Projeto Inversor de frequência

[MurilloFCL]

Olá pessoal, estou desenvolvendo um projeto de inversor de frequência trifásico, e fiquei com dúvidas na parte de níveis de corrente necessários pelo IGBT.
O que estou usando é um FGA25N120ANTDTU, e havia pensado em enviar os sinais do PIC a um TLP250 (para fins de isolamento) e depois do TLP250 enviar o sinal a drivers IR21094 (com circuitos de bootstrap) que tenho disponíveis, estes são capazes de fornecer o PWM complementar e incluir um Dead Time. Porém não consegui obter informações sobre corrente necessária para o gate do IGBT, e com isso surgiu a duvida uma fonte de 15V 1A será suficiente para todos IGBTs? ou preciso de mais corrente ? Ou ainda 3 fontes separadas?
A saída do TLP é capaz de fornecer até 2 A, porém o IR21094 fornece na saída até 250 mA. Mais um ponto em que fiquei confuso.... Bastaria apenas o TLP250 para guiar os IGBTs (é claro que neste caso o PIC teria que fornecer os 6 PWM e o dead time)?
Outra questão ainda é de como deve ser o circuito de entrada do gate do IGBT, basta um resistor ou um circuito maior é necessário?

São várias dúvidas e espero que alguém possa me ajudar...
Obrigado por enquanto.

[.if]

3 horas atrás, MurilloFCL disse:

São várias dúvidas

Parcialmente...

 

3 horas atrás, MurilloFCL disse:

uma fonte de 15V 1A será suficiente para todos IGBTs?

sim. A corrente do gate é bem baixa. Dá até mesmo pro controlador os 15V 1A dão conta. Cogite regulador step down

 

3 horas atrás, MurilloFCL disse:

Outra questão ainda é de como deve ser o circuito de entrada do gate do IGBT, basta um resistor ou um circuito maior é necessário?

Penso que o IR21094 já proporciona a correta interface entre mc e igbt. Apesar que já vi (usei um) módulo igbt com acionamento com nível lógico ou seja semimastigado

[albert_emule]

3 horas atrás, MurilloFCL disse:

Olá pessoal, estou desenvolvendo um projeto de inversor de frequência trifásico, e fiquei com dúvidas na parte de níveis de corrente necessários pelo IGBT.
O que estou usando é um FGA25N120ANTDTU, e havia pensado em enviar os sinais do PIC a um TLP250 (para fins de isolamento) e depois do TLP250 enviar o sinal a drivers IR21094 (com circuitos de bootstrap) que tenho disponíveis, estes são capazes de fornecer o PWM complementar e incluir um Dead Time. Porém não consegui obter informações sobre corrente necessária para o gate do IGBT, e com isso surgiu a duvida uma fonte de 15V 1A será suficiente para todos IGBTs? ou preciso de mais corrente ? Ou ainda 3 fontes separadas?
A saída do TLP é capaz de fornecer até 2 A, porém o IR21094 fornece na saída até 250 mA. Mais um ponto em que fiquei confuso.... Bastaria apenas o TLP250 para guiar os IGBTs (é claro que neste caso o PIC teria que fornecer os 6 PWM e o dead time)?
Outra questão ainda é de como deve ser o circuito de entrada do gate do IGBT, basta um resistor ou um circuito maior é necessário?

São várias dúvidas e espero que alguém possa me ajudar...
Obrigado por enquanto.

 

Use diretamente o TLP250 que foi justamente feito para ser usado como drivers.

É só pôr o circuito de bootstrap. 

 

 

adicionado 3 minutos depois

 

 

[MurilloFCL]

 

27 minutos atrás, albert_emule disse:

Use diretamente o TLP250 que foi justamente feito para ser usado como drivers.

É só pôr o circuito de bootstrap. 

 

adicionado 3 minutos depois

Neste caso então o ground da fonte 15V ficaria no mesmo potencial que os emisores inferiores de cada braço de IGBT? Desta forma poderia utilizar apenas uma fonte para os três braços e não teria problema com referenciais, é isto?

Estou utilizando IGBT com sinal de gate 15V e tensão ~310Vcc como poderia dimensionar corretamente os valores do componentes do bootstrap? ou os valores apresentados no exemplo poderiam ser utilizados?

Obrigado

 

[Sérgio Lembo]

6 horas atrás, MurilloFCL disse:

uma fonte de 15V 1A será suficiente para todos IGBTs?

A corrente desses IGBTs é bem grandinha, mas apenas durante o ciclo de disparo, depois cai para zero. Vai passar de 1A, não se comuta um gate de 200nC com baixa corrente, mas para aguentar o pico de consumo é que existem os capacitores. Coloque encostado na alimentação de cada driver um capacitor de pelo menos 1uF, no intervalo entre um disparo e outro o capacitor se recupera fácil.

Calculo do consumo de corrente de gate:

I = Qg x frequencia; supondo 20kHz, = 200.10^-9 x 20000 = 4mA por IGBT

[.if]

Há quem diga que vais precisar de duas fontes. Detalhe importante: isoladas. Perceba a não conexão VEEH1 e VEEL

 

 

[Sérgio Lembo]

No mesmo raciocínio do post da @Isadora Ferraz, acho que serão 4 fontes de 15V, pois o sistema é trifásico:

Veeh1

Veeh2

Veeh3

Veel (é o mesmo nas 3 fases)

Se fizer uma fonte flyback com 4 secundários, deu.

Tb pode fazer o acionamento com uso de transformadores. Não são caros, são chatos de construir.

[.if]

...em outras palavras, como o autor já percebeu, há importância no tal circuito boot strap. Caso ele utilize o driver IR21094 penso que nem necessita das fontes adicionais.

[Sérgio Lembo]

Não tem como escapar: ou usa fonte com 4 saidas isoladas ou usa transformador. Transformador pode acarretar alguns problemas quando o duty é diferente de 50%, aumenta a complexidade do circuito. O uso de fonte com 4 saidas facilita e muito.

[MurilloFCL]

Realmente. Estava vendo há pouco algumas applications notes da Fairchild e IR e me parece que o uso do circuito de bootstrap dispensa o uso de várias fontes, porêm há a limitação de que o duty cycle do igbt superior não seja grande (maior que 50%), pois neste caso o tempo em ON do igbt inferior pode ser insuficiente para carregar o capacitor de bootstrap prejudicando com isso o disparo do igbt superior no próximo ciclo.
Em meu projeto os duty cycles variam senoidalmente e assim apresentam duty grande em parte do tempo... não sei como o circuito bootstrap reagiria nesse caso.

[Sérgio Lembo]

46 minutos atrás, MurilloFCL disse:

me parece que o uso do circuito de bootstrap dispensa o uso de várias fontes

Encontrei isso agora,  até eu quero estudar melhor isso.

[MurilloFCL]

Mais uma dúvida que me surgiu, considerando a ponte trifásica de IGBTs da figura, posso ligar um unico dissipador(mas bem grande) nos 3 IGBTs superiores mas não posso utilizar um unico dissipador nos 3 IGBTs inferiores, é isso?

[.if]

Permita-nos observar que pra nós esta dúvida é bem elementar mesmo assim temos o prazer em lhe orientar...

Se o corpo for estiver em contato com o coletor, sim: é isso mesmo. No entanto por segurança coloque bucha/mica em todos aí pode usar um dissipadorzão só em todos.

[Ricardo S Ferreira]

Sem esquecer da pasta térmica. 

Se usar isolador de mica ou silicone, aplicar pasta térmica em ambos os lados dela.

Pouca, mas suficiente. 

[.if]

Ah sim, não precisa bucha se for este. Mas a mica sim. Meça entre o terminal do meio e a carcaça dele pra você ver...

sorry não vi o d.s. pra confirmar ok?

abç

[MurilloFCL]

Agradeço muito a ajuda de todos, e se me permitem, segue mais uma duvida que também considero bem elementar.
Segundo alguns cálculos cheguei em um dissipador como este da imagem, porém este possui largura entre aletas de 6,6 mm e a dúvida é se a porca/parafuso para o encapsulamento TO-3P ira encaixar neste espaço de 6,6mm....

(A verdade é que nem sei se esse dissipador com 8mm de largura na base será adequado...)

 

[.if]

É... pelo jeito tens pouca intimidade com o lado "pesado" da vida mas isso.. ndv kk. Sim amigo uma porca de parafuso rosca 3mm - o adequado pro seu caso - cabe sim entre aletas. E se não coubesse que que tem? Nada te impediria de por a mão num macho... para abrir rosca... É amigo.. aqui fora a vida é dura... kk

 

E sim existem cálculos pra dissipador mas penso que são muitos dados pra alimentar aff .. teoria? to fora há décadas. Se o motor que vis controlar for de pouca potência, penso que este dá conta sim. Só intuição...

 

abç

[MurilloFCL]

kkkkkkk na verdade tens uma visão errônea sobre mim, estou acostumado a manipular furadeiras, serras, formões, talhadeiras e varios tipos de ferramentas ditas "pesadas"... Apenas não tenho experiência com circuitos eletrônicos na prática e não tinha certeza se o parafuso/porca iria realmente entre as aletas, ou a conexão com o dissipador era feita de alguma outra forma (nunca se sabe, quando não tens a prática). Além disso estava receoso quanto ao fato de entrar roçando as aletas caso não encontrasse um parafuso pequeninho por aqui....

Agradeço novamente a atenção e o auxílio
Abç

[.if]

Neste caso humildemente peço perdão pela ...

1 hora atrás, MurilloFCL disse:

visão errônea

que tive sobre ti pois admiro o ramo da mecânica e claro os que o seguem.

 

1 hora atrás, MurilloFCL disse:

caso não encontrasse um parafuso pequeninho por aqui

Provavelmente já cogitaste isso mas por ser alumínio existe a possibilidade de colocares um parafuso autoatarrachante bastando um furo um pouco menor que seu diámetro. Neste caso é ainda mais importante colocar arruela de pressão. Chovi no molhado mas me deu vontade te dar esta sugestão.

[MurilloFCL]

23 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

Neste caso humildemente peço perdão pela ...

que tive sobre ti pois admiro o ramo da mecânica e claro os que o seguem.

Que isso, não há necessidade. Apenas compartilhei um pouco mais sobre mim.

 

25 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

Provavelmente já cogitaste isso mas por ser alumínio existe a possibilidade de colocares um parafuso autoatarrachante bastando um furo um pouco menor que seu diámetro. Neste caso é ainda mais importante colocar arruela de pressão. Chovi no molhado mas me deu vontade te dar esta sugestão.

De forma alguma. Sugestões são sempre vindas, e esta que me destes é uma outra boa opção e que seguirei caso a outra não for possível.

[Ricardo S Ferreira]

2 horas atrás, Isadora Ferraz disse:

colocares um parafuso autoatarrachante bastando um furo um pouco menor que seu diámetro

Não concordo com essa ideia só por um motivo: ao fazer isso, cria uma saliência no alumínio que fará com que o componente não encoste devidamente no dissipador.

[.if]

Bem pensado. No entanto penso que um mini escariamento no buraco pode contornar isso (quasi literalmente).

Já vi que pra você é melhor um macho kk

1 hora atrás, Ricardo S Ferreira disse:

Não concordo com essa ideia

 

[Sérgio Lembo]

Sobre a dissipação de calor: aproveite que tem uma fonte de 12V e coloque um ventilador nos dissipadores. Isso daí vai gerar calor e não será pouco, o uso de ventilação melhora a performance dos dissipadores em várias vezes, dá até para diminuir o tamanho deles. Se tiver um comparador que gere interrupção sobrando no PIC dá até para fazer um alarme de aquecimento com LM35.

[MurilloFCL]

Falando agora da modulação PWM, estou com uma frequência de PWM de 20 kHz e de acordo com o tempo de interrupção de timer0 o duty cycle é alterado segundo uma Look Up Table senoidal variando de 10 em 10 graus. O controle do tempo de estouro do timer0 está relacionado ao controle da frequencia das senoides de saida. Ou seja o tempo do timer0 depende de um valor recebido em um canal AD. O resumo é: o duty cycle é dependendente da frequencia desejada e dos valores da tabela senoidal. Porém para manter a relação V/f constante, conforme a frequencia(valor lido pelo ADC)  diminui, diminui-se também os duty cycles com o objetivo de diminuir a tensão eficaz na saida. Mas com isso os duty cycles do canal de PWM complementar se tornam maiores. A questão é: estou diminuido o valor eficaz da tensão de saída ou apenas dando um offset negativo na mesma?

[MurilloFCL]

Boa tarde a todos,
Passando por aqui só para agradecer a todos que ajudaram e postar algumas fotos do inversor de frequência (tcc) concluído. As dicas que obtive aqui me auxiliaram muito. O tópico já pode ser fechado. Obrigado.