ساخت اینورتر سه فاز

نقشه شماتیک برد قدرت اینورتر یک اسب سازگار با هدربرد اینورتر و برد راه انداز هدربرد. فایل مدارچاپی متناظر با این نقشه قبلا در کانال و سایت قرار داده شده است.
@MC3Delta

مقاومت شنت ۱۵ میلی اهم آلمانی که می تواند به عنوان سنسور جریان جهت حفاظت اتصال کوتاه اینورتر سه فاز بکار رود

عزیزانی که به مبحث اینورتر سه فاز علاقه مند هستید و به همین دلیل در این کانال عضو شده اید به این نکته توجه کنید که هدف از طراحی و عرضه هدربرد اینورتر، فراهم کردن بستری برای کسانی بود که قصد ساخت اینورتر را دارند و اگر تولید اینورتر کامل از همان ابتدا مورد نظر بود، دلیلی نداشت که اصلی ترین بخش آن به صورت مجزا عرضه شود. اما در طول زمان مشخص شد که بیشتر کسانی که اعلام می کنند قصد ساخت اینورتر سه فاز را دارند اکثرا آرزوهای خود را بیان می کنند و در عمل فاقد توانایی علمی و عملی لازم برای ساخت اینورتر هستند. به همین دلیل در آینده، جهت گیری فعالیت ها به سمت عرضه اینورتر کامل به عنوان یک محصول آماده خواهد بود. البته تا اطلاع ثانوی هدربرد اینورتر و برد راه انداز آن همچنان عرضه می شوند. اما این امکان وجود دارد که تولید این محصولات در آینده متوقف شود.

کلیپی از راه اندازی موتور سه فاز سه اسب و افزایش فرکانس تا حدود صد هرتز:

https://www.instagram.com/p/CA4-mmvj6yF/?igshid=ysb59y9aeqb2

نسخه جدید دستور کار هدربرد اینورتر

معرفی IGBT:

قطعه GT40QR21 یک IGBT ساخت توشیبا با جریان ۴۰ آمپر و ولتاژ ۱۲۰۰ ولت است. با توجه به جستجوی مفصلی که در سایت های خارجی فروش قطعات انجام شد، این قطعه نسبت به قطعات مشابه دارای قیمت جهانی بسیار مناسبی است و قابلیت استفاده در اینورتر ۳ اسب یا بیشتر با ورودی تکفاز و سه فاز را دارد. در حال حاضر این قطعه در بازار داخل هم موجود است. اما مطابق بررسی انجام شده کیفیت چیپ های موجود در IGBT های اصلی و چینی متفاوت است. تعدادی از نوع اوریجینال و اصلی این قطعه تهیه شده که در صورت تصمیم برای عرضه قطعات اینورتر، با قیمت مناسب در اختیار متقاضیان قرار داده خواهد شد.

تصویری از مجموعه بردها و قطعات نصب شده روی هیت سینک برای تست اینورتر سه فاز سه اسب

گزارش تست برد قدرت اینورتر سه فاز:

۱- با نصب هدربرد اینورتر و برد راه انداز آن و برد قدرتی که فایل pcb آن در کانال قرار داده شده روی هیت سینک مناسب، یک اینورتر سه فاز بصورت آزمایشی ساخته شد. در ساخت این اینورتر از IGBT های ۴۰ آمپر، دو عدد خازن ۶۸۰ میکروفاراد ۴۰۰ ولت، پل دیود ۲۵ آمپر، یک فن برای دفع حرارت هیت سینک و یک ترموسوئیچ برای تشخیص اضافه دمای هیت سینک استفاده شد. همچنین به دلیل یک رو بودن برد و محدود بودن عرض Track ها، مسیرهای جریان بالای مدار چاپی با قلع و مغزی سیم تقویت شدند.

۲- بعد از اتصال این اینورتر به یک موتور سه اسب بدون بار و انجام آزمایش های متعدد، دو مسئله مشاهده شد. یکی اثر ناشی از خاصیت سلفی مقاومت های شنت (که چند سال پیش در این پست به آن اشاره شد) و دوم ایجاد صداهایی در موتور در حوالی فرکانس ۵۰ هرتز و بیشتر. در رابطه با مقاومت شنت ابتدا چند مقاومت ۰.۱ اهم معمولی با هم موازی شدند که به دلیل خاصیت سلفی مقاومت ها، خطای FLT1 ایجاد می شد. برای حل این مسئله در نهایت یک مقاومت گرانقیمت آلمانی که مخصوص کاربرد شنت است، جایگزین مقاومت های معمولی شد. البته روش قابل پیاده سازی دیگر استفاده از مقاومت های smd با پکیج مناسب است که لازمه آن تغییر طراحی مدار چاپی است. در مورد ایجاد صداهای غیرمعمول در موتور در منابع مختلف به این پدیده اشاره شده و چنین صداهایی ناشی از هارمونیک های تزریق شده از طرف درایور به موتور است. مطابق مشاهدات در مد spwm که ولتاژ اعمال شده به موتور پایین تر است، صدای غیر معمولی شنیده نشد. در مد svm هم در صورت قرار دادن چوک مناسب در خروجی اینورتر یا کاهش چند درصدی ولتاژ موتور از طریق تغییر منحنی V/f، صدای غیر معمول حذف می شد. از جمله تغییرات انجام شده برای بهبود این وضعیت، بهینه کردن مقادیر مقاومت های ورودی و خروجی اپتوکوپلرهای 6N137 و همچنین اضافه کردن امکان صفر کردن Dead Time به هدربرد اینورتر بود.

۳- در مرحله بعد اینورتر به یک محیط صنعتی برده شد که در آن موتورهای سه اسب، بار سنگین و بسیار پراینرسی را از طریق یک گیربکس به حرکت در می آوردند. بار مذکور چنان سنگین بود که برای حرکت و توقف لازم بود زمان شتاب مثبت و منفی اینورتر در حد چند ده ثانیه تنظیم شود. از جمله مواردی که در آن محل گفته شد این بود که اینورترهای LS روی این بار جواب نمی دهند و بعد از مدتی می سوزند و فقط برندهای خاصی به اصطلاح از عهده این بار بر می آیند. با اتصال اینورتر ساخته شده به این بار و تنظیم شتاب مثبت و منفی مناسب، اینورتر بخوبی عمل کرد و در مجموع حدود یک ساعت زیر بار بود و چندین بار هم موتور متوقف و مجددا راه اندازی شد. میزان گرم شدن هیت سینک اینورتر در حدی معقول و تقریبا مشابه با سایر اینورترهای خارجی بود که بصورت همزمان در تابلو مشغول به کار بودند. این آزمایش اولین مرحله از تست اینورتر زیر بار بود که با موفقیت انجام شد.

۴- در نتیجه این آزمایش ها مشخص شد که مدارچاپی برد قدرت مشکل خاصی ندارد، اما بهتر است دو تغییر در آن اعمال شود. تغییر اول نزدیک کردن ورودی برق تکفاز به پین های پل دیود و تغییر دوم اصلاح محل نصب مقاومت شنت است.

یک جدول مفید در مورد آمپر لازم برای IGBT های اینورتر در یک سری ماژول خاص بر حسب توان موتور
منبع
@MC3Delta

فایل pcb برد قدرت اینورتر سه فاز دو اسب در پست زیر ضمیمه شده است:
T.me/MC3Delta/111

در مورد این فایل لطفا به موارد زیر توجه کنید:

۱- این برد مانند برد قدرت یک اسب، سازگار با هدربرد اینورتر و برد راه انداز آن طراحی شده است. اما در صورت تامین سیگنال ها از سایر کنترل کننده ها می تواند بصورت مستقل مورد استفاده قرار بگیرد.

۲- به دلیل کمبود وقت هنوز فرصت تست عملی این برد و اتصال آن به موتور فراهم نشده ولی با توجه به پیگیری و عجله علاقه مندان، این فایل قرار داده شد تا هر کس که مایل است برد را با مسوولیت خود بسازد و تست کند.

۳- این فایل با نسخه های پایین پروتل ذخیره شده و با protel99 یا Altium Designer باز می شود و اگر در این رابطه مشکلی وجود داشته باشد مربوط به plugin های نرم افزار است.

۴- برای مونتاژ این برد و مقادیر آن هنوز فایل راهنمایی تدوین نشده است. اما مقادیر هر قطعه را می توانید در نرم افزار از روی مشخصات قطعه بدست آورید. برای بعضی قطعات مثل IGBT ها شماره خاصی ذکر نشده است و انتخاب آن بستگی به توان موتور و قطعات موجود در بازار دارد.

۵- نکات ذکر شده در فایل pdf برد قدرت یک اسب می تواند برای مونتاژ این برد مفید واقع شود. توجه کنید که به منظور کاهش تلفات، مقدار برخی مقاومت های برد نسبت به برد یک اسب کاهش داده شده اند. این فایل در پست زیر قابل دسترس است:

T.me/MC3Delta/49

۶- در صورت استفاده از پل دیودهای آمپر بالا می توان پین های پل دیود را با سیم به برد متصل کرد.

۷- کانکتور CN9 از نوع مخابراتی است و برای اتصال به یک ترمو سوئیچ به منظور فعال کردن حفاظت اضافه دمای هیت سینک در نظر گرفته شده است. خروجی این کانکتور به ورودی FL2 در هدربرد اینورتر متصل است و این خطا را فعال می کند.

۸- کانکتور CN10 از نوع مخابراتی است و برای اتصال به یک فن ۱۲ ولت برای خنک کردن هیت سینک در نظر گرفته شده است.

۹- با توجه به تک لایه بودن برد باید حتما تقویت مسیرهای جریان بالای مدارچاپی با قلع انجام شود. برای تقویت بیشتر می توان روی این مسیرها، سیم لخت شده با قطر مناسب قرار داد و بعد با قلع، سیم را در محل تثبیت کرد.

۱۰- این برد برای توان دو اسب طراحی شده اما با قرار دادن IGBT های جریان بالا احتمالا بتوان موتور سه اسب را هم به برد متصل کرد. در این شرایط برای بهبود عملکرد موتور می توان از خازن های بزرگتر از ۶۸۰ میکرو فاراد بجای خازن های الکترولیت ولتاژ بالای برد استفاده کرد.

@MC3Delta
@KnowledgePlus

فایل مدارچاپی برد قدرت اینورتر سه فاز سه اسب
@MC3Delta

نمایی از برد قدرت طراحی شده برای اینورتر ۲ اسب (۱.۵ کیلووات) سازگار با هدربرد اینورتر و برد راه انداز آن. این برد هم مانند برد قدرت ۱ اسب بصورت تک لایه طراحی شده است.

نکته: به دلیل استفاده از IR2130 در برد قدرت اینورتر یک اسب و اضافه کردن Dead Time توسط این آی سی به شکل موج ها، مقدار Dead Time را از طریق پارامتر P5-00 روی حداقل مقدار ممکن قرار دهید.

دوستانی که مجموعه هدربرد و برد راه انداز و قطعات و مدارچاپی برد قدرت یک اسب را تهیه کرده اید، لطفا قبل از مونتاژ و راه اندازی بخش قدرت، پست های زیر را مطالعه کنید:

فهرست قطعات و نکات مونتاژ

تصویر برد قدرت مونتاژ شده

مراحل راه اندازی برد قدرت

افزایش گشتاور موتور در فرکانس پایین

پی نوشت: در مجموعه قطعات ارسال شده دیود UF4007 جایگزین BYT43J شده است.

مجموعه اینورتر یک اسب شامل هدربرد اینورتر و برد راه انداز آن به علاوه مدارچاپی و قطعات برد قدرت و ترانس
T.me/MC3Delta/92

بجای دیود گران قیمت BYT43J که شش عدد از آن در برد قدرت یک اسب بکار رفته می توانید از دیود ارزان UF4007 استفاده کنید.

یک تصحیح در متن دستور کار فعلی هدربرد اینورتر:

محدوده صحیح تغییرات Base Frequency که با P2-01 تنظیم می شود، ۳۰ تا ۶۵ هرتز است.

درایور سه فاز یک اسب با ورودی تکفاز:

نمونه ای از کاربرد هدر برد اینورتر برای ساخت درایور ۰.۷۵ کیلووات شامل هدر برد و برد راه انداز و بخش قدرت و ترانس که روی هیت سینک نصب شده اند. این مجموعه به عنوان یک اینورتر کامل قابل نصب در تابلو است و با اتصال سیم های موتور و برق ۲۲۰ ولت به آن قابلیت راه اندازی و تغییر دور موتور با توان یک اسب را دارد.
@MC3Delta

اگر پتانسیومتر مولتی ترن روی برد مکمل هدربرد به هر دلیلی از وضعیت کالیبره خارج شد، برای کالیبره کردن مجدد آن به ترتیب زیر عمل کنید:
۱- با قرار دادن P0-00=1 منبع تعیین فرکانس را روی ورودی آنالوگ قرار دهید.
۲- پارامتر P0-08 را در مقدار 200.0 و پارامتر P0-07 را در مقدار 0 قرار دهید.
۳- ولتاژ ۱۰ ولت را به ورودی آنالوگ برد مکمل اعمال کنید و پتانسیومتر مولتی ترن روی برد را به گونه ای تنظیم کنید که به ازای ولتاژ ورودی ۱۰ ولت، فرکانس به ۲۰۰ هرتز برسد و به ازای ولتاژهای پایین تر، فرکانس نمایش داده شده کاهش یابد.