Elbils Projekt, PWM, Motorstyrning [FÄRDIGT]

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
bearing
Inlägg: 11670
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av bearing »

Vad du ska välja för komponentvärden är ju lite farligt att berätta eftersom fel värde kan göra att något pajar. Dessutom finns det inte tillräcklig info. Jag tycker inte att jag är tillräckligt kunnig för att välja rätt värden.

Generellt är det så att ju kortare omslagstid ju mindre förluster, så välj ett så litet motstånd som möjligt. Gatedrivaren klarar 2A, jag tror det är det som kommer begränsa hur små motstånden kan vara. Med åtta motstånd måste de vara minst 12V / 2A * 8 = 48 ohm.

Nej, inte en elektrolyt över motorn. Jag tror en pulstålig metalliserad polyesterkondensator är ett bra val. Prova med 10nF. Blir den för varm, välj mindre.

1 kHz låter lite tycker jag. Fast motorns induktans behöver vetas för att kunna avgöra det. Jag skulle kört med 20 kHz så att den blir tyst. Det finns risk att omslagsförlusterna blir för stora med era komponenter om ni gör det.
Cryptomaster
Inlägg: 593
Blev medlem: 17 december 2005, 02:23:20
Skype: crypto-master
Ort: Nyköping

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av Cryptomaster »

Tack för svar, jag skall testa detta. 1kHz är nog lite lite, men såg hellre förluster i motorn än att vårat drivsteg skulle brinna upp....vilket det gjorde i alla fall, men kanske av annan anledning :)
bearing
Inlägg: 11670
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av bearing »

Jag blev bekymrad över det här och gjorde därför en SPICE-model för att kunna simulera. Labbade mig fram till något som verkar funka. Switchfrekvensen är 5kHz, gatemotstånden 150 ohm. Kretsen innehåller två IRL3803 MOSFET. Den MOSFET som används som diod värms med 55W och den andra med 45W vid motorström på 110A 50% duty. I verkligheten är det nog klokt att lägga några MOSFET i parallell som säkerhet.

Ströinduktanser är en orsak till spikar, därför har jag lagt in några induktanser för att simulera detta. Alla värden är gissningar så resultatet skiljer säkert mycket från verkligheten. Någon med mer erfarenhet kan säkert bedömma om värdena är rimliga.

Spicefiler till LTSpice (LTSpice är gratis)
irlba3803.spi ska läggas i C:\Program Files\LTC\LTspiceIV\lib\sub\irf\

Överblick transienter
Bild

Tillslag
Bild

Frånslag
Bild


Spikarna håller sig under 30V med L2 på 10nF som ovan. Med L2 på 100nF blir resultatet såhär stora svängningar.
Det är alltså viktigt att ha korta ledningar mellan kondensatorn och transistorerna.
Bild
Cryptomaster
Inlägg: 593
Blev medlem: 17 december 2005, 02:23:20
Skype: crypto-master
Ort: Nyköping

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av Cryptomaster »

Tack för att du tog dig tid att kolla närmare på det såhär :)

Det där programmet har jag aldrig sett förut men verkar helt klart användbart, dock verkar svårt att sätta sig in i.
Som det är nu har jag plockat ut (eller har) delar för:
8 stycken IRL3803 med 56 ohms gatemotstånd.
8 stycken transientskyddsdioder 30 V 1500W
2 stycken radiella metalliserade polyesterkondningar 4,7 nF


Kondensatorerna och dioderna över motorn.
Tänkte då köra 1 kHz, alternativt kan man byta kondning på 555:an för att få 5 kHz.
12 Volt ut till gaten från drivkretsen. MOSFET'en klarar max 16 volt på gaten, så det är safe.
Användarvisningsbild
jesse
Inlägg: 9240
Blev medlem: 10 september 2007, 12:03:55
Ort: Alingsås

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av jesse »

Kanske lite OT:

Bearing: du verkar vara skicklig på det här med att skapa realistiska simuleringar. Jag har byggt en MOSFET-switch (inte till motorstyrning) och din sista bild ser ut som som du fotograferat av mitt oscilloskop! Dom där svängningarna som uppstår direkt efter omslag (som ser ut som blå och gröna "liggande koner" på din bild) ser precis ut så i verkligheten (fast andra nivåer och tider). Jag har inte lyckats få bort det där hur jag än gör... :humm:

Mina svängningar ligger på ca 2.4 MHz och kan ligga på nästan en volt i början för att klinga av efter några mikrosekunder. (Spänningen som switchas är ca 12 volt). Funderar på om man rattar in den frekvensen på en radio, hur långt bort min switch kan höras? Signalen ligger just nu i oskärmade ledningar på ca någon meter eller så...
bearing
Inlägg: 11670
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av bearing »

rehnmaak skrev ett bra inlägg om snubbers. Snubbers skulle nog både du och Cryptomaster ha nytta av.
http://elektronikforumet.com/forum/view ... hp?t=10593

Jag testade rehnmaaks formel i kretsen ovan som svänger så mycket. Ströinduktansen är 100nH och kapacitansen är 100 nH vilket gjorde att jag fick fram 1 ohm. EDIT 2 ohm skulle det vara, jag räknade fel.

Resultatet:
Bild

Effektivt!
Så här bra har jag inte lyckats i praktiken, snubberkomponenterna är ju inte ideala.

Den här snubbern räddar dock inte Cryptomasters transistorer eftersom att spänningen går över breakdown voltage. Men om en större kapacitans används kanske det kan gå.
Användarvisningsbild
jesse
Inlägg: 9240
Blev medlem: 10 september 2007, 12:03:55
Ort: Alingsås

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av jesse »

Tack, ska kolla upp det. :tumupp:
Cryptomaster
Inlägg: 593
Blev medlem: 17 december 2005, 02:23:20
Skype: crypto-master
Ort: Nyköping

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av Cryptomaster »

Har fått igång detta nu, 2 stycken 4,7 nF och höjning av gatespänningen till 12 V verkade fixa problemet.
Återstår att kolla upp ev transienter med oscilloskop och kanske lägga en fetare kondning tillsammans med batteriet för att hjälpa till lite.
Måste även lösa en ny montering av transistorerna så en större yta ligger an mot kylflänsen, är alldeles för liten yta nu och jag bedömmer att om den körs med högre ström/längre tid, så kommer dom bli alldeles för varma.

Men stort tack till alla på detta forum som löste det omedelbara problemet, nu har vi alla fall något att visa upp :D

För att hjälpa andra i framtiden så sitter det nu 2st 4,7 nF och 6-7 stycken 30 V Transientskyddsdioder över motorn.
Transistorerna IRL3803 8 stycken monterade på kraftiga kopparskenor med "skruv/kläm" anslutning och minimal längd på benen.
Drivs med en stycken MAX 627, 12 volt på gaten.
bearing
Inlägg: 11670
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av bearing »

Sa ni har fortfarande inga frihjulsdioder?

Jag tror att all ström som finns lagrad i spolen kommer flyta genom transientdioderna när transistorerna är avstängda. Detta kanske fungerar med låga strömmar, men med t.ex. 200A 30V utvecklas 3kW värme i transientskyddsdioderna vid 50% duty. Med frihjulsdioder blir förlusterna ca 200A 1V, vilket är 100W vid 50% duty.
Cryptomaster
Inlägg: 593
Blev medlem: 17 december 2005, 02:23:20
Skype: crypto-master
Ort: Nyköping

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av Cryptomaster »

Nej precis, inga frihjulsdioder, jag har tidigare förväxlat dessa med transientskyddsdiod tills du skrev detta.

Men frihjulsdioder är att överväga efter att sett dina siffror, är det en diod som sätts över motorn, katod mot plus ?
bearing
Inlägg: 11670
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av bearing »

Ja, över motorn, pilens riktning mot plus. Jag tror schottky-dioder är lämpliga.

Eller använda mosfetar som tidigare föreslagits med motivering att de är billigare än motsvarande dioder.
http://www.quadmotion.se/mosfet.gif
Cryptomaster
Inlägg: 593
Blev medlem: 17 december 2005, 02:23:20
Skype: crypto-master
Ort: Nyköping

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av Cryptomaster »

Okay, jag förstår, det går inte att kompensera med att sätta flera dioder parallelt för att på så sätt klara högre ström ?
Användarvisningsbild
jesse
Inlägg: 9240
Blev medlem: 10 september 2007, 12:03:55
Ort: Alingsås

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av jesse »

paralella frihjulsdioder brukar vara poblem, då de leder lite olika mycket (tror jag).
Som ni gör nu så tar transientskyddsdioderna upp extremt mycket energi: U*I
Det är därför som eran diod brann upp i ett gnistregn: det var sort spänningsfall över dioden (då den var en dubberiktad transientskyddsdiod). Tvärt om ska det vara lågt spänninsfall ( P = U*I) vilket schottkydioderna har.

>Att använda en mosfet går bra det med men den måste kunna tåla spänningsspiken

Det blir ju ingen spänningsspik om man låter transistorn leda i rätt ögonblick - det är ju därför den finns. Sen är det så att det är inte transistorns "bodydiod" som ska leda strömmen - transistorn ska ju vara öppen då strömmen kommer och då gäller ju R-on och då förhoppningsvis ett lägre spänningsfall än för bodydioden. Men om man ska göra så borde frihjulstransistorn ha samma dimension (och antal) som de "nedre" transistorern för att kunna klara samma mängd ström. Strömmen genom motorn ska ju förhoppningsvis vara någorlunda konstant och inte pulsera.
Cryptomaster
Inlägg: 593
Blev medlem: 17 december 2005, 02:23:20
Skype: crypto-master
Ort: Nyköping

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av Cryptomaster »

aha, då är jag med, men är transientskydden helt onödiga i detta fall, eller skall det kompletteras med även en frihjulsdiod med lågt spänningsfall ?
Användarvisningsbild
kimmen
Inlägg: 2042
Blev medlem: 25 augusti 2007, 16:53:51
Ort: Stockholm (Kista)

Re: Elbils Projekt, hjälp med motorstyrning.

Inlägg av kimmen »

Ja, transientskyddsdioderna gör ingen nytta. Däremot så behövs en (eller flera) frihjulsdioder. Huruvida det funkar att parallellkoppla flera mindre frihjulsdioder beror på deras dV/dI (differentiell resistans) och hur kylningen ser ut.

Kondensatorer ska inte heller göra någon nytta parallellt med motorn, men RC-snubbers kan göra det.

MOSFET:ar kan äta ganska mycket energi i avalanche så de korta spikarna pga läckinduktansen när strömmen skall gå över från transistorn till frihjulsdioden är inget problem för dem. Genom att se till att man får låg läckinduktans i ingångskondensator-frihjulsdiod-MOSFET-slingan (dvs slingan skall ha liten area) kan man också minska mängden energi som bränns bort i avalanche.
Skriv svar