Um controlador de 5kW (DIY)

[Sun_rise_pt]

provávelmente haveria algo de errado na concepção desse controlador.

- frequência do oscilador de pwm imprópria?
talvez. já me aconteceu ter de alterá-la num dos controladores que fiz, porque a que a parte da ponte que trabalha com o pwm aquecia de forma diferente da outra parte da ponte...

- corrente de amostragem fora do limite?
acredito que sim, pelo que li...
muita atenção: a corrente não se consegue medir com um simples amperímetro, que apenas nos informa (erradamente!) da média de valores acontecida nos eventos. a corrente de pico (a programar para o sensor de corrente actuar) só pode ser lida numa grandeza de tensão de oscilograma depois de convertida (i = u (valor de tensão de pico medida) / r (valor da resistência do sensor de corrente).
exemplo: num pwm rápido (com é o caso...) com ciclos de tempo com 50% on e 0s restantes 50% off, se existir durante os semi-ciclos on uma corrente de 100a um comum amperimetro (mesmo digital) mostrará (erradamente) que por ali estão a passar 50a. lógicamente se o tempo on for mais curto o erro de leitura agrava-se...

num dos controladores que fiz usei um trimmer que permitia ajustar esse valor de amostragem. com esta avaliação eu posso garantir que o controle de corrente é muito bom!

- excesso de tensão na gate dos fet?
essa é fácil de resolver: pode ser limitada por zener's. na datasheet (exemplos de aplicação) referem essa questão e aconselham um zerner de 18v no pino 18 do mc33039 que alimenta os driver em "totem pole" da parte da ponte que usa o pwm.



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tanto o mc33033 como o mc33035 estão muito bem projectados. na questão de proteção de corrente o limitador faz o tracking em tempo real para inibir excessos.

pessoalmente... além de ter reparado (profissionalmente) uma quantidade de controladores baseados nestes ic, já fiz uns quantos, desde os mais simples para baixas correntes com 3 n-fet + 3 p-fet, até versões com módulos a igbt capazes de gerirem correntes nominais superiores a 200a "na boa".
aconteceram-me poucos desaires. o único grave que me recordo foi quando decidi mover o jumper que define o sentido de marcha do motor sem que o dito motor estivesse parado. por "provocação" algumas vezes causei outras situações complicadas que baralharam a lógica dos ic´s. nada de grave...

e... ...se estes ic's não fossem fiáveis certamente não existiriam tantos controladores comerciais baseados neles... acredito que teriam mesmo deixado de se fabricar.

por vezes acontecem coisas que nos convidam a desistir. porém costumam haver vários caminhos a seguir que quando fazem sentido, com preserverança se chega lá.

[sc20]

boa noite.
que tipo de topologia de fluxo do motor brushless dc, axial (estator simples ou duplo) ou radial(rotor exterior ou interior)?
cumprimentos

[Sun_rise_pt]

estes motores possuem a configuração comum das máquinas maiores, de fluxo radial em rotor interno, como pode ver-se no vídeo...

[ivitro]

boas na sequência deste tópico decidi por as mãos na massa e fazer o meu próprio controlador que deverá ser integrado num veiculo eléctrico.

juntamente com o mc33035 e mc33039 estou a usar para fet o irfp4110, e para driver o irs2103.

a tensão das baterias será 72v e tenho intenções de esticar isto ao 100a, mas se ficar pelos 75a já fico contente

estou com umas duvidas e espero que os entendidos me possam ajudar:

-no datasheet do irs2103 não fala dos valores dos 2 condensadores que estão lá, como sei o que devo lá meter?

- a resistência da gate calculei pela formula rg= vgs / crss*(dv/dt) , deu 11ohm não será pouco?

-talvez o mais importante é o snubber do mosfet, qual a melhor forma de os dimensionar? estive a ver um rcd mas tenho o problema da margem da tensão ser reduzida (100-72=28 de margem), e não poderia ser uma resistência qualquer para dissipar tanta energia.

deixo o esquema em anexo, ainda não está acabado mas ja está muito perto daquilo que irei fazer na pratica.

[Njay]

- a resistência da gate calculei pela formula rg= vgs / crss*(dv/dt) , deu 11ohm não será pouco?

à 1ª vista a mim parece-me muito . porque é que usaste a crss? parece-me completamente irrealista, o driver vai ter que carregar mais do que a capacitância da gate e só essa são 9.6nf quando o crss são apenas 0.25nf. para te dar 11 ohm se calhar usaste um tempo de comutação minúsculo - o resto do circuito terá velocidade suficiente para limitar a corrente no motor?

o método mais correcto será usar a carga da gate. teóricamente será assim: os fabricantes de mosfets dão valores, tipicamente em gráfico, para a carga que o mosfet necessita para levar a gate a uma certa tensão (correspondendo a uma certa corrente de dreno). com base nesse valor de carga, em nc (nanocoloumbs), na fórmula da carga de um condensador (q = v x c) e na fórmula do tempo de carga de um condensador (v = vgs x (1 - exp(-t/(rc))) ), obtemos a resistência resolvendo esta última em ordem a r substituindo c por q/v (repara na datasheet, precisas optimisticamente de pelo menos 100nc para vgs chegar a 6v; por aqui vês logo o valor da capacitância que o driver tem que carregar: c = q / vgs = 100nc / 6v ~ 10nf!). o driver do mosfet também tem uma resistência de saída, que na prática se vai somar à introduzida na gate.

[Njay]

tenho aí um errozito de cálculo mas descobres facilmente, já não posso editar a mensagem, azarito.

[ivitro]

eu fiz pela formula que tem na a.n power mosfet basic que tem no site da irf, la dizia que o crss=cgd então o que fiz foi pegar na formula e substituir dv/dt utilizei o estava no mosfet. de qualquer forma vou fazer pela forma que disseste e meto aqui o resultado. referiste a resistencia de saida do drive, mas no datasheet não encontro nada.

quanto aos condensadores do drive tambem nao tem lá nada.

quanto a velocidade do mc33035 apontei para +/-25khz por causa do ruido, o mc33039 calculei o período de uma volta (rotação maxima, previ que fosse 4000rpm) e dividi por 6 que é a largura do pulso para o condensador ter tempo de carregar.

[Njay]

eu fiz pela formula que tem na a.n power mosfet basic que tem no site da irf, la dizia que o crss=cgd então o que fiz foi pegar na formula e substituir dv/dt utilizei o estava no mosfet.

essa equação da an não tem nada a ver com a carga da gate em condições normais de utilização. nessa secção eles estão a falar de um efeito que ocorre com os mosfets: se a tensão no dreno subir (mosfet-n) "demasiado" depressa, isso por si só faz com que o mosfet ligue (sozinho). este efeito é que está relacionado com a resistência de gate (a rg nessa fórmula refere-se à resistência "interna" de gate do mosfet) e com a crss, mas isto não tem nada a ver com a carga que é necessária para ligar o mosfet em condições normais.

de qualquer forma vou fazer pela forma que disseste e meto aqui o resultado. referiste a resistencia de saida do drive, mas no datasheet não encontro nada.

não vi a datasheet desse integrado, mas já vi de outros e costuma ter... na pior das hipóteses diz lá em quanto tempo consegue carregar um condensador de x nf a y v e por aí podes deduzir um valor para essa resistência.

quanto aos condensadores do drive tambem nao tem lá nada.

quanto a velocidade do mc33035 apontei para +/-25khz por causa do ruido, o mc33039 calculei o período de uma volta (rotação maxima, previ que fosse 4000rpm) e dividi por 6 que é a largura do pulso para o condensador ter tempo de carregar.

se ligares o mosfet muito depressa podes não conseguir controlar a corrente no motor, se este tiver uma inductância baixa. se ligares o mosfet muito depressa, a única coisa que vai controlar a subida da corrente é a inductância do motor, mas se esta for baixa, e a velocidade de reacção do circuito de feedback de corrente for alta, quando este reagir para cortar a corrente já ela vai num valor muito alto. é preciso fazer contas ao tempo de ligar o mosfet, ao rácio de subida da corrente no motor (derivado da inductância do enrolamento e resistência do mosfet + cabos + ...) e à velocidade de reacção do feedback (atraso do filtro passa baixo + velocidade de reacção do mc33035).

[ivitro]

tenho estado a ver como hei-de fazer mas não está fácil. se o tempo for curto o controlador pode não ver a tempo que a corrente é alta contra partida o calor gerado é baixo, se demorar muito tempo as perdas são altas mas o controlador vê a tempo

[ivitro]

supondo que a cada 40us o controlador vai ver a corrente, o delay matching do drive é 60ns (comparado com os 40us é nada).

o tr do mosfet é aproximadamente 4,6rg/(qg/vgs), qual o melhor tempo de subida

[Njay]

tens que ter uma ideia de qual é o tempo máximo de reacção do chip.

não é só o tempo de ligar o moset que decide quanto tempo a corrente vai demorar a subir; a inductância do motor e a resistência no caminho da corrente até lá (incluindo a interna da própria bobina) também têm uma palavra a dizer.

[Njay]

por exemplo há um mars brushless que tem 100uh de inductância e 13mohm. a resistência é bastante pequena e se assumirmos que a restante resistência do circuito também é (e normalmente é, para estas amperagens), podemos ignorá-la e então assumir uma relação linear entre tensão e corrente na bobina (estamos a usar apenas um bocadinho na parte inicial da curva exponencial de subida da corrente, em que o comportamento é quase linear). podemos então aplicar a seguinte equação

v = l x di/dt

para obter tempos de subida da corrente. se a alimentação for 50v, quando ligas uma fase a corrente aumenta 1a a cada 2us:

50v = 100uh x 1a / dt =>
dt = 100uh x 1a / 50v = 2us

se quisesses controlo da corrente com um erro máximo de 1a, o teu circuito tinha que conseguir medir a corrente e reagir em menos de 2us.

[Barrocas]

Boas, houve alguma evolução neste topico?

[Njay]

Tens uma possivel aplicação para o controlador, é ?

[Njay]

A pergunta era para ti Barrocas

[Barrocas]

Damn, nem me tinha apercebido mas sabes bem que tambem tenho ideias nesse sentido so que estas coisas de controladores / electronica / programação ainda é mui chines para mim

[ivitro]

No seguimento deste tópico fiz este protótipo porém ainda falta testar



aproveito para pedir alguma ajuda porque estou a ter dificuldade com o snubber já tentei várias alternativas mas não estou a ter sucesso.

[Barrocas]

Actualização dos links (que deixaram de funcionar) para os videos do Sun_rise_pt:

Teste motor BLDC 5kW

Ponte MosFet BLDC 19dez2010

Este fim semana tive o prazer de conhecer o amigo Sun_rise_pt (autor destes videos), e fiquei ainda mais curioso/interessado neste tema

[Njay]

Muito giro ivitro, sim sr . Já criavas era um tópico para o teu controlador, estamos aqui a "poluir" o tópico do Sun_Rise.

[correiars]

estava eu todo contente a ler o topico, e quando vou para ver os videos, já não estavam disponiveis.
ainda estão online? (se calhar com outros links)

bom trabalho!