Схема примитивного контроллера

[SergKam]

Для моего проекта требуется простой контроллер(регулятор напряжения).
параметры двигателя
номинально 60вольт мощьность 2квт
максимально 240в ориентировочно.10квт.
поразбиравшись в вопросе набрасал схему на микроконтроллере с АЦП входом и ШИМ выходом(2$), который управляет одним единственным мощьным IGBT ключем(25$). Питание контроллера отдельной батарейкой, конденсаторы подберу  побольше(в разумных пределах).
Вопрос почему так дешево получилось и что я забыл или неучел в моей схеме? будет ли работать?

[ovling]

Добрый день,

Основное, что Вы не учли, это то, что для переключения транзистора с частотой 5-10 кГц его входную емкость надо с этой же частотой заряжать и разряжать за микро или даже наносекунды. А для этого необходимы очень большие токи (до нескольких ампер). Микроконтроллер их обеспечить не может (там, в лучшем случае, 25-50 мА). Поэтому между МК и силовым ключем нужен т.н. драйвер. Его тоже надо обвязать и правильно включить. А с Вашими параметрами (до 10 кВт) обязательно начнут всплывать проблемы силовой электроники (паразитные емкости, индуктивности и т.д.).
Посмотрите по форуму здесь насколько не сложных, но рабочих решений есть. Плюс детально описаны рабочие самодельные контроллеры.

С уважением,
Сергей.

[i]

.... будет ли работать?

Конечно не будет.
Вы привели структурную, скелетную схему которая предшествует принципиальной. Но и структурная схема ошибочна.
Напряжение между "землей" микроконтроллера и затвором транзистора будет, судя по схеме, 240 вольт. Сначала "умрет" транзистор, потом микроконтроллер. Напряжение между затвором и эмиттером (IGBT) не должно превышать +/- 20 вольт, а между любым выводом микроконтроллера и его "землей" +5 вольт.
Для открытия транзистора требуется напряжение на 10-12 вольт больше, чем на его эмиттере (истоке).
Транзисторы IGBT обычно более медленные, чем MOSFET.
Есть ещё множество нюансов и особенностей, учёт и решение которых приводит к усложнению и удорожанию мощных контроллеров.
Но у Вас всё равно есть шанс "переплюнуть" тот же "куртис". Новые элементы, микросхемы, драйвера появляются чуть ли не каждый день и постоянно дешевеют. Возможно их комбинация и позволит Вам сделать хорошую вещь. Не сразу и не "в лоб". В любом случае, если Вы получите массу новых знаний и углубите имеющиеся.
Хорошо, что Вы умеете сомневаться в себе.   

P.S.
Если Вы продолжите проектирование/поиск на страницах форума - поддержку и критику гарантирую. 

[BigUry]

Пойдем слева на право. Указанный способ подключения регулирующего резистора ничего регулировать не будет. Нужно включать по схеме потенциометра и предусмотреть возможность обрыва, замыкания и подавления "скрипа". В программе нужно предусмотреть вывод разрешающего сигнала на какую нибудь ножку микросхемы после того, как отработает программа инициализации. Программу нужно отладить на каком-нибудь симуляторе. Если вы пишете программу в среде microlab, то там есть отладочные средства, правда не для всех микропроцессоров поддерживается симуляция АЦП. О применении драйверов управления мощными транзисторами уже говорилось. У этих микросхем есть, кстати, вход разрешения работы на который и надо подать вышесказанный сигнал. Двигатель надо задемпфировать диодом, иначе выходной транзистор сразу сгорит. Кроме того, нужно предусмотреть демпфирующую цепь, сглаживающую импульс напряжения в момент между выключением транзистора и включением диода. При выборе параметров силового транзистора нужно учесть все броски напряжений и токов возникающие в процессе коммутации. Вариант силовой части самодельного контроллера можно посмотреть здесь http://samodelkin.komi.ru/electron/shim_doc.doc. Желаю удач.

[sykt]

Сказано много полезного. Немного добавлю:
1. Не стоит делать на igbt. Для ваших токов и напряжений достаточно МОSFET, как в указанной статье о ШИМ.
2. Особенно ответственно отнеситесь к исполнению силовой части. Изгибы проводников, расположение деталей
    существенно влияют на качество работы.
3. Сразу рабочий вариант не делайте. Отработайте на макетной плате. Иначе лишний расход денег.
4. Если не учитывать расходы при испытаниях, последний вариант выйдет в 1,5-2 тыс.руб.
5. Как показывает практика, дешевле купить промышленный (можно б/у) за 5-6 тыс.руб.

[sykt]

Опыт использования примитивного ШИМа посмотрите здесь http://samodelkin.komi.ru/auto/bebielectro.html

[SergKam]

всем спасибо за информацию.
Схему я видел, по ней собственно и разбирался. Моя идея была уйти от сложностей с генерацией ШИм у чтиывая что я программист, мне проще все сделать программно в контроллере (и устранения дребезга, и правильный пересчет с ацп на шим).
Небольшой опыт в программировании микроконтроллеров имеется.
что я действительно плохо знаю это силовая электроника да еще с частотными эфектами. но меня впечатлили характеристики(и цена) приведенного мной IGBT.это позволилоб уйти от гроздей транзисторов.
Частоту я думаю можно снизить ради этих преймуществ хоть до 500ГЦ если это поможет.
я знаю про драйвер, но гдето в форумах читал что по характеристикам указаный IGBT IR  GA100NA60U (ULTRAFAST 10-30 kHz
Uкэ, В=1,8 Энергия переключения, мДж/А?мм2=   0,055.) может управлятся напрямую от контроллера.
Насчет питания микросхемы это я особо не продумывал. погарячился. признаю. и защиты по току у меня никакой.
Но всёравно! с учетом драйвера защиты, и набора диодов конденсаторов и сопративлений максимум стоимости 50$ это для 60квт мощности!
Я былбы ОЧЕНЬ признателен еслиб ктото набросал правильную схему попроще на данных элементах.(микроконтроллер и IGBT обязательно)
возможно даже заплачу немного :az:
Согласитесь, насколько этоб упростило жизнь пионерам электротранспорта  
У меня даже есть возможность наладить серийный их выпуск.(плюс работа. итого80$ для своих)

PS:кто встречал такой девайс под названьем МУКД http://www.orel.ru/~voloshin/Products.htm может не мучаться, а попробовать взять готовый? я им письмо отправил чтоб подробнее описали. ждем

[i]

Посмотрел данные по этому транзистору. Не впечатлило. 
Продолжаю считать, что IGBT здесь не место.
Падение напряжения на открытом транзисторе Ga100na60u, судя по даташиту, 1.49 вольта при токе 50А. У MOSFET STB75NF75 сопротивление открытого канала 0,011 ом, т.е. при токе 50А на нём упадет V=0.011*50=0.55вольта. Следовательно мощность нагревающая транзистор будет P=1.5*50=75ват для игбт и P=0.55*50=27.5ват для мосфета. 

[SergKam]

но однако 70В 70А против 600В 100А. тоесть можно почти в 10раз  поднять вольтаж, что уменьшит нагревание по сравнению с решением на MOSFET. и опять таки один элемент вместо нескольких

[Alex_Soroka]

Схему я видел, по ней собственно и разбирался. Моя идея была уйти от сложностей с генерацией ШИм у чтиывая что я программист, мне проще все сделать программно в контроллере (и устранения дребезга, и правильный пересчет с ацп на шим).

ну так раз вы программист то вам и карты в руки !
посмотрите на серию AVR ATtiny16 - там есть варианты готового процессора с ШИМ внутри, так что сьекономите много элементов
Совет: возьмите себе силовую часть от той конструкции "электромобиль из Сыктывкара", а в качестве "головы" используйте свой контроллер.
Это даст 100% результат сразу. Да, и Мосфеты надо параллельно собирать - как в той схеме и все рекомендации по монтажу - примите оттуда, там человек все на своем опыте проверил.

что я действительно плохо знаю это силовая электроника да еще с частотными эфектами.

есть куча книг по "силовому электроприводу" - все лежит в Сети...

Частоту я думаю можно снизить ради этих преймуществ хоть до 500ГЦ если это поможет.

не поможет промышленные контроллеры как правило, имеют частоты в 10-30кГц. Не забывайте что вам еще как-то про АКБ надо думать - низкочастотные импульсы придется как-то сглаживать - а это геморрой еще тот...

[Alex_Soroka]

но однако 70В 70А против 600В 100А. тоесть можно почти в 10раз  поднять вольтаж, что уменьшит нагревание по сравнению с решением на MOSFET. и опять таки один элемент вместо нескольких

вы заблуждаетесь...

еще совет: при проектировании контроллера, что-бы ни писали производители Мосфетов, принимайте не более 50А "на кристалл" одного Мосфета. Это выстраданная практика... Так, например, IRF1405 "по паспорту" может и 169Ампер - а в реале не более 50-60А... кристалл отгорает от ножек

[SergKam]

Посмотрите пож сюда и дайте ответ https://electrotransport.ru/index.php/topic,1173.0.html

Ещё вопрос. У меня дома валяется болгарка 230мм. стоит новая 60$. в ней двигатель коллекторный на 2000Вт по паспорту.
я так понимаю там в ручке стоит просто диодный мост, то есть это DC мотор на 220В и 2000Вт, тоесть потребление до 10А.
Что в этом моторе плохого для электромобиля?
Если я соберу последовательно достаточно батарей(например 40*12=480В) смогули я использовать вышеозначеный МУКД и хватитли мне 25А для всех режимов(с учетом двойного краткосрочного перегруза двигателя)?
Какой ток может быть при полной остановке вала и напряжении батарей 480В (если все напрямую включить)?

Кто может сделать контроллер под заказ с моими параметрами(25-50А до 600В) или (150А до 60в)? сколько будет стоить?

[Nickolas]

Какой ток может быть при полной остановке вала и напряжении батарей 480В (если все напрямую включить)?

Возьмите тестер, заморьте омы обмотки. Поделите U на R получите I ток. (килоамперы)

[Alex_Soroka]

Ещё вопрос. У меня дома валяется болгарка 230мм. стоит новая 60$. в ней двигатель коллекторный на 2000Вт по паспорту.
я так понимаю там в ручке стоит просто диодный мост, то есть это DC мотор на 220В и 2000Вт, тоесть потребление до 10А.

не совсем так может быть - есть моторы которые кушают 220В переменки без выпрямления... 10А выпрямить - это диды шоттки нужны - иначе греться все будет очень сильно...

Что в этом моторе плохого для электромобиля?

то что он "кратковременной работы" читайте инструкцию.
если вы его запустите на 80% нагрузки в течении получаса то он просто сгорит... писалось уже не раз что можно и "стартер" от бензомотора применять - кто хочет - но жить будет недолго...

[sykt]

.... я так понимаю там в ручке стоит просто диодный мост, ...

Коллекторным двигателям не нужны выпрямители. Работают на любом токе.

[BigUry]

Применение двигателей электроинструментов уже обсуждалось и было отвергнуто по причинам:

Кратковременный режим работы
Малый ресурс
Высокие обороты

А в ручке стоит микросхема с симистором или просто выключатель.

[nik1943]

Хотелось услышать мнение знатоков, насчет использования моторов применяющихся в деревообрабатывающей промышленности - конкретно от рейсмуса Макита, или ему подобного. Есть моторы до 3,0 KWT
Мотор коллекторный на 220\230V 50-60Гц
Мощность 1650W;  8500 об/мин.; режим работы продолжительный.(за полный рабочий день практически не нагревается более 35-40 градусов)

Если будет положительный ответ, то какой контроллер (из имеющихся в продаже) можно применить, для управления двумя такими моторами?