В связи с переездом на проживание в свою землянку приходится вести автономное хозяйство и по электроэнергетике. Для чуть уменьшения расходов на топливо и увеличения удобства пользования системой требуется разработать относительно сложный полупроводниковый блок для обработки генерируемой энергии и вспомогательных функций. Примерная функциональность:

 

1. Трехфазный синхронный выпрямитель на мосфетах с малыми потерями. Практически это три полных 4 ключевых моста со схемой управления. Типовое выходное напряжение - от 25 до 35в, но желательно чтобы выдерживал амплитудное до 100..150в (это может отяготить выбор ключей). Типовой выходной ток - до 40а (сумма трех выпрямителей фаз).
2. Функция реверса мощности из батареек в электромашину для перевода трехфазного генератора в режим двигателя для запуска электростанции. При этом без отдельного датчика положения ротора - положение ротора вычислять по эдс обмоток в паузах управляющего силового тока в обмотки фаз.
3. Функция управления возбуждением генератора (около 1..2 а тока при около 25..35в напряжении) для стабилизации выходного тока на требуемое значение с ограничением выходного напряжения или реализация типовых многофазных алгоритмов зарядки свинцокислых акб с остановкой электростанции по окончанию заряда по заданому критерию.
4. Управление электроклапаном подачи газа на электростанцию (12..24в типовой с ебея).
5. Переключатель резервного обхода с основного силового ядра с управляемыми полупроводниковостями и микропроцессорами на три диодных моста и прямое возбуждение с батарей (с выхода). С возможностью отключения силового ядра для отправки в ремонт.

У меня есть возможность отладки на самодельных стендах в моем хозяйстве. Для отладки могу предоставить описание на какую электростанцию это вешается и прислать статор с обмотками под низкое напряжение - остальное покупается на месте в типовом магазине бытовых электостанций.

 

В настоящее время пользуюсь самодельными зарядными электростанциями по упрощенной схеме - после статора трехфазного стоит выпрямитель на трех параллельных мостах и возбуждение берется прямо с заряжаемых батареек. Схема конечно простая и достаточно надежная, но автоматизации маловато и щас уже помошница в хозяйстве обещает расплодиться к концу очередной зимы, а мне иногда приходится уезжать в город по делам и за баблом, а как ее получится обучить зимой заводить двигатель электростанции пусковой веревкой это еще исследовать придется. У прошлой помошницы с которой зимовал прошедшую зиму заводить передними конечностями плохо получалось.

 

Хочется коммерческих предложений от могущих помочь в разработке такого блока.

Изменено 20 августа, 201411 г. пользователем Drakon Rider

Большая и серьезная работа. Причем еще и весьма дорогостоящая. Если делать самому - затраты ИМХО несколько десятков тысяч руб. (чисто накомпонеты и сторонние работы). Если искать исполнителя - вообще немеряно (если только этот исполнитель не ваш хороший знакомый, или чемто очень сильно вам не обязан ).

Я не возьмусь, в виду отсутствия такого количества свобоного времени.

Пособить советом (безвзмездно, тоесть даром (с)) - могу, но отлаживать будете сами, и для этого, увы, нужна некоторая квалификация...

1. Трехфазный синхронный выпрямитель на мосфетах с малыми потерями. Практически это три полных 4 ключевых моста со схемой управления. Типовое выходное напряжение - от 25 до 35в, но желательно чтобы выдерживал амплитудное до 100..150в (это может отяготить выбор ключей). Типовой выходной ток - до 40а (сумма трех выпрямителей фаз).

Не вижу смсла делать отдельные полные мосты. Все решатся трехфазным мостом (6 ключей), требуемой "толщины" . С ключами - как раз таки особых проблем нет, IRF(P)3710 (возможно по 2-3шт параллельно, в каждый ключ) + IR2010 (или IR2110) + внешняя "противосквозная" логика (на 74AC08+74AC14+R+C) + датчики фазных токов (надо подумать на чем, на такие мощности уже просятся магнитные, холловские, типа ACS713).

2. Функция реверса мощности из батареек в электромашину для перевода трехфазного генератора в режим двигателя для запуска электростанции.

Темиже ключами.

При этом без отдельного датчика положения ротора - положение ротора вычислять по эдс обмоток в паузах управляющего силового тока в обмотки фаз.

Вот это - одна из самых геморойный вещей.

3. Функция управления возбуждением генератора (около 1..2 а тока при около 25..35в напряжении) для стабилизации выходного тока на требуемое значение с ограничением выходного напряжения или реализация типовых многофазных алгоритмов зарядки свинцокислых акб с остановкой электростанции по окончанию заряда по заданому критерию.

4. Управление электроклапаном подачи газа на электростанцию (12..24в типовой с ебея).

По сравнению, с силовой частью и ее управлением - это уже мелочи.

5. Переключатель резервного обхода с основного силового ядра с управляемыми полупроводниковостями и микропроцессорами на три диодных моста и прямое возбуждение с батарей (с выхода). С возможностью отключения силового ядра для отправки в ремонт.

Как я понимаю - просто рубильник ? Или вообще сделать "на перетыкании раземов".

Изменено 20 августа, 201411 г. пользователем dr.Nimnul

Хррм кроч бесперебойник, ака инвертор на три фазы, и солнечная батарея.. Плюс зарядка с тасканием аккумуляторов.. Имха.. Есть в голове подобный проэкт.. Но материалов пока что нету ти..

Не совсем. Еще управление двигателем. Это не только инвертор, это сложнее (трехфазный векторный шим, контроль ротора бла-бла-бла). Да еще и с синхронным выпрямителем - городить управление придется.

Кстати о ключах:

Тут как раз реклама пришла на мыло:

http://www.terraelectronica.ru/pdf/EPC/EPC2016_datasheet.pdf

Если штуки по 3 параллельно - можно вообще без радиаторов, ибо 100в, 4милиОма, и 12нКл - полного заряда затвора - это ППЦ, как круто. Если не врут конечно.

И дороговато (600+р за ключик, около 4000р за весь инвертор), хотя по сравнению со всем остальным ..., да и зауправлять при таком заряде затвора можно от IR21834 (со встроенной логикой "противосквозняка") - нагрузочной способности драйвера - там хватит для весьма шустрого переключения.

Три полных моста предполагаются по набору причин. Для начала в текущей версии генератора наилучшее значение выходного тока получается по схеме выпрямления с тремя мостами. При попытке соединения обмоток в звезду и использования схемы ларионова с 6 диодами ток меньше. Возможно это связано с уже предельной индуктивностью обмоток фаз и сопротивлениями. Да и по википедии схема с тремя полными мостами имеет меньшее нутряное сопротивление при сильной нагружености как источник тока.

С учетом наличия вычисляющих блоков и ацп напряжений фаз сделать синхронное выпрямление на полных мосфетных мостах это как раз простое.

Сопсна весь проект затевается в основном из-за обращаемого блока ключей для возможности автозапуска. Иначе можно просто купить у линеаровцев 3 шт lt4320 и сделать желанные синхронные выпрямители на мосфетах дешево. Приделать автоостановку закрытием клапана газоподачи после напряжения на батарейках около 31.5в тоже просто и без микроэвм.

Возбуждение по началу моно оставить как есть от батареек - при этом всеравно есть очень бонусная функция сохранения тарахтения двс при провалах мощщи - когда обороты валятся, то при фиксированом возбуждении резко валится и генерация и тормозной момент ротора на вал двс и он после протарахтения на малых оборотах обычно таки разгоняется хоть и через много секунд иногда. При попытке стабилизации выходного тока увеличением возбуждения при провале оборотов - могет и заглохнуть. Хотя эвм могет и мерять частоту-обороты и скидывать возбуждение при провале оборотов - это может быть полезнее при дожигании баллона когда давления уже мало для тарахтения на полной мощще.

Расходы в десятки круб приемлемы - типовая даже достаточно мелкая автономная система электроснабжения малоимущих под суточный расход энергии около 3..4 МДж с приличными никелькадмиевыми батарейками хотя бы на треть или половину емкости батарейной системы стоит около 60..80+ круб. И с одной сонцепанелью 240вт на лето.

При попытке соединения обмоток в звезду и использования схемы ларионова с 6 диодами ток меньше. Возможно это связано с уже предельной индуктивностью обмоток фаз и сопротивлениями. Да и по википедии схема с тремя полными мостами имеет меньшее нутряное сопротивление при сильной нагружености как источник тока.

Три отдельных моста - это таки эквивалент соединения ТРЕУГОЛЬНИКОМ, а никак не ЗВЕЗДОЙ. А при соединении звездой - действительно получите меньший ток и большее напряжение (в 1.7 раза, как учит нас теория).

С учетом наличия вычисляющих блоков и ацп напряжений фаз сделать синхронное выпрямление на полных мосфетных мостах это как раз простое.

Для трехфазного моста - совершенно не сложнее чем и для 3-х шт. двухфазных . Хотя вот эту функцию - я бы реализовал на компараторах, ибо очень жесткий реалтайм. Значительно проще чем приплетать сюда АЦП. Впрочем, у всех вкусы разные. Причем, при переходе от генератора в режим двигателя - мешать не будет, если сделать правильно.

Сопсна весь проект затевается в основном из-за обращаемого блока ключей для возможности автозапуска.

Дык в этом основная засада и есть.

Возбуждение по началу моно оставить как есть от батареек - при этом всеравно есть очень бонусная функция сохранения тарахтения двс при провалах мощщи - когда обороты валятся, то при фиксированом возбуждении резко валится и генерация и тормозной момент ротора на вал двс и он после протарахтения на малых оборотах обычно таки разгоняется хоть и через много секунд иногда. При попытке стабилизации выходного тока увеличением возбуждения при провале оборотов - могет и заглохнуть.

Приделать пару ключей(второй ключ - синхронный выпрямитель), или ключ+диод, и дроссель (Step-Down преобразователь, управляемый от выхода ШИМ, микроконтроллера) - не трудно и с самого начала. Мощность там (по сравнению с основной машиной) - игрушечная.

Хотя эвм могет и мерять частоту-обороты и скидывать возбуждение при провале оборотов - это может быть полезнее при дожигании баллона когда давления уже мало для тарахтения на полной мощще.

Воистину так !

В крайнем случае, если постоянно открыть ШИМ-ключ (или выставит величину ШИМ - на некое константное значение) - это и будет то самое, возбуждение "напрямую от батареек".

Расходы в десятки круб приемлемы - типовая даже достаточно мелкая автономная ...

Только за такие деньги - вы едвали найдете стороннего исполнителя на эту работу.

Придется делать самому.

Хотя, как я вижу, достаточно серьезные познания по данному вопросу - у вас присутствуют, так что можно попробовать.

Для трехфазного моста - совершенно не сложнее чем и для 3-х шт. двухфазных . Хотя вот эту функцию - я бы реализовал на компараторах, ибо очень жесткий реалтайм. Значительно проще чем приплетать сюда АЦП.

Этта - микроэвм без виндовса будет тормозить при анализе трех фаз по 50гц ? Ну там энергии с запасом - можно какой-нить ггц процессор добавить, пусть еще три ватта жрет. Да и задержка на открытие ключа только ток выходной убавит, а задержка на закрытие более вредная. Таки может быть торможение на единицы милисекунд и более между выходом ацп и отдачей команды на управление ключами ?

Изменено 23 августа, 201411 г. пользователем Drakon Rider

Этта - микроэвм без виндовса будет тормозить при анализе трех фаз по 50гц ? Ну там энергии с запасом - можно какой-нить ггц процессор добавить, пусть еще три ватта жрет. Да и задержка на открытие ключа только ток выходной убавит, а задержка на закрытие более вредная. Таки может быть торможение на единицы милисекунд и более между выходом ацп и отдачей команды на управление ключами ?

А почему нет? 1ГГц - это уже не RTOS, это системы МЯГКОГО реального времени, где задержка между поступлением сигнала, его обработкой и реакциией на раздражитель может Очень плавно меняться в достаточно широких пределах (иногда на 2-5мс, а даже для 2000 об/мин это уже 200/6 = 31.1об/с == 1000мс/31.1 ~~ 30мс/оборот - неплохо, да?).

Здесь бы значительно лучше подошёл маленький ARM/AVR контроллер на 50-100МГц (помнится, XMega ещё могут крутиться на таких частотах), и написание его логики в довольно прямолинейном исполнении - на C/ASM, ибо НИКАКОЙ ОС здесь быть не может в принципе - слишком жёсткие требования - буквально, микросекунды и такты.

Кстати, прикинул скорости вращения и поток данных от АЦП, да ещё в 3 канала. Многие контроллеры захлебнутся. Разве что, ARM+DSP может вытянуть.

Или же, железная логика на компараторах

Ходят слухи iMotion от IR могет помочь, причем там меряются токи фаз вместо напряжений в моменты выбега в паузах тока ( а токи то еще надо прерывать тогда и это проблемы с учетом индуктивностей). http://www.compel.ru/lib/ne/2011/10/6-bez-datchika-polozheniya-rotora-resheniya-kompanii-ir-dlya-upravleniya-ventilnyimi-dvigatelyami/

-

Изменено 24 августа, 201411 г. пользователем Drakon Rider

Этта - микроэвм без виндовса будет тормозить при анализе трех фаз по 50гц ? Ну там энергии с запасом - можно какой-нить ггц процессор добавить, пусть еще три ватта жрет. Да и задержка на открытие ключа только ток выходной убавит, а задержка на закрытие более вредная. Таки может быть торможение на единицы милисекунд и более между выходом ацп и отдачей команды на управление ключами ?

Не забывайте, что если ключ оказывается включенным 1-2 милисекунды, "не туда" - Это просто чудовищные потери (и с высокой вероятностью выход ключа из строя). Сами АЦП - имеют конечное время выборки, кроме того, в контроллере - обычно 1 единственный АЦП - разделяемый между несколькими каналами (которые обрабатываются последовательно), следовательно чтобы померить 6 каналов (3 тока, 3 напряжения)- уйдет 6 циклов преобразования. Добавьте сюда весьма большой "дребезг", встроенных в контроллеры АЦП (особенно в условиях помех, от преобразователя), следовательно желательно выполнить преобразование несколько раз и взять медиану....

Вобщем оно конечно можно, но гемора - ИМХО немеряно. Значительно проще (и надежнее) - сделать аппаратно, а на процессор - спихнуть более "интелектуальные", и менее требовательные по времени задачи.

Там фактически надо "продублировать" внутренний диод MOSFET-а, т.е. детектировав смещение более 0.3в - прямую сторону - ключ открыть, а детектировав падение прямого тока менее какогото значения (которое уже будет "не обидно", оставить протекать через диод, с точки зрения потерь) - ключ закрыть. Причем именно так !, ибо мерять падение на открытом ключе - криво, ибо оно стермится к нулю (ключ специально выбираем с маленьким Rds_on, чтобы падение получилось много меньше прямого падения диода), а "ловить" там десятки миливольт - само по себе может быть проблеммой, ибо помехи, и потребность в высоком быстродействии...

Получаем 2 компаратора, и RS-тригер (можно попробовать приспособить к делу ИС, для управления синхронными выпрямителями, коих море). потом синал с тригера - замешиваем по "ИЛИ", с сигналом от узла управления (для режима "двигатель" ), и только ПОЛСЕ этого (это важно !) - "окончательные" сигналы для каждой пары ключей верхний/нижний - пропускаем через "противосквозную" логику (возможно встроенную в драйвер, например IR21834).

Ходят слухи iMotion от IR могет помочь, причем там меряются токи фаз вместо напряжений в моменты выбега в паузах тока ( а токи то еще надо прерывать тогда и это проблемы с учетом индуктивностей). http://www.compel.ru/lib/ne/2011/10/6-bez-datchika-polozheniya-rotora-resheniya-kompanii-ir-dlya-upravleniya-ventilnyimi-dvigatelyami/

Выглядит очень красиво и правильно, но сам не разу не общался. Потому что- либо сказать не берусь. Вполне возможно, что этот контроллер (IRMCF341) - имеет смысл там использовать. Хотя возможно, есть варианты и получше.

И имейте в виду, что 3-фазный векторный ШИМ - тоже лучше формировать аппаратно (строенным в однокристалку готовым узлом, или внешней логикой - тут возможны варианты).

Не поддавайтесь соблазну "спихнуть все на программу" типа "процессор быстрый, он все успеет". Это не так ! И даже мошный ARM, вас не спасет. На этом уже много народу "нарвалось" .

Изменено 24 августа, 201411 г. пользователем dr.Nimnul