Um controlador de 5kW (DIY)

[pedm]

Desculpem, não sei se este link ajuda em alguma coisa, mas antes de iniciar a conversão que estou a fazer encontrei um site sobre como fazer um controlador:

Open ReVolt

Talvez ajude em alguma coisa.
Boa sorte no vosso projecto!

Também têm como fazer uma BMS.

[cteixeira]

Viva, este tópico está bastante interessante e partilho a mesma opiniao do Sun_rise_pt, isto porque gosto de saber como fazer as coisas, e de as fazer por mim... Já que tenho alguma formação nesta área...

Já agora Sun_rise_pt, por acaso não és do Porto? Pela maneira de escrever e com esses conhecimentos, quase que dizia que te conhecia .

Bem, ivitro, já conseguiste testar a controladora?Pelo que percebi estavas à rasca para conseguir activar o mosfet era isso?

Não me importava nada em meter mãos na massa nisto e aplicar isto no meu boguinhas... ele só pesa 600 kg.. já com o motor de combustão e caixa. E ensaiar esta eléctrónica e ver o que poderá ser melhorado ou não.
Sun_rise_pt se o que te falta é ventilações automáticas, paineis de informação e colocar a info que queres, penso que posso dar um mão... diz-me o que precisas e o que tencionas... pega-se ai num microcontrolador e pomos isso a disparar e a injectar a info toda para displays .

Depois se o medo é que venham copiar ... um gajo bloqueia-lhe os bits dos MCU's ehehe.

Existe real interesse também desse lado?

Cumprimentos

[ivitro]

Viva,

Também já acabei finalizei a parte de comando do controlador, quanto à parte de potência a verdadeira dificuldade foram os picos de tensão quando se desliga o mosfet, falta calcular isto para ver a temperatura máxima que eles vão.

Teste o controlador num motor de CD-ROM e funcionou bem por isso no motor grande a comutação é a mesma.

O aspecto final da parte de comando é esta:
http://imageshack.us/photo/my-images/52 ... pforum.jpg

O PCB de potência ainda não está acabado.Agora tenho me dedicado mais ao controlo vectorial destes motor.

Também fiz um pequeno estudo para mostrar a informação num lcd N3310:
http://www.youtube.com/watch?v=NdKdPkbJAS4

[cteixeira]

Só por acaso tens diodos rápidos de roda livre? (Free wheeling)?

Se o mosfet for bem dimensionado e o dissipador bem dimensionado deverá aguentar sem problemas... tem é que se dar uma margem para que a coisa possa subir e aquecer bem algumas vezes.

Já vi que estás com um STM32... eheh e se já tens um pequeno LCD para colocar alguma info cá fora.
Se precisares de ajuda apita. Por acaso tenho para aqui uma STM32 EVAL-C ... por isso enquanto tiver acesso a ela, posso tentar ajudar em algum stress que apareça.

[ivitro]

Sim têm, são estes que utilizei http://skory.gylcomp.hu/alkatresz/IRFP4110pbf.pdf

Pois, mas eu ao início não sabia bem isso e também ninguém me sabia explicar :s, pensava eu que precisavam de snubbers xD mas não é preciso nada disso. Mas deu para aprender alguma coisa...

Tenho que ver o efeito avalanche repetitivo, etc....

O stm32 ainda estou verde mas já sei umas coisas (teimosia minha porque não queria ir pelas bibliotecas da stm, e fazer as coisas bit a bit à old school)

Agora como a procura de trabalho na area, não tenho conseguido concentrar-me muito nisto, mas lá vai indo!

[cteixeira]

Bem eu não conhecia bem esse termo técnico de snubers... estive a ver a definição aqui:

http://en.wikipedia.org/wiki/Snubber

e pelo não é bem o que querias, pelo menos pela primeira definição... depois aparece a definição de snuber diode... este já faz o que tu queres para este efeito, embora eles lá apontem que pode não ser o ideal... devido a colar os relés... mas para este tipo de aplicação não há problema, pois não tens relés, mas sim mosfets, por isso sem problema.
Na dita aplicação o que queres não é amenizzar quebras de tensão (primeira explicação do snuber) mas sim, poderes deixar a corrente armazenada na bobine do motor poder circular e poder dares-lhe um caminho de escoamento, se não lhe deres este caminho... o mosfet vai ver algo muito esquesito entre o dreno e source (uma elevação brusca da tensão com correntes reversas, impostas pela bobine) e pode mesmo queimar, o que irá certamente acontecer neste tipo de aplicações com alguma potência e picos de corrente jeitosos.

Mesmo esses mosfets tenham esses diodos internos, e se vês que esses não têm capacidade de aguentar a corrente que anda no motor (ainda tenho que confirmar estes valores na datasheet dele), convém (eu pelo menos gosto) de aplicar diodos externos e têm que ser diodos rápidos , schottky , para que eles tenham tempo de actuar antes que o mosfet sinta a elevação de tensão e corrente. Assim consegues ter controlo sobre cada uma das funções que queres, ou seja,

Mosfet - Switch de controlo do motor, cumprindo as tensões e corrente de trabalho em PWM ou em continuo.
Diodo Schottky - que irá proteger o Mosfet quando ele desliga (na comutação PWM), e deixar que a corrente da bobine dê cabo de algo.

No entanto, eu ainda tenho que pegar nos cardápios para ter a certeza que não te estou a dizer nada de mal, no controlo para este tipo de motores... infelizmente nunca trabalhei com BLDC, mas para actuação de cargas inductivas a técnica costuma ser essa. No entanto, quero alargar a minha experiência e vou ver ao certo como são estes pormenores. Para depois pegar no controlo vectorial.

Quanto ao STM32 ... eheh eu percebo-te... também sou dos que gosta de fazer as coisa à la pata , principalmente quando não existe boa documentação sobre bibliotecas. Às vezes perdia mais tempo a querer por as bibliotecas dos outros
a funcionar do que a minha própria.. devido a bugs internos das rotinas. Mas algumas coisas só mesmo pegando nas que eles dão,
e perceber onde se tem que esmioçar para interagir com o hardware do microcontrolador. Eu era mais para AVR e PIC's e DSPIC's e à unha... Apenas peguei em STM32 à pouco tempo e
até foi relativamente facil, mas tive mesmo que pegar nas bibliotecas deles, por causa do tempo disponivel e no tipo de aplicação..
LCD + comunicação via Ethernet. Por isso entendo bem a panca do bit a bit =).


Offtopic - Quanto a trabalho na área... é nesta área?? Electrónica?

[ivitro]

Bem eu não conhecia bem esse termo técnico de snubers... estive a ver a definição aqui:
http://en.wikipedia.org/wiki/Snubber

e pelo não é bem o que querias, pelo menos pela primeira definição... depois aparece a definição de snuber diode... este já faz o que tu queres para este efeito, embora eles lá apontem que pode não ser o ideal... devido a colar os relés... mas para este tipo de aplicação não há problema, pois não tens relés, mas sim mosfets, por isso sem problema.
Na dita aplicação o que queres não é amenizzar quebras de tensão (primeira explicação do snuber) mas sim, poderes deixar a corrente armazenada na bobine do motor poder circular e poder dares-lhe um caminho de escoamento, se não lhe deres este caminho... o mosfet vai ver algo muito esquesito entre o dreno e source (uma elevação brusca da tensão com correntes reversas, impostas pela bobine) e pode mesmo queimar, o que irá certamente acontecer neste tipo de aplicações com alguma potência e picos de corrente jeitosos.

Mesmo esses mosfets tenham esses diodos internos, e se vês que esses não têm capacidade de aguentar a corrente que anda no motor (ainda tenho que confirmar estes valores na datasheet dele), convém (eu pelo menos gosto) de aplicar diodos externos e têm que ser diodos rápidos , schottky , para que eles tenham tempo de actuar antes que o mosfet sinta a elevação de tensão e corrente. Assim consegues ter controlo sobre cada uma das funções que queres, ou seja,

Mosfet - Switch de controlo do motor, cumprindo as tensões e corrente de trabalho em PWM ou em continuo.
Diodo Schottky - que irá proteger o Mosfet quando ele desliga (na comutação PWM), e deixar que a corrente da bobine dê cabo de algo.

Aqui está um boa explicação tinhas aparecido aqui à mais tempo já tinha colocado isto a funcionar e evitado muitas noites a torrar o cerebro...mas pronto faz tudo parte da aprendizagem

Vou ver isso do diodo schottky, pode ser que ainda role este mês.

Sim eléctronica, no desenvolvimento de hardware ou algo similar.

[Sun_rise_pt]

Olá Cteixeira-

Não sou da região norte, mas do centro. Tomar.

Há algum tempo que não tenho vindo ao site porque estou temporáriamente no Brasil.
Os projetos aí estão em standby...
Tenho vários equipamentos acessórios para EV's que oportunamente penso divulgar, e que fui desenvolvendo o construindo ao longo do tempo, em que uma boa parte provém de uma melhoria (aperfeiçoamento) de alguns alheios, em que foi agregada mais-valia interessante.
Agradeço a oferta sobre os MCU's. É um assunto que procurei desenvolver após que me envolvi a nível profissional e por hobby, com a eletrónica digital, lá pelos anos 70. Bem... ...o meu percurso nos microcontroladores começou no saudoso Z80 da Zilog e fui seguindo a linha 8051 da Intel e os inúmeros derivados dela. Embora esporáricamente tenha trabalhado com a Microchip.
Felizmente para todos nós, a tecnologia está tão aberta e divulgada, e há tantas ferramentas de desenvolvimento, que com algum engenho se poderão fazer coisas muito interessantes.
Pena que a crise económica esteja a bloquar ecursos e a refrear a expansão que vinha acontecendo.

Esperemos que alguns mantenham o entusiasmo e continuem com estas coisas...
...E que haja um pouco mais de liberdade de por mãos à obra sem que os nossos "doutos" burocratas do costume, a quem alimentamos de forma quase sempre principesca e sem nada deles exigir, não "inventem" mais regras pouco inteligentes só para bloquear a vontade de trabalhar!!!

[cteixeira]

Opah sabes.. não há tempo para tanta coisa

Agora ando fisgado a ver se adquiro um VE... os EUR é que não abundão... e depois ver se começava a ver desenvolvimento de controladores e electrónica associada a isto.
Se corre-se bem e porque não ir fazendo umas coisas mais sérias nesta área?

Quanto ao que tens montado, se está a funcionar mesmo sem os diodos, então não te procupes. E vai testando, eu vou ver se vejo
as caracteristicas de uns diodos, para ver se eles são mais rápidos que esses, incorporados nos nesses IRF. ( é que já vai uns 3 anos a
última vez que me puz a fazer umas pontes para controlo de motores DC).
Já andei a ver o que é preciso para os BLDC, e a eléctrónica é identica, só que a ponte leva mais um ramo, para a 3ª fase... e o controlo
parece um step, só que mais coisas ao barulho... mas se já há integrados que fazem a seuqência certa, melhor ... mais rápido se faz.

Quanto ao desenvolvimento de electronica... infelizmente neste país não tenho visto muita empresa neste ramo...Sei de uma ou outra.
Por isso ando a ver se desencanto umas ideias e ver se vale a pena começar a fazer algo que a malta precise.

[ivitro]

Por acaso tenho dois projectos em mente (um deles até com plano de negócio xD) mas acho que ainda tenho muito para aprender e talvez ainda seja cedo...mas nunca se sabe e até pode um deles ir para a frente.

No controlador se eu poder ajudar em alguma coisa sou de espinho é só dizeres.

Cá em portugal desenvolvimento é muito pouco, forma se muitos engenheiros para fazer trabalho administrativo!!

[Njay]

No que toca a corrente, os diodos intrinsecos aos MOSFETs têm a mesma capacidade que o MOSFET (agora também há uns MOSFETs com diodos melhorados inseridos de propósito). Um truque comum numa ponte ou meia ponte é usar o MOSFET para abrir o caminho à corrente do inductor em vez do seu diodo (a que na prática podemos chamar "rectificação sincrona").

[ivitro]

Corrijam me se estiver errado!

Para regenerar energia, baste meter os mosfet do lado de baixo da ponte ON e os de cima OFF? claro que depois regulado por pwm...

[Njay]

Numa ponte trifásica não estou bem a ver, mas numa ponte H isso é "travagem dissipativa" e não regenerativa.

[cteixeira]

Não te posso ajudar muito neste sentido...
Pode ser que no Link colocado no topo desta página ajude em algo!

[ivitro]

Há aqui coisas que não estou a perceber.

Ora bem, a bobine a descarregar a corrente vai apresentar aos seus terminais picos de tensão que ultrapassa BVdss, e então entra em avalanche, certo?
ou como está ali o diodo, só tenho que contar com as perdas do mesmo e este cenário não acontece? é que pelas contas que fiz, isto liberta imensa energia e nem de perto nem de longe este mosfets servem para a aplicação.

Outra duvida menos importante:

Tenho aqui dois belos dissipadores (grandes like a BOSS), a parte dos mosfet onde dissipa mais calor é também o dreno, ora se meter massa térmica e ligar tudo ao mesmo dissipador, entra tudo em curto circuito?

abraço

[Njay]

Ora bem, a bobine a descarregar a corrente vai apresentar aos seus terminais picos de tensão que ultrapassa BVdss, e então entra em avalanche, certo?
ou como está ali o diodo, só tenho que contar com as perdas do mesmo e este cenário não acontece? é que pelas contas que fiz, isto liberta imensa energia e nem de perto nem de longe este mosfets servem para a aplicação.

Isto pode ser explicado de vários pontos de vista. A bobina só quer saber da corrente. Durante esse tal periodo de descarga, ela só "gera" a tensão necessária para que circule a corrente que lhe interessa. Isto quer dizer que ela vai gerar uma tensão que permite fazer circular a corrente tendo em conta a resistência eléctrica que existe ou que ela "vê" entre os seus 2 terminais. Se o caminho com menos resistência for um díodo, ela só precisa de fazer a tensão subir até que o díodo conduza (ex.: para 1A num 1N4007 seria uns 0.95V). Se não houver um díodo então a tensão sobe mais, e é aí que um MOSFET pode entrar em avalanche quando a tensão gerada pela bobina atinge o valor necessário. Neste caso, o MOSFET "cedeu" perante a tensão, e a bobina fica contente com a passagem da corrente e fica-se por essa tensão.
Porque é que há faísca ao desligar uma bobina de uma pilha? Porque como soltas um pata (há sempre 1 que é desligada 1º) da bobina, ela sobe a tensão até conseguir fazer passar a corrente de descarga, chegando essa tensão ao ponto de fazer um arco através do ar. Tudo se resume à bobina aumentar a sua tensão até conseguir fazer passar a corrente, nem que alguma coisa "ceda" pelo caminho.

Isto da avalanche no MOSFET só quer dizer que há um limite de tensão entre o dreno e a fonte do MOSFET acima do qual ele "não aguenta a pressão" e "abre" sozinho mesmo sem a tensão necessária na gate.

Tenho aqui dois belos dissipadores (grandes like a BOSS), a parte dos mosfet onde dissipa mais calor é também o dreno, ora se meter massa térmica e ligar tudo ao mesmo dissipador, entra tudo em curto circuito?

Sim, os drenos ficam todos ligados, a não ser talvez se for um dissipador daqueles com uma camada preta por cima do aluminio ("anodizado", acho eu).

[cteixeira]

Mas depende onde queres meter o dissipador... penso eu...

Por exemplo nos mosfets da parte de cima da ponte, não vejo qualquer impedimento para que todos fiquem com os drenos todos ligados.
Pela própria motagem da ponte eles já estão ligados.
Agora na parte de baixo das pontes, penso que ai vai dar galho caso não existe isolamento entre eles.
Estou a falar bem, ou está-me a escapar algo?

[ivitro]

Então neste preciso caso a tensão do díodo é 1,3V@100A, a tensão da bobine só vai até Vdd+1,3V...posso então esquecer aquele filme todo relativo ao efeito avalanche.

Só tenho que me preocupar com o calor gerado pelas perdas de condução, comutação e no díodo (porque é 6 passo!)


Vou então desenhar a coisa a ficar mais ou menos assim:


Uploaded with ImageShack.us

[cteixeira]

Não percebi a parte do 6 passo.

Mas a parte de efeitos de avalanche e perdas de comutação, interessa-te de momento para dimensionares o dissipador? Ou estás com receio do diodo entrar em condução na altura de abertura dos Mosfets?
Quanto às perdas é exactamente o que referes... perdas na condução (resistência do Mos quando conduz ) perdas na comutação + perdas no diodo.

Tenho que ver se encontro o cardapio dos ensaios que fiz durante o curso. Tem umas formulas porreiras.
O desenho parece interessante. Penso que até o sentido de circulação do ar está bem feito.

Bom mesmo.

[ivitro]

Não percebi a parte do 6 passo.

Mas a parte de efeitos de avalanche e perdas de comutação, interessa-te de momento para dimensionares o dissipador? Ou estás com receio do diodo entrar em condução na altura de abertura dos Mosfets?
Quanto às perdas é exactamente o que referes... perdas na condução (resistência do Mos quando conduz ) perdas na comutação + perdas no diodo.

Tenho que ver se encontro o cardapio dos ensaios que fiz durante o curso. Tem umas formulas porreiras.
O desenho parece interessante. Penso que até o sentido de circulação do ar está bem feito.

Bom mesmo.

Os 6 passos é em relação à sequência de comutação tipo um motor passo. A questão é que não sei se o diodo dá conta do recado mas pronto já me respondeste a uma parte da pergunta e já é muito bom... Infelizmente não abordaram isto como deve ser na faculdade só se preocupam com simulação em psim e não dá para ver estas coisas...

Amanha penso que tenho algum tempo e vou ver isto com calma, com jeito já desenho o pcb para mandar imprimir.