Schema Invertor solar offgrid - adaptare 40v CC -> 220 AC

[sesebe]

La 21.05.2024 la 17:58, deo a spus:

Sunt si mosfeti IRL nu IRF care au Vgs treshold de 1-2 volti.

Se numesc MOS-FET logic level. 

Pt comanda MOS-FET - ilor se folosește driver integrat ce rezolva problema fronturilor și se găsește și în varianta cu izolare galvanica. 

N-am citit totul de la început dar nu poți baga în traf pe tole frecvente mari de PWM. Am văzut ca s-a discutat ceva de asta. Dacă vrei sa folosești un traf pe tole se poate dar configurezi convertorul ca un amplificator in clasa D cu tot cu bobina și condesator și la ieșire legi traful pe tole. Astfel ai avea la ieșirea trafului pe tole direct 50hz.

Editat Mai 22 de sesebe

[bolek]

Eu am ramas nedumerit din momentul in care s-a decis sa faca push pull in loc de H bridge, cum anume o sa mai faca sinus pwm, si cum o sa faca filtrarea LC ?

@moshulik  E important de retinut ca cele doua jumatati de primar functioneaza ca un transformator, deci cand comanzi un tranzistor, se va induce acelasi lucru si in cealalta jumatate de primar ... adica daca conduce un MOS ca sa aplici 40V pe o jumatate, o sa ai inca 40V pe a doua jumatate, deci 80V care se duc in drena celuilalt MOS. Daca acesta conduce (intentionat sau neintentionat) o sa faca scurt pe capetele primarului si probabil... poc. Chiar daca te asiguri ca semnalele de comanda sunt perfect decalate, o sa ai totusi o disipare termica destul de mare pe tranzistori pentru ca miezul nu se demagnetizeaza complet dupa doua impulsuri contrare daca ele nu sunt perfect egale. 

Aici te-ar fi salvat protectia la supracurent cu shunt, pe care nu ai implementat-o la placa cu EGS si s-a ars si placa de comanda si mosurile. Bine, nu e greu sa o implementezi in MCU cu un ADC dedicat, dar cu osciloscopul ala de jucarie si fara sonda de curent o sa fie cam greu de verificat ca merge inainte sa mai arzi ceva. Posibil sa te salveze faptul ca nu ai o sursa de alimentare suficient de puternica...se poate totusi incerca cu mai multe mosuri in paralel, sunt destul de ieftine.

 

 

 

 

Editat Mai 23 de bolek

[sesebe]

Domnule, protectia la supracurent prin ADC-ul unui procesor pt cross-conduction sau verificare demagnetizare traf puls cu puls e fix frectie la picior de lemn. Nici macar un procesor care sa lucreze la 800Mhz cloc nu poate face aceasta protectie sa mearga corect. Daca vrei sa te joci da e o chestie interesanta si faina dar daca vrei sa faci ceva fiabil si utilizabil practic atunci n-ai nici o sansa.

 

Daca invertoarele de putere se faceau asa de simplu nu mai costau la ciaineji citeva mii de euro unul bun.

Editat Mai 23 de sesebe

[moshulik]

Asa.. EGS-ul s-a prajit tocmai cand am incercat sa activez protectia de pe pinul IFB, cat timp era legata direct la masa mi-a iertat multe placa respectiva. Clar am gresit ceva cand am pus shuntul, insa mai degraba suspectez sursa cu care alimentam placa egs, fiind un convertor DC-DC alimentat de la aceiasi 40volti pe care ii comutam in tranzistori - incepea sa bazaie cand ii scadea tensiunea de intrare, incercand sa pastreze 12v la iesire. Din ce am citit, algoritmul implementat in placa EGS cand detecteaza curent IFB este prea lent si nu are cum sa intervina in timp util, gen mai rau face. 

 

De-asta am vrut sa fac un design cat mai fiabil, care sa tolereze incidentele. 

 

Revenind la designul curent, am facut modularea PWM unipolara - adica tranzistorii conduc pe rand cate o jumatate de sinusoida, nu isi schimba rolurile la 20kHz. La inceput sunt amandoi inchisi. Apoi din microcontroller imi generez semnalul PWM pe unul din pini (PD2) - care este legat - prin driver cu level shifter si push-pull (zis si totem pole) - la gate-ul unui MOSFET (care are in sarcina jumatate de bobinaj primar) - Aici isi face treaba, induce jumate de sinusoida in miez. In secundar imi ies voltii care ma intereseaza, dar e adevarat ca si cealalta jumatate de primar vede acelasi camp magnetic variabil din miez si va produce tensiune in sens invers - minus 40V - insa pe jumatatea asta de sinusoida - mosfetul legat la ea este complet inchis (celalalt pin din microcontroller - PD3 - il tin pe zero in timpul asta si nu are probleme sa tina 80V Drena-Sursa in OFF.

Cand se schimba tranzistorii, deja sunt pe zero amandoi pentru 1-2 microsecunde, la 50Hz inertia magnetica este neglijabila. Modularea PWM bipolara ar fi fost intr-adevar imposibila, in configuratia asta, in care am eliminat tranzistorii din high-side din bridge. Filtrare LC fac doar jumate, adica doar L, fara C - am adaugat o bobina pe tor de ferita pe borna comuna a bobinajului primar. Si mai filtrez o data pe iesirea 220, cu bobina si condensator nepolarizat.

 

Deocamdata sunt multumit de cum merge, inca nu am acces la panouri si motoarele mari de frigider ca sa vad cum duce la putere mare. Timpii de rise/fall la mosfeti sunt cam 200nS rise si 1uS fall , cam mari din ce am putut sa improvizez cu driverele cu tranzistori, aici o sa ascult sfaturile si sa cumpar drivere de low-side la un moment dat, cand ma mut si pe tranzistori IRL de logic level, dar deocamdata singura consecinta a driverelor lente este ca se incalzeste usor radiatorul cu mosfeti. Am citit ca timpi acceptabili de comutare trebuie sa fie 1-2% maxim din perioada PWM, deci din cele 50 microsecunde ar fi permis 500nS - pana la 1uS. Evident, cu cat mai putin, cu atat mai bine. driverele dedicate dau specificatii de genul 30nS. Am remediat problema de ieri din driverul cu tranzistori, aveam un rezistor de 10k in loc de 1k pe al doilea invertor din level-shifter si din cauza asta era prea putin curent pentru deschiderea NPN-ului din totem-pole si urca lent de tot, in 5uS. Si din soft reglata frecventa pwm (si implicit finala de 50hz).

Arata acceptabil forma de unda la iesire in gol, se cam ascute in sarcina, dar tensiunea nu scade.

Editat Mai 23 de moshulik

[dumitrumy]

Acum 1 oră, bolek a spus:

Eu am ramas nedumerit din momentul in care s-a decis sa faca push pull in loc de H bridge, cum anume o sa mai faca sinus pwm, si cum o sa faca filtrarea LC ?

Oare baiatul asta a reusit?

 

[dumitrumy]

Acum 12 ore, sesebe a spus:

nu poți baga în traf pe tole frecvente mari de PWM

Iar ai scos tolba cu vorbe intelepte.

Uite ca e uni care nare scoala si care fac direct experiment:

Si a pus filtru in secundarul trafului pentru a aplica raspunsul si la bucla de control.

[nel65]

Acum 4 ore, dumitrumy a spus:

Oare baiatul asta a reusit?

N-a reusit ! N-a obtinut decat un sinus modificat si reglabil,foloseste doar iesirile de 50Hz din EG8010,iesiri ce nu sunt modulate in PWM.

 

citat @moshulik

"algoritmul implementat in placa EGS cand detecteaza curent IFB este prea lent si nu are cum sa intervina in timp util, gen mai rau face"

 

Cand este detectat IFB prea mare ,algoritmul din EGS este declansat in plan secundar ,in principal fiind declansat si comanda shut down de la drivere ,care este mult mai rapida .Driverele se blocheaza mult mai repede decat EG8010 ,deci nici nu mai conteaza daca acesta este sau nu este lent.

 

 

 

Editat Mai 23 de nel65

[nel65]

-

 

 

Editat Mai 23 de nel65

[moshulik]

1 oră în urmă, nel65 a spus:

foloseste doar iesirile de 50Hz din EG8010,iesiri ce nu sunt modulate in PWM.

In film apare ca leaga firele care merg la gate-urile mosfetilor pe pinii 3 si 6. Pinul 3 este 1LO , iar pinul 6 este 1HO . In configuratia din fabrica, EGS002 scoate modulare monopolara, adica pe iesirile 1HO si 2HO genereaza semnal dreptunghiular de 50 de Hz, iar pe iesirile 1LO si 2LO genereaza pwm de 25khz care moduleaza sinusul de 50Hz. Ce face baiatul ala din film este o combinatie care nu prea are sens - jumate din primar primeste 50Hz dreptunghiular, iar cealalta jumate primeste pwm (pinul 3). Totusi, la cum e legata priza mediana - pare ca se "contrazic" cele doua comenzi. De aprins becul se aprinde oricum, am facut si eu teste cu semnal dreptunghiular si mergea, prost, dar mergea, adica bazaie transformatorul si randamentul e mic.

 

Cu pinul IFB am citit teoria, dar practica si experienta, atat proprie, cat si citita la altii - e un forum american unde au dezbatut bine placa egs002 - a contrazis teoria. Problema este ca la supracurent - automat scade tensiunea pe intrare - si probabil nici placa nu mai are curent (cu care sa isi indeplineasca algoritmul) - ci se reseteaza. Cum scria cineva mai sus, nici un "creier" digital la 800MHz nu are timp sa intervina - varful de curent deja strica mosfetii pana apuca sa il detecteze algoritmul - si o data stricati, inseamna drena in conductie directa cu sursa - si asta e cazul fericit, sau drena in conductie cu gate-ul - si atunci se distruge etajul final din driver, daca l-a prins sa aiba impuls pe deschis. In cazul meu - cand am descarcat un condensator de 13mii uF si s-au strapuns mosfetii - placa egs a scapat (atunci pinul IFB era inactiv, legat direct la masa). Cand am avut shunt pe IFB si iar s-a produs evenimentul nefericit - atunci a cedat placa. In concluzie, pentru protectia consumatorilor, e suficient VFB-ul de pe placa, sa nu dea supratensiune invertorul, dar protectia la supracurent e mai bine lipsa - pierzi mosfetii, dar nu si placa. 

 

In configuratia mea actuala am cate doi irf540 in paralel pe fiecare ramura, sa imparta amperajul. Am o intrebare - circuitul driver de low-side TC4427CPA - spune ca este dual , are doua canale, iar in specificatii da amperaj de 1.5A - e vorba de curentul de drive pe care il poate duce fiecare canal in parte, deci in total 3A sau se refera la suma totala a curentului prin cip ? Adica daca imi ajunge un driver la doi-trei mosfeti legati inin paralel sau trebuie fiecare separat.  

[nel65]

asta e schema publicata de tipul din videoclip

[dumitrumy]

Acum 52 minute, nel65 a spus:

asta e schema publicata

Nu am studiat in detaliu EGS dar daca ar scoate doar dreptunghiuri de 50Hz de ce ar mai lega iesirea la VFB? 

[ionut120v]

Acum 5 ore, nel65 a spus:

N-a reusit ! N-a obtinut decat un sinus modificat si reglabil,foloseste doar iesirile de 50Hz din EG8010,iesiri ce nu sunt modulate in PWM.

 

citat @moshulik

"algoritmul implementat in placa EGS cand detecteaza curent IFB este prea lent si nu are cum sa intervina in timp util, gen mai rau face"

 

Cand este detectat IFB prea mare ,algoritmul din EGS este declansat in plan secundar ,in principal fiind declansat si comanda shut down de la drivere ,care este mult mai rapida .Driverele se blocheaza mult mai repede decat EG8010 ,deci nici nu mai conteaza daca acesta este sau nu este lent.

 

 

 

Personal folosesc EGS002 in bucla deschisa  atit pe tensiune cat si pe curent, si o protectie de tip latch care se poate reseta prin oprirea alimentarii.

Utilizand un dc/dc stabilizat tensiunea in sarcina nu scade mult folosind modulatorul in bucla deschisa, in cazul meu de la 240VAC la 225VAC cu sarcina de 3 kw cu 340VDC.

Pentru push pull sau semipunte trebuie folosita modulatia bipolara, cele doua jumatati trebuie sa scoata PWM.

 

Modulatia unipolara de la EGS002 este cu referinta comutata, in cazul folosirii unei surse dc diferentiale si a unei semipunti, modulatia este fizic unipolara, dar se face fata de o referinta fixa care este neutrul sursei diferntiale si in acelasi timp nul pentru circuitul AC. putand avea acelasi potential cu priza de pamant, la circuitele neizolate acel nod se leaga la priza de pamant.

 

Editat Mai 23 de ionut120v

[moshulik]

Am testat invertorul meu in diverse configuratii, am implementat in microcontroler un mecanism de protectie - brown out detector - se configureaza niste biti din zona de memorie "high-fuse" - activeaza un circuit hardware care detecteaza tensiunea scazuta de alimentare - si produce resetarea cipului, ca sa nu risti sa ai semnale de tensiune incerta pe pinii de iesire. Etajul de putere e complet inchis cand microcontrolerul nu ii da semnal pwm, deci este in safe-failure. 

 

Si asa am ajuns la a doua parte a proiectului, pornirea motoarelor, care este practic alt subiect, pornirea motoarelor sincrone cu curent din invertor sinusoidal. Aici problema este de principiu. Un motor care are in specificatii 150w (frigider mic) sau 1000w (aer conditionat) sau 800w (pompa hidrofor) - consuma in regim continuu amperii din specificatii 1 - 5 amperi. Problema este ca nu ajunge in regimul continuu, in faza de pornire are nevoie de un curent de cel putin 6 ori mai mare. Solutia cu "fa un invertor mai mare" nu e buna - doar pentru a traversa regimul tranzitoriu, e risipa. 

 

Prima solutie, din ce am citit si pe la altii - este cu condensatori - insa e o solutie scumpa, deja se numara in milifarazi condensatorii necesari pentru a putea duce acesti curenti de pornire. Fie pe tensiunea de intrare (12V, 40v), fie in etajul intermediar - daca este invertor high-frequency high-voltage si modulare sinusoidala direct din 310Vcc. 

 

@nel65 , invertorul tau de 5000 de watti - cum ai implementat regimul asta, duce pornirea unui compresor de aer conditionat de 1000w ? 

 

Pentru cazul meu - cu transformator pe tole, de joasa frecventa, nu merge varianta cu condensatori. Am masurat rezistenta bobinajului din secundar - am 11 Ohmi acolo, deci oricati amperi as putea sa bag in primar, cu condensatori sau fara, nici teoretic nu as putea sa am mai mult de 20 amperi pe 220v. Motoarele de 800-1000 watti au chiar sub 10 ohmi in repaus.  Asa ca o sa fac un circuit separat pentru regimul de pornire a motorului. O sa folosesc un alt microcontroller cu punte full H bridge si relee de comutare pentru a implementa soft-startul. In principiu bag direct curentul de la panouri in bobinele motorului (la 40 de volti), dar nu la frecventa de 50Hz, ci plec de la zero - cu semnal dreptunghiular, scopul este depasirea inertiei rotorului, sa incep sa il misc, apoi sa comut alimentarea cu relee, sa il preia invertorul. De vazut daca misca asa, cu 30 de amperi la 40V de la panouri pe bobinele motorului, fara feedback, sau trebuie ca la controllerele de motoare brushless, cu citirea autoinductiei.

 

[iop95]

Motoare sincrone?!

Poate asincrone... e o diferenta majora.

Orice asincron se poate porni cu cuplu acceptabil si la turatii mici prin metoda simpla U/f=ct, adica tensiunea si frecventa cresc in raport aprox. constant pana la frecventa si tensiunea de baza.

Curentul de pornire de 6-8 ori este normal la orice motor asincron care la pornire este de fapt un traf in SC.

[bolek]

Cand ziceti orice asincron ... adica si cele monofazice cu faza a doua prin condensator ? Omului ii trebuie pt AC, unde parca stiam ca sta in presiune compresorul oprit, stiu prost?