Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Computer ControlsComputer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dobór kondensatorów w stopniu pośrednim falownika

02 Lis 2017 15:07 1656 13
  • Poziom 17  
    Cześć.
    Proszę was o pomoc w doborze kondensatorów w stopniu pośrednim falownika jak w załączniku.

    Chodzi mi o to w jaki sposób mam określić ich pojemność?

    Posiadam moduły FS3L30R07W2H3F_B11 oraz drivery sterujące do nich 2SC0108T2H0-17.

    Moduły są na 650V.
    Znalazłem kondensatory polipropylenowe na 700 czy 1000V DC tylko jaką dać tu pojemność.

    Czy trzeba to liczyć z Cdu/dt?
    Częstotliwość przełączania jaką planuje to około 1-2 kHz.

    Następnie będę szukać jakiegoś mostka 6D do tego układu po czym zacznę projektować płytki by złożyć stopień mocy w całość.

    Zaznaczone kondensatory:
    Dobór kondensatorów w stopniu pośrednim falownika
  • Computer ControlsComputer Controls
  • Poziom 31  
    Jeżeli chodzi o napięcie kondensatorów to lepiej wybierz te z wyższym. Zasadniczo ze względu na problem hamowania dynamicznego (kondensator będzie się ładował i o ile nie będzie zwrotu energii do sieci to napięcie poleci w kosmos)
    A jaką zakładasz moc wyjściową?
    W układach laboratoryjnych C=1-4mF (ok 10..20kHz, 2...4kW), ale trzeba uważać na oscylacje. Jeżeli gdzieś po drodze będzie dławik to możesz doprowadzić do rezonansu i ... pufff :-)
  • Poziom 17  
    Mam silnik 0,7kW. Docelowo na prąd max 4A.
    Rozebrałem 2 falowniki. Czy mogę bez problemu zastosować kondensatory elektrolityczne na 400-500V DC?
    Myślę żeby zrobić jak w tych falownikach 3/4 gałęzie po 2 kondensatory w szeregu 470µF/500V DC. Powinienem mieć wystarczający zapas energii.
    Elektrolity są znacznie tańsze od polipropylenowych.
  • Computer ControlsComputer Controls
  • Poziom 31  
    Można łączyć. Tylko pamiętaj, że to zajmie więcej miejsca niż jeden klocek.
    Poza tym dobrze jest też pomyśleć o równomiernym rozłożeniu napięcia na takich składakach.
    Przy zakładanej mocy to 1 mF powinien wystarczyć. Chyba, że zamierzasz jakoś dynamicznie sterować tym silnikiem (nawroty, gwałtowne zmiany prędkości)
  • Poziom 17  
    Jaką pojemność powinienem dać dla silnika 10kW?
    Czy powinienem wówczas przewidzieć jakiś układ ładowania kondensatorów?
    Czy muszę przewidzieć jakiś układ rozpraszania energii jak silnik będzie hamować?
  • Poziom 31  
    Oczywiście, że wymagany jest układ ładowania takiej pojemności. Trzeba to robić przez rezystor a po uzyskaniu pewnego napięcia na C (lub po kilku sekundach) można rezystor zewrzeć.
    Co do hamowania to jest zwykle potrzebny chopper do rozpraszania energii. Tylko, że efekt wystąpi jeżeli będziesz hamował układ o dużej bezwładności. W sumie można policzyć jaką energię chcesz wytracić (prawie dokładnie tyle poleci do kondensatora). Wymagane są rezystory o małych oporach za to o dużych mocach.
    Co do pojemności to ja bym 2-3mF nie przekraczał (w falownikach laboratoryjnych) i 1mF dla całej reszty. Z tego nie zasilasz silnika. Energia z kondensatora jest potrzebna tylko przy przełączeniach (dynamiczne stany falownika).
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 31  
    Ciekawe, który to falownik o mocy 10kW kosztuje 200-250zł?
    Oczywiście, że zakup pojedynczego kondensatora ta napięcie 1000-1200V o takiej pojemności to pomyłka (o ile takie są w ogóle produkowane). Autor chciał składać i OK - można i działa.
    Natomiast omawiany kondensator pracuje przede wszystkim w obwodzie pośredniczącym (sztuczne zero w układzie z pierwszego postu to ułatwienie sterowania górną stroną mostka - i tak musi tu być driver zapewniający przepływ właściwego ładunku do i z bramki). Ja bym zastosował (przy pierwszym budowanym falowniku) jednak izolowane zasilanie bramek górnych tranzystorów, no ale można i tak. Trzeba tylko pamiętać, że to zero może "pływać".
    Przy sieci sztywnej i prostowniku diodowym napięcie w obwodzie pośredniczącym ulega niezłym odkształceniom (szczególnie przy pracy dynamicznej silnika). Nie wiadomo jaki jest cel budowy tego urządzenia przez autora. Jeżeli ma to być falownik przemysłowy to kondensator obwodu DC może być na poziomie 300-500uF. Dla prac laboratoryjnych, gdzie różni "naukowcy" wymyślają sterowanie zależne od chwilowej wartości napięcia obwodu DC (ale nie chcą go szybko mierzyć) dobrze jest, aby napięcie w tym obwodzie było "w miarę" stałe i lepiej jest jak ten kondensator jest duży. Uważać jednak trzeba wtedy na możliwość powstania oscylacji (i rezonansów)
  • Poziom 17  
    Cześć.

    Falownik buduje tylko do prac badawczych.
    Jak kolega KEMOT55 słusznie zauważył to "0" muszę mieć w miarę sztywne.
    Co do mocy to chyba nie będę przesadzać i jak ruszę silnikiem 0,7kW to będzie sukces, a potem będzie można myśleć o 10kW.
    Kondensatory na 1200V są produkowane jako polipropylenowe, ale koszty zakupu są nieopłacalne dla zwykłego kowalskiego. Dlatego myślę o zastosowaniu dwóch gałęzi kondensatorów po 4 w szeregu (daje to po 2 na górę i 2 na dół). Myślę o takim rozwiązaniu, gdyż dziś wyczytałem w "Poradniku inżyniera", że napięcie jakie pojawia się przy przełączaniu tranzystorów może wynieść "Ud" między środkiem, a "-", co przy kondensatorze na 400V DC wzbudza moje obawy przed jego wybuchem. Ponadto napisali że ta pojemność powinna wynosić nawet "setki milifaradów" (str167). Wzór jaki znalazłem na obliczenie pojemności: C=Iom/(4fdΔUc max) strona 141. Tylko ten wzór jest dla układu jednofazowego.

    Ogólnie im więcej czytam to mam więcej pytań niż odpowiedzi.
    Szukałem w książce informacji w jakim celu przed modułem IGBT stosuje się jeszcze dodatkowy tranzystor ale nie znalazłem jednoznacznej odpowiedzi. (Czy jest to układ podwyższający napięcie?)

    Dobór kondensatorów w stopniu pośrednim falownika


    Kondensatr elektrolityczny wersja 1
    lub
    Kondensator elektrolityczny wersja 2
    Tutaj te polipropylenowe:
    Link
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 31  
    To co określasz jako "układ podwyższający napięcie" to właśnie chopper czyli układ do "zdjęcia" nadwyżki napięcia z obwodu pośredniczącego. Energia z obwodu może być wytracana na odpowiedniej rezystancji (dołączanej do obwodu DC przez dodatkowy tranzystor) i w odpowiedniej ilości. Sterowanie PWM, obwód musi być zabezpieczony przed przeciążeniem (kolejny pomiar prądu).
    Pytanie czy rzeczywiście tego potrzebujesz, ale zasadniczo obwód warto przewidzieć. Pamiętaj o kolejnych kosztach, szczególnie rezystora/rezystorów o dużej mocy.
    To teraz napisz czego oczekuje promotor. Co jest celem: falownik czy rozwiązanie sterowania.
    Na prawdę kazał Ci policzyć optymalną wartość pojemności w obwodzie pośredniczącym? Jeżeli tak to jak określił parametry zasilania (czyli np. maksymalne zmiany napięcia w obwodzie DC) i obciążenia obwodu falownika oraz czy jest jakiś powód, żeby napięcie obwodu DC nie zmieniało się bardziej niż...
    I tak jak napisałem wcześniej - w celach laboratoryjnych można tu wstawić większą pojemność (po warunkiem, że nie jest to jakiś wymóg pracy dyplomowej/doktorskiej-> wątpię, albo ograniczenia kosztów)
    Teraz kilka słów o napięciu na kondensatorach powyżej znamionowego wynikającego z sieci. To akurat można dość dokładnie przewidzieć, ale trzeba określić maksymalny moment bezwładności na wale silnika oraz maksymalne przyspieszenie tej masy.
    W tym przypadku podnoszenie się napięcia ma miejsce tylko przy hamowaniu dynamicznym i po zablokowaniu kluczy (po przekroczeniu bezpiecznej wartości napięcia w obwodzie DC), napięcie przestanie rosnąć i wszystko się zatrzyma (na skutek działania tarcia).
    Ja wstawiłbym pojemności mniej więcej na napięcie dwukrotnie większe niż to co wynika z zasilania sieciowego (laboratorium).
    "Sztywne zero" w falownikach -> ogólnie zapomnij :-)
  • Poziom 17  
    Celem jest budowa falownika. Ze względu na to iż najwięcej się nauczę niż przy zwykłej symulacji.
    Układ ma być jak najmniej skomplikowany, bez zbędnych bajerów. Między innymi dlatego rezygnuję z dodatkowego układu tranzystorowego przed stopniem mocy.
    Wprawdzie wprowadziłoby to przez odpowiednie sterowanie stabilizację napięć na dzielniku pojemnościowym, ale mam nadzieję, że zwykły diodowy mostek prostowniczy wystarczy. Odchodzi mi kolejny układ sterowania.
    Boję się tylko o poziomy pulsacji i już powoli zastanawiam się jak je tu ograniczyć dodatkowym filtrem.
    Co do pojemności na tymże dzielniku to liczy się to z i=Cdu/dt ze względu na stany nieustalone. Znalazłem właśnie obszerne informacje na temat falownika NPC. Opracowanie zawiera wiele stron ale już mogę napisać, że pojemności tych kondensatorów do wersji laboratoryjnej nie przekraczają kilku "mF". Odpowiednie obliczenia powinny mi je potwierdzić (z grubsza).

    kemot55 bardzo Ci dziękuję za rzeczowe podejście do tematu.
    Jak przeczytam opracowanie to możliwe, że wówczas pojawią się nowe pytania.
  • Poziom 31  
    Na razie skupiłeś się na stronie mocy, ale pamiętaj też o zabezpieczeniach. Na czym ma być zbudowane sterowanie FPGA czy jakiś procesor?
    W układach lab. warto jest przewidzieć niezależne (od jednostki sterującej) zabezpieczenia. W praktyce stosuje się moduły z FPGA do pomiarów i zabezpieczeń a procesory jako coś co generuje algorytm sterowania i wymienia dane (interfejs użytkownika). No i jak stosujesz gotowe półmostki, albo gotowe moduły 6D + 6T albo tylko 6T to trzeba jeszcze zwrócić szczególną uwagę na sterowanie tranzystorów.
    To nie dotyczy już doboru pojemności obwodu DC więc wyślę jakieś dokumenty na PRIV