230V H-Brücke

[knoopoxx]

Hi!

Ich habe eine Sinusausgabe per PWM auf nem ATmega8 gebaut, dessen Ausgabefrequenz frei eingestellt werden kann (Umrichter).
Nun möchte ich einen 230V Motor mittels selbstgebauter H-Brücke in der Drehzahl steuern. Der Motor verbraucht maximal 300watt und es handelt sich um einen einphasigen Motor.
Leider gibt es keine fertigen H-Brücken mit diesen Daten, deshalb muss selbst eine her.
Nach meiner Überlegung benötige ich zunächst einen Gleichrichter, bestehend aus 4 Dioden, wobei ich alternativ eher einen B250C7000-WW+ Gleichrichter verwenden würde. Dann folgt ein FETTER Kondensator. Für die H-Brücke dachte ich an 4 MOSFET's, mögl. IRL 640 's. Nur weiss ich nicht, ob die Maximal-Angaben im Datenblatt nach unten offen sind. Also wenn max. 500v angegeben sind, kann das Teil auch 230v schalten?

Ich benötige nun die passenden Bauteile, da hier Profis am Werk sind, dachte ich mir ihr könntet mir bewährte Bauteile nennen!

Kann mir vielleicht jemand weiterhelfen?

Besten dank schonmal!!

[Ratereducer]

Hi. Ich bin zwar kein AVR Profi aber mit Vollbrücken kenn ich mich aus ^^
Als Gleichrichter nimmst du einen Brückengleichrichter. Danach Kondensator, ja. Muss aber nicht unbedingt so "fett" sein. pro Ampere ca 1000µF.
Besser als Mosfets währen IGBTs, die halten mehr aus, sind aber teilweise langsamer. Wie hoch ist deine Schaltfrequenz?
Du brauchst auch noch eine galvanische Trennung und einen Gate Treiber - der Atmega Ausgang ist sicherlich zu schwach.

[knoopoxx]

Hi!

Danke für die schnelle Antwort!

Also wären möglicherweise 4x IRG 4PC 50W die bessere Wahl für mich. Meine Schaltzeiten liegen bei max. 0,25ms im PWM, was dem 50hz-Sinus entsprechen würde, also hier liegt mein Maximum. Ich dachte an MOSFET's. weil sie mehr Schaltzyklen vertragen sollen, aber dass die IGBT's mehr abkönnen ist halt nen Argument!

Ein KERKO-500 3,3N Kondensator scheint mir hier als Sicherheit angebracht, falls ich das nicht falsch sehe. Mein Motor nimmt max. 1A auf, sodass er reichen sollte.

Also wenn ich mich nicht irre, liegen die Schaltspannungen bei max. 3V...demnach soltle der atmega das packen dachte ich?!

Meint ihr, die Teile passen bis hier? Was muss ich mir unter einer galvanischen Trennung vorstellen?


Danke schonmal!!

[Ratereducer]

Die IRG4PC50W haben sehr viel reserven und sind sicher eine Gute Wahl!
3,3nF Kondensator - wofür?
Du musst den Regelteil vom Leistungsteil trennen. Entweder über schnelle Optokoppler oder über einen GDT (Gate Drive Transformer). Wobei bei einer PWM eher Optokoppler angebracht sind.
Naja so ein IGBT sollte schon mit 15V am Gate versorgt werden! Wichtig ist nicht nur die Spannung sondern auch der Strom. Der IRG hat 3,7nF am Gate. Diese Kapazität musst du bei jedem Schaltvorgang umladen - das braucht bei hoher Frequenz auch einen hohen Strom!

[knoopoxx]

Nungut ich verstehe. Da ich in den Datenblättern keine Angaben zu deinen genannten 3,7nF am Gate gefunden habe, nehme ich an, dass dieser hier es tun wird: KB 817. Da ich zwei Pins vom AVR habe, benötige ich 2 Stück davon. Ich nehme an, ich muss hinter dem Optikoppler noch eine 15v Spannungsversorgung für die IGBT's "verlegen". Zudem kann der Optokoppler nicht mit 5V gesteuert werden, was ich zuvor mit Widerständen regeln werde.

Sollte ich noch weitere Schutzmaßnahmen treffen? Falls nein, würde ich die genannten Bauteile bestellen und ab gehts :) Bei dem Opptokoppler bin ich mir aber sehr sehr unsicher muss ich zugeben...

[Ratereducer]

Es gibt genug Optokoppler die auch mit TTL Pegeln zurecht kommen.
Ja du brauchst noch 4 galvanisch getrennte Netzteile und 4 Gate Treiber. TC4452 ist ein heißer Tipp ;)

[knoopoxx]

Hi

also danke für deine Beratung, voll gut!

Ich würde den IR 2117 statt dem TC4452 benutzen, da ich ihn dann beim selben shop bestellen kann ;/ Ich denke, er sollte dasselbe tun. Als Optokoppler werd ich den 6N137 versuchen. Wenn ich nichts übersehen habe, sollten die Teile zusammenpassen.

Nunja, galvanisch getrennte Netzteile...wieso benötige ich 4 Stk gleichzeitig? Können das Spulen sein, oder wie muss ich mir das vorstellen?

Besten Dank schonmal!

[Ratereducer]

Der IR2117 ist seltsam ^^ Der ist für so einen floating Aufbau wo der Treiber selber auf bis zu 600V von der Brücke liegt... Der kann auch nur einige 100mA. Mehr wäre schon besser.
Jo netzteile... einfach 2 kleine Printtrafos mit je 2 Sekundärspulen. Gleichrichter, Glättung, Zener Diode oder Spannungsregler zum stabilisieren.

[knoopoxx]

In diesem Falle würde ich einfach 4 MOSFETs, statt 4 Gate-Treiber nehmen (IRLU 2905). Ich hoffe mal, dass funktioniert genauso, auch wenn es vlt etwas groß bemessen ist. Hab keinen besseren Optokopplergefunden als den 6N137 bisher also werd ich den nhemen denke ich!
Als Printtrafo würde ich einen EI 48/16,8 115 nehmen, er liefert 666mA bei 15V und hat zwei kammern.

Achso und zwischen Trafo und MOSFETs müssten in dem Falle z.B. ein Rundgleichrichter wie der B380C1500RUND und eine Zener Diode wie die ZD 16?

[021aet04]

So wie das aussieht würde ich dir von so hohen Spannungen abraten. Ich vermute das du dich nicht wirklich mit E-Technik bzw den Schutzmaßnahmen,... auskennst. Eigne dir die Grundlagen an.

Trafo mit 2 Kammern? Was ist das? Das sollte eher Trafo mit 2 getrennten Sekundärwicklungen heißen.
Rundgleichrichter? Das nennt sich Brückengleichrichter in einem runden Gehäuse (oder Kurzform: B2U => Brückengleichrichter 2 Puls ungesteuert)

Diese Spannungen sind lebensgefährlich. Arbeite mit Spannungen im sicheren Bereich bzw galvanisch getrennt.

MfG Hannes

[PsiQ]

Nur zum Verständnis und um sicherzugehen:
Was machst du jetzt genau mit dem µC und was soll das Ganze nachher machen?

Gleichspannung aus Batterie => Sinus-Wechselrichter im/mit Atmega => Spannung auf den AC 230V Motor (Phasenanschnitt bei konstanter 50HZ Frequenz) => AC-Motor wird dadurch (auch) geregelt
Oder:
230V AC => Frequenzumrichter vom µC gesteuert => Motor 230V AC (Drehzahl oder Leistung/Drehrichtung) ( hier bestimmt die Frequenz in HZ die Drehzahl)

Sowas?


Schaltungsbeschreibung: Es handelt sich um eine Phasen-Anschnittsteuerung.
Damit können elektrische Lasten geregelt werden wie z.B. Elektromotoren mit Kohle-
Kollektor, Heizungen, Rüttelmagnete, Lötkolben usw.
Nicht geregelt werden können Lasten, die bereits eine eingebaute Regelelektronik haben
sowie Energie-Sparlampen, Leuchtstofflampen, Spaltpolmotoren, Motoren mit Anlaufkondensator
usw.
Die Drehzahl von Spaltpolmotoren (Synchronmotoren) und von Motoren mit Anlaufkondensator
können manchmal auch mit dem Leistungsregler geregelt werden, wie uns Kunden
berichtet haben. Das hängt vermutlich von der jeweiligen Bauart ab. Unsere Aussage
ist daher: es muss im jeweiligen Einzelfall ausprobiert werden, generell können wir diese
Funktion nicht zusagen.
=> http://www.conrad.de/ce/de/product/190516/

Was für ein Motor ist das denn ?
Hat der einen Anlaufkondensator ?
Wie wird die Drehrichtung definiert ?
Möchtest du nur Drehzahl/Leistung oder auch Drehrichtung steuern?

Ich verstehe gerade noch nicht genau warum du vor einen AC Motor
einen Gleichrichter baust oder wofür du das machen willst.

Oder das: http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzumrichter
- Wie gesagt: was für ein Motor ?

[knoopoxx]

Hi!

Also ich möchte die zweite Möglichkeit umsetzen, die du genannt hattest -> "230V AC => Frequenzumrichter vom µC gesteuert => Motor 230V AC (Drehzahl oder Leistung/Drehrichtung) ( hier bestimmt die Frequenz in HZ die Drehzahl)"

Die Software läuft, brauche nur noch die Hardware für einen so großen Wechselstrommotor!! Daher die H-Brücke...

Das ich von Elektronik wenig Ahnung habe ist richtig, aber ich habe Hilfe die ein wenig Ahnung davon hat und es bauen wird. Nur die Planung liegt an mir...

Wie hören sich die Teile für euch an? könnte das klargehen?


Danke schonmal!!

[mycroc]

Hallo,
wie kann die Software den laufen wenn Du noch keine Hardware hast?
Gleichrichter, Zwischenkreis und Wechselrichter müssen zueinander passen. Damit das ganze auch zuverlässig Funktioniert werden auch noch einige Filter nötig.
Die Auswahl der richtigen Bauteile ist auch von der PWM Frequenz abhängig. Eine 230V 50Hz Sinusspannung kann man mit 1KHz oder mit 30KHz PWM realisieren. Die
Hardware wird sich aber deutlich unterscheiden. Dementsprechend kann man nicht sagen ob die Bauteile die hier aufgeschreiben wurden funktionieren würden.

Ich sage mal: Kauf dir bei ebay eine f/U. Siemens Micromaster bekommt man z.b. für 20 Euro (in deiner Leistungsklasse).
Entweder du schlachtest den f/U und hast alle Teile für den Leistungsteil die zusammen passen, dazu müste "nur" die Steuerung gebastelt werden.
Oder du benutzt einen funktionierenden f/U mit serieller Schnitstelle. Über einen µC kann der f/u dann angesteuert werden.

Desweiteren möchte ich auch noch einmal darauf hinweisen das bei diesem vorhaben Lebensgefährliche hohe Spannung entstehen. Finger wech wenn man keine Ahnung hat!!

MfG
mycroc

[knoopoxx]

Hi,

also die Software kann deshalb laufen, weil damit der Teil gemeint ist, der den Sinus erzeugt und den SInus streckt, sodass die Frequenz frei einstellbar ist.
Wie gesagt dauert ein Schaltvorgang bei der höchstens Frequenz von 50hz 0,25ms.

Das das ganze Gefährlich ist, ist mir klar. Bauen werd ich das Ding irgendwie so oder so, also dachte ich daran, dass hier Menschen etwas dazu sagen, die Ahnung haben!
Die Bauteile KÖNNEN miteinander harmonieren, müssen aber nicht. Der einzige Weg das rauszifinden, ist das Ding zu bauen. Aber du sagtest Filter wären nötig...wie könnte man diese umsetzen deiner Meinung nach?

Ich bestelle bis morgen die oben genannten Teile und baue das DIng. Ich werde morgen einen Schaltplan posten.

Falls noch wer Ideen hat, immer raus damit :)

[021aet04]

Zum Thema FU, Filter,... gibt es von verschiedenen Herstellern Tipps bzw Fachvorträge als PDF zum Download. Z.B. http://www.schurter.com/content/download/8627/114645/file/Fachvortrag_ControlTechniques.pdf, http://www.danfoss.com/nr/rdonlyres/d4c5b5d9-b6b2-4f96-81e8-8656e532cc84/0/emvinstallationsmaßnahmen.pdf, http://www.gützold.com/Downloads/Allgemeine_Informationen_zu_Danfoss_Produkten/Anwendertipps_Frequenzumrichter.pdf.

Viele Hilfreiche Tipps findet man auch in Benutzerhandbüchern von FUs: http://www05.abb.com/global/scot/scot201.nsf/veritydisplay/ea342aa4e9e50055c125739a0045f456/$file/de_sine_filters_um_revf.pdf

Mein Tipp wäre wenn du wenig Erfahrung hast lass es sein bzw eigne dir zuerst die benötigten Kenntnisse an (Grundlagen, Sicherheit,...). Verwende zumindest einen Trafo mit galvanischer Trennung.

MfG Hannes