Frekvensomriktare "FÄRDIG"

[pheer]

Detta projekt är lite mer omfattande och intressantare än mitt förra projekt, dörrklockeloggern. Till skillnad från det förra har jag ingen praktisk nytta av detta, än iaf. Men det är ju konstruerandet som är det roliga

Det är alltså en frekvensomriktare/frekvensomformare som ska konstrueras. Den ska driva en kortsluten 3-fas asynkronmotor på effekter upp till ett par kW. Men under testningen kommer jag att använda en mindre motor på max ett par hundra watt så att man kan ha den på skrivbordet.

Likriktaren
Matningen ska kunna ske från antingen enfas eller trefas. Vilket ska man kunna välja genom att bygla om lite i likriktaren.
3xIXYS 1200V 28A "likriktarben"

Inverter
Sinus PWM
6xIXYS IGBT-transistorer 600V 20A med inbyggda frihjulsdioder

Funktioner, grundkrav
PID Varvtalsreglering
Lokal styrning med knappar
Presentation av menyer m.m. på LCD
RS232-kommunikation för inställningar, styrning och överföring av mätvärden.
Viss styrning från logik-ingångar, typ start/stop förbestämda varvtal.

Funktioner, steg2
Vektorreglering
DTC (man kan ju alltid försöka)

Huvudkretsen kommer att vara någon dsPIC avsedd för ändamålet. Kanske kommer jag att lägga till någon hjälpprocessor som sköter lite saker som inte har med styrningen att göra. Hårdvaran som återstår att köpa är kylfläns(-ar), glättningskondensator och motor.

Fortsättning följer...

[Fagge]

Det här blir intresant.
Lycka till...

[Frasse]

Du har väl brandsläckare inom räckhåll??
Lycka till!

[bengt-re]

Kul projekt - vad tänkte du köra för switchfrekvens till Pwmén ?

[Illuwatar]

Äntligen en på samma våglängd som mig. Jag har själv haft ideer om just detta till en eldriven motorcykel. Det är ett framtida projekt, men får du till detta kommer jag spara mycket tid. Jag kommer spänt följa detta.

bengt-re: frekvensomriktare och PWM är inte samma sak - när man kör en asynkronmotor (AC-motor) varierar man spänningens "nätfrekvens" (motorerna är normalt för 50 Hz) och på så sätt varvtalsstyr motorn. Varvtalet är nämligen en direkt effekt av frekvensen hos matningsspänningen.

[bengt-re]

JO - tack jag vet.... PWM-frekvensen åyftade jag naturligtvis. Jag har läst elektromotorstyning och är väl bekant med asynkronmotors alla egenskaper... Däremot switchar man för att skapa den spänning och frekvens som (vid önskad eftersläpning) ger det varvtal man önskar och frågan var vilken switchningsfrekvens som han valt..

[$tiff]

Du kan fortfarande inte kalla det PWM om du varierar frekvensen. Bättre nomenklatur finns, kanske PFM (Pulse Frequency Modulation).

[JimmyAndersson]

Ok, min tur.

En PWM fungerar ju så att man har en frekvenskurva, vanligtvis triangel eller sinus. Frekvensen den svänger med varieras vanligtvis inte, men den måste ju vara rätt för ändamålet. Man plockar ut "topparna" av t.ex triangelvågen med t.ex en schmitt-trigger så att man får ut pulser. Hur mycket av topparna man använder avgör hur långa de slutliga pulserna blir och även då hur snabbt t.ex en motorn ska gå.

PWM står ju för att man ändrar vidden av pulserna, men ändå kan man variera "ursprungsfrekvensen". Något som görs i gamla synthar t.ex, och där står det klart och tydligt "PWM" på panelen.

Kort sagt. I en PWM gäller det att ha rätt:
mittnivå på t.ex triangelkurvan,
amplitud,
hastigheten för slutpulserna.

Det jag vill säga är att frekvensen är en variabel i en PWM. En viktig sådan, för om frekvensen är för snabb så kan man ju inte plocka ut långsamma pulser. Dessutom kan frekvensen varieras. Varför begränsa sig till en låst frekvens bara för att en PWM sedan styrs genom att variera vidden på pulserna?

[Icecap]

Korrekt. Ett PWM-signal är bara ett digitalt sätt att ge en viss medelspänning, frekvensen kan variera.

För att driva en 3-fas motor, alltså göra en frekvensomriktare, har jag förstått det så att man tänkar som så:
* hög fart = hög frekvens + hög spänning
* låg fart = låg frekvens + lägre spänning.

Själva PWM-frekvensen är egentligen likgiltig bara den är hög nog, styrningen av fasorna sker ju vid att en processor "fibblar" med spänningen på de 3 fasorna i rätt ordning och nivå.

Därför behövs det ju 3 PWM-utgånger som styr var sin fas' spänning, sätt frekvensen hög nog till att det fungerar oberoende på varvtal och sen kör vi.....

[pheer]

Numera är livförsäkring och brandsläckare standard i min labbutrustning

Switchfrekvensen tänkte jag lägga strax under 20kHz så att man slipper de extremt jobbiga högfrekventa ljud som kan uppstå. De med perfekt hörsel som hör 20kHz, ja er skiter jag i

Kul att du också funderar i samma banor Illuwater, det är alltid bra att ha någon att bolla lite idéer med. Jag tror att även MacGyver har planer på att konstruera en omriktare.

[macgyver]

det är korrekt, tänkte dock använda min ARM processor (frekvensomriktaren ska endast ta upp en del av processortiden, resten ska styra övriga delar på en solfångare)
motorn jag ska styra är en 3-fas motor MEN den är kopplad med 3e fasen via en kondensator till L2, dvs den måste köras som en enfas motor med nolla och +230v, är det nåt speciellt man måste tänka på när det gäller 3-fas motorer med startkondensatrorer styrda av frekvensomriktare?

[bengt-re]

Det är annars gulligt med vissa gamla omriktare som körde med 8kHz switchfrekvens.... Para det sedan med lite sjungande ifrån lindningarna i motorn på grund av oren (stympad - triangelvåg) kurvform ut....

var mest av nyfikenhet jag undrade då man nästan retats till vansinne på pipandet/kvittrandet från den satans motorn under några år...

[pheer]

Nu har jag fyndat lite prylar som kan vara bra att ha till projektet. Tyvärr har digitalkameran pajat och den nya kommer inte förrän om typ 10 dagar. Så inga bilder än..

Asynkronmotor
3-fasig, 4-polig
180W@50Hz, 380-415V vid y-koppling
Testobjekt att misshandla

Fläkt
Fet Papst på 13W, 48VDC (28-60VDC)
Inbyggd temperaturreglering mellan 30-50 grader C
Får se om jag använder den, blir lite extra jobb att fixa 48VDC

Kylflänsar
227x289x23mm
Nödlösning då jag måste skrota ett fungerande nätagg 48V, 20A

Kondensatorer
12st 100VDC 3300uF
Endast en nödlösning om jag inte får tag på några bättre.

En liten skiss på hur högspänningsdelen utan kondensatorer kan se ut (en kapsel för mycket). Bredden är 120mm, längden på kretskortet är 150mm. Storleksordningen på förlusteffekterna är 100W. För att ha något att jämföra med kan man ta ett atx-nätaggregat på 300W. Säg att det har 80% verkningsgrad, då blir förlusteffekterna 75W vid full belastning.


Jag hade även tänkt att posta lite beräkningar och simuleringar men OrCAD ville inte riktigt vara med

[rikkitikkitavi]

www.danfoss.com
kan man ladda ner manualer på "riktiga" frekvensare. Där är också blockscheman med ganska tydliga scheman (ej komp värden) inriktade.
Det kluriga är ju mjukvaran, att kunna styra så man kan få mjukstart, konstant moment e t c men med en vettig lärobok borde det gå att lösa

vi bränner då och då frekvensare på jobbet (kan hända i det bästa av elnät) , en perfekt källa till delar som IGBT moduler och stoooora kylflänsar även med 97% verkningsgrad blir det några watt förluster i en 55 kW frekvensomriktare....
så jag brukar bjuda elektrikerna på fika och så plockar jag

[bengt-re]

Jo.. IGBT är tyvärr rätt dyra saker... Det finns bra literatur också om man ids köpa en bok som förklarar många aspekter på detta rätt stora ämne.