутым ротором, так как в обычном 3-х фазном асинхроннике. Да, схема включения такая как на рисунке. Вы о высоких частотах ШИМ? Или о частоте синусоиды? Синусоида будет максимум 60 Гц. С ШИМом буду экспериментировать, хотя думаю будет как и в промышленных 1-3 кГц. Забыл сказать, что бы сгладить ШИМ будет LC цепочка.

rus-ic@yandex.ru · 2014-11-17 14:25:51

понял, спасибо.

Для начала продумать гальваноразвязку между ардуиной и силовой платой к примеру H11L1 высокочастотная оптика.
Питание для микросхем драйветов силовой части нужно 12 Вольт- простой блок питания с выходом в 12 вольт (1 шт).
Далее микросхемы драйверов IR2110 или их аналог, микросхема представляет из себя драйвер полумоста Вам их нужно 2 штуки. Это будет быстрее чем свои драйвера делать. Их можно использовать без доп питания по верхнему ключу с включением по типовой схеме (там схема с диодом и конденсатором).

На мощностях до нескольких киловатт рентабельней использовать мосфеты.

Ну и естественно защиту по току.
собственно вот и все
конструктивно разнес бы на две платы одна плата - мозг, вторая силовая.

Roman · 2014-11-17 15:53:09

rus-ic@yandex.ru пише:

понял, спасибо.
Для начала продумать гальваноразвязку между ардуиной и силовой платой к примеру H11L1 высокочастотная оптика.
Питание для микросхем драйветов силовой части нужно 12 Вольт- простой блок питания с выходом в 12 вольт (1 шт).
Далее микросхемы драйверов IR2110 или их аналог, микросхема представляет из себя драйвер полумоста Вам их нужно 2 штуки. Это будет быстрее чем свои драйвера делать. Их можно использовать без доп питания по верхнему ключу с включением по типовой схеме (там схема с диодом и конденсатором).
На мощностях до нескольких киловатт рентабельней использовать мосфеты.
Ну и естественно защиту по току.
собственно вот и все
конструктивно разнес бы на две платы одна плата - мозг, вторая силовая.

А что для пари кГц (<4кГц) для опторазвязки не подойдет PC817, она более распространенная.
На счет драйвера IR2110, тут как бы все понятно, но не совсем. А именно как они должны включатся? Если я правильно понял, то на верхнее плече подается ШИМ, а на нижнее противоположный меандр? Еще вопрос как поступить с deadtime? Использовать внутренний что в драйвере или свой программный делать? Если использовать тот что в драйвере, то как связать их оба?

Я так понимаю, Вы уже собирали что то подобное, может у Вас схемка имеется?

Руслан111 · 2014-11-17 16:10:30

Время сработки 18мкС у PC817, подойдет для этой частоты .

С включением все правильно. мертвое время реализовывалось на стороне программы.
Выводы SD (IR2110) можно соеденить между собой вывести через оптику на ардуинку, вдруг понадобиться. либо вообще по одному вывести их на ардуинку. я никогда ими не пользовался.

схему может быть дома есть, так сходу не скажу.

Roman · 2014-11-17 16:17:24

Руслан111 пише:

Время сработки 18мкС у PC817, подойдет для этой частоты .
С включением все правильно. мертвое время реализовывалось на стороне программы.
Выводы SD (IR2110) можно соеденить между собой вывести через оптику на ардуинку, вдруг понадобиться. либо вообще по одному вывести их на ардуинку. я никогда ими не пользовался.
схему может быть дома есть, так сходу не скажу.

Подскажите пожалуйста, по какому принципу надо подобрать диод и конденсаторы?
Если найдете схемку, скиньте пожалуйста.

Руслан111 · 2014-11-18 16:23:13

какие именно диоды и конденсаторы.
Если речь идет о выпрямителе, тогда еще один элемент забыт - токоограничивающий резистор или целая цепочка будет.

Ток диодов в выпрямителе должен соответствовать максимальному рабочему току нагрузки + процент запаса. Обратное напряжение быть больше напряжению сети раза в 2.
Емкости в первом приближении расчетная величина, хорошая статья(http://www.trzrus.narod.ru/calc/caprect.htm).

если о дравере:
диод в верхнем ключе вокрук ир2110 ставят что-то быстрое с запасом потоку (1А) и по напряжению к примеру HER108 там работает.
емкость конденсатора верхнего плеча должна быть раз в 10 больше емкости затвора полевика, как правило ставлю около 1uF.

Roman · 2014-11-18 23:12:23

Руслан111 пише:

какие именно диоды и конденсаторы.
Если речь идет о выпрямителе, тогда еще один элемент забыт - токоограничивающий резистор или целая цепочка будет.
Ток диодов в выпрямителе должен соответствовать максимальному рабочему току нагрузки + процент запаса. Обратное напряжение быть больше напряжению сети раза в 2.
Емкости в первом приближении расчетная величина, хорошая статья(http://www.trzrus.narod.ru/calc/caprect.htm).
если о дравере:
диод в верхнем ключе вокрук ир2110 ставят что-то быстрое с запасом потоку (1А) и по напряжению к примеру HER108 там работает.
емкость конденсатора верхнего плеча должна быть раз в 10 больше емкости затвора полевика, как правило ставлю около 1uF.

На счет выпрямителя, я в курсе. Интересовала именно информация о диоде и конденсаторах драйвера. Спасибо за информацию.
Хочу еще спросить у Вас на счет LC фильтра. Если использовать обычный фильтр, то катушка получится довольно таки больших размеров. Читал одну статью, где используется LC фильтр второго порядка, что существенно уменьшает размеры. Правда в ней нет его расчета, только номиналы катушек и конденсаторов. Можете что то подсказать по данному вопросу?

Roman · 2014-11-19 11:26:07

Руслан111 пише:

если о дравере:
диод в верхнем ключе вокрук ир2110 ставят что-то быстрое с запасом потоку (1А) и по напряжению к примеру HER108 там работает.
емкость конденсатора верхнего плеча должна быть раз в 10 больше емкости затвора полевика, как правило ставлю около 1uF.

а емкость конденсатора нижнего плеча как считается?

Руслан111 · 2014-11-19 12:52:48

емкости в плечах должны быть одинаковыми

Roman · 2014-11-19 12:54:06

Набросал схемку, посмотрите пожалуйста.

Руслан111 · 2014-11-20 15:58:51

предохранитель не помешал бы!!!
гальвано развязка будет?
еще нужно добавить резисторы по 10K на между затвором и истоком.
HFA15TB60 - не сильно больной запас он и в цене наверное не дешевый.

фильтр меня как то напрягает, во первых его размеры и его параметры.
еще не помешают RC цепочки(снаберы) по питанию вместе с сопресорами. ограничить выбросы, а они будут.
есть скайп?

я вот думал если обе обмотки соединить последовательно и ключей поставить 6 штук и соответственно первый первая пара на один конец обмотки, вторая пара полевиков на серединку обмоток, а третья пара на конец второй обмотки, тогда достаточно будет снаберных цепочек на обмотках мотора и не будет необходимости в LC фильтре!

Roman · 2014-11-20 16:53:27

Руслан111 пише:

предохранитель не помешал бы!!!
гальвано развязка будет?
еще нужно добавить резисторы по 10K на между затвором и истоком.
HFA15TB60 - не сильно больной запас он и в цене наверное не дешевый.
фильтр меня как то напрягает, во первых его размеры и его параметры.
еще не помешают RC цепочки(снаберы) по питанию вместе с сопресорами. ограничить выбросы, а они будут.
есть скайп?
я вот думал если обе обмотки соединить последовательно и ключей поставить 6 штук и соответственно первый первая пара на один конец обмотки, вторая пара полевиков на серединку обмоток, а третья пара на конец второй обмотки, тогда достаточно будет снаберных цепочек на обмотках мотора и не будет необходимости в LC фильтре!

- предохранитель будет и опторазвязка также, как то с головы вылетело нарисовать.
- а зачас резистор между затвором и истоком? драйвер вроди как коротит затвор и исток.
- на счет диода, может и слишком, они просто у меня есть, вот и решил их поставить.
- на счет вильтра, если я правильно понял статью, о которой писал раньше, то именно за счет 2-х LC цепочек и уменьшается размер, статью могу скинуть, правда она на английском. но как их посчитать, эти LC цепочки, там не написано .
- если надо снаберы и супресоры, значит поставлю.
- скайп есть, кину Вам на мыло (rus-ic@yandex.ru Ваше?)
- такую схему, я то же прикидал, и я думаю так даже правильнее будет. а походу при использавании такой схемы, можно будет мотор в обе стороны крутить.

Руслан111 · 2014-11-20 17:17:04

мое видение фильтра очень смутное (я не уверено что на эту мощность подсчитать 50 Гц -вый фильтр без последствий получиться), собственно примерно его подсчитать можно, но выбросы образуемые этим фильтром могут быть опасные для ключей.

Руслан111 · 2014-11-20 17:18:20

моё

Roman · 2014-11-20 17:33:52

Руслан111 пише:

моё

нашел Вас по Вашему мылу, и уже добавился

Skif · 2015-03-11 21:50:48

Не нужен там никакой фильтр, обмотка движка - сама себе фильтр. 15ТВ600 - это возить пачку сигарет на самосвале. Бустрепный диод можно самый чахотошный. Любой амперный суперфаст пойдет и места кв.километр занимать не будет. Его задача проста как дверь - заряжать бустрепную же емкость. Снабберные цепи нужны однозначно, если жабенят использовать, если мосфеты - можно забить. Паразитный супрессор меж сток-истоком не даст превратить их в перемычку или дым.
Добавь встречные стабилитроны в затвор, вольт на 15-18. И да, не стоит забывать про правильную трассировку силовухи, один косяк там и до жопы правильность схемы

Roman · 2015-03-12 19:16:22

Skif пише:

Не нужен там никакой фильтр, обмотка движка - сама себе фильтр. 15ТВ600 - это возить пачку сигарет на самосвале. Бустрепный диод можно самый чахотошный. Любой амперный суперфаст пойдет и места кв.километр занимать не будет. Его задача проста как дверь - заряжать бустрепную же емкость. Снабберные цепи нужны однозначно, если жабенят использовать, если мосфеты - можно забить. Паразитный супрессор меж сток-истоком не даст превратить их в перемычку или дым.
Добавь встречные стабилитроны в затвор, вольт на 15-18. И да, не стоит забывать про правильную трассировку силовухи, один косяк там и до жопы правильность схемы

Разобравшись по конкретнее в теме заменил 15ТВ600 на HER108.
Встречный стабилитрон - это двуханодный стабилитрон? Для чего он нужен?
Что именно вы имеете ввиду под правильно трассировкой силы? Там есть какие то нюансы? Я просто новичек в силовой электронике.

soul32bit · 2015-03-13 04:30:08

По ходу пьесы я вот тоже думаю попробовать свои силы в частотном преобразователе. Мощность двигателя около 1КВт, управляться будет PIC-ом Microchip.

Здесь http://masterxoloda.ru/4/upravlenie-sko … dvigatelej я почерпнул азы этого дела и вот остался один вопрос. Последние две схемы по сути выполняют одно и то-же, разница лишь в схемотехнике. Один конденсатор и четыре ключа или два конденсатора (со средней точкой) и два ключа? Конечно я склоняюсь к последнему, так как это банально дешевле и проще, но подозреваю что на низких оборотах (частотах) схема с четырьмя ключами будет в выигрыше.

С другой стороны - в моем случае конечная цель вовсе не постоянство оборотов или момента. Идея - поддерживать постоянное давление воды в системе водоснабжения (опираясь на показания датчика давления). Цитирую: "Для центробежных насосов особенно важен правильный выбор угловой скорости насоса, так как его производительность пропорциональна угловой скорости, напор и момент - квадрату угловой скорости, мощность - ее кубу: Q ≡ ω, H ≡ ω2, М≡ ω2, P ≡ ω3." Поэтому возможно изменение угловой скорости будет происходить в небольшом диапазоне. Так же есть "ограничение снизу" - при низких оборотах ухудшается воздушное охлаждение двигателя.

Местные гуру, что скажете? Какое схемотехническое решение предпочтительнее? Два конденсатора со средней точкой и два ключа или полноценные четыре ключа?

p.s. Сегодня проводил эксперименты с пропусканием полуволн (обычная схема на симисторе и moc3063) - результат негативный. Жуткие рывки двигателя, неоправданный перегрев симистора и конечно мерцание света :-) Регулировку классическим способом (задержкой включения симистора) делать не советуют - якобы будет изменяться скольжение двигателя, а это опять таки приведет к нагреву обмоток. Но я все равно попробую...

Roman · 2015-03-13 10:54:02

soul32bit пише:

По ходу пьесы я вот тоже думаю попробовать свои силы в частотном преобразователе. Мощность двигателя около 1КВт, управляться будет PIC-ом Microchip.
Здесь http://masterxoloda.ru/4/upravlenie-sko … dvigatelej я почерпнул азы этого дела и вот остался один вопрос. Последние две схемы по сути выполняют одно и то-же, разница лишь в схемотехнике. Один конденсатор и четыре ключа или два конденсатора (со средней точкой) и два ключа? Конечно я склоняюсь к последнему, так как это банально дешевле и проще, но подозреваю что на низких оборотах (частотах) схема с четырьмя ключами будет в выигрыше.
С другой стороны - в моем случае конечная цель вовсе не постоянство оборотов или момента. Идея - поддерживать постоянное давление воды в системе водоснабжения (опираясь на показания датчика давления). Цитирую: "Для центробежных насосов особенно важен правильный выбор угловой скорости насоса, так как его производительность пропорциональна угловой скорости, напор и момент - квадрату угловой скорости, мощность - ее кубу: Q ≡ ω, H ≡ ω2, М≡ ω2, P ≡ ω3." Поэтому возможно изменение угловой скорости будет происходить в небольшом диапазоне. Так же есть "ограничение снизу" - при низких оборотах ухудшается воздушное охлаждение двигателя.
Местные гуру, что скажете? Какое схемотехническое решение предпочтительнее? Два конденсатора со средней точкой и два ключа или полноценные четыре ключа?
p.s. Сегодня проводил эксперименты с пропусканием полуволн (обычная схема на симисторе и moc3063) - результат негативный. Жуткие рывки двигателя, неоправданный перегрев симистора и конечно мерцание света :-) Регулировку классическим способом (задержкой включения симистора) делать не советуют - якобы будет изменяться скольжение двигателя, а это опять таки приведет к нагреву обмоток. Но я все равно попробую...

Ситуацию с симистором я уже прошел. По этому решил делать частотник. По первой схеме (с 2-мя ключами) я бы так не делал, так как регулировка идет напряжением, попробуйте латром регулировать. Схема с 4-мя ключами по лучше, но тоже есть свои нюансы, а именно фазосдвигающий конденсатор.
Я пошел по другому пути и решил использовать 6 ключей что бы избавится от конденсатора. Схему выложу чуть позже.
Кстати, если будете делать на PIC контроллере, у меня есть готовое решение для вас (схема и код). Правда не проверенное.

Форум arduino.ua

#1 2014-11-13 10:51:46

Самодельный частотник

#2 2014-11-13 18:28:15

Re: Самодельный частотник

#3 2014-11-14 10:11:46

Re: Самодельный частотник

#4 2014-11-14 16:57:59

Re: Самодельный частотник

#5 2014-11-14 17:16:20

Re: Самодельный частотник

#6 2014-11-14 17:32:52

Re: Самодельный частотник

#7 2014-11-14 17:41:03

Re: Самодельный частотник

#8 2014-11-17 14:25:51

Re: Самодельный частотник

#9 2014-11-17 15:53:09

Re: Самодельный частотник

#10 2014-11-17 16:10:30

Re: Самодельный частотник

#11 2014-11-17 16:17:24

Re: Самодельный частотник

#12 2014-11-18 16:23:13

Re: Самодельный частотник

#13 2014-11-18 23:12:23

Re: Самодельный частотник

#14 2014-11-19 11:26:07

Re: Самодельный частотник

#15 2014-11-19 12:52:48

Re: Самодельный частотник

#16 2014-11-19 12:54:06

Re: Самодельный частотник

#17 2014-11-20 15:58:51

Re: Самодельный частотник

#18 2014-11-20 16:53:27

Re: Самодельный частотник

#19 2014-11-20 17:17:04

Re: Самодельный частотник

#20 2014-11-20 17:18:20

Re: Самодельный частотник

#21 2014-11-20 17:33:52

Re: Самодельный частотник

#22 2015-03-11 21:50:48

Re: Самодельный частотник

#23 2015-03-12 19:16:22

Re: Самодельный частотник

#24 2015-03-13 04:30:08

Re: Самодельный частотник

#25 2015-03-13 10:54:02

Re: Самодельный частотник

Швидке повідомлення

Підвал форуму