#382494

Привет всем. Хочу предложить для обсуждения тему "Домашний трехфазный преобразователь
своими руками". Имеется ввиду преобразователь для питания трехфазного электродвигателя от однофазной сети 220в. В народе имеется приличное количество таких двигателей и этот народ мучается с их запуском, кто как может. Поиск неполярных конденсаторов для пусковой и фазосдвигающей цепи сейчас дело непростое. И даже если повезет набрать нужное их количество, пуск получается тяжелым, а выдаваемый крутящий момент намного ниже номинального. Промышленность, и их и наша, выпускает конечно частотные преобразователи, в
том числе и с однофазной запиткой, но цены на них не для слабонервных (правда и куча их дополнительных функций для дома лишние). Предлагаю общими усилиями создать предельно простое устройство с выходом до 3 кВт. Если интерес к теме будет, готов выложить результаты своих "опытно-конструкторских работ".

Во вложении даташит на модуль IRAMX16UP60A, стоит примерно 800 руб. К нему только добавить какой-нить простенький пик, например 14-ногий 16f684. Заодно он и кнопки обслужит, и вентилятором поуправляет по температуре, и реле для плавного подключения к сети.
Правда это до 2kW, но вроде у IR уже есть в этой серии и помощнее.

Спасибо, стоит присмотреться. А я начинал с Ir2130 и 6хirg4bc20kd (по 6,5 и 2 $ за шт. соответственно в "Буром медведе"). Характеристики по току и напряжению практически те же. Немного дешевле получается, только возни с крепежом и изоляцией от теплоотвода...
По поводу организации защиты от перегрузки по току в Iramx16up60a - похоже нужен дополнительный узел.

Про доп. узел: В pic16f684 есть компаратор, потому его и советовал.

Регистрация: 08.10.2006 Воронеж Сообщений: 1663

lv52 написал :
"Домашний трехфазный преобразователь
своими руками".

Если дом-усадьба, то, ИМХО, без заморочек с силовой электроникой, проще всего
сделать так

gyrator , по сцылке это такая шутка юмора? ну да, для второго мотора получаем что-то типа трёх фаз, но ведь первый мотор, который эти три фазы делает, питается от 220В всё тем же самым обычным способом с теми же последствиями... Не понял, в чём тут цимус.

2чукча

чукча написал :
В pic16f684 есть компаратор

а также в 16F630, 16F676, а в 16F628 их даже два. Вопрос в данном случае в цене и доступности.
Надо будет смотреть, что есть на рынке Н.Новгорода. Заказывать по почте не очень удобно - и ждать долго и коммерческую тайну расходов от жены не сохранить.
2gyrator Так сделать конечно неплохо бы, только лишний двигатель на 4квт еще найти надо. Прошли времена, когда они под каждым забором валялись. Сначала из них медь драли, а сейчас чермет подорожал, так и ржавый статор найти стало проблемой. К тому-же хочется устройства мобильного, да и сам процесс создания интересен.

Упс... с пиком возможно погорячился. Я его присматривал для управления таким модулем в DC-AC с однофазным выходом (правда дальше размышлизмов не пошло). А тут надо три фазы. И если их получать не чисто программно, а во встроенном ШИМ (что думаю желательно), то скорее всего нужен расширенный модуль ШИМ, типа как например в серии pic18. И то он есть только в "старших" версиях по 40 ног и более, и цена у них за 10 баксов. Так шта с пиком тут надо ещё есть быть посмотреть.

Но пожалуй совсем не обязательно прописывать синус, а можно просто трёхфазный меандр. Самые высшие гармоники простеньким фильтром подрезать, а потери от оставшихся вряд ли сильно испортят эффект от более-менее полноценных трёх фаз. А три меандра думаю не так уж сложно и программно сделать.

Для более предметного разговора прилагаю свой "шедевр" в формате sPlan.

Регистрация: 29.10.2005 Запорожье Сообщений: 218

По поводу процика, то производительности пика может и не хватить. Смотря какой алгоритм выбрать. Я бы посоветовал AT90PWM3B - 4$ для центрированной ШИМ. Или есть готовые микрухи если неохота с программой возится например mp3phac - 20$.

2чукча Для начала синус думаю необязательно. См. схему во вложениях выше - на выходах А,В,С меандр с частотой около 50 гц. Линейные напряжения Uab, Ubc, Uca - трехуровневые: например на развертке осциллографа 2 клетки по горизонтали положительный импульс около 300v, 1 клетка - нулевое напряжение, 2 клетки -300v, 1 - нулевое и далее все снова.
Схема была собрана и испытана с двигателями 0,22кВт и 1,5 кВт в режиме холостого хода (голый двигатель) и частичной нагрузки ( к валу двигателя прижимается деревянный брусок). Первые включения для страховки через ТЭН 2,2кВт в цепи +300V, потом напрямую. Субъективные результаты:
-пуск уверенный и почти мгновенный;
-нагрева двигателя на ХХ не наблюдается;
-звук работающего двигателя немного отличается от обычного - видимо "звучат" гармоники напряжения;
-затормозить двигатель 1,5 кВт деревянным бруском не получается.
В общем результаты были расценены как положительные и была попытка запустить от этого преобразователя деревообрабатывающий станок с двигателем 3 кВт. На этом все пока и закончилось: несколько громких хлопков и дымок из подкрышки. Осмотр показал, что сгорело практически все, кроме мощного выпрямителя и его конденсаторов. У некоторых выходных транзисторов даже ноги испарились. Сейчас нахожусь в процессе осмысления происшедшего.

Регистрация: 29.10.2005 Запорожье Сообщений: 218

2lv52

Плохая схема.

Регистрация: 29.10.2005 Запорожье Сообщений: 218

lv52 написал :
закончилось: несколько громких хлопков и дымок из подкрышки

Это скорее всего из-за того что "мертвое время" поручили формировать драйверу. Тем более что используется просто 50 Гц прямоугольник и резисторы в цепи затворов аж 100 Ом. Нужно вводить достаточный запас времени на закрытие транзистора.

2wiha Первоначально между ТМ2 и IR2130 были дополнительные RC-цепи 4,7к, 1000пф для задержки открывания ключа (с обратным диодом,чтобы закрывать без задержки), но с ними она работать отказалась - может фронты получились для нее пологими. А вообще deadtime конечно надо побольше. Вопрос - насколько? Кто сможет смоделировать выходной каскад и поделиться результатами?

Регистрация: 29.10.2005 Запорожье Сообщений: 218

2lv52

А стоит ли заморачиваться с моделированием. Если 50 Гц то просто сделать поболее чем у IR раз в 20-30 для надежности

На мой взгляд возможными причинами аварии могут быть:

    • малое deadtime (2.5 мкс) IR2130. Время выключения транзистора с подачи сигнала высокого уровня на вход HIN (LIN) IR2130 получается в пределах 1,4 мкС, время выключения – около 1 мкС, но они частично перекрываются. Вроде укладываемся, хотя прибавить не помешает.
  1. – переходные процессы при включении питания. Надо бы управление запитать раньше, чем силовую часть.
  2. – низкое быстродействие схемы защиты от перегрузки по току.
  3. – пробой транзисторов паразитными выбросами напряжения от реактивности обмоток двигателя и проводов. Вообще кто может сказать, нужны здесь снабберы, супрессоры и т.п.?
  4. – какой-нибудь эффект Миллера?
  5. – неудачный монтаж: от выходов IR2130 до затворов ключей одиночные неэкранированные провода длиной 50мм
  6. – неудачно выполнены силовые цепи: все 6 транзисторов расположены на печатной плате, печатные проводники от коллекторов и эмиттеров были усилены припоем. Возможно большой пусковой ток пережег дорожку, припой расплавился, образовалась дуга, перекрыло всю плату и пошли взрывы и пожары.
  7. – может что-нибудь другое.

Буду очень благодарен, если кто-нибудь прояснит ситуацию, пока решается вопрос с финансированием второй попытки

Регистрация: 08.10.2006 Воронеж Сообщений: 1663

lv52 написал :
На мой взгляд возможными причинами аварии могут быть:

Мультивибратор, по Вашей схеме, очень успешно может не запускаться.
Станет триггер, с двумя дохлыми единичками на выходе, и будет стоять.

чукча написал :
Не понял, в чём тут цимус.

На выходе моторчика имеем не рахитика из прямоугольников, а нормальный
синус-в этом и цимус. Остальные потребители, в том числе и моторчики, получают полноценные три фазы, хоть и с перекосом. И убить такой генератор весьма проблематично, в отличие от самопальных конверторов.
Конечно, если интересен сам процесс, то понятно. Энтузазистам, как говориться:"Флаг в руки, барабан на шею и ..." далее по тексту. Каждый имеет право развлекаться по-своему.
P.S. Как успехи с бустером+ПН?
Что-то веточка малость подзасохла.

lv52
По поводу задающего генератора согласен с предыдущим оратором.
А также последующие триггеры в начальный момент могут оказаться в любом состоянии.
Ещё мне оч. странно выглядят резисторы 17, 20, 21, особенно их номинал 47 Ом.
По совокупности странно, что оно не стрельнуло при первых экспериментах.
И на всяк спрошу - ключи точно-преточно с диодом внутри?
gyrator
Цимус для остальных моторов полный, если не обращать внимания на странности с режимом первого мотора, что мне и показалось шуткой юмора. А заявление афтара, что четырёхкиловаттный мотор с запитаной всего одной (!) обмоткой может "тянуть" трёхкиловаттный - так это просто бред. Ведь вся (!) мощность в нагрузку и плюс немалые потери из-за перекосов в первом моторе проходят через эту единственную обмотку. Да с неё мигом дым пойдёт.

Регистрация: 08.10.2006 Воронеж Сообщений: 1663

чукча написал :
А заявление афтара, что четырёхкиловаттный мотор с запитаной всего одной (!) обмоткой может "тянуть" трёхкиловаттный - так это просто бред.

Десять годков наша бригада юзает рстворосмеситель с трехфазным 4-х киловаттным
моторчиком и всё замечательно работает. А режим моторчика при работе в смесителе, сами понимаете, весьма тяжелый.
Людям нужно верить, ведь брехуны, как правило, вещают анонимно.

gyrator написал :
Людям нужно верить, ведь брехуны, как правило, вещают анонимно.

Ну да, брехуны - анонимно, афтары - афтаритетно... и на вопрос веры тоже не тянет. Предлагаю не плодить флудерный флейм по этому поводу.

gyrator написал :
Станет триггер, с двумя дохлыми единичками на выходе, и будет стоять

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

чукча написал :
А также последующие триггеры в начальный момент могут оказаться в любом состоянии.

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. Сигнал на открывание одного из ключей выдается после того, как сигналы на соответствующих входах HIN и LIN станут инверсными, и после этого пройдет еще "мертвое время". А транзисторы точно с обратным диодом - буква D в конце обозначения это он и есть.
По поводу резисторов 47 Ом - точно не скажу зачем они. (Перерисовал из документа , оттуда же в основном и весь замысел.) Возможно ограничивают втекающий ток выводов Vs микросхемы от самоиндукции обмоток двигателя при переключении транзисторов.

По поводу задающего генератора сомнения все-таки заронили. 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. Даже с опторазвязкой не уверен, что обойдется. Если оптопара взорвется от 300 вольт, поданных на выход, останется ли изоляция входных цепей?
Есть схема задающего генератора с "правильным" состоянием выхода при пуске, и с увеличением мертвого времени. Это статья В.Нарыжного в "Радио" №12 за 2003 год, с35.
Буду благодарен, если знатоки ликвидируют проблески (или пробелы - как правильно?) знаний.
Интересует вопрос – какие токи ключей будут в момент пуска. Пусковой ток асинхронного двигателя на 3000 об/мин с короткозамкнутым ротором в 6…6,5 раз превышает номинальный. Но это на синусе 50 Гц. А что будет на прямоугольнике?
Может ограничить ток пуска включением балластника, а по истечении некоторого времени его закоротить. Пуск будет длиннее, но для ключей безопаснее.
Или увеличить индуктивность в цепи +300в, чтобы нарастание тока было более плавным и схема защиты успевала его обрубать. При настройке защиты с подключенным двигателем 1,5 кВт замечено следующее: при малом пороге светодиод загорается сразу же при включении. Вал даже дернуться не успевает. Порог постепенно увеличиваем – ничего не меняется, пока не перевалим некое значение, после которого двигатель просто запускается, а защита уже не срабатывает. 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 Кстати в даташите на irg4bc20kd указано, что он противостоит КЗ в течение 10 мкс при напряжении 360v. Верится с трудом.

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.

Регистрация: 29.10.2005 Запорожье Сообщений: 218

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

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.

Регистрация: 29.10.2005 Запорожье Сообщений: 218

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).

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.