Skydda elektronik med Varistor?

[OpenCopperPour]

Tänker bygga trefas motorstyrning till en stocksåg, men jag har som mest jobbat med 24 volt tidigare när min elektronik varit inblandad.
Hur skyddar jag mina IGBTer mot spänningsspikarna från motorlindningarna?
Räcker det med en varistor?
Tänkte även sätta en kondensator.

Aldrig använt en varistor förut
IGBTerna klarar 600V, och om jag räknat rätt så kommer 400 V AC upp i 565 V som mest, har jag räknat rätt?
"Clamping" (nytt ord för mig) är det spänningen då varistorn börjar leda?
Är det lämpligt att försöka hitta en varistor som har en clamping på 580 V?
Kan man seriekoppla flera varistorer med lägre clamping för att få exakt det värde man vill ha?

Är en zeneer diod ett lämpligt alternativ till en varistor?

Bifogar ett schema på mitt projekt.
Och länkar

Varistor:
EPCOS, Standard Metal Oxide Varistor 60pF 5A, Clamping 595V, Varistor 360V
Datablad: https://docs.rs-online.com/8109/0900766b813c2421.pdf
Komponentsida: https://se.rs-online.com/web/p/metal-ox ... s/2896932/

IGBTn:
FGD3N60LSDTM IGBT, 6 A 600 V, 3-Pin DPAK
Datablad: https://docs.rs-online.com/e4e3/0900766b813c0825.pdf
Komponentsida: https://se.rs-online.com/web/p/igbts/8648821/

Likriktare trefas:
IXYS FUO22-16N, 3-phase Bridge Rectifier, 28A 1600V, 5-Pin ISOPLUS-I4-PAC
Datablad: https://docs.rs-online.com/4813/0900766b80a38f79.pdf
Komponentsida: https://se.rs-online.com/web/p/bridge-r ... s/0192922/

[persika]

Man ser inte i kopplingen hur gnd är mellan styrdelen och slutstegsdelen är kopplad.
Kopplingen kommer inte att funka. De övre igbterna kommer bara att ge ut c:a 24 V.

[4kTRB]

Vet inte vilka spänningar som är aktuella men du har ju ingen isolation alls mellan elektroniken och resten.

[Swech]

I all välmening så försök att hitta lite mer färdiga byggblock istället
eftersom det är lite häftigt att köra igång med 3 fas och samtidigt inte ha så mycket koll

Swech

[Formax51]

Skulle nog börja med en färdig 3-phase IGBT modul https://www.mouser.se/ProductDetail/ROH ... 56g%3D%3D

Sedan tillkommer en del filter om man inte vill ställa till oreda på nätet + för eventuella radioamatörer i omgivningen .

[OpenCopperPour]

Har faktiskt inte tänkt på störningar som går ut på nätet, eller störningar som går ut i luften, lade till vad jag kunnat lista ut.
Inget jag brukar behöva tänka på ens när jag mest designar 5V elektronik och lysdioder
Gissar att jag får ta o se med ett oscilloskop vad som förs vidare ut på nätet och ändra kondensatorer efter behov och se om jag fattat rätt, alltid är man sig något.

Isolation trodde jag var avklarat med IGBTerna, men det är kanske inte så mycket att lita på eller?

5V till elektronik matas från en PSU tagen från en gammal dator.
Jordningen, ja, en sak jag inte tänkt på, kan ju hända att man byter PSU även om det skulle fungera nu.
IGBT kan såklart pajja och ge 400 V in i elektroniken och PSU, kortis mellan 2 faser i värsta fall.
Tror jag har ett helt rör med optokopplare någonstans i en flyttkartong på vinden.
Jag planerar att sätta jorden till samma jord som går i ledningarna i huset, som jag fattar är det just det som är problemet, strömmen kan ta alternativa vägar, om man inte har en riktig trafo.

Ang radioammatörer, hur mäter man vad ens skapelser ger ut i radioväg utan att det kostar skjortan?
Har inte direkt lust att sända iväg hemmabygget till något EMC center eller vad det nu heter

Ger de övre IGBTerna bara 24V ut?
I så fall varför blir det så?

Har en vridtrafo jag tänkte låta ge lägre spänningar till likriktaren och se vad som händer, mäta...testa högre spänning om det ser vettigt ut, mäta...
Just för att jag inte sysslat med så höga spänningar förut.

Ändrade lite i schemat:

Proper varistor values on three phase motor control.png

[E Kafeman]

Detta var mer än spännande koppling.

Vet man inte hur man mäter störningar så är det stor risk att man inte heller vet hur man förebygger störningar.
I detta fallet blir det garanterat störningar men de går över rätt snabbt då det mesta lär brinna direkt vid inkoppling.

Om det blir så mycket som 24 Volt, nej det är tveksamt, det händer i så fall först efter att den undre raden IGBT har släppt ut den blå röken och slutat att kontinuerligt leda som de gör nu.
Det har inget med högspänning att göra, det är inte korrekt schema. Det finns ingen definierad jord eller tillslagsspänning.
Antag att R4 håller spänningen +20VDC när trissa Q2 är oledande.
Då kommer det läggas 20VDC till Q3. Kommer då Q3 att leda? Det beror på vilken DC-spänning det är på Q3 ben 1. Om skillnaden är några volt positiv spänning kommer den leda, men spänningen på Q3 ben 1 kommer att stiga så länge det finns denna spänningsskillnad. Spänningen kan därför aldrig bli mer än knappt +20V DC på denna utgångslina.

Tyvärr blir det inte ens 20V ut på linan förrän efter att Q6 har exploderat. Q6 ligger ju konstant ledande om spänningen från R1 överstiger DC-spänningen på den nedersta utgångslinan.
Om det vill sej väl så får du inte in några högre spänningar baklänges in i processorn men antagligen lyfter den på hatten rätt fort, när sammanbrottet mellan de olika jordplanet är uppbrunnet.

Var är din jordreferens för Q3, Q4? Det är relativt den referensen som trissorna kan styras. Är styrspänningen begränsad till ett fåtal volt relativt jord är det max vad du får.
Att koppla in en MCU i direkt galvanisk förbindelse med nätspänning är sällan världens bästa lösning.

Vad kommer hända innan processorn hunnit starta upp? Hur många transistorer exploderar pga kortslutningar innan utgångarna på processorn är rätt initierade?
Hur skyddar du elektroniken och det som evt finns efter från felfunktion och kortslutnings-strömmar.
Det finns allt för mycket av detta som gör att man nog tungt borde överväga att köpa något färdigt där alla dessa säkerhetsfunktioner redan finns.
Det är dessutom så billigt att köpa färdigt att förtjänsten av att själv bygga egen transistor-exploderare knappast blir lönsam.

Ska du absolut fortsätta, bena ut vad som är jord och vad som behövs för att göra MCU ofarlig att vidröra när resten exploderat. Se till att logiken är skyddad vid uppstart och skilj på kraft och signalsida med vattentäta skott och med t.ex. opto-kopplare typ TLP250.

[baron3d]

En spänningstålighet på bara 600V är otillräckligt ! Minst 800V helst 1200V.
Du kan inte hitta ett skydd som klipper så exakt som du vill ha.

[persika]

Om resultatet är det viktigaste köp då färdiga grejer och börja såga.

Om förståelsen för elektroniska kretsar är det viktigaste, läs datablad och analysera hur spänningarna kommer att vara i din koppling.
Störningar, skyddsjord, spänningståliget m.m. är sekundärt, kopplingen måste först och främst funka.
Beakta hur spänningarna på sluttransistorerna kommer att bli. Helt avgörande är hur styrspänningen är på varje sluttransistor G-E och vad som händer när de leder eller ej.
I databladet står det om tröskelspänning typ. 3,2V.
Rita upp en grundkoppling i LTspice och se vad som händer. LTspice ger ingen rök om man gör fel.

[Ghoetic]

Mycket knasigt här, men bra att du lägger ut vad du tänker.
Kanske något sen svar, Men kolla upp Bl.a Microchip AN887 som beskriver lite basics, och för design kan jag rekommendera AN1660, dock inte helt säker design det med.

Kolla upp riktiga ICn för att driva IGBT/mosfet i tre halv bryggor eller en tre fas brygga.

Du behöver separat logik spänning för uC m.m, som med fördel kan ha samma referens som den likriktade huvudspänningen, förutsett att du har ett helt isolerat interface mellan dig och uC.

Du bör även undersöka konceptet av bootstrap för att driva de övre trissorna.

Glöm ej att PWM från uC måste vara komplementär, dvs två trissor i samma ben får inte vara på samtidigt, och däremellan ha en dötid antingen genom uC eller gate driver IC.

Om du har uC på samma referens, så kan du även mäta ström genom ett shunt motstånd i nedre DC bussen, samt mäta spänningen genom en enkel spännings dividerare, kan vara bra för att detektera feltillstånd.

Läs,läs och läs mer. Kolla scheman och layouter. Det här är inget lätt projekt! Det finns många komplexiteter att ha hänsyn till inte minst mjukvarumässigt och hårdvarumässigt.

[NULL]

Roligt att du ger dig på ett sånt mastigt projekt.

"Hur skyddar jag mina IGBTer mot spänningsspikarna från motorlindningarna?
Räcker det med en varistor?"
Nej, det blir lite fel typ av komponent. En varistor är inte gjord för att skydda elekronikten hela tiden från motorerna, de är mera som skudd för enstaka händelser som blixtnedslag överförda via ledningar. De kallas även MOX som i MetalOXide, och metalloxiden förbrukas vid varje överslag.
Jag skulle nog rekommendera någon typ av tyristor-skyddskomponent.

Zenerdioder är normalt gjorda för väldigt små effekter. Om du skulle hitta en zener tillräckligt stor för det här fallet, skulle den kanske vara den dyrast komponenten i hela bygget.

Som de andra har sagt, är större en spänningsmarginal på IGBT'erna en bra grej, den induktiva tillbaka-tjongen kan ge rejäl spänningtopp. Så att välja en bra skyddskrets PLUS tåliga IGBT'er är en bra idé.

Anledningen till att de övre IGBT'er inte kommer att leda bra, är att gate'arna ska ha en spänning som är högre än spänningen på utgången(och den varierar beroende på vilken IGBT som leder). Lite omständigt att förklara bättre, som Ghoetic skriver, du kan väl söka på YouTube på "bootstrap" eller nått. En annan källa är datasheet/appnotes till driver-kretsar tex:
https://www.infineon.com/cms/en/product ... cs/ir2130/

När de andra säger(utan att förklara varför) att du gör fel, menas ofta att om det är ett "one of"-projekt, så kommer utvecklingkostnaderna överstiga att köpa en begagnad frekvensomriktare.