Fabrication d'un variateur-convertisseur triphasé 1KW

[midodiy]

Je te proposais de te joindre à ma commande que je vais faire chez mouser...
D'apres tes mesures sur le module hs: les diodes sont bonnes, la connection interne pin 22 pin19 a tenue bon, les igbt sont bon sauf un T5 qui est court-circuité.

 

[dom56]

bonjour midodiy si j'avais su avant on aurais pu commandé en meme temps j' ai passe commande de la bete chez farnell hier matin je n'ai toujour pas ete livree , la commande pour mouser c'est pour faire un variateur je te tient au courant des que j'aurai testé dom 56

 

[dom56]

bonjour a tous ,ayant recu le stgips et apres remise en place et soudures puis branchement de tous les fils et ensuite essai donc concluant fonctionnement correct ,par securite j'ai aussi remplace le mc3phacvp .je vais monter l'ensemble dans un coffret etanche avec le radiateur du stgips a l'exterieur et refroidi par le ventilo,petite question quelle amperage pour le disjoncteur en entree 220v et ensuite sortie variateur vers le moteur contacteur et disjoncteur moteur pour pouvoir mettre un arret d'urgence et protection capot mandrin ,y a t'il un risque de couper l' alimentation moteur sans avoir couper a( l'arret/ marche) du variateur merci d' avance dom56

 

[nopxor]

Bonsoir,

Heureux que tout soit rentré dans l'ordre

Ci joint le schéma électrique de raccordement du variateur sur ma scie, pour te donner une idée du branchement.
j'ai mis un disjoncteur bipolaire 10A.
En règle générale, les moteurs restent connectés aux variateurs. L' AU coupe le contacteur.
Ce à quoi il faut faire attention, c'est de ne pas éteindre et rallumer intempestivement l'alimentation. Il faut laisser le temps à la thermistance CTN de retrouver sa résistance nominale.

Pendant que tu as le variateur sous la main, tu peux avantageusement rajouter un petit condensateur de 100uF/10v (ou plus selon ce que tu as) sur l'alimentation 5V au niveau de la carte microprocesseur. J'ai constaté que le micro peut se mettre en défaut si la tension d'alim varie trop (fenêtre de 5% d'après la doc).

 

[nopxor]

Bonsoir,

Je vais avoir besoin d'un variateur 2kW, avez vous testé le STGIPS20k60 ?
J'ai vu que chez Mouser il était à 16,32€ et le MC3PHACDWE à 9,58€.

 

[dom56]

bonjour nopxor ,merci pour le plan de cablage je vais faire la meme chose ,par contre a quoi sert FC1 pres de marche/arret et en E apres AU tu utilise un poussoir si oui km1 est auto alimente du coup pour couper la bobine tu utilise AU ,pour le condo de 100mf/10v c'est bien un chimique qui se trouve en tampon et a souder sur l'arrivee du 5volt de la carte double face vartri merci a toi dom 56

 

[nopxor]

Bonsoir dom56,

FC1 est un interrupteur de fin de course. Lorsque la scie a fini de couper, il s'ouvre, ce qui arrête le moteur.

Effectivement, je met en route l'alimentation du variateur avec le poussoir S3 qui fait coller le contacteur qui s'autoalimente.
Je met le moteur en route avec S1 et contrôle sa vitesse avec le potentiomètre.
Pour arrêter la machine, j'actionne l' AU qui coupe l'alimentation de la bobine du contacteur qui s'ouvre et met le variateur hors tension secteur.

Concernant le condensateur chimique de 100μF/10V, oui, tu le soudes sur la carte micro. Le + sur le +5V (logic) et le - à la masse.

Bon cablage

 

[midodiy]

Nopxor,
Pour un variateur 2kw,
le stgips20k60 a un comparateur integré pour la protection overcurrent mais pas de ctn.
Le stgipl20k60 integre le comparateur + la ctn+ 3 ampli op (inutile pour nous) pour a peine plus cher, inconveniant un boitier different et surtout des entrées LIN barre...
Il y a aussi le stgips30c60-h mais pas de ctn...

 

[nopxor]

merci midodiy,

le 30c60 est interressant, mais il suppose une batterie de condensateurs pour l'alimentation.
sinon ils sont tous en lin barre donc il faut un inverseur tampon.
je pense m'orienter vers le stgips20k60 car mon moteur fait 1,5 kW.

 

[midodiy]

Quand il y a la lettre H à la fin, c'est des entrées normales LIN,HIN. La gamme des modules chez st s'etoffe...

 

[sriliam]

Bonjour,

Pouah, nopxor et ce sujet ....
!!! Ouvert et fermé par le même : de bout en bout !!! Comme d'autres l'on dit déjà : respect de travail et merci.

Je vais avoir besoin d'un variateur 2kW, [...]

Aïe, ça tombe bien ou mal, comme tu veux : j'ai besoin d'un variateur 3 kW.
On s'entend sur ce que JE veux, un convertisseur 220 V monophasé vers du 380 V triphasé, ici appelé variateur et parfois onduleur dans la littérature.
Je sais c'est du français d'anglais mal traduit (inverter ou motor drive, ou bien encore DC/AC converter)

Existe-t-il vraiment un terme unique pour décrire cet appareil, dans tous les contextes ?

Encore merci à toi, en tout cas : je ne suis pas à apostropher de la sorte mais après avoir tout lu du sujet, je me le permets sans offense.

Question : une si vieille machine à usiner du bois dispose-t-elle d'un moteur avec un bon rendement de maintenant ? En tout cas, la carcasse est indémodable, une réfection tous les 10 ans !!! Je dis ça parce que j'ai vu dans une brocante cos( phi ) = 0.5 : parole.

Rajout aujourd'hui : je viens de présenter ce que je compte fairelà.

 

[nopxor]

Bonsoir,

Dans le cadre d’un moteur de broche CNC commandé par notre variateur, j’ai réalisé une petite interface très pratique pour commander la vitesse du moteur directement depuis son logiciel préféré grâce aux commandes Gcode M3.

J’ai utilisé le signal PWM de vitesse de broche du port parallèle que j’ai configuré à 1 kHz.
La polarité sera inversée ou non selon le cas ou le signal transite par une BreakOutBoard qui inverse les signaux.
Le signal PWM passe par un optocoupleur qui l’isole du variateur. Coté variateur, l’optocoupleur est alimenté par la tension analogique V+ et la masse Analog qui sont reliés habituellement au potentiomètre de commande. Comme l’optocoupleur inverse le signal PWM, un transistor inverseur permet d’attaquer l’étage final constitué d’un filtre passe-bas (R5-C1) qui va intégrer le signal PWM en une tension analogique de commande (0 à 5 V).

Attention, pour rappel, le CPU à la vitesse maximum monte jusqu’à 128 Hz.Ca décoiffe…
Un Arrêt d'Urgence en série avec le relais de commande START de la broche est une sage précaution car une faute de frappe sur la vitesse dans les commandes M3 est vite arrivée.

 

[nopxor]

Bonjour,

ST micro vient de sortir les cartes NUCLEO.
Ce sont des cartes de prototypage ARM STM32, compatibles Arduino shield, avec ST-LINK v2 intégré.
L'une de ces cartes dispose du STM32F103RB: ARM cortexM3 @72MHz, 128k Flash, 20k RAM, 64 pin.
Pour 8€, il est possible de tester les performances ce ce processeur 32 bits avec la librairie ST FOC v3 (Field Oriented Control).
http://www.emcu.it/STM32/STM32-MotorControl/STM32-MotorControl.html#INDEX

J'attend ma carte avec impatience!

 

[nopxor]

Bonsoir,

J'ai réalisé plusieurs variateurs comme celui décrit sur ce post.
Un pour ma scie, un autre qui dessert une installation de 3 moteurs (perceuse, taraudeuse et touret) et un pour la broche de ma CNC.

Celui de la CNC est contrôlé par linuxCNC qui détermine la vitesse de rotation par PWM, via l'interface optocouplée que j'ai présenté précédemment. La mise en route de la broche se faisant par le relais de la Break-Out Board.

La mise au point de ce variateur asservi s'est révélée plus délicate car j'ai du faire face à 2 problèmes:

1) La mise en route du variateur de la broche générait beaucoup de parasites: jusqu'à pertuber l'affichage du moniteur du PC placé à côté.

2) Lorsque l'arrêt de la broche était déclenché par commande logicielle, via l'ouverture du relais, le moteur ne s'arrêtait pas complètement et continuait à hoqueter de façon sporadique.


Les parasites générés par les variateurs de fréquence sont inhérents à leur alimentation à découpage qui est source de nombreuse perturbations électromagnétiques.
Si la plupart du temps ce n'est pas forcément gênant, l'installation d'un variateur dans la même armoire que l'électronique de commande d'une CNC suppose un antiparasitage efficace.

Sans entrer dans les détails des courants HF et des émissions harmoniques rayonnées, dans le cas d'un variateur, les courants parasites de mode commun sont la cause principale de ces perturbations.

Il existe pour les éliminer une solution éprouvée: les inductances (justement nommées) "de mode commun".
Il s'agit d'inductances à doubles bobinages sur un même tore de ferrite.
Elles ont une faible impédance vis à vis du courant d'alimentation différentiel(les 2 champs magnétiques des courants de sens opposés s'annulent).
Par contre elles atténuent fortement les courants parasites de mode commun
qui sont de directions identiques et génèrent des champs magnétiques qui s'additionnnent.

L'installation d'une inductance de ce type en amont de l'alimentation s'est révélée particulièrement efficace et a résolu le premier point.


Je suis resté par contre perplexe un bon moment avec de résoudre le problème n°2.

Bizarre quand même, ces symptomes:
Lorsque l'entrée /start du micro est commandée par un interrupteur tout fonctionne bien et l'arrêt du moteur s'effectue normalement.
Mais lorsqu'il s'agit d'un relais, le moteur démarre bien, mais l'arrêt n'est pas franc, et le moteur tourne encore doucement alors que le relais est décollé ???

Les micros n'aimeraient pas être commandés par des relais ? Je me demande ce que Slouptout en penserait ?

Comme la carte CPU est modulaire, je l'ai interchangé avec les autres cartes CPU des autres variateurs pour voir, mais le problème demmeurrait.
C'est peu habituel de voir un moteur hoqueter au lieu de s'arrêter et pas très "secure"...

J'ai bien sûr soupçonné le relais de la carte BOB.
Normal, je me suis dit: c'est la seule carte que j'ai acheté donc c'est elle qui déconne !
Mais les test du relais ont été satisfaisants.
Et puis surtout ce qui surprend, c'est lorsque le circuit est ouvert, donc lorsque le relais n'est plus actif, que le disfonctionnement apparait.

L'entrée /START étant activée par un niveau bas, elle est normalement Pull-upée au + 5V.
Donc à-priori pas de suceptibilité éventuelle comme pour une entrée analogique.

J'ai quand même mesuré la tension sur l'entrée et j'ai trouvé 4,5V...Pas très "logique" comme tension.
J'ai repris le schéma et constaté que la résistance de Pull-up préconisée était de 10k soit un courant de 0,5 mA à l'entrée.
Plutôt faible.
Peu-être que les fils (environ 30cm) allant au relais pouvaient "faire antenne" à d'éventuels parasites sur cette ligne d'entrée de commande ?
D'autant que l'arrêt du moteur freiné par la rampe de décellération devait générer pas mal de courants parasités.
Donc ça valait le coup d'essayer un résistance de Pull-up un peu plus faible qui imuniserait un peu plus l'entrée à d'éventuels parasites déclencheurs.

Et c'est ainsi qu'une simple et banale résistance de 4k7 en lieu et place de la 10k a résolu le problème définitivement.

la satisfaction est souvent inversement proportionnelle aux emmerdements qu'il faut surmonter pour arriver à ses fins.

 

[midodiy]

J'ai experimenté la carte avec mc3phac et module 30A et j'ai eu egalement des surprises:
-des blocages, le µ refusait de sortir les signaux, en promenant la sonde de l'oscillo, j'ai ete surpris du +5Vana apres la self: un 5V + une ondulation importante (de 4 à 6v a 100khz environ), self plus grosse pareil,1µ au lieu de 0.1 pareil j'ai fini par supprimer la self, nickel plus de blocage, j'aurais pu mettre un chimique, pas essayé...

 

[f6bqi]

Si le contact du relais est bien isolé il ne doit pas y avoir de différence entre l'inter et le contact du relais.
La résistance de pullup peut être descendue à 2.2K sans problème. La mesure de 4.5V n'est pas importante. Le seul point à considérer est un état haut ou bas (>2.5 = H ou <2.xx = L à voir avec un oscillo)
Par contre, je pense que la liaison se comporte comme une antenne. Le fil de retour de l'inter n'est peu être pas neutre (voir avec une autre masse ou torsader les 2 fils).
Une solution consiste à mettre un filtre en série sur l'entrée de commande. Ce filtre en Pi est constitué de 2 capas de 0.1µ avec une résistance série de 100 à 220 ohms.

 

[nopxor]

Bonjour,

Merci pour vos conseils avisés.

Une photo de l'inductance de mode commun sur l'entrée secteur de l'alimentation.
Elle a une valeur de 2 x 16mH, mais la valeur n'est pas critique, étant donné le large spectre des harmoniques parasites.
Il faut simplement veiller à ce que la section du fil émaillé soit en rapport avec l'intensité du courant.

J'avais envisagé de faire un blindage en tôle d'alu autour du variateur, mais le moniteur du PC, placé près de l'armoire électrique,
et qui fait office d'"analyseur de spectre" a l'air d'avoir suffisament apprécié la modif.

 

[nopxor]

Bonsoir,

Un petit aperçu de l'installation du variateur dans l'armoire avant que je remette le couvercle.
An noter que ce genre d'armoire métallique (fabrication d'origine IKEA) est bien pratique pour cet usage.
Elles ne sont plus commercialisées, mais elles se trouvent facilement d'occasion.
J'ai pu en répupérer sur LBC pour 30€ les 2.
Avantage, les 2 niveaux et la possibilité de tout démonter facilement pour l'accès.

Vous constaterez que je n'ai pas suivi les directives habituelles de séparation des goulottes courants forts courants faibles pour les drives.
C'est une erreur de ma part, car même si j'ai utilisé du cable blindé pour les cables moteurs, c'est franchement pas pratique pour tout loger.

 

[Djviper16]

Bonsoir,
Super boulot nopxor, je n'imagine même pas le temps passé pour mettre tout ça au point ! Sans parlé du temps passé pour la programmation du ucontrôleur pour finalement se rendre compte que ça existait en "tout fait".
Je viens d'acheter un tour avec un moteur de 7.5kw 380V tri. J'ai d'abord opté pour passé sur un abonnement edf tri, mais le prix du bout de câble entre le compteur et mon tableau m'a fait changer d'avis (800€ au minimum m'ont ils joyeusement annoncé). Du coup j'ai trouvé des variateurs 220mono =>380tri en 7.5kw pour 600€, mais c'est du made in china et ça m'embêterai un peu que ça tombe en panne.
Donc juste est-il possible de reprendre ton interface de commande pour piloter une carte de puissance igbt capable de faire tourner mon moteur de 7500W ?
J'ai des connaissances en électronique, tout le matériel nécessaire pour la partie réalisation et mesures, mais je n'y connais rien en références de composants. Seulement les pic jusqu'au 18F.
Au pire je n'ai même pas besoin de la variation de fréquence, juste que ça me sorte du 380 tri conviendrait
Merci d'avance !

 

[nopxor]

Bonjour,
Oui, beaucoup de boulot, mais beaucoup de satisfaction au bout du compte. Peu de codage pour le micro Atmel puisque le code est dispo sur internet. Juste un ou 2 bugs a corriger. Concernant ton moteur, techniquement, c'est faisable, mais vu la puissance en jeu, tu comprendras aisément les mises en garde de rigueur. On est la dans le domaine de l'électrotechnique professionnelle et se lancer dans une telle réalisation suppose une solide expérience.

 

[osiver]

Donc :

- Tri EDF = 800€
- Variateur chinois = 600€ (+ Port + taxes ?)

- construction maison = ??? mais beaucoup d'incertitudes à ce niveau de puissance. Sans compter que pour fournir 7,5 kVA tri en partant du mono, il va falloir (potentiellement) tirer près de 8,5kVA

Tout ça sans utiliser la variation de vitesse ?

 

[DEN]

Je suis pour la construction "maison" de beaucoup de choses dont les variateurs TRI, (faut que je m'y mette)
néanmoins avoir le vrai TRI à l'atelier est un plus de plusieurs points de vue :

1. Souvent les tours et autres machines ont 1-2 vitesses plus inversion de sens, avec variateur c'est possible de déporter la commande et même l'inversion mais la seconde vitesse c'est déjà plus compliqué ! Un moteur bi-vitesse c'est (triangle 380 étoile 380) et donc avec un variateur mono-tri (220) ça fonctionne mais on perd en puissance.

2. En ayant le TRI, vous pourrez brancher plus d'une machine sans problème, (et avec le même concept de bi-vitesse directement fonctionnel) , avec un variateur pour plusieurs machines c'est possible, mais bien moins évident.

Le principal problème du variateur est que l'on ne peut pas déconnecter le moteur à "chaud", donc toutes les commandes doivent passer en amont par l'interface électronique du variateur.

Pareil si sur une perceuse tri on veut installer une pédale pour faciliter le taraudage, bien sur on peut bricoler une interface qui pilotera le variateur comme il faut, et même on peut imaginer des cycles de débourrage, contrôle du couple, et autres ... Mais ça reste expérimental, et ça prend du temps à mettre au point, alors qu'avec du vrai tri ça fonctionnera direct de manière standard ...

Bref pour avoir un variateur vraiment performant il faudrait pouvoir faire du mono - tri en 380 (rehausser la tension) et avoir une interface qui permette de jouer sur 2 vitesses, soit électroniquement, soit encore mieux en commutant de manière "safe" de triangle à étoile, plus une possibilité interface pédale (Bon c'est faisable, mais j'ai pas encore vu ça sur le marché). Puis toujours la complication qu'il faut un variateur par machine, surtout si ce variateur est configuré spécifiquement pour la machine en question ...

 

[Djviper16]

Bonjour et merci beaucoup pour vos réponses,
je pense que je vais économiser pour faire venir le tri directement dans l'atelier. Mais ça me dépite de devoir payer 800€ "minimum" pour 5m de câble fourni et posé obligatoirement par erdf !
Je vais aller voir à la mairie si ils ne peuvent pas m'aider sait-on jamais vu que je suis un jeune auto-entrepreneur si ça se trouve il existe des aides ?
Le variateur chinois je le sent pas, j'ai peur de "griller" 600€ à la première mise sous tension.
Le variateur fait maison ça a l'air réalisable mais à quel prix, en combien de temps, combien de prises de têtes dessus ? Bref trop d'incertitudes.

Je pense faire le bon choix, si d'autres sont passés par là peuvent-ils partager leur expérience de transition mono-tri ?

Une dernière question, sur le moteur il y a écrit 380V tri 10A 7.5kw, ça tire du 3.3A/phase et 2.5kw/phase ?
J'ai un abonnement 6kw en ce moment, je pense prendre 9kw, j'espère que ce sera suffisant !? C'est pour la maison + l'atelier.

 

[ybou30]

Salut à tous,

@DJViper16:

Perso, je suis, parce que j'ai acheté la maison comme çà, en tri, mais j'aurai eu le choix, je serai resté sur du mono.
Ceci dit, j'ai pas de "grosse" puissance à passer (< à 18Kva).

Le tri, c'est quand même chiant côté maison :
- Equilibrer les phases.
- Equiper l'installation en tri, c'est pas le même tarif qu'en mono, çà entre bigrement dans la balance.
- Limitation de puissance sur les appareils mono.

Mon choix serait, si je savais faire, du convertisseur fait maison individuel / machine.
A défaut, du chinois (à prendre comme "consommable").

Cdlt,
Yanik

 

[midodiy]

Bonjour et merci beaucoup pour vos réponses,
Une dernière question, sur le moteur il y a écrit 380V tri 10A 7.5kw, ça tire du 3.3A/phase et 2.5kw/phase ?

10A par phase, la puissance d'un moteur tri: P=U*I*racine3*cosphi
Dans ton cas 380*10*1.732*0.9= 6kw... bizarre...
Une solution avec les gros moteur, on les laisse branché en 380 et on les alimente avec un variateur qui fourni du 220v tri, le moteur est alors sous alimenté donc moins puissant de 3 fois( un 9cv fait plus que 3cv)

 

[fifi-dieppe]

Bonsoir,

Il s'agit de la construction d'un variateur pour moteur asynchrone.

J'ai réalisé la partie CPU et le logiciel il y a 2 ans.
Mais à l'époque on trouvait facilement des variateurs PRO à des prix très attractif sur ebay ou lbc, donc le projet a sommeillé.
Ces derniers temps j'ai acquis plusieurs machines et le besoin de variateurs a suivi.
Partisan des solutions modulaires, je préfere dédier un inverter pour chaque moteur.
Aujourd'hui les prix sont à la hausse sur le marché des variateurs de marque.

De nouveaux modules intégrés IGBT de 10 à 20A ont vu le jour récemment chez STMicro à prix attractifs.
C'était l'occasion de faire travailler mon proto CPU.

caractéristiques:

- entrée secteur monophasé (90 à 230V)
- sortie 1KW pour moteur asynchrone (montage en triangle)
- système modulaire sur circuits imprimés simple face:
- 1 carte alimentation 320V, 15V, 5V avec convertisseur buck Viper de chez STMicro
(protection par fusible et CTN de limitation d'inrush)
- 1 carte puissance avec un seul module intégré IGBT 10A de chez STMicro
- 1 carte fille CPU Atmel 8 bits RISC 16 Mips à 3 PWM (8K ISP Flash memory)
- paramétrages des contrôles par programmation directe du firmware (custom compilation)
- surveillance de la température du module IGBT.
- contrôle du courant de sortie.

Mon travail a été facilité grâce aux notes d'applications et sources ATMEL pour la partie microcontrôleur.
Coté Puissance merci à STMicroelectronics pour leur remarquable documentation concernant leurs nouveaux modules intégrés IGBT.

Le premier test d'intégration de l'ensemble des 3 cartes a eu lieu aujourd'hui et est satisfaisant.
Le test a été effectué sur un moteur 1CV de touret Peugeot (à vide sans les meules)
Hormis le pont de diode à munir d'un radiateur rien de particulier.
La thermistance CTN (10Ω/15A) de limitation de courant de charge chauffe pas mal,
mais c'est le prore d'une CTN de chauffer...
lors du test de l'alimentation, la première thermistance que j'avais "sous dimmenssioné" a eu l'impertinence de m'exploser en pleine tronche.
Donc je reste vigilant.
Je vais commencer les mesure bientôt.
Il faut d'abord que je me fasse une sonde différentielle pour l'oscilloscope (masse reliée à la terre).

Cette première version logicielle effectue un contrôle V/F
La prochaine utilisera un algorithme de flux vectoriel

Photos du premier test sur moteur:

Voir la pièce jointe 119137

Voir la pièce jointe 119138

Voir la pièce jointe 119139

Bonjour, je serais très interessé par cette réalisation, avez-vous toujours le programme pour l'atmel ? (le mc3PHAC n'etant plus dispo) ?

 

[Charly 57]

Bonjour Fifi

Suite à non réalisation d'un projet, https://www.usinages.com/threads/un-variateur-de-frequence-pour-moteur-3cv-diy.73127/
j'ai 4 mc3PHAC absolument neufs.
Si tu es intéressé fait moi un MP

Bon dimanche

 

[fifi-dieppe]

Bonjour Fifi

Suite à non réalisation d'un projet, https://www.usinages.com/threads/un-variateur-de-frequence-pour-moteur-3cv-diy.73127/
j'ai 4 mc3PHAC absolument neufs.
Si tu es intéressé fait moi un MP

Bon dimanche

Bonjour Charly, je n'ai pas beaucoup l'habitude des forums, et je ne sais donc pas te répondre en "MP" (Mail Perso ?), n'ayant pas ton adresse mail perso.
Oui, je serais peut etre interessé par 1 ou 2 MC3PHAC, tout dépend de combien tu les vend car il faut que cette realisation me coute au total nettement moins de 100 euros, prix d'un appareil tout fait.
En te remerciant,
bonne semaine

 

[Charly 57]

Bonjour

 

[nopxor]

Bonjour fifi,

Je t'ai envoyé les sources ATMEL en MP.