Redresare trifazata sincrona

[pisica matache]

Un coleg de pe un alt forum,a construit o eoliana a carei putere a estimat-o la peste 5Kw.

Generatorul trifazat,va incarca un banc de acumulatori de 48V.Se pune acum problema redresarii si stabilizarii tensiunii.Stabilizarea s-a realizat cu succes,pe o eoliana mai mica,cu cate un tiristor pe fiecare faza,comandati de un TL431 ce citeste tensiunea pe acumulatori.Testat in ultimele zile,sistemul unctioneaza perfect,la un curent maxim masurat de cca 100A,la 30V.

Pentru eoliana de 5Kw/48V m-am gandit sa inlocuiesc tiristorii cu mosfeturi,iar redresarea normala cu redresare sincrona,pentru a micsora puterea disipata respectiv radiatoarele necesare.Schema de principiu a redresarii sincrone ar fi urmatoarea...Fiecare dioda din puntea clasica trifazata,inlocuita de un mosfet,comandat de un optocuplor.

Pe semialternanta pozitiva A, va fi comandat mosfetul de sus,pe semialternanta negativa B,mosfetul de jos.Acelasi mosfet va fi comandat de un comparator,care-l va deschide,cand tensiunea pe acumulatorii de 48V,va ajunge la,sa zicem,60V.

Astept pareri,eventual sugestii de imbunatatire a schemei.

Editat August 3, 2013 de pisica matache

[politehnica]

Nu prea am inteles, vrei sa pastrezi tensiunea pe acumulatori in niste limite anume chiar daca eoliana nu debiteaza constant putere sau nu se invarte la fel intre o anumita perioada de timp ? Si ca sa faci asta, te gandesti sa concepi un redresor trifazat cu mosfet-uri ? Si la final cauti o solutie de comanda clasica sau ceva modern cu microcontroler ?

[smilex]

Crezi ca castigi semnificativ in caderea de tensiune?

Vezi ca nu exista alternanta negativa fata de masa, deci opto nu e corect comandat. Varful alternantei negative e masa (pe un condensator, de exemplu). Comanda celor doua MOS trebuie sa vina atunci cand potentialul este un pic mai negativ/pozitiv. Adica atunci cand conduce dioda din MOS (numai in perioada asta). Altfel extragi din iesire curent in loc sa introduci.

Oricum, diodele MOS vor forma o punte pe care nu o poti comanda. Un tiristor poate primi comanda si mai tarziu decat momentul in care ar conduce o dioda dintr-o punte.

Si cum ramane cu mpp?

[pisica matache]

@politehnica,vreau sa inlocuiesc redresarea clasica,unde cade cca 1V pe dioda,cu redresarea sincrona.Puterea disipata s-ar reduce de vreo 10 ori.Stabilizarea tensiunii pe acumulator,se face prin suntarea fazelor,un fel de stabilizator paralel.Comanda o fac analogic.

smilex,IRFP4468,de exemplu,are 2miliohmi,la 180A;folosind doi in paralel,am sub 0,2V la peste 100A.Un mosfet de 180A,e ceva mai ieftin decat o dioda scottki similara.

Probabil comanda i incorecta,dar daca am desenat bine mosfetii,tot sunt multumit.Trebuie doar sa gasesc o cale sa-i deschid,sa sunteze dioda interna.In asta consta dificultatea.Pe de alta parte,mosii de jos,vor fi folositi pentru stabilizarea tensiunii de iesire,comandati de un 3843,urmat de inversor.Un stabilizator paralel,ce actioneaza inainte de redresare.De aici mi-a venit si ideea redresarii sincrone.In cel mai rau caz,redresez cu scottky,suntez cu mosfeturi.Puntea formata cu diodele mos,nu ma incurca cu nimic;problema e sa le suntez corect cu mosfetii.

Cu mpp,e o problema;din ce-am discutat cu posesorii de eoliene,ce folosesc pale din lemn,probabil acesta nu vor rezista la turatii mari.iar mpp obliga la turatii apropiate de mersul in gol.Echilibrare dificila a palelor,forte centrifuge mari.Nu pot face experimente pe riscul altora.

Chiar daca electronic pot extrage maximul de putere,forta centrifuga cu timpul va distruge palele.

Daca ai idei de a comanda puntea cu mosfeti,te rog sa le expui aici.Ma gandesc si eu la alta varianta;de convins sa renunt la idee,e cam greu...

Editat August 3, 2013 de pisica matache

[smilex]

Nu prea inteleg ce doresti cu stabilizatorul paralel. Cu asa ceva trebuie sa poti extrage intreaga putere maxima. Nu pot concepe 5kW disipati pe tranzistoare uzuale.

In ce priveste redresarea, cred ca cea mai simpla si corecta solutie este citirea curentului prin MOS. Cand acel curent arata o valoare si o polaritate care inseamna conductia diodei din MOS, tranzistorul sa primeasca comanda on. Iar cand curentul tinde spre zero, inainte de schimbarea polaritatii, sa aiba loc comanda off. Schimbarea polaritatii are loc atunci cand dioda nu ar mai conduce dar MOS-ul o sunteaza, adica se extrage curent din iesire. De aceea ar fi bine ca acea comanda off sa vina la curent zero sau chiar un pic peste (invers decat polaritatea care inseamna extractie de curent). Cu un shunt+AO+driver. Nu stiu daca merita TC, frecventele sunt mici.

[pisica matache]

''.Pe de alta parte,mosii de jos,vor fi folositi pentru stabilizarea tensiunii de iesire,comandati de un 3843,urmat de inversor.Un stabilizator paralel,ce actioneaza inainte de redresare'

Asta spuneam anterior,confuzia vine probabil de la ''stabilizatorul parale'';mosfetii vor lucra on/off,pentru a mentine tensiunea constanta pe acumulatori,la sfarsitul incarcarii.Cei 5Kw vor fi disipati de infasurarile statorului,de rezistenta cablurilor de la generator,la regulator.Pare incredibil sau riscant,dar alta solutie de franare a eolienei,cand acumulatorii sunt incarcati,deci nu mai trag curent,nu exista.Metoda e folosita de ani de zile,la regulatoarele de incarcare moto,e drept sub un Kw.Un regulator similar,dar cu trei tiristori ce sunteaza cate o faza,e in teste de cateva zile,tot pe o eoliana de cca 3Kw.

M-am gandit si eu la monitorizarea curentului;mai simplu dar mai scump,ar fi folosirewa senzorilor de curent Hall.Ar mai fi o metoda,un traf trifazat,1/1,cu infasurarile primare alimentate din generator si cu sase secundare,care fiecare sa comande un mosfet.Daca variant cu traful nu e viabila,ramane citirea curentului.

[smilex]

Cu traful de tensiune nu e valabil. Gandeste-te la o redresare monoalternanta cu cond de filtraj: dioda redresoare conduce numai pe varful aternantei, orice alta conductie ar intoarce curentul din cond in infasurare. Nu se poate comanda asta cu traful. Poate cu un traf de curent...

Cam la ce ma gandeam:

Eventual cu un mic histerezis. Initial doream sa precizez ca nu are driver, apoi m-am gandit ca date fiind frecventele redresate, poate merge un amplificator audio gen TDA2030/2040 la +/-12-15V si 5-6 ohmi in poarta. Exista o cadere de tensiune pe sunt, cu Hall poate ar fi mai economic energetic.

[pisica matache]

As zice ca merge si cu traf,chiar fara redresare/filtrare.Traful trifazat,ar avea sase secundare,fiecare comandand un mosfet.Pe alternanta pozitiva mosfetul ar fi deschis,pe cea negativa,blocat.O sa-mi spui ca semnalul e sinusoidal,iar comanda ar trebui abrupta.As zice ca nu conteaza;mosfetul va fi deschis,cand amplitudinea semisinusoidei va avea,cativa volti,va avea rezistenta minima la cca 10V.Dar la aceasta amplitudine,curentul e zero.Abia cand amplitudinea ajunge la cca 24V,va exista curent prin acumulatori.

Dar e mai greu de bobinat un traf trifazat;mai simplu ar fi,folosind sugestia ta,trafuri curent.Cate unul pe fiecare faza;cate doua secundare,pentru cate un mosfet.Simplu si ieftin,fara alte componente,doar doua zennere de 15V,pe fiecare mosfet,pentru limitarea tensiunii GS,la plus/minus 15V.

Varianta cu sunt si operational,la asemenea curenti,e totusi scumpa.Ar trebui sunturi de vreo 100A/75mV,care costa.

M-am gandit si la varianta cu senzor magnetic,dar improvizat.Cate un tor ferita sau tole,pe fiecare faza,in intrefierul acestuia un senzor Hall.Cred ca nici n-ar fi nevoie de uunul liniar,unul logic ar fi suficient.Initial vor conduce diodele interne,la un anumit prag,senzorii vor deschide mosfetii.Cand curentul va scadea,vor fi blocati.S-ar obtine si deadtime-ul necesar,pentru evitarea conductiei simultane.

Testez mai intai,ce-i mai simplu,traful de curent.Nu stiu sa-l dimensionez teoretic,dar nu-i nimic,tatonez spirele din secundar.

Editat August 5, 2013 de pisica matache

[smilex]

Chiar daca nu folosesti comanda in tensiune, e o chestiune de generalitate. E foarte important momentul in care se deschide si cel in care se inchide MOS. Momentele on si off trebuie sa coincida cu cele ale diodelor interne. Daca perioada de deschidere e mai scurta, piezi pe redresarea conventionala. Daca e mai lunga, iei curent din iesire, curent pe care-l introduci in infasurare. Intrucat tensiunea pe un acumulator poate lua mai multe valori, iar MOS-ul se deschide treptat pentru o excursie de tensiune, este extrem de improbabil sa poti realiza corect comanda.

Cu traful de curent e mai precis. Acesta iti livreaza tensiunea in secundar la o valoare anume a curentului, in functie de sarcina trafului si raportul de transformare. Extrem de importanta fazarea corecta. Proiectarea poate pleca de la tensiunea in secundar (data de curent si rez sarcina), timpul estimat maxim (oricum mai mic decat semisinusoida), inductia de 1T (ferosiliciu) si sectiune traf.

Si Hall e ok. Dar si acolo e importanta fazarea. Ar fi de preferat momente on/off la curenti cat mai mici.

Iesirea generatorului are o excursie intre 0-0,7 si +Uout+0,7 pentru ca diodele din MOS sa conduca. Intre 0 si +Uout nici un MOS nu poate conduce daca totul e corect. Deci nu exista nici timpi de coincidenta, e prea mare durata comparativ cu comutatia posibila cu MOS.

[pisica matache]

Am inteles cum trebuie facuta comanda;trebuie testat practic,sa vad care e diferenta intre redresarea clasica si cea sincrona.Pana una alta,am facut un regulator cu schottky in redresare,suntarea facuta cu mosfeturi.Un 3843 citeste tensiunea pe acumulatori,comanda un inversor cu doua mosfeturi complementare,care la randul lui comanda cate un mosfet conectat intre faza si masa.

La primele teste functioneaza conform asteptarilor;daca tensiunea ajunge la cea programata,incepe sa fie comandati mosfetii.Acestia sunteaza fazele un timp suficient pentru stabilizarea tensiunii.

Si aici o problema,la care nu ma asteptam.Daca nu exista acumulator pe iesire,la cca 5V mosfetii sunt comandati si blocheaza generatorul.Banuiesc ca se intampla urmatoarele;sub cca 8V,UVLO intern 3843,tine iesirea in zero.Dar asta inseamna mosfetul P din inversor deschis,deci mosfetii de putere deschisi.Trebuie sa gasesc o solutie,deoarece o posibila aplicatie,ar fi folosirea eolienei fara acumulatori.Colegul cu eoliana,a testat deja pe regulatorul cu tiristori si unctioneaza.A conectat un invertor de 24V la iesirea generatorului,fara acumulatorii tampon.La cuplarea sarcinii pe invertor,scade tensiunea,dar apoi functioneaza normal.

Apropo de traful curent,am gasit un grafic care arata ca s-ar potrivi perfect in cazul de fata;tensiunea de iesire,intre 10 si 100A,peste 10V.As zice ca si sub 10A,mosfetul ar fi deschis.Cu sase astfel de trafuri,as rezolva comanda.Simplu si ieftin....

http://www.tme.eu/ro...55c1/ac1040.pdf

Si unul ce ar merge sub 1A....

http://www.tme.eu/ro...4983/ac1010.pdf

Editat August 7, 2013 de pisica matache

[smilex]

O solutie ar fi sa nu inversezi iesirea ci comanda 3843. Ar trebui sa montezi un rezistor mai mic de 1k intre pin 2 si masa, care ar fi capabil sa scoata sarcina AE din 3843 si care sarcina este un generator de curent intern. Scaderea tensiunii in pin 2 inseamna 0% umplere. Daca pe acel rezistor montezi niste zenere cu care citesti tensiunea, cresterea tensiunii in pin 2 va insemna cresterea umplerii.

Pinul 3 ar trebui la o rampa sincrona totusi, macar un mic divizor de la osc. Comparatia cu o treime din pinul 2 face umplerea variabila. Daca ai (de exemplu) un sfert de volt excursie pe pin 3, pentru acea variatie de sfert de volt de pe pin 2 se face umplere de la 0% la 100%-DT. Daca un sfert de volt iti pare mult, divizorul se poate alege si pentru o zecime de volt varf la varf din osc. In care caz AO nu este functional, pin 1 la masa. Media rampei pe pin 3 trebuie sa fie cam de trei ori mai mica decat media pin 2. Vezi pdf cu divizorul intern. Excursia rampei pe pin 3 inmultita cu 3 iti da excursia iesirii pentru 0-100%. Daca pui pinul 3 la masa, nu exista comparatie iar amplificarea este in bucla deschisa (enorma). Vorbim de amplificarea initiala pentru corectie/stabilitate. Adica trecerea de la 0 la 100% s-ar face pentru valori extrem de mici de variatie ale iesirii. Poate prea mici, nu stiu. Oricum, cu solutia pomenita de mine nu scazi spre zero in pin 2 si deci nu poti scadea umplerea. Daca imi dai excusia de pe osc, pun o schema cu divizorul necesar in pin 3, pentru ce variatie doresti tu la iesire (variatie care face trecerea de la 0 la 100%). Cred ca e nevoie de dublu divizor.

[pisica matache]

Pinul 2 e intrarea AO intern;probabil te referi la pinul 1,care e iesirea AO.E o varianta,dar prefer driverul cu mosfeturi.Pe langa inversarea semnalului,ofera si curent de comana mai mare.Desi frecventa e mica,e vorba de mosfeti de curent mare,deci capacitate mare;desi e doar 3khz,cu 10 ohmi in poarta fiecaruia,semnalul e vizibill mai bun fata de 30 ohmi,cat ar suporta 3843.Posibil o sa folosesc chiar 6 mosfeti,asa am nevoie de resurse. O sa folosesc divizor rezistiv in pinul 3;intradevar ,cu pinul 3 la masa,amplificarea e foarte mare,practic n-am reusit modificand tensiunea in pin 2,sa modific umplerea.Aceasta sarea de la zero la maxim si invers.

Editat August 7, 2013 de pisica matache

[roadrunner]

poate va ajuta link-ul de mai jos.

http://www.linear.com/product/LT4320

RR

[smilex]

Asa-i, la pinul 1 doream sa ma refer. Ma indoiesc ca neglijenta mea te poate face sa crezi ca doresc a deruta, nici nu cred ca as putea cu asa ceva.

E greu sa obtii stabilitate cu asemenea amplificare. Divizorul depinde de solutie, in varianta ta ar merge cam orice, te poti juca si cu amplificarea AO.

Atunci la ce solutie te gandesti pentru problema ridicata fata de deschiderea MOS la tensiune mica? Eu ti-as propune tot aceea cu BD441+BD442 repetoare pe emitor, daca tot vrei driver. Sau poftim, TIP35+36, pentru gusturi mai rafinate.

Editat August 8, 2013 de smilex

[pisica matache]

Atunci la ce solutie te gandesti pentru problema ridicata fata de deschiderea MOS la tensiune mica? Eu ti-as propune tot aceea cu BD441+BD442 repetoare pe emitor, daca tot vrei driver. Sau poftim, TIP35+36, pentru gusturi mai rafinate.

Pentru a evita deschiderea mos la tensiune mica,sunt solutii.Cea mai simpla ce-mi vine in minte,un releu cu un contact normal inchis,ce sunteaza GS la mosfetul p din driver,sau mosfetii de putere.Creste tensiunea peste 12V,aclanseaza releul,contactul e deschis.

Provocarea e redresarea sincrona,nu regulatorul.Azi am facut primele teste;neavand nici-un traf curent,am dezmembrat un dit de 200A,ce statea aruncat.Pe cele doua brate de tole,doua bobine inseriate.Am inseriat doua zennere de 18V,sa limitez tensiunea pe secundarele inseriate.Am masurat cca 300A,curentul prin ansa pistolului de lipit.Tensiunea de varf,in secundar,peste 18v,se vedea limitarea introdusa de zennere.Mi-am incercat norocul cu o sarcina infima,un bec de 100WTensiunea de iesire,abia vizibila pe osciloscop.Am bobinat 100 spire,in locul uneia singura,in primar,iar cu 100W,am obtinut vreo 7V.Cu 500W,semnalul a devenit trapezoidal.Am mers mai departe;cu tensiunea obtinuta am polarizat GS,un IRF3205;paralel cu dioda interna,o schottky de 60A.DS am alimentat cu curent constant de 15A,apoi am vizualizat caderea de tensiune DS,functie de comanda GS.Cu albastru tensiunea DS,cu galben,tensiunea GS.Oscilatiile de pe semnalul DS,de la sursa in comutatie,cu limitare de curent 15A,pusa in scurt.

Editat August 8, 2013 de pisica matache