Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Kit Falownika jednofazowego - modyfikacja w celu izolacji od sieci

PJimi 19 Cze 2013 09:50 4287 14
  • #1 19 Cze 2013 09:50
    PJimi
    Poziom 13  

    Chciałbym zmodyfikować nieco kit AVT 536. Jest to prosty falownik jednofazowy sterowany z potencjometru. Chciałem zaimplementować w nim również sterowanie zewnętrznym sygnałem 0-10 VDC. Oczywiście stosując odpowiedni dzielnik napięcia zamiast potencjometru nie będzie to stanowiło problemu. Problem natomiast leży gdzie indziej - układ nie jest izolowany od sieci. Oczywiście zamierzam zastąpić zasilacz beztransformatorowy zasilaczem z separacją galwaniczną na transformatorze i stabilizatorach LM. Układy IR2184 będą jednak galwanicznie połączone z procesorem oraz zasilaniem izolowanym +5V i z drugiej strony z pracującymi na wyprostowanym napięciu sieciowym tranzystorami. Wejście sygnału sterującego 0-10 VDC nie będzie zatem izolowane od sieci.
    1. Czy mogę ten problem rozwiązać stosując optotriak MOC między układami IR a tranzystorami? Jesli tak to jak taki układ włączyć?
    2. Czy istnieje inne/ lepsze/ prostsze rozwiązanie problemu zapewnienia izolacji od napięcia sieci?
    3. Czy może stosując zasilacz odizolowany od sieci problem już się rozwiązuje?

  • Pomocny post
    #2 19 Cze 2013 12:03
    mateo15-s
    Poziom 12  

    Witam

    Po pierwsze musisz odizolować uC od sieci. Można to zrobić za pomocą małego transformatorka, mostka i dalej tak jak mówisz stabilizatorów np. LM. W impulsowe konwertery DC/DC raczej nie ma się, co pchać, bo nie zależy tu nam na sprawności a i tak pobierany prąd jest bardzo mały.

    Druga sprawa to odizolowanie driverów tranzystorów od części sterującej. Drivery te wykorzystują Bootsrap, dlatego łatwiej będzie odizolować sygnały sterujące driverami niż te sterujące bezpośrednio tranzystorami. Drivery z procesorem łączą się jedynie za pomocą dwóch linii IN, na który generowane są przebiegi o przeciwnych fazach, dlatego na tych liniach należałoby zastosować transoptory np. PC817. Dodatkowo musisz rozdzielić zasilanie uC i driverów - tutaj już zdecydowanie wypada zastosować konwerter DC/DC 12/12V z izolacją galwaniczną, ja w swoich projektach często stosuję IP1212SA.

    Podsumowując: Z sieci 230VAC mały transformator, potem mostek, filtrowanie i stabilizator - masz 12VDC dalej DC/DC dla zasilenia driverów (masa wspólna z 325VDC) na koniec oddzielnie stabilizator 5V dla uC. Na liniach sterujących transoptory.


    Pozdrawiam Mateusz Solecki

  • #3 19 Cze 2013 14:29
    PJimi
    Poziom 13  

    Kombinowałem podobnie. Ten IP1212SA jest dość drogi. Dysponuje transformatorkiem z dwoma wtórnymi napięciami 230V/9V-12V - w ten sposób odseparuje sobie +5VDC i +12VDC. Tak powinno być ok.

    Nie do końca rozumiem jak użyć transoptorów i w jaki sposób odizolują one mikroprocesor od układów IR, sieci i +12VDC. Jeśli ma być separacja galwaniczna to stronę pierwotną transoptora zasilam z 5VDC a wtórną muszę zasilić z 12VDC (tak jak IR i tranzystory), zgadza się? Zerknij proszę i popraw jeśli to konieczne mój pomysł na schemat z załącznika...

    Pozostaje jeszcze kwestia optoizolacji trzeciego sygnału łączącego procesor z IR (poza dwoma sygnałami IN) - sygnału !SD. Czy również mogę zastosować transoptor tyle, że w drugą stronę?

  • Pomocny post
    #4 19 Cze 2013 14:48
    mateo15-s
    Poziom 12  

    Tak jak narysowałeś na schemacie jest ok z tym że musisz uwzględnić fakt że w takiej konfiguracji sygnał podawany z uC jest negowany przez transoptor i dopiero podawany na driver. Dioda świeci, fototranzystor otwarty, na wejściu IN stan niski, musisz się zastanowić czy to będzie jakoś przeszkadzało. Jeśli tak to po stronie uC trzeba dodać jeszcze jedną negację na tranzystorach albo bramce NOT.

    Co do sygnału SD, jest on aktywowany stanem niskim w momencie gdy na rezystorze R5 odłoży się odpowiednie napięcie zdolne wysterować tranzystor Q5 i zewrzeć je do masy. W stanie normalnej pracy powinno więc być podciągnięte do stanu wysokiego. Nie wiem do czego wykorzystuje ten sygnał uC (ze złącza J3), czy on odczytuje jego stan, czy może wymusza na nim stan wysoki (mniej prawdopodobne). Jeżeli odczytuje jego stan to tak, musisz wymusić po stronie driverów na linii SD stan wysoki przez rezystor podciągający i tak jak w przypadku linii sterujących przenieść ten sygnał do uC za pomocą transoptora -> z tym że w drugą stronę. Pamiętaj też o zachowaniu tych zamych poziomów logicznych po obu stronach. Jeżeli jednak uC nie odczytuje stanu linii SD to wystarczy wymusić na niej stan wysoki i można o niej zapomnieć, ale to mało prawdopodobne.

  • #5 19 Cze 2013 15:10
    PJimi
    Poziom 13  

    Wydaje mi się, że nie ma konieczności negacji sygnałów przed czy za transoptorami ponieważ sygnały IN są tak naprawdę w przeciwfazie względem siebie. Są to generowane przez wyjścia Attiny OCB1 i !OCB1 sygnały SPWM. Jeśli poprzez sam transoptor zaneguję oba sygnały to mimo, że się odwrócą i tak pozostaną w przeciwfazie - a to chyba tutaj najważniejsze.
    "Ten sam timer wystawia dwa komplementarne sygnały o zmiennym wypełnieniu na wyprowadzeniach OC1B i !OC1B. Te wyjścia sterują dwoma gałęziami mostka H"

    Jeśli chodzi o sygnał !SD to ten wpis w artykule AVT:
    "Po przekroczeniu 3 amperów tranzystor Q5 natychmiast wyłącza klucze mostka H i zeruje procesor."
    potwierdza według mnie, że procesor czyta sygnał !SD i bez niego nie ruszy. Postaram się zatem zrobić na tej linii optoizolację z negacją na bramce NAND, ale jesli nic z tego nie wyjdzie, po prostu zepnę ten pin procka do masy od 5vdc. Układ zabezpieczenia IR powinien odciąć impulsy wyzwalające tranzystory , mimo tego że procesor nie zauważy przeciążenia prądowego na obciążeniu.

    Myślisz, że takie rozwiązanie tematu ma sens?
    Boję się trochę, ale może niepotrzebnie o jedną sprawę - Sygnały generowane przez procesor na IN są bardzo szybkozmienne i precyzyjne. Czy wprowadzenie na ich linii transoptorów nie pogorszy ich parametrów i stabilności (czy nie wprowadzi jakichś śmieci).

  • Pomocny post
    #6 19 Cze 2013 15:30
    mateo15-s
    Poziom 12  

    Ad 1.Co do negacji IN - faktycznie nie ma potrzeby bo sygnały te są w przeciwfazie. Konstrukcja drivera jest na tyle bezpieczna że w momencie gdy na obu wejściach IN pojawi się stan wysoki (np awaria, brak zasilania uC) to oba górne tranzystory zostaną otwarte, a dolne zamknięte. Nic się więc nie stanie z podłączonym obciążeniem. Gorzej jest w innych przypadkach jeżeli mamy osobne wejścia HI, LI ale nie o tym jest ten temat.

    Ad 2.Zgadza się, czytałem ten artykuł rano więc nie pamiętałem tego zdania, a nie miałem czasu żeby go ponownie przeglądać. Wystąpienie stanu niskiego na SD definitywnie wyłączy drivery blokując tym samym tranzystory. Wystarczy więc podciągnąć do stanu wysokiego przez rezystor i zapomnieć. Jednak aby wszystko było w zgodzie ze sztuką, należałoby również i ten sygnał przenieść do uC, być może autor programu miał jakiś szczególny pomysł na jego wykorzystanie ? Linia ta biegnie do resetu procesora, pytanie jak zachowuje się uC po zresetowaniu ? Może stratuje od jakichś małych częstotliwości ?

  • #7 19 Cze 2013 15:56
    PJimi
    Poziom 13  

    Ad.1 - Więc sprawa teoretycznie załatwiona - wystarczy tylko optoizolacja na transoptorze w liniach sygnałów IN.

    Ad.2 - Być może dla procesora ważny jest sygnał o przeciążeniu i wyłączeniu tranzystorów. Faktycznie po resecie procesor zaczyna od softstartu. W wypadku gdyby sygnał !SD odłączał tylko wyjścia sterujące układów IR, prosecor pracował by nadal i w momencie ponownego spełnienia warunku !SD podał na wyjście wartość z przed zadziałania zabezpieczenia. Wydaje mi się, że jeżeli nie uda mi się optoizolować a potem zanegować sygnału !SD żeby podać go na procesor, to po prostu podciągne pin procesora do Vcc i zapomnę o sprawie obarczając obsługą zabezpieczenia tylko układy IR.

    Jak tylko zmontuję układ i zrobię testy dam znać w tym poście czy działa. Mam nadzieję, że w razie późniejszych kłopotów mogę liczyć na pomoc. Tymczasem klikam pomógł. Dzięki :)

  • #8 19 Cze 2013 18:32
    And!
    Admin grupy Projektowanie

    Można podejść do tematu w jeszcze inny sposób.
    Pozostawić układ tak jak został zaprojektowany,
    natomiast zmienić sposób sterowania.

    -na wejściu PB2 zastosować wyjście transoptora (podciągnięte rezystorem do +)
    -na diodę transoptora podać sygnał PWM

    Po stronie falownika, przerobić program sterujący aby zamiast napięcia,
    mierzył wypełnienie sygnału PWM.

    Po odizolowanej od napięcia sieciowego stronie, sterować falownikiem przez
    wypełnienie sygnału PWM lub zastosować przetwornik napięcie -> PWM

  • #9 19 Cze 2013 23:47
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    Znacznie uprościłoby konstrukcję zastosowanie izolacji na wejściu analogowym i/lub wejściach cyfrowych. Można do tego wykorzystać gotowe wzmacniacze izolujące, np.:
    http://www.ti.com/lsds/ti/amplifiers-linear/isolation-amplifier-products.page
    http://www.analog.com/en/specialty-amplifiers/isolation-amplifiers/products/index.html
    ale do amatorskiej konstrukcji wystarczy zaadaptować rozwiązanie z sondy różnicowej:
    http://serwis.avt.pl/manuals/AVT5378.pdf

  • #10 20 Cze 2013 08:21
    PJimi
    Poziom 13  

    And!
    Myślę, że zostanę raczej przy sterowaniu 0-10VDC. Nie chciałbym ingerować w program, który jest w tym kicie napisany w assemblerze, w którym nie mam żadnego doświadczenia. Ale jeśli pomysł z transoptorami na sygnałach sterujących nie wypali będę musiał skłonić się ku temu pomysłowi.

    Tomasz Gumny
    No właśnie najchętniej odizolowałbym galwanicznie sygnał analogowy, sterujący i po sprawie. Tyle tylko, że zupełnie nie wiem jak odizolować sygnał analogowy. Ale widzę, że układy izolujące są również bardzo drogie.
    Jeśli ta opcja by się udała to mam załatwioną sprawę, bo tak naprawdę to problem leży właśnie w uczynieniu wejścia sygnału sterującego elektrycznie bezpiecznym.

  • #11 20 Cze 2013 15:24
    Dar.El
    Poziom 40  

    Zastosuj izolację analogową na IL300.

  • #12 02 Lut 2015 11:24
    DRAZEK87
    Poziom 12  

    witam wszystkich zainteresowanych tematem; szczególne pytanie do kolegi "PJimi" czy ukończyłeś swoje testy projektu po modyfikacjach wyżej zamierzanych? wkrótce otrzymam zamówiony falownik i tez będę potrzebował zmodyfikować projekt do własnych potrzeb, nawet przewiduje przeprowadzę szczegółowych badania nad programem i przełożeniem go na język c; kolega "And!" podsunął ciekawy sposób sterowania który by mi odpowiadał; myślę tez nad zastosowaniem wyświetlacza aby moc wiedzieć takie parametry jak: napięcie wyjściowe, częstotliwość czy pomiar prądu;

  • #13 22 Lip 2015 18:04
    ElDesign
    Poziom 11  

    Witam, czy kolegom udało się coś Ciekawego w temacie optoizolacji tego falownika ?

    Podejrzewam że to jest niewielki problem, zastanawiałem się nad zwiększeniem prądu wyjściowego do 5-6A, co dało by bezpieczną moc około 800W.

    Jak by tak wstawić mocniejsze tranzystory - np STP10NK60Z, powiększyć kondensator filtrujący do 470uF/400V, zmienić ograniczenie prądowe na 8A, ew pokombinować z driverem czy wytrzyma taką zmianę pojemności bramki (oryginalnie miały mniejszą pojemność bramki)...

  • #14 22 Lip 2015 18:22
    komatssu
    Poziom 28  

    Driver wytrzyma, ale rozważ wymianę tranzystorów na IGBT - są odporniejsze na chwilowe przetężenia.

  • #15 23 Lip 2015 23:09
    ElDesign
    Poziom 11  

    Możesz jakieś konkretne typy polecić które można w miarę łatwo dostać w dobrej cenie np z TME albo MARITEXie ?

TME logo Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
TME Logo