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Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP
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Mensaje Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP 
 
Hola, voy a poner mis avances con el puente H en este hilo, para asi hacer esto ms ordenado. Ya mand hacer mi placa del puente H y me la entregan el jueves, ese mismo da la sueldo y la pruebo con el motor.

Esamuelm puedes bajar directamente el esquemtico del hilo anterior, no hay valores fijos, el mosfet que uso es el IRFP250N y los gate-drivers son el IR2110. Si te bajas el datasheet de este driver puedes ver el esquema bsico de conexin y hay abundantes notas de aplicacin muy interesantes.

Gracias William por la ayuda, seguir tus consejos, ya les contar.

saludos
  



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Mensaje Respuesta: Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP 
 
Renato Masias Escribi: [Ver Mensaje]


Esamuelm puedes bajar directamente el esquemtico del hilo anterior, no hay valores fijos, el mosfet que uso es el IRFP250N y los gate-drivers son el IR2110. Si te bajas el datasheet de este driver puedes ver el esquema bsico de conexin y hay abundantes notas de aplicacin muy interesantes.


holas Renato Masias  Cool  a cual hilo te refieres  Mr. Orange aun no encuentro donde descargarlo  Rolling Eyes  pero bueno mejor consigo las hojas de datos (datasheet  Very Happy ) como me sugeriste

salu2 suerte con el puente H
  




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Mensaje Respuesta: Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP 
 
Hola, ya hice las pruebas de mi placa puente H, del esquema que pongo abajo, no estoy utilizando los diodos en paralelo a cada mosfet, tampoco los codensadores en las entradas a los gates, ni los diodos rpidos FR206 que van del gate de cada mosfet a la salida del IR2110.

Image

Us para la prueba primero, por precaucin, el motor de 24Vdc, y dibujo la forma de onda:

Image

fig1.- Vgs (Voltaje gate-source)
fig2.- Vm (Voltaje del motor)
frecuencia=4Khz

Como puede verse hay ese pico en la bajada del flanco, que llega casi al doble del voltaje mximo, esto causa que mi motorcito chille mucho, aun con duty cicle alto. Pienso que esto se debe a que cuando abro los mosfet, la corriente que circula por el motor no tiene donde descargase, no le veo por donde puede ir, por tanto la corriente al interrumpirse bruscamente genera ese transitorio. Seguro que si le pongo un diodo en paralelo al motor la corriente si se descargara por el diodo y se suprimira el transitorio, lstima que no lo prob ayer. El problema es que si hago eso solo podr usar un lado del puente.

Cmo puedo hacer para descargar la corriente del motor cuando los mosfet se abren?. en configuracin de puente H.

Esta podra ser una solucin?. Los mosfet son Q1, Q2 en un sentido y Q3, Q4 en el otro, Q1 y Q3 son los mosfets del lado alto. Si estn conduciendo en un instante Q1 y Q2, entonces abro primero Q1 y la corriente se descargara por Q2 y el diodo en paralelo a Q4, luego abro Q2. Esto lo hara en un pequeo intervalo de tiempo, que opinan.

Hasta no suprimir esos picos no pienso pasar al motor de 1.5Hp ya que los picos pasaran los 200v y me daaran los mosfet otra ves Very Happy

Aun con la frecuencia de 4Khz, el motor no presenta una onda cuadrada, tal ves con ms frecuancia si lo haga.

Pondr la foto de mi plaquita luego.

saludos,,;;
  



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Mensaje Respuesta: Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP 
 
Aha, hace un tiempo explique que para suprimir esos picos debes de usar los diodos en paralelo con los MOSFETs, y estos deberan ser lo mas rapidos posibles y de una corriente pico igual a unas 2 veces la corriente pico del motor.

En la parte 5 de mi tutorial explico como disear snubbers, que son circuitos que ayudan a reducir picos de corriente y de voltaje en puentes H.

Renato dices que en tu placa no estas usando los diodos en paralelo con los MOSFETs y me parece haber explicado que estos no eran opcionales. Estos deben ser colocados siempre. No estoy muy seguro de por que colocas ese zener a la entrada de tu MOSFET, es el voltaje de tu MOSFET driver tan alto que podria daar al MOSFET? usualmente voltajes de 10 a 15V en el gate de los MOSFET son seguros y ademas aseguran una correcta saturacion. Este zener l unico que hace es hacer el circuito mas lento, recordemos que el tiempo de encendido del MOSFET ton es el tiempo que demoran sus capacitancias internas en cargarse. si el voltaje es bajo y la corriente que proviene de tu MOSFET driver es desviada (por lo tanto reducida a la entrada del MOSFET) entonces el tiempo de encendido de tu MOSFET se hara mayor.

Espero te sirva.

Saludos
  




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Mensaje Respuesta: Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP 
 
hola William, los diodos en paralelo a los mosfet seran sus diodos internos, con respecto a porque pongo el diodo zener, he visto en internet, circuitos gate-driver que ponen los zener por ejm de 15v y si llega voltajes mayores a 15v, al gate le llegara como mx 15v.

Pero le pondr de todas formas los diodos en paralelo, a ver que sucede. Pero ya prob eso en configuracin de medio puente, puse diodos rpidos FR206 en paralelo a los dos mosfet y no se suprima esos transitorios, se suprimieron cuando puse un diodo en paralelo al motor.

Si este es mi puente H,

                         Q1  D1                   D3   Q3
                            ..                            ..
                            ..                            ..
                          Q4 D4                   D2  Q2

Y est conduciendo Q1 y Q2, y luego los abro, por dnde se descarga la corriente del motor..?. No creo que lo haga por el diodo D3 y el diodo D4 porque la corriente tendra que regresar a la fuente, esto no entiendo.  Neutral
  



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Mensaje Respuesta: Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP 
 
Efectivamente! por eso es necesario el uso de los diodos externos, el de los MOSFETs no es suficiente. La corriente si regresa a la fuente, a travez de D3 que es el diodo enfrente a Q1, es por esto que el voltaje en el momento de la conmutacion se eleva en la entrada de alimentacion del puente H. Cuando esto pasa, y el voltaje se eleva, el motor gira mas rapido generando inestabilidades en el control, para evitar esto existen circuitos llamados chopper, que son MOSFETs que cortocircuitan la fuente a gran velocidad en funcion de la diferencia de voltajes entre el nuevo voltaje y el voltaje nominal de la fuente, disipando esta corriente, y disminuyendo efectivamente el voltaje en el puente H.

Recuerda que todo circuito electrico puede ser modelado como una fuente de voltaje ideal en serie con una resistencia (impedancia de salida) si la corriente se regresa a la fuente tenemos que el voltaje en el puente H se eleva de acuerdo a la siguiente formula:

Vf-Vh=IxZ en donde Vf es el voltaje de la fuente ideal, Vh el voltaje en el puente H, I la corriente y Z la impedancia de salida de la fuente, entonces el nuevo voltaje en el puente H sera: Vf-IxZ, en donde I tiene un valor negativo.

No te compliques que las fuentes no solo son capaces de mandar corriente, sino tambien pueden recibir corriente, piensa en una bateria. Como se cargan? no se cargan haciendo pasar corriente de su polo + a su polo -??

Te recomiendo que quites el diodo en paralelo con el motor, esto quita linealidad al sistema y disipa corriente innesesaria, no estoy muy seguro de como es tu arreglo pero si es un diodo rectificador en paralelo con el motor, cuando la corriente pase de un lado al otro lo que va a pasar es que el diodo disipara toda la corriente y generara una caida de voltaje de 0.7V a travez de las entradas del motor cuando en realidad este necesita 24V. Quizas lo que estes intentando hacer es un circuito snubber de los que explico en mi tutorial parte 5, y colocarlo en paralelo con el motor, pero para hacer esto un diodo solo no es suficiente. (a pesar que el modelo del diodo posee una impedancia interna en serie con un diodo ideal) Usa el tutorial para elegir el mejor snubber para tu circuito y escoger los valores mas adecuados.

Espero te sirva

Saludos

PD: Coloca los diodos de proteccion o tus MOSFET no duraran mucho!! Razz
  




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Mensaje Re: Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP 
 
Hola, ahora si ya mi puente H est mejor, YA PUDE OBTENER ONDA CUADRADA A 20KHZ. Primero agrandar la foto del puente:

Image

Lo que hice fue lo siguiente:

*Poner diodos FR805 (8A-500v) en paralelo a cada Mosfet.
*Sacar el diodo en paralelo al motor.
*Mantener el mosfet Q2 siempre cerrado

Al mantener Q2 siempre cerrado, la corriente del motor se descarga por Q2 y el diodo D4_1. Dibujo las formas de onda del motor:

datos:
F=20KHz
duty cycle=40%
fig1.- voltaje en el motor
Vpico=120Vdc
fig2.- corriente en el motor
Idc=Vdc(resist)/Rserie=0.751/0.4=1.87A
Rserie=0.4ohmios
Rmotor.- me olvid de medirla, pero debe estar entre 2 a 4 ohmios


Image

Pdta: revisar bien la forma de onda de la corriente, esa es su forma, pero no estoy seguro de cual es su cero.

Tambin lo prob con 5Khz y el motor chillaba a bajos duty cycle, pero a 20Khz no chilla en ningn caso. Como se ve en la onda del motor, ha aparecido picos de voltaje en el flanco de subida, y eso que tengo un condensador de 470n en paralelo a la fuente de alimentacin. Los picos deben estar rondando los 200V que es el lmite de voltaje de mi mosfet, el IRFP250N (200V-30A).

A los pocos minutos el mosfet Q1 y Q4 estaban muy calientes, el mosfet Q2 casi nada, muy tibio. No comprendo bien porque se calientan tanto si solo hay 1.87A, tal ves sea por el pico de voltaje que est en el lmite del mosfet. Adems no entiendo bien porque el mosfet Q4 se calienta si la corriente se descarga por el diodo D4_1, no le he puesto disipadores de calor aun. Observ tambin que el voltaje en compuerta de Q1, se distorsionaba ligeramente, no haba picos, sino que se movia de forma lateral, aun asi el voltaje en el motor se mantena muy estable, casi como una foto.

Tambin prob con una fuente de 60Vdc, y los mosfet solo se ponan poco tibios y la onda en la compuerta de Q1 se hizo perfectamente cuadrada.

No tom las formas de onda del voltaje en los mosfet y fuente, ni de la corriente de la fuente. Los medir hoy. Tambin pondr disipadores de calor.

Creo que necesito obligado disear una red Snubber, pero donde sera mejor ponerla, en paralelo al motor o a la fuente de alimentacin?

Un saludo;
  



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Mensaje Re: Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP 
 
Hola Renato, me parece algo rara la manera como enciendes los MOSFETs, podrias hacer un diagrama de tiempos del encendido de los 4 MOSFETs, estas controlando pocision o velocidad, o ambos?, estas cambiando de direccion?. por que Q4 siempre esta cerrado?.

Tres cosas:
1. Me parece un condensador algo pequeo de 470nF en paralelo con la fuente, trata alguno de mas de 10000uF en paralelo con el de 470nF, o has el calculo como explico en mi tutorial.
2. Segun tus formas de onda ya no pareces necesitar de un snubber, pero si quieres probar usa uno en paralelo con el motor.
3. a 374W (1.87Ax200V) SI NECESITAS UN DISIPADOR DE CALOR!! (asumiendo que tus MOSFET son TO-292, de cualquier forma te aconsejo hagas el calculo del calor generado (que explico como los posts anteriores) Cambia tus MOSFETs por unos que tengan un voltaje de AL MENOS 30% mayor al voltaje pico (de la fuente) Usualmente yo uso MOSFETs que doblen el voltaje de la fuente y doblen la corriente pico que pasa por el motor.

Saludos
  




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Mensaje Re: Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP 
 
Hola William, este es el circuito en pspice que uso para simular el motor con el puente H, est tambin la fuente con una R=1ohmio en serie con esta; inductancias a los costados del motor que simulan la impedancia de los cables que van a este.

Este es el esquema:

Image

Si no se nota bien la configuracin es esta:

                      Q1  D1                 D3  Q3
                                   MOTOR
                      Q4  D4                 Q2  D2

L(cables)=5nH        supuesto
R(motor)=2ohmios       "
L(motor)=0.2uH           "
Ea=10v                       "
La fuente es la misma que utilizo en mi circuito real.

En las simulaciones obtengo una buena onda en el motor pero no como lo veo en el osciloscopio, parece que no estoy simulando bien el comportamiento del motor en especial el Ea. Cmo puedo simular un motor en Pspice? probar poniendo una funcin de transferencia a ver si acepta.

Como ves el Q2 que est cerrado y solo conmuta Q1. Cuando hay cambio de giro Q1 y Q2 se desactivan y luego Q4 se cierra y Q3 conmuta, de esa forma manejo los dos sentidos, aun no hago ningun lazo.

Cuando Q1 se abre la corriente del motor se descarga por Q2 y D4, y hacen el mismo trabajo que el diodo en paralelo al motor, es por eso que ahora obtengo una onda cuadrada. Las formas de onda de los mosfet Q1, Q2 y Q4 son estas:

Image

El Vds(Q1) tambalea un poco, tal ves sea un efecto de las puntas del osciloscopio. El Vds(Q4) si est muy estable, y como Vds(Q1)+Vds(Q4)=120V yo supongo entonces que el Vds(Q1) tambin est estable. Adems cuando coloca las puntas del osciloscopio en cualquiera de los mosfet el motor aumenta un poquito su velocidad.

He notado que los picos de voltaje siguen llegando a los 200v en bornes del motor, pero el pico tiene ahora menos luminosidad que la ltima medicin hech das atrs. Estoy con osciloscopio analgico. Tambin se ve que Vds(Q2) est rondando el 0v

Tambin med las corrientes en el motor y en la fuente de alimentacin, conectado resistencias de 0.4 y 1 ohmios respectivamente, estas son sus formas de onda:

Image

Que picos de corriente tan feos, me recomiendas poner una bobina en serie a la fuente de alimentacin? o con un snubber tal ves sea suficiente.

Ahora si les he puesto disipadores de calor a los mosfet, pero incluso asi Q1, Q4 se me calientan tanto que podran hervir agua, Q2 solo tibio. Lo que hice luego fue cambiar solo el mosfet Q1 (IRFP250N) por el IRFP350 (16A-400v) y problema arreglado, solo se me pone Q1 ligeramente tibio  (aprox. 30C), los dems mosfet incluso ms frios.

Pero he notado que el duty cycle que da el dspic no es el mismo que vota el IR2110, por ejm med esto:

       duty cycle          dspic                IR2110
                                 20%                  10%
                                 40%                  32%
                                 60%                  54%
                                 80%                  77%

Cosa rara, tendr que hacer un ajuste de curva en el control.

que opinas amigo William.

Un saludo;
  



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Mensaje Re: Puente H Completo Para Motor DC De 1.5HP 
 
Hola Renato, disculpa por la demora, ando ocupado ahora terminando un paper para una conferencia.
Bueno te comento me gusta la forma como analizas, se ve que eres metodico y no dejas nada al azar.

Comentarios:
1. Simulacion de circuito Debe estar registrado para ver este enlace.

2. Las formas de onda me parecen normales, solo un poco lentas, lo cual puede ser debido a: mal modelo, o muy alta inductancia de tu motor. Asegurate de tener las especificaciones correctas de tu motor.

3. Si los picos de corriente se ven feos, pero usualmente es asi, si quieres disminuirlos utiliza un snubber en paralelo con el motor. Mientras la potencia total disipada este dentro del rango aceptable del motor, entonces esta bien. No pongs una bobina en la fuente de poder, esto altera la calidad de control debido a que el motor necesita jalones de corriente repentino y esto no sera permitido por una bobina, lo que tu quieres es lo contrario, colocas un condensador grande que sea capaz de suministrar la corriente necesaria para el motor cuando este la necesite.

4. El IRFP250N es mucho mejor MOSFET que el 350 regresalo, te recomiendo usar todos los MOSFETs iguales, si este que tenias se calentaba, probaste con otro igual antes de reemplazarlo, puede ser que este transistor en particular no haya estado bueno. Para que el MOSFET se caliente lo menos posible debera tener Rds(on) lo menor posible, yo he controlado motores de hasta 20A con MOSFETs de SMT sin disipador de calor y sin recalentamiento mayor al aceptable.

5. Asegurate que no tienes capacitancias a la salida de tu IR2110 ya que esto crea los DC desiguales que vez, otra cosa pueden ser los diodos que colocas entre el IR2110 y el MOSFET, fijate en el voltaje de alimentacion del IR2110 esta estable, coloca un capacitor de 10uF y uno de 0.1uF lo mas cerca posible a las entradas de alimentacion de este. Has separado fuentes de voltaje? Usa un buen regulador lineal con un capacitor de tantalo de 100uF lo mas cerca a la salida de tu regulador y quizas otro mas a su entrada. Si todavia quieres usar los diodos utiliza diodos ultra fast epitaxiales.

6. No ajustes tu control!!!! recuerda si usas un PID, el PID no se ajusta para acomodar a un sistema no lineal, el sistema es el que debe de ser linealizado, primero mecanicamente o electronicamente, si esto no es posible se utilizan algoritmos de linearizacion. No es cosa facil, primero trata de linealizar tu sistema de manera electronica. Utiliza mejors gate drivers como los de Harris Intersil que son mas rapidos (menor rise and fall time y menor delay) fijate si el voltaje a la salida de tu DSPic es el adecuado, quizas sea de 3.3v? la entrada de voltaje al IR2110 es de minimo 9.5V

Espero te sirva

Saludos
  




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