Sterownik pwm dla silnika

Main Page -> Forum Index -> Electrical engineering -> Electro Machinery and Equipment -> Sterownik pwm dla silnika

Author

Message

Krzysztof1980
Poziom 11

Joined: 16 Sep 2004
Posts: 68

03 Oct 2004 00:18

Sterownik pwm dla silnika

Zaprojektowałem prosty sterownik pwm do silnika 600W który będzie chwilowo przeciążany nawet dwukrotnie .6 tranzystorów tip36c 125W pnp
połączonych równolegle kolektorami do masy a silnik podpięty pod emitery i pod 24V . Tymi 6 tranzystorami steruję tranzystorem tip35c npn kolektor tego tranzystora jest połaczony bezpośrednio z bazami tamtych sześciu tranzystorów ( maksymalny prąd na tym połączeniu to 0,5A przy nominalnym obciążeniu silników) a emiter z masą . Do bazy tego tranzystora jest podpięty mikrokontroler (który daje przebieg prostokątny o zmiennym wypełnieniu przy częstotliwości 500hz) przez rezystor 200R. Spadek napięcia
na tych 6 tranzystorach końcowych (emiter-kolektor)jest ok 1V przy nominalnym obciążeniu (czyli 600w dla tego silnika) . Z moich obliczeń sprawność wyszła ok 96% przy obciążeniu nominalnym dla silników . Zauważam że silnik ma odczuwalną moc dopiero przy 80% wypełnienia (PWM)

Czy moge na tym moim układzie pracować bez szkody dla silnika i czy aby sprawność nie jest niższa? Układ działa i cały czas jest tylko lekko ciepły.

gmp
Poziom 16

Joined: 12 Jun 2003
Posts: 341
Location: Wroclaw

#2 03 Oct 2004 12:26

Re: Sterownik pwm dla silnika

[quote="Krzysztof1980"]....6 tranzystorów tip36c 125W pnp
połączonych równolegle kolektorami do masy a silnik podpięty pod emitery i pod 24V . Tymi 6 tranzystorami steruję tranzystorem tip35c npn kolektor tego tranzystora.....
quote]
Robiac to w ten sposob nie zejdziesz nigdy ponizej 1V spadku miedzu kolektorem a emiterm. Wiekszosc ukladow robi sie sterujac tranzystorami typu NPN(lub MOS N) podlaczonymi emiterami do masy. Wtedy mozesz zejsc ponizej 1V, ale uwazaj zeby nie weszly w nasycenie bo beda sie grzaly. A co do mocy sprawdz prad jaki proad pobiera przy zmianie PWM od 0 d o100%. Ppowino byc to w miare liniowe .

Krzysztof1980
Poziom 11

Joined: 16 Sep 2004
Posts: 68

03 Oct 2004 17:35

Re: Sterownik pwm dla silnika

Z wiedzy którą posiadam to wydaje mi sie że tranzystory pracujące w tej konfiguracji mogą osiągnąc najniższą rezystancje wyjściową na której bardzo mi zależy (chyba że jestem w błędzie :) ) a ten 1V mi nie przeszkadza układ wcale sie nie grzeje dzisiaj przeciążyłem silnik nawet 2 krotnie :) ale strasznie bzyczy ten pwm 500hz i mam następne pytanie w związku z tym czy moznaby włączyć kondensator równolegle z silnikiem aby wygładzić te impulsy i dzięki temu zlikwidować ten dźwięk?

Google

Google Adsense

03 Oct 2004 17:35

ed-ek
Poziom 22

Joined: 28 Jul 2004
Posts: 1835
Location: Wrocław

#4 04 Oct 2004 08:51

Re: Sterownik pwm dla silnika

Czy możesz odpowiedzieć jaki był cel zastosowania regulatora PWM,czy istnieje monitoring mocy pobieranej i sprzężenie zwrotne?

majer0
Poziom 11

Joined: 01 Feb 2003
Posts: 71

#5 04 Oct 2004 09:08

Re: Sterownik pwm dla silnika

Co do kondensatora to nie radze tam dawać, ponieważ przy szybkim ładowaniu i rozładowaniu kondensatora występują bardzo duże prądy, zmniejszające sprawność, oraz mogące uwalić tranzystory. Można było by wstawić filtr LC, (C wygładza napięcie, a L-prąd), przy czym dla 500Hz i takiej mocy ten dławik byłby dość spory, i i tak by brzęczał. O wiele lepiej dać na wyjściu tranzystory MOSFET i zwiększyć częstotliwość do np 20kHz. Mosfety są o wiele szybsze w przełączaniu od bipolarnych, choć możesz spróbować zwiększyć częstotliwość na tych które masz, gdyby się grzały za bardzo próbuj zmniejszyć rezystor między bazą a emiterem tranzystorów wyjściowych, nawet do 10om. Aaa i mam nadzieje że nie zapomniałeś diody zwrotnej równolegle do wyjścia :) Sprawność układu zależy również dość znacznie od rezystancji szeregowej kondensatorków blokujących zasilanie.
Pozdrawiam!

gmp
Poziom 16

Joined: 12 Jun 2003
Posts: 341
Location: Wroclaw

#6 04 Oct 2004 11:50

Re: Sterownik pwm dla silnika

Krzysztof1980 wrote:

Z wiedzy którą posiadam to wydaje mi się że tranzystory pracujące w tej konfiguracji mogą osiągnąc najniższą rezystancje wyjściową na której bardzo mi zależy (chyba że jestem w błędzie :) )

Niezbyt trafnym okreselniem jest rezystancja tranzystora, ale jesli chodzi o napiecia Uce to na pewno Twoj uklad nie osiagnie minimalnego, p o prostu w tym ukaldize nie spaadnie Ci to napiecie ponizej 0,7V gdyz w takiej konfiguracji jest to niemozliwe, zastosowania zamias PNP NPN sprawilo byze moglbys zejsc blisko napiecia nasyscenia Uce-sat czyli w dobrych tranzystorach ponizej 0,2V, -roznica w wydzielaniej mocy znaczna.
A co do brzeczenia to tak jak napisal majer0 - najlpiej mosfety i powyzej 20kHz (ale typu N :) )

ed-ek
Poziom 22

Joined: 28 Jul 2004
Posts: 1835
Location: Wrocław

#7 04 Oct 2004 13:38

Re: Sterownik pwm dla silnika

Wyjaśnię jak zależy napięcie skuteczne wydzielane na obciążeniu Usk_wyj od współczynnika wypełnienia.Oznaczmy T->okres impulsu(w twoim wypadku=2msec,bo f=500Hz),td->czas trwania impulsu;
Usk_wyj=Um*sqrt(td/T);sqrt->pierwiastek kwadrat.;Um=24V-spadek U na tranz. wyjściowych;
Przy wypełnieniu 0.8 (td=1.6msec) Usk_wyj wynosi ok. 0.9;przy 0.5 wynosi ok. 0.7 itd.
Im wypelnienie bardziej będzie zbliżać się do 1 tym bardziej Usk_wyj będzie dążyło do Um.Moc wydzielana na obciążeniu jest wprost proporcjonalna do Usk_wyj.Dlatego regulator PWM w prosty sposób może zmieniać moc wydzielaną na obciążeniu.

Krzysztof1980
Poziom 11

Joined: 16 Sep 2004
Posts: 68

04 Oct 2004 14:44

Re: Sterownik pwm dla silnika

Zajmuje sie elektroniką cyfrową a na analogu znam sie tyle ile potrzeba mi do cyfry więc musicie mi wybaczyć te moje niefachowe określenia :)
A ten pwm usiłuje zastosować do sterowania silnikami 2x300W mocy wyjściowej (a pobiera przy tym 400W) 24V które napędzają mój rower :) wszystko jest zasilane z akumulatorów żelowych
no a ten pwm przydał sie bardzo do regulacjii obrotów gdyż start nawet z 12v
i oczywiście nie z miejsca niszczył mi łańcuch :) na sterowaniu takimi silnikami wogóle sie nie znam wiec jestem wdzięczny za wszelką pomoc .
A jesli chodzi o silniki to tylko wiem że to są DC 300W() 24V o symbolu MY1016 ale niestety nie wiem czy to są silniki szeregowe, bocznikowe, szeregowo-bocznikowe, z magnesami wzbudzenia czy inne a nie wiem jak to sprawdzić a ten pwm to dobrze by było gdyby zniósł nawet 3 krotne przeciążenie czyli 2400W .
Mam pewne obawy co do mojej konstrukcji pwm bo jak mierzyłem na oscyloskopie to na wyjściu pojawiają sie dziwne skoki napięcia i chyba ta dioda zwrotna jak napisał majer0 przydałaby sie bo jeśli dobrze kumam to te zakłócenia są powodowane przez prądy indukujące sie w uzwojeniach silnika.
Ale tranzystory jakoś sie nie uszkodziły jeszcze :) i dobrze bo kosztowały mnie po 5 zł
A jeśli bym zastosował diode zwrotną to jaka musiałaby być?
bo te silniki wytwarzają ogromne prądy gdy są rozpędzone (w momencie odłączenia zasilania) a nie moge dopuścić do zamknięcia tego prądu w obwodzie z silnikiem bo stworzy to opór dla silników (a bez zasilania powinny dać sie obracać bo są sprzęgnięte niestety na stałe z pedałami roweru i byłoby troszke ciężko gdybym chciał sobie popedałować)
Prosze sie nie śmiać z mojego schematu :)
Byłbym wdzięczny gdyby ktoś mógłby go poprawić jeśli coś jest nie tak albo czegoś brakuje.
Jak już pisałem to działa i znosi przeciążenia wczoraj jeździłem i zniosło nawet 3 krotne przeciązenia a chwilowo pociągnęło z akumulatorów 2400W ale nie wiem czy będzie działało na dłuższą mete i czy aby sprawność nie jest niższa

Z góry dziekuje za wszelkie rady

Sterownik PWM do poprawki.JPG
Filesize:	25.5 KB

senior
Poziom 12

Joined: 22 Sep 2004
Posts: 97

#9 05 Oct 2004 00:03

Sterownik pwm dla silnika

Na schemacie nie umieszczono diody zwrotnej
rownolegle do obciazenia. Dioda usunie przepiecia
przy wylaczaniu tranzystorow.
Pozdrawiam

senior
Poziom 12

Joined: 22 Sep 2004
Posts: 97

#10 07 Oct 2004 13:11

Sterownik pwm dla silnika

W uzupelnieniu do poprzedniej informacji o diodzie proponuje dodatkowe podlaczenie rownolegle do baterii : kondensatora (do zasilaczy impulsowych)
Kondensator odciazy baterie od duzej skladowej zmiennej , dzieki czemu nie bedzie spadku napiecia na indukcyjnosci baterii.

ed-ek
Poziom 22

Joined: 28 Jul 2004
Posts: 1835
Location: Wrocław

#11 07 Oct 2004 14:10

Re: Sterownik pwm dla silnika

Jeżeli mógłbyś zamieścić oscylogram pokazujący napięcie między masą i emiterami TIP36c w czasie gdy silnik jest włączony i gdy jest wyłączony,to bardzo by pomogło w dalszej analizie układu i może optymalnego rozwiązania.
Możesz go narysować odręcznie.

Krzysztof1980
Poziom 11

Joined: 16 Sep 2004
Posts: 68

#12

08 Oct 2004 03:01

Re: Sterownik pwm dla silnika

Umieszczam wyniki pomiarów zarejestrowanych przy zasilaniu 12V i na silnikach których opis podałem wcześniej. Pomiary przy PWM 10% 30% 90% wypełnienia i bez obciążenia wału silnika (przy zdjętym łańcuchu ).
Zarejestrowane napięcie między masą i emiterami TIP36c

I dziękuje za rade o wstawieniu diody równolegle do silnika.
Dzięki niej
- już nie ma tych impulsów z uzwojeń silnika
-dźwięk o częstotliwości pwm stał sie dwa razy cichszy :)
- wreszcie silnik startuje już przy 5% pwm a wtedy trzeba było mu dać 30% aby zaczął sie wogóle kręcić a "kopa" dostawał dopiero przy 90%

Wstawiłem diode z mostka prostowniczego na 1000V 25A mam nadzieje że wytrzyma

PWM10D2.JPG
Filesize:	18.21 KB

PWM30D2.JPG
Filesize:	18.59 KB

PWM90D2.JPG
Filesize:	16.76 KB

Google

Google Adsense

08 Oct 2004 03:01

Krzysztof1980
Poziom 11

Joined: 16 Sep 2004
Posts: 68

#13

10 Oct 2004 12:18

Re: Sterownik pwm dla silnika

Nie wiem skąd sie bierze ten spadek napięcia (zaznaczony na niebiesko)???
Przy mocniejszym wypełnieniu też jest ten spadek i to większy .

Google

Google Adsense

10 Oct 2004 12:18

Krzysztof1980
Poziom 11

Joined: 16 Sep 2004
Posts: 68

#14

10 Oct 2004 19:49

Re: Sterownik pwm dla silnika

Czy jak uszkodzi mi sie ta dioda podczas przepływu dużego prądu połaczona równolegle z silnikiem (bo strasznie sie grzeje ) to czy uszkodzenie będzie polegało na tym że bedzie równało sie przerwie w przepływie prądu przez te diode ,czy może raczej po uszkodzeniu dioda zacznie przewodzić prąd w obydwu kierukach (a to by oznaczało że mi spali tranzystory które sterują tym silnikiem ) ?

senior
Poziom 12

Joined: 22 Sep 2004
Posts: 97

#15 10 Oct 2004 22:57

Sterownik pwm dla silnika

Jesli dioda sie grzeje nalezy dobrac diode(przelaczalna nie zwykla) na wiekszy prad lub polaczyc rownolegle kilka takich diod o mniejszym pradzie. Tranzystory nalezy zabezpieszyc bezpiecznikiem.
Pozdrawiam.

Krzysztof1980
Poziom 11

Joined: 16 Sep 2004
Posts: 68

#16

11 Oct 2004 22:40

Re: Sterownik pwm dla silnika

Zamontowałem bezpiecznik automatyczny taki z instalacji domowej na 220V
6A
Czy on faktycznie mi wywala go jak osiągam 6A? raczej nie bo zasilanie mam 24 a nie 220
Bo liczy sie moc czyli ważne jest napięcie i prąd
czyli jak on ma 6A przy 220V to wywala go przy 6*220=1320W
a przy moim zasilaniu 1320W /24V = 55A

Czyli wyrzuca mi go przy 55A
Niech ktoś mnie poprawi jeżeli źle rozumuje

senior
Poziom 12

Joined: 22 Sep 2004
Posts: 97

#17 11 Oct 2004 23:51

Sterownik pwm dla silnika

Bezpiecznik nalezy dobierac najpierw do wielkosci pradu.
Polecam katalog " Elfa" gdzie opisano m.innymi
bezpieczniki do polprzewodnikow.
Pozdrawiam.

zenek1
Poziom 16

Joined: 09 Mar 2003
Posts: 290
Location: Pabianice

#18 12 Oct 2004 06:14

Re: Sterownik pwm dla silnika

Krzysztof1980, prawie dobrze ale pomyśl o mocy wydzielanej na bezpieczniku. Czyli nie 6A * 24V ale 6A * spadek napięcia na bezpieczniku, a ten zależy od wielkości prądu. Wniosek, zadziała przy 6A.

Krzysztof1980
Poziom 11

Joined: 16 Sep 2004
Posts: 68

#19

13 Oct 2004 17:27

Re: Sterownik pwm dla silnika

Połączyłem dwa silniki szeregowo aby móc je zasilać większym napięciem dzięki temu walcze z mniejszymi prądami :)

Mam pytanie
Czy lepiej jest zastosować dwie diody zamykające prąd wsteczny idukujący sie w uzwojeniach silnika po jednej równolegle z każdym silnikiem
Czy lepiej jest zastosowac jedną na dwa silniki ?

ed-ek
Poziom 22

Joined: 28 Jul 2004
Posts: 1835
Location: Wrocław

#20 13 Oct 2004 18:24

Re: Sterownik pwm dla silnika

Lepiej dać 1 diodę,opór wewnętrzny cewek się dodaje i prąd diody się nie zwiększy.Nie daje mi spokoju ten układ,jeżeli możesz zmierzyć rezystancję wewnętrną cewki(jest bardzo mała) to zmierz,idealną sprawą byłoby zmierzenie indukcyjności cewek.Można wtedy wykonać analizę i być może wybrać inną częstotliwość przełączania.

Google

Google Adsense

# 13 Oct 2004 18:24

senior
Poziom 12

Joined: 22 Sep 2004
Posts: 97

#21 13 Oct 2004 20:50

Sterownik pwm dla silnika

Diody tłumiace należy umieszczać przy zródle zakłóceń. Wobec tego tego najlepiej będzie zastosować oddzielne diody dla każdego silnika.
Pozdrawiam

ed-ek
Poziom 22

Joined: 28 Jul 2004
Posts: 1835
Location: Wrocław

#22 13 Oct 2004 22:54

Re: Sterownik pwm dla silnika

Tu nie chodzi o zakłócenia,które w tym przypadku najwyżej mogą być tłumioną sinusoidą,ale 2 diody przesuną punkt pracy o 2*0.6V.
Do Krzysztofa1980: te dane o których pisałem są potrzebne do oceny przebiegu prądu w indukcyjności,prąd w cewce zmienia eksponencjalnie A*e^(-R/L*t);trzeba określić prąd załączenia i wyłączenia.

Krzysztof1980
Poziom 11

Joined: 16 Sep 2004
Posts: 68

#23

14 Oct 2004 10:01

Re: Sterownik pwm dla silnika

Prąd moge zmierzyć robiąc pomiar oscyloskopem spadku napięcia na boczniku prądowym z kawałka drutu a znając jego rezystancje będzie można wyliczyć prąd.

Ale czy ta indukcyjność nie zmienia sie w miare narastania obrotów silnika?
A może lepszy byłby układ w którym częstotliwość PWM by sie zmieniała proporcjonalnie do obrotów silnika.

Jesli chodzi o pomiar obrotów to nie ma problemu bo juz to zrobiłem i procesor ma te informacje z czujnika a o płynną zmiane częstotliwości PWM też nie ma najmniejszego problemu.

Tylko pytanie czy to coś da ?

ed-ek
Poziom 22

Joined: 28 Jul 2004
Posts: 1835
Location: Wrocław

#24 14 Oct 2004 15:11

Re: Sterownik pwm dla silnika

Niejasno napisałem i źle mnie zrozumiałeś.Jeżeli będę znał indukcyjność i rezystancję uzwojenia to potrafię określić wszystkie prądy i przeanalizować wpływ częstotliwości.Indukcyjność jest stała.Obroty mnie nie interesują.Kłopot może być z pomiarem rezystancji,bo jest mała.Można to wykonać albo mostkiem Thompsona,lub metodą techniczną(metoda dokładnego pomiaru napięcia).Metodę techniczną pomiaru indukcyjności pokazałem w poście:
http://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=900505#900505
Jeżeli masz pytania - pytaj.Temat jest ciekawy.

Smoczy
Poziom 16

Joined: 27 Aug 2003
Posts: 348
Location: Kraków

#25 29 Jan 2005 13:46 helpful post - solution

Re: Sterownik pwm dla silnika

To na niebiesko to jest napięcia zasilania minus napięcie wyindukowane w uzwojeniu silnika. Im wyższe obroty silnika tym większe napięcie wyindukowanie i ta "falka" jest większa tak jak to widać na ocylogramach. Przy PWM=90% jest to prawie równe napięciu zasilania (i tak być powinno bez obciążenia silnika).

Krzysztof1980
Poziom 11

Joined: 16 Sep 2004
Posts: 68

#26

08 Jan 2006 17:22

Re: Sterownik pwm dla silnika

Ostatnio postawnowiłem zbudować sterownik pwm na mosfetach IRF540 połączonych równolegle.

Pierwsze próby na jednym mosfecie i przy obciążeniu pobierającym 4A podłaczonym między +24V i dren i napieciu sterującym Ugs 12V przebiegły pomyslnie mosfet zimny nawet bez radiatora spadek napiecia Uds to ok 100mV.

Problem pojawił sie gdy chciałem zrobić test na zwarcie przy PWM 120Hz i impulsie trwającym 200us na tranzystorze bipolarnym tip36c test wychodził pomyślnie nawet tranzystor bipolarny sie nie nagrzał a MOSFET wybuchł czemu tak sie dzieje? Ten mosfet tak jakby sie zatrzasnał bo przecież tak krótki impuls nie spowodowałby przegrzania. Akumulator do którego podłączyłem mysle że nie daje wiekszego pradu niż 80A.
Ten MOSFET to IRF540 28A prad ciągły 110A w impulsie Rds(on) 0.077, maks Uds 100V

kura999
Poziom 11

Joined: 15 Apr 2003
Posts: 69

#27 10 Jun 2006 08:54

Sterownik pwm dla silnika

200ms to chyba nie kwalifikuje sie pod ten "impuls" zeby robic takie zwarcia tranzystor musialby byc przystosowany do takich pradow ciaglych np irf1405, irf1404

Main Page -> Forum Index -> Electrical engineering -> Electro Machinery and Equipment -> Sterownik pwm dla silnika

Page 1 of 1

Page generation time: 0.264 seconds

FAQ || Administrator || Moderators || Widgets and banners || Contact