Un variateur de frequence pour moteur 3cv diy

[midodiy]

Des années que j'essayais de concevoir un variateur à composants discret, je perdais mon temps en programmation et en prototype quand je suis tombé sur le post https://www.usinages.com/threads/fabrication-dun-variateur-convertisseur-triphase-1kw.45807/ (merci nopxor)
Là, je me suis dit que le mc3phac et le module de puissance etait interressant.
Pour mon tour, il me fallait 3cv et puis je voulais un truc compact
Je suis donc parti de l'idée d'une carte micro equipé d'un mc3phac et d'un module de puissance STGIPS30C60-H, voilà le resultat...

Le seche-cheveux? c'est la resistance de freinage

 

[Roland DENIS]

Bonjour très très bien mais a la portée de tous ???? non bien sur quoique cela peut être vulgarisé et publiant une totale avec shemas et tout le toutime merci

 

[f6bqi]

Bonjour,
Félicitations pour votre travail de prototypage.
Peut on en avoir les schémas?
La chasse au mc3phac est lancée. Dommage qu'il soit obsolète.

 

[perou]

On le trouve assez facilement encore ICI par exemple.

a priori son usage ne semble pas utiliser de programmation, mais je n'ai pas encore bien lu le datasheet.

 

[midodiy]

Bonjour très très bien mais a la portée de tous ????

De tous les electroniciens oui il faut savoir faire un pcb, souder, tester, mesurer...
Le mc3phac est effectivement en fin de vie, il n'y a pas besoin de le programmer. Tous les composants sont disponible chez mouser y compris le mc3phac et quand il n'en on plus, il se refournisse. Il faut dire qu'il semble y en avoir encore une tonne dans les magasins chinois
http://fr.aliexpress.com/wholesale?SearchText=mc3phac&catId=0
Sinon l'evolution pourra etre avec un pic et un programme sur lequel j'ai deja travaillé, je pensais egalement à une evolution vers des commandes radio, c'est pour cela que j'ai laissé de la place à gauche sur la carte micro...
Le schema? faut que je le fasse

 

[midodiy]

Le schema de la carte de puissance, mise à jour du 29 oct.2015

L'implantation, mise à jour du 12janv2016

Le schema de la carte micro

Edit mise à jour du 11.01.2016
C2 passe a 22µ(filtrage +5V)
C8 passe a 10µ tantale goutte(filtrage tension ctn)
NE555 passe a ILC555 ou TLC555CP (version cmos)
R10 passe de 27K a 33K(verification collage relais)

Le C.I. en pdf, la taille du circuit est de 99.7mmX155mm
Voir la pièce jointe VarModPuissanceRedresCoteBrakeBasDerniereModif.pdf [div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div]

 

[midodiy]

La resistance de freinage à changée, ce n'est plus un seche-cheveux, ça fait plus serieux

 

[Nico91]

La resistance de freinage à changée, ce n'est plus un seche-cheveux, ça fait plus serieux

ça reste quand même dans électroménager

 

[perou]

Oui mais c'est pas bête du tout. Merci pour le CI, je vais en graver un et tenter le montage.

 

[midodiy]

En fait cette resistance sert juste à obtenir un arret plus rapide du moteur, si on en met pas, le mc3phac arrete le moteur plus progessivement pour ne pas depasser les 400V aux bornes des condos!
Je vais en faire un autre pour ma perceuse adam moteur de 2cv...je reflechi à l'integration sur la machine et cette fois, je ferai tourner le moteur à 2 fois sa vitesse nominale.

 

[nopxor]

Bonjour,

Bravo midoiy pour ton variateur.
Il est très compact en plus.

L'association du MC3phac avec ces modules IGBT est vraiment efficace.
Pour l'approvisionnement du MC3phac, Il y a effectivement d'autres possibilités avec les AVR, PIC en 8bits.
Mes premiers essais en V/f avec l'ATMEL 90PWM3B ont été malgré tout concluants.
Dailleurs si il y a des amateur pour le code source, vous pouvez me contacter en MP.
Il existe aussi plusieurs bibliothèques de contrôle moteur pour les ARM 32 bits (cortex M) chez ST.
Orientées plutôt brushless, en cherchant bien on trouve aussi les bibliothèques pour les asynchrones.

Etant donné qu'il n'est nullement fait mention d'un contrôle vectoriel dans la doc du MC3phac,
je pense qu'il s'agit d'un simple contrôle V/f qui suffit la plupart du temps pour nos applications d'amateur.

Le contrôle vectoriel d'un moteur asynchrone est beaucoup moins simple à programmer,
car il dépend des caractéristiques propres au moteur utilisé:
tels la résistance statorique Rs, l'inductance statorique Ls, et la constante de temps rotorique τr.
Ces données ne sont pas données par le constructeur du moteur.
Il incombe au programme embarqué de faire ces mesures prémiminaires au démarrage.

 

[midodiy]

Je ne vois pas les choses comme cela, il existe 2 grandes façons de commander le pont triphasé:
-sine pwm (c'est ce que fait le mc3phac)
-space vector modulation dit aussi FOC (field oriented control)
Dans les 2 cas, il faut appliquer la loi v/f c'est a dire il faut baisser la tension si on baisse la frequence.
Ensuite on peut generer une frequence sans se soucier de ce que fait le moteur, on parle alors de systeme en boucle ouverte (c'est le cas du mc3phac) ou bien mettre un capteur de vitesse en bout d'arbre et de controler le glissement, on parle de systeme en boucle fermée et de P,PI,PID. Comme il est difficile d'ajouter un capteur de vitesse, on peut s'en passer en mesurant le courant de chaque bobinage ce qui permet par un calcul complexe de connaitre la position du rotor à chaque instant donc sa vitesse et ainsi faire un systeme en boucle fermé sans capteur, c'est la qu'intervient tous les parametres du moteur que tu cites.
C'est ce que j'ai compris mais je me trompe peut-etre...
Le space vector modulation en boucle ouverte est interessante pour nous bricoleur, la difference entre les 2 systemes au debut de cet article:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00955a.pdf

 

[nopxor]

Bonjour,

Il y a diférentes approches pour le contrôle vectoriel y compris en boucle ouverte.

Le MC3phac se prête aussi très bien à un contrôle PID de vitesse de rotation de broche.
J'ai noyé (collé epoxy) un petit aimant sur la poulie d'arbre du moteur CNC 1 kW et un simple capteur HAL bufferisé envoie la fréquence de rotation à linuxCNC qui gère la consigne de la tension PWM de commande.

 

[Charly 57]

Le schema de la carte de puissance[attachment=0]0480_001.jpg[/attachment]
L'implantation[attachment=1]0456_001.jpg[/attachment]
Le C.I.[attachment=2]BordPuissance.png[/attachment]

Bonjour

Peux tu nous en dire plus sur la carte de commande s'il te plait ? Circuit imprimé et implantation ?
De plus, un tel variateur peut il commander indifféremment un moteur 1500 tr/mn, qu'un moteur 3000 tr/mn ?

Merci

 

[midodiy]

Oui tous les variateurs peuvent commander un moteur 1500 ou 3000. Attention aux moteurs 2 vitesses 1500/3000 qui sont souvent uniquement en 380V, c'etait le cas sur mon tour, j'ai du changé de moteur pour un 3000tr 220/380V. On peux aussi faire une operation à coeur ouvert pour les passer en mono vitesse 220V.

 

[midodiy]

Le schema de la carte micro a ete ajouté plus haut.
Donc un mc3phac, un 555 pour allumer la led "overcurrent", un petit pic 12f639 s'occupe de l'overtemperature en arretant le moteur et des commandes marche/arret du moteur suivant le programme soit par 3 boutons poussoir(avant, arret, arriere) soit par 2 contact maintenu (marche avant, marche arriere)

 

[Charly 57]

Le schema de la carte micro a ete ajouté plus haut.
Donc un mc3phac, un 555 pour allumer la led "overcurrent", un petit pic 12f639 s'occupe de l'overtemperature en arretant le moteur et des commandes marche/arret du moteur suivant le programme soit par 3 boutons poussoir(avant, arret, arriere) soit par 2 contact maintenu (marche avant, marche arriere)

Merci

 

[midodiy]

Pour ne pas avoir des declenchements sur-intensité, je trouvais que j'etais obligé de regler la rampe de demarrage trop lente. Le moteur devait demarrer lentement, j'ai recalculé le circuit de protection. Maintenant, j'accepte un courant 17 A eff par phase soit plus du double du courant nominal du moteur. Le demarrage est maintenant energique et le module tient bon
Je me demande combien accepte les variateurs du commerce

 

[Charly 57]

Pour ne pas avoir des declenchements sur-intensité, je trouvais que j'etais obligé de regler la rampe de demarrage trop lente. Le moteur devait demarrer lentement, j'ai recalculé le circuit de protection. Maintenant, j'accepte un courant 17 A eff par phase soit plus du double du courant nominal du moteur. Le demarrage est maintenant energique et le module tient bon
Je me demande combien accepte les variateurs du commerce

Bonsoir

Je ne sais pas à combien déclenchent les variateurs du commerce.
Par contre, avec 17 A efficace par phase moteur, à combien d'ampères te retrouves tu sur le 220 secteur ? Faudrait pas chatouiller les 25A de trop prêt sinon, le disjoncteur de tête va couper l'alim !!!

Bonne continuation

 

[midodiy]

Je crois que les variateurs du commerce sont plus malin que le mien, ils mesurent le courant, s'il augmente trop, le micro ralenti le demarrage, on peut ainsi mettre 15 s pour demarrer par exemple! Un demarrage trop long est tres penible à l'usage. Sur le mien, le temps de demarrage est reglé par un potentiometre, s'il y a surintensité, le module coupe la commande des transistors(pour se proteger) laissant le moteur non alimenter, puis reprends mais il y a encore surintensité...le moteur ne peut pas demarrer.
Il ne m'etonnerait pas que mon systeme demarre plus rapidement un moteur 3cv qu' un variateur chinois...il serait interessant de comparer!

 

[midodiy]

Concernant l'alimentation ,j'ai un abonnement 12kw, et specifique atelier un inter dif 30mA/63A suivi d'un fusible 20A Am puis environ 25m de cable 2.5 avant le variateur.Si j'ajoute une rallonge d'environ 6m en 1.5, le variateur marche plus, la tension vbus descend sous 270v au demarrage, le micro passe en securité...

 

[nopxor]

Bonjour midodiy,

Encore bravo pour cette réalisation maîtrisée. On sent que tu t'es fait plaisir.

 

[midodiy]

Merci nopxor et j'avoue, oui c'est vrai
Pour le courant max j'ai epluché la doc ATV12 pour moteur 3cv, ils annoncent 10A permanent et 15A maxi 1mn, je suis pas ridicule

 

[Charly 57]

Merci nopxor et j'avoue, oui c'est vrai
Pour le courant max j'ai epluché la doc ATV12 pour moteur 3cv, ils annoncent 10A permanent et 15A maxi 1mn, je suis pas ridicule

Bonsoir

Bien-sur que tu n'est pas ridicule !!

Sur le mien, le temps de demarrage est reglé par un potentiometre, s'il y a surintensité, le module coupe la commande des transistors(pour se proteger) laissant le moteur non alimenter, puis reprends mais il y a encore surintensité...le moteur ne peut pas demarrer.

Une possibilité pour que la pointe de courant se reproduise et fasse déclencher, c'est qu'il n'y a pas assez de temps entre la coupure et la remise sous tension. Pendant un très court temps, le moteur asynchrone se comporte en génératrice, a une fréquence inférieure à 50 Hz. Il faut attendre que le "flux rémanent" diminue sinon il y a conflit de fréquence à la remise sous tension. Au bout d'un court instant le rotor a perdu son "aimantation" et donc le moteur ne produit plus de tension.
Dans mon "usine" lorsque l'on fait çà sur des moteurs de plusieurs Méga Watts (alim 6600 volts tri; 50 Hz fixe), on attend 0,6 secondes pendant lesquelles le moteur qui fonctionne en charge n'est pas alimenté. A la remise sous tension, le moteur grogne, mais on ne fait pas déclencher les protections de surintensité (1,6 x I nominal ).

Si tu peux "simplement" augmenter un peu le temps de coupure sur ton vario, c'est peut être un essai à faire avec le moteur qui entraine sa charge.

Qu'en penses tu ?

 

[midodiy]

Il y a un temps tres court defini par 2 composants autour du module mais il n'y a plus de probleme en prenant imax =2 X Inom soit pour un 3cv 2 X 8A= 16A eff soit 23A max, le module supporte 30A!

 

[Charly 57]

Bonsoir

Alors c'est un problème que tu as résolu, et il reste encore un peu de marge .
Tout fini bien.

 

[midodiy]

et une nouvelle carte micro avec un mc3phac en version dil vu que en chine, on trouve que ça...

 

[jbpardob]

Midodiy Hello, first congratulations on your project, it's great, second sorry to write in English, but French is not my forte. Currently, I am working with the same IGBT module, but so far I could not make it work. I tried with the circuit-sheet but I managed not to work. I would be grateful if you could guide me in a test circuit with component values.

I saw your circuit, but the implementation of my project is different. Do you have any advice for me?

Thanks again.

 

[midodiy]

hello jbpardob,
Where is your probleme? can you explain? if I can help you...pleasure for me!

 

[jbpardob]

Of course! thank you. I need to try my IGBT module (see that it is working) STGIPS30C60. I tried with the Switching time test circuit (datasheet) but I do not know what is the correct value of Rsd, Vcc, Vboot ( is a float voltage or is a capacitor?). Do you have any circuit where I can try my module, please with values of each component? What circuit did you use to try your module IGBT?