Регулятор трехфазного напряжения на мосфет транзисторах.

Dmitryii · 04.12.2018, 23:07

Добрый день.

Хочу получить комментарии по поводу "подводных камней" при запуске схемы (на рисунке) и в общем о возможности работы данной схемы.

На Ua1, Ub1, Uc1 сетевое напряжение 400 В, 50 Гц, с Ua2, Ub2, Uc2 напряжение будет сниматься. ШИМ сигнал подается на ключи Q1-Q3 в противофазе с Q5. частота ШИМ 1 - 2 кГц. Нагрузка планируется активно-индуктивная (Асинхронный двигатель)
Upd.: двигатель АД с ФР.
Это устройство предполагается включать в цепь ротора, и таким образом регулировать напряжение на роторе. При Uс=Uр скорость двигателя равна 0. В цепи статора полное сетевое напряжение.
Устройство для изучения принципа регулирования, торможения именно в таком включении двигателя.
Диапазон регулирования пока не важен. В качестве нагрузки будет использоваться ДПТ.
Некое подобие АДФР с двойным питанием.

mike-y-k · 05.12.2018, 01:47

Таки осталось об индуктивной составляющей и токе рассказать…
Ну и предполагаемые детали все обозначить…
Потом попробовать просто на бумаге построить результат предложенного в Вашей схеме регулирования.

bordodynov · 05.12.2018, 13:11

В схеме регулировка только во время одного полупериода фазы. Один из полупериодов будет поступать прямо через встроенный диод транзистора! Хотя я попробую промоделировать, может я чего-то не понимаю.

Dmitryii · 05.12.2018, 16:29

bordodynov, да, все верно, положительная полуволна будет регулироваться, а отрицательная через обратный Диод. Но т.к. Система трехфазная ток отрицательной полуволны будет суммой токов двух других фаз, которые в данный момент будут положительными и будут регулироваться.
mike-y-k, не совсем ясен вопрос. Вы о величине тока или о соотношении токов? Хотелось бы пропускать ток 5А, при косинусе нагрузки 0.7 - 0.8.

mike-y-k · 05.12.2018, 16:57

Dmitryii, нарисуйте сначала три синусоиды, потом на Вашей частоте наложите сигнал PWM, например с шагом заполнения в 10% - от 10% и до 100%. Посмотрите на результат. Тут вполне даже графика из электронных таблиц подойдёт…
И все это представьте на обмотках двигателя.

Про ток Вы собственно ответили. Осталось таки про обмотки двигателя немного.

Какова цель задумки и планируемые диапазоны регулирования? Может сильно проще будет частотное управление сделать?
Транзисторов и драйверов конечно побольше на 3 моста, но там минимум Вы гораздо меньше будете греть обмотки при явно большем КПД и плавности управления. При 5A вполне будет и от 1 фазы работать.

Схема управления драйверами должна иметь в любом случае блокировку управления без участия управляющего устройства - по току в канале и нарушению последовательности импульсов управления. Обычно на логике с выключенным состоянием выходов по умолчанию, можно мелкие CPLD/FPGA задействовать. Отсутствие такой блокировки при любом сбое/просчете даст или хороший бабах или потерю волшебного дыма минимум у ключевых транзисторов.

genao · 05.12.2018, 18:15

Сообщение от Dmitryii

Нагрузка планируется активно-индуктивная (Асинхронный двигатель)

Нагрузка не просто активно-индуктивная, а с противо-эдс, которую генерирует раскрученный АС двигатель. И Q5 будет эту эдс коротить. Пока двигатель будет крутится на малых оборотах будет все терпимо, но как только выйдет на 1/3 то бабах будет обеспечен.
Потому ШИМ Q5 должен не просто в противофазе, а обратно пропорциональным ШИМ, чем выше обороты, тем короче импульсы, лучше с ОС по току через Q5, с возможностью регулировки тока "торможения" с целью регулировки "жесткости" механической характеристики двигателя.

mike-y-k · 05.12.2018, 18:25

Dmitryii, и при построении тех графиков учтите столь справедливое замечание уважаемого genao про процессы на работающем двигателе.
Каюсь, в ожидании данных про двигатель сразу не написал про очевидное

Таки каковы будут окончательные условия регулирования и что с нагрузкой на валу?

PS Знакомый в своё время заболел подобным для привода в 1К61. Пройдя несколько итераций отладки похожей схемы с выбрасыванием трупиков он перешёл к нормальным мостам с быстрой ОС по току. Сейчас у него частотное регулирование с мягким пуском и контролем оборотов, тока, температуры,… Есть даже отключение при отсутствии нагрузки за установленное время. И питание стало универсальным - 1/3 фазная сеть. Правда и мотор был заменён, тот оказался сильно поврежден коррозией в месте предыдущей установки…

OakRidge · 05.12.2018, 18:44

Змея чтоль околдовала ? Запретного плода захотелось откушать ? Бросайте пока время есть.

Dmitryii · 05.12.2018, 20:07

Прошу прощения, основное забыл написать, двигатель АД с ФР.
Это устройство предполагается включать в цепь ротора, и таким образом регулировать напряжение на роторе. При Uс=Uр скорость двигателя равна 0. В цепи статора полное напряжение.
Устройство для изучения принципа регулирования, торможения именно в таком включении двигателя.
В качестве нагрузки будет использоваться ДПТ.
Некое подобие АДФР с двойным питанием.

Ниже графики тока и линейного напряжения (моделирование, возможны неточности) при заполнении ШИМ 25%.

genao · 05.12.2018, 23:49

Сообщение от Dmitryii

При Uс=Uр скорость двигателя равна 0. В цепи статора полное сетевое напряжение.

1 Ну таких двигателей с фазным ротором где Uс=Uр еще и поискать надо.
А практически значения Uр даже при разорванной цепи ротора обычно меньше Uс более чем в 1,5-2 раза.

Сообщение от Dmitryii

Некое подобие АДФР с двойным питанием

2 Частота напряжения ротора зависит от скорости вращения ротора (скольжение).
Простая подача регулируемого напряжения с частотой сети на ротор с целью регулировки скорости вращения не прокатит, вызовет значительные броски-колебания тока, как в статоре, так и в роторе , а значит и сильные пульсации электромагнитного момента при нагруженном двигателе, .
Без изменения частоты напряжения, пропорционального нужному скольжению, подаваемого на ротор нормальной регулировки скорости не будет.