Hacheur de puissance

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,

Je suis en train d'imaginer un schéma de hacheur pour attaquer un transformateur de récupération de four microondes.
On ne conserve que le primaire du transformateur. Le secondaire haute tension est remplacé par une seule spire de fort diamètre afin d'obtenir environ 2 V sous une forte intensité.
Le hacheur doit fonctionner à partir du secteur 220 V.
La fréquence de hachage doit être d'environ 150 Hz.

Pour le schéma de hacheur, je pensais modifier le montage suivant, trouvé sur Internet:

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1364403307

Ce montage fonctionne à 50 KHz, il faudra modifier les composants (47 K et 330 pF) qui fixent la fréquence de découpage pour l'abaisser à 150 Hz.


J'ai modifié le schéma de la façon suivante:

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1364403307


L'alimentation a été modifiée de manière à avoir un point milieu fixe et bien ferme, puisqu'il est relié au neutre du réseau. C'est là aussi que retourne l'extrémité du primaire non reliée aux MOSFET.

Je pense que l'on pourrait sans autre remplacer les MOSFET par des IGBT aussi gros que possible!

Je n'ai pas bien compris pourquoi le retour à la masse se fait à travers un condensateur dans le montage original. S'il y a du courant, ce pauvre condensateur va chauffer et exploser!

Que pensez-vous de ces deux modifications:
1) l'alimentation à point milieu
2) la suppression du condensateur de retour à la masse.

Merci d'avance de vos commentaires,

Amicalement,

Yvan
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[romulus123]

Bonjour,

Les images ne sont pas encore validées.

C'est quoi le but de la manip ?

Un poste de soudure par point ? ou... ?

[Tropique]

Bonjour et bienvenue parmi nous,

Que pensez-vous de ces deux modifications:
1) l'alimentation à point milieu
2) la suppression du condensateur de retour à la masse.

Je vois plusieurs problèmes potentiels.

D'abord l'IR2153. As-tu consulté sa datasheet, supporte-t-il 650V, peut-il descendre à une fréquence aussi basse que 150Hz?

Ensuite l'élimination des condensateurs sur le chemin du primaire. S'il y a la plus petite asymétrie dans le signal découpé, le transfo va faire du "flux-walking", saturer et faire exploser les transistors. Il faut toujours que le chemin DC soit coupé quelque part, ou à défaut une boucle qui surveille le courant moyen et corrige de manière active le rapport cyclique pour rester dans des limites sûres.
Je ne vois pas trop quel avantage apporterait une telle usine à gaz dans ce cas ci, il est plus simple et plus sur de conserver les condensateurs, c'est une méthode éprouvée et n'ayant que peu d'inconvénients.

[invite01fb7c33]

Les résistances aux bornes des condensateurs ont disparues. Les deux condensateurs sont en série, et leur courants de fuites légèrement différents. Ces résistances ont deux fonctions, garantir l'équilibrage des tensions aux bornes des condensateurs, et accessoirement en assurer la décharge.
Comme déjà expliqué, le condensateur de 2,2µF est indispensable pour éviter qu'il y est une composant DC dans le transformateur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Yvan_Delaserge]

Bonjour Romulus,

effectivement, nous sommes tout un groupe sur le forum "usinages", ici:

http://www.usinages.com/soudure-bras...2261-1095.html

On en est à 74 pages sur ce fil de discussion, qui a démarré il y a 3 ans!

Il est assez facile de réaliser un poste à soudure par points pour des tôles minces de quelques dixièmes de millimètre. Après quelques améliorations successives, nous avons réussi récemment à construire un poste à soudure par points avec 2 transfos de four microondes, capable de souder deux tôles de 2 mm, en y appliquant 3000 Ampères. Tout ceci à 50 Hz.

Nous essayons maintenant d'améliorer encore les performances en y ajoutant une électronique de puissance sous la forme d'un hacheur. Cela permettrait d'optimiser certains paramètres et d'améliorer les performances sous un encombrement et un poids réduits. Sans parler du prix: un transfo de récupération, quelques composants électroniques.

Vous l'aurez compris, l'idée est de rester aussi simple que possible, surtout au niveau de l'électronique.

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

Bonjour Tropique,

Bien vu! On est vraiment trop limite à 650 V avec le IR2153

http://forums.futura-sciences.com/im...attach/jpg.gif

Il faudra donc se cantonner à un redressement double alternance comme dans le schéma original. On devrait avoir 325 V après filtrage. Et il faudra adapter le nombre de spires au primaire en conséquence.

Le secondaire du transfo est composé d'une seule spire et il faut avoir 2,5 V à ce niveau. A 2,5 V par spire, le primaire devrait avoir 230/2,5 = 92 spires. Je compte 230 V de valeur moyenne au primaire au lieu de 325 V, parce que même si les MOSFET ou IGBT travaillent en hacheur, le courant dans le primaire ne sera pas en créneaux, mais va plutôt se rapprocher d'une dent de scie.

Après , il faudra ajuster la fréquence du hachage, afin de ne pas arriver au point de saturation du noyau.

Pour ce qui est de la fréquence, oui, le 2153 peut descendre à 150 Hz.

http://forums.futura-sciences.com/im...attach/jpg.gif

La fréquence de hachage a été calculée un peu à la louche. On a mesuré à 50 Hz le courant dans le primaire en fonctionnement sans charge. En augmentant progressivement avec un variac la tension aux bornes du primaire, le courant dans le primaire reste d'abord très réduit, puis augmente de manière exponentielle vers 150 V. Nous en avons tiré la conclusion qu'un transfo de four microondes, qui compte 230 spires au primaire, sature à partir de 0,65 V par spire. (150 V / 230 spires)
Or on veut 2,5 V par spire pour notre appareil de soudure par points.
2,5 V/0,65 V =3,8

Pour fonctionner hors saturation du noyau, il faut donc aussi multiplier la fréquence par 3,8

3,8 x 50 Hz= 190 Hz.

Au passage, est-ce que ce calcul vous paraît pertinent?

Pour ce qui est du flux walking, il faut savoir que les transfos de four microondes ont des tôles non entrelacées, ce qui crée un petit entrefer et réduit les risques de saturation. A l'origine,il y a même un autre artifice dans ces transfos pour éviter une saturation trop franche, c'est le shunt magnétique, que nous avons éliminé pour notre utilisation dans le poste à souder.

Ces transfos de four microondes devraient normalement avec la taille qu'ils ont, pouvoir traiter dans les 300 W. Or un four microondes produit 800 W alors que le magnétron présente un rendement de 66%. Donc un transfo de four microondes traite 1200 W! Quatre fois plus! Et il peut le faire pendant des heures! (bon, il est ventilé, mais quand même! Ceci est obtenu en le survoltant et en réduisant la saturation du noyau par les deux moyens mentionnés. Naturellement, le rendement global n'est pas optimum, mais il reste acceptable.

Enfin, mon principal souci était le condensateur de retour du primaire à la masse . Le problème que j'y vois est que ce condensateur va supporter un courant série considérable et je craindrais plutôt que ce soit lui qui explose avant les MOSFET

Et surtout, à 150-200 Hz, il faudra que ce soit un électrolytique, alors que le montage exige qu'il soit bipolaire. Donc problème. Comment pourrait-on faire pour s'en passer?


Amicalement,

Yvan

[Tropique]

Bonjour Tropique,

Bien vu! On est vraiment trop limite à 650 V avec le IR2153

http://forums.futura-sciences.com/im...attach/jpg.gif

Il faudra donc se cantonner à un redressement double alternance comme dans le schéma original. On devrait avoir 325 V après filtrage. Et il faudra adapter le nombre de spires au primaire en conséquence.

Peut-être mettre un petit autotransfo en amont, pour baisser la tension de 10%. Il ne devra faire que 10% de la puissance totale, et ça suffira pour revenir dans les "recommended operating conditions".

Le secondaire du transfo est composé d'une seule spire et il faut avoir 2,5 V à ce niveau. A 2,5 V par spire, le primaire devrait avoir 230/2,5 = 92 spires. Je compte 230 V de valeur moyenne au primaire au lieu de 325 V, parce que même si les MOSFET ou IGBT travaillent en hacheur, le courant dans le primaire ne sera pas en créneaux, mais va plutôt se rapprocher d'une dent de scie.

Attention, ce qui compte pour le noyau, c'est le flux, lié à la tension et au temps. En fonction de ces paramètres, c'est le noyau qui décide du courant. C'est la valeur moyenne de la tension qui compte, donc par exemple pour arriver au même point qu'en 150V sinus, il faut d'abord voir quelle est la tension moyenne: la tension de crête vaut 150√2=212V, la valeur moyenne est donc de 212/0.5Π=135V. Si les créneaux n'ont pas de temps mort, c'est cette valeur qu'il faudrait prendre en compte en 50Hz. Pour travailler en redressement normal (V^=160V), il suffirait d'augmenter légèrement la fréquence. Avec le doubleur de tension limité à 600V, le facteur serait de 2.2. Si le nombre de spires est réduit, il faudra majorer d'autant:

Après , il faudra ajuster la fréquence du hachage, afin de ne pas arriver au point de saturation du noyau.Pour ce qui est de la fréquence, oui, le 2153 peut descendre à 150 Hz.

http://forums.futura-sciences.com/im...attach/jpg.gif

La fréquence de hachage a été calculée un peu à la louche. On a mesuré à 50 Hz le courant dans le primaire en fonctionnement sans charge. En augmentant progressivement avec un variac la tension aux bornes du primaire, le courant dans le primaire reste d'abord très réduit, puis augmente de manière exponentielle vers 150 V. Nous en avons tiré la conclusion qu'un transfo de four microondes, qui compte 230 spires au primaire, sature à partir de 0,65 V par spire. (150 V / 230 spires)
Or on veut 2,5 V par spire pour notre appareil de soudure par points.
2,5 V/0,65 V =3,8

Pour fonctionner hors saturation du noyau, il faut donc aussi multiplier la fréquence par 3,8

3,8 x 50 Hz= 190 Hz.

Au passage, est-ce que ce calcul vous paraît pertinent?

Pour ce qui est du flux walking, il faut savoir que les transfos de four microondes ont des tôles non entrelacées, ce qui crée un petit entrefer et réduit les risques de saturation. A l'origine,il y a même un autre artifice dans ces transfos pour éviter une saturation trop franche, c'est le shunt magnétique, que nous avons éliminé pour notre utilisation dans le poste à souder.

L'entrefer ne va rien changer au problème d'une composante continue: le noyau résistera mieux à la saturation, par contre le courant va augmenter plus rapidement et plus fort en cas de déséquilibre, on en revient exactement au même point

Enfin, mon principal souci était le condensateur de retour du primaire à la masse . Le problème que j'y vois est que ce condensateur va supporter un courant série considérable et je craindrais plutôt que ce soit lui qui explose avant les MOSFET

Il faut le dimensionner correctement, la datasheet donne les infos qui permettent de connaitre le courant de ripple maximum à la fréquence souhaitée. Normalement, cela ne devrait pas poser de gros problèmes.

Et surtout, à 150-200 Hz, il faudra que ce soit un électrolytique, alors que le montage exige qu'il soit bipolaire. Donc problème. Comment pourrait-on faire pour s'en passer?

Il faut conserver la config d'origine, avec les deux condos en demi-pont.

[Yvan_Delaserge]

fabang

Re : Hacheur de puissance
Les résistances aux bornes des condensateurs ont disparues. Les deux condensateurs sont en série, et leur courants de fuites légèrement différents. Ces résistances ont deux fonctions, garantir l'équilibrage des tensions aux bornes des condensateurs, et accessoirement en assurer la décharge.


Ce serait vrai si la connexion entre les deux condensateurs de filtrage n'était pas reliée au neutre du secteur. En fait il s'agit de deux alimentations distinctes,l'une positive, l'autre négative.


Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

Tropique,

tu écris que:

Ensuite l'élimination des condensateurs sur le chemin du primaire. S'il y a la plus petite asymétrie dans le signal découpé, le transfo va faire du "flux-walking", saturer et faire exploser les transistors. Il faut toujours que le chemin DC soit coupé quelque part, ou à défaut une boucle qui surveille le courant moyen et corrige de manière active le rapport cyclique pour rester dans des limites sûres.
Je ne vois pas trop quel avantage apporterait une telle usine à gaz dans ce cas ci, il est plus simple et plus sur de conserver les condensateurs, c'est une méthode éprouvée et n'ayant que peu d'inconvénients.

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Le flux pour le courant continu est déjà coupé, puisque le retour du primaire arrive au point commun des deux condensateurs de filtrage, dans le montage original.

Inutile donc d'ajouter un condo en série!

Dans mon montage modifié, le point milieu entre les condensateurs est relié au neutre du réseau. Donc là peut-être qu'un condensateur série serait nécessaire, en effet.

Mais de toutes façons, ma modif de l'alim est à oublier, puisque l'IC ne tient pas plus de 600 V.

Qu'en pensez-vous?

Amicalement,

Yvan

[Tropique]

Le flux pour le courant continu est déjà coupé, puisque le retour du primaire arrive au point commun des deux condensateurs de filtrage, dans le montage original.

Inutile donc d'ajouter un condo en série!

C'est précisément ce que j'ai dit:

Il faut conserver la config d'origine, avec les deux condos en demi-pont.

Dans mon montage modifié, le point milieu entre les condensateurs est relié au neutre du réseau. Donc là peut-être qu'un condensateur série serait nécessaire, en effet.

Mais de toutes façons, ma modif de l'alim est à oublier, puisque l'IC ne tient pas plus de 600 V.

Qu'en pensez-vous?

A moins d'employer un autotransfo d'ajustement, ce n'est pas possible mais de toutes manières il est préférable d'agir sur le nombre de spires primaire, cela permettra de travailler à des tensions plus raisonnables

[Yvan_Delaserge]

Bonjour Tropique,

Je me suis un peu renseigné sur le flux walking. Il y a un échange intéressant sur ce forum:

http://www.edaboard.com/thread138849.html

On y dit que le flux walking peut être un problème lorsque le hacheur est équipé de transistors bipolaires, mais pas si l'on choisit des MOSFET.

La base du phénomène serait en fait l'emballement thermique des bipolaires. En cas d'utilisation de MOSFETs, comme leur gain baisse lorsque leur température augmente, le phénomène de flux walking n'apparaît pas.

Quên pensez-vous?


Amicalement,

Yvan

[Tropique]

Quên pensez-vous?

Que ceux qui comptent sur l'échauffement des composants de puissance pour équilibrer le flux doivent attendre lundi avec impatience: ils savent que les cloches seront au rendez-vous, et vont déverser sur eux plein de cadeaux.

Plus sérieusement, s'il n'y avait vraiment pas moyen de faire autrement, ce serait gérable (je veux dire autrement que par l'échauffement). Il faudrait estimer les bornes maximales de l'asymétrie, voir à quel courant elle aboutirait en fonction de la résistance, et surdimensionner le transfo en conséquence, et éventuellement rajouter une résistance supplémentaire pour augmenter suffisamment les pertes cuivre.
Mais franchement, pourquoi s'em..bêter à faire des trucs compliqués, pénalisants et foireux quand la solution est sous la main?

[Yvan_Delaserge]

Je me suis livré à une petite simulation du montage.
J'ai réduit fortement le drive dans le MOSFET du haut et j'ai représenté dans le graphique: En vert le courant dans le primaire du transfo et en violet, la tension au point de connexion entre les deux condensateurs de filtrage de l'alim. J'ai supprimé le condensateur en série dans le retour du primaire.
http://forums.futura-sciences.com/im...attach/jpg.gif

On voit qu'après quelques alternances, la tension se modifie et le courant se symétrise par rapport au zéro.

Mon interprétation est la suivante: si le MOSFET du haut débite moins, le condensateur de filtrage du haut se décharge moins et sa tension augmente, ce qui tend à augmenter l'intensité fournie par le MOSFET du haut.

Les condensateurs de filtrage remplissent donc déjà la fonction d'interrompre la composante continue en direction des deux lignes de l'alim. Inutile d'ajouter encore un condensateur en série dans le retour du primaire.

Qu'en pensez-vous?

Amicalement,

Yvan

[Tropique]

J'ai réduit fortement le drive dans le MOSFET du haut et j'ai représenté dans le graphique: En vert le courant dans le primaire du transfo et en violet, la tension au point de connexion entre les deux condensateurs de filtrage de l'alim. J'ai supprimé le condensateur en série dans le retour du primaire.
http://forums.futura-sciences.com/im...attach/jpg.gif

Réduit le drive? Comment? Et quelle drole d'idée, la dernière chose que l'on souhaite dans un convertisseur, c'est qu'un des éléments passe en linéaire.
Il faudrait poster au minimum le schéma, et de préférence l'asc aussi pour pouvoir discuter sur des bases concrètes.
En tous cas, si la tension apparait aux bornes des condos, ils vont à la destruction à court terme

On voit qu'après quelques alternances, la tension se modifie et le courant se symétrise par rapport au zéro.

Mon interprétation est la suivante: si le MOSFET du haut débite moins, le condensateur de filtrage du haut se décharge moins et sa tension augmente, ce qui tend à augmenter l'intensité fournie par le MOSFET du haut.

Les condensateurs de filtrage remplissent donc déjà la fonction d'interrompre la composante continue en direction des deux lignes de l'alim. Inutile d'ajouter encore un condensateur en série dans le retour du primaire.

Je ne comprends pas très bien la logique: le doubleur étant exclu, on parle bien du redressement + demi-pont?
Il faut vraiment poster le schéma.
Dans ce cas, la réjection du DC est automatique, il serait compliqué et coûteux de faire autrement.

Ceci dit, je saisis toujours pas la logique de vouloir à tout prix faire passer du DC dans le transfo: de toutes façons, il ne l'acceptera pas.
Quant à réduire les courants dans les condos, ce n'est pas ça non: le courant de ripple et celui du convertisseur vont s'y additionner dans tous les cas: ils verront la moyenne quadratique de ces courants. Sauf que si on se fie au graphique ci-dessus, ce sera pire puisque les alternances négatives font 16A crête contre 8A pour les positives.
L'augmentation du courant de crête va augmenter significativement le courant rms, et donc stresser plus les condos, en plus du reste.
Alors, quelle est la raison impérieuse qui exige cette configuration, malgré tous ses inconvénients?

[Biname]

Il faudrait lire les AN et datasheet du IR2153.

http://www.irf.com/product-info/data...ata/ir2153.pdf
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1085.pdf

L'IR2153 ne connait pas le point milieu du secteur redressé et ne veut pas le connaître. Il connait un 0V et un +600V dans ce cas ; son circuit de commande a son négatif à 0V et son positif régulé à +10V??. Sans un condensateur série placé sur le primaire les deux mosfets ___N___ vont voir une oscillation de ???+-350V??? sur leurs grilles et ne vont pas apprécier.

Bon, vous avez un nouveau problème : trouver un condensateur qui va laisser passer 1000W en CA à 150 Hz (350V suffiront .

Sauf erreursss !

[Biname]

Il faudrait lire les AN et datasheet du IR2153.

http://www.irf.com/product-info/data...ata/ir2153.pdf
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1085.pdf

L'IR2153 ne connait pas le point milieu du secteur redressé et ne veut pas le connaître. Il connait un 0V et un +600V dans ce cas ; son circuit de commande a son négatif à 0V et son positif régulé à +10V??. Sans un condensateur série placé sur le primaire les deux mosfets ___N___ vont voir une oscillation de ???+-350V??? sur leurs grilles et ne vont pas apprécier.

Bon, vous avez un nouveau problème : trouver un condensateur qui va laisser passer 1000W en CA à 150 Hz (350V suffiront .

Sauf erreursss !

Ptete pas bien compris moi ! ???? A suivre

[Tropique]

Bon, vous avez un nouveau problème : trouver un condensateur qui va laisser passer 1000W en CA à 150 Hz (350V suffiront .

Ce n'est pas réellement un problème: les condensateurs capables de filtrer une telle alimentation ont suffisamment de marge pour accepter le courant supplémentaire du convertisseur qu'ils doivent alimenter, sinon ils ne serviraient à rien dans le monde moderne, où les charges consomment toujours un courant haché.
Par contre, la fréquence de 150Hz posera un petit problème: le ripple toléré à quelques dizaines de KHz est nettement plus élevé qu'à 150Hz (l'absorption diélectrique entre en ligne de compte).
Cela peut être résolu par un surdimensionnement tout à fait acceptable du condensateur.
Bref, rien de réellement problématique

[Yvan_Delaserge]

A la demande générale, j'ai donc laissé le condensateur de retour, mais j'ai essayé de bidouiller un condensateur bipolaire avec 2 électrolytiques et deux diodes. D'après la simulation ça a l'air de marcher...

Je voudrais bien joindre le fichier asc, mais il me dit fichier non valide.
Je joins quand même le schéma.

http://forums.futura-sciences.com/im...attach/jpg.gif

Merci pour l'intérêt que vous portez à mon montage.


Amicalement,

Yvan

[Biname]

Ce n'est pas réellement un problème: les condensateurs capables de filtrer une telle alimentation ont suffisamment de marge pour accepter le courant supplémentaire du convertisseur qu'ils doivent alimenter, sinon ils ne serviraient à rien dans le monde moderne, où les charges consomment toujours un courant haché.
Par contre, la fréquence de 150Hz posera un petit problème: le ripple toléré à quelques dizaines de KHz est nettement plus élevé qu'à 150Hz (l'absorption diélectrique entre en ligne de compte).
Cela peut être résolu par un surdimensionnement tout à fait acceptable du condensateur.
Bref, rien de réellement problématique

Je ne parle pas des condensateurs de lissage 1000µF et 350V mais du condensateur d'isolement du primaire du transformateur par rapport au point milieu des 600V. Ce condensateur de 2.2µF sur le schéma qui sert de modèle et qu' Yvan a simplement supprimé ; on le retrouve sur tous les schémas de ce type(1). Dans ce condensateur non polarisé devra passer 1000W à 150 Hz et ??250V~ ... Le modèle utilise 2.2uF 250V pour 350W à 40 KHz, ici on a 1000W et 150Hz pour garder les même proportions, il faudrait environ 600(2) fois plus, soit ~1300uF 250V non polarisé ... on trouve ça où ?

(1) donc très probablement indispensable ! Toujours pas bien compris comment le chip commute le mosfet du 'haut' : VS pin 6 est flottant et VB pin 8 aussi.
Le chip ne reçoit les 600V QUE via la pin 6 VS.

(2) fréquence de hachage divisée par ~300 (40000 et 150 Hz), puissance multipliée par ~2 (350 et 1000W)

Sauf erreurzzzzz

[Biname]

Je voudrais bien joindre le fichier asc, mais il me dit fichier non valide.

Faut ajouter '.txt' to fichier.asc.txt (1)

Merci pour l'intérêt que vous portez à mon montage.

C'est amusant !

(1)(((((( l'ajout du .txt n'est pas nécessaire avec les .zip ... yenadeski comme moi qui navet pas compris ))))

[Yvan_Delaserge]

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1364664642

Ok donc voici le fichier asc avec extension txt.

Il y a un effet intéressant avec la capa de retour du primaire.

Si on regarde la puissance appliquée à la résistance de sortie de 2 mOhms, il y a un maximum pour une capacité de 150 uF pour chaque condensateur ( la résultante est donc de 75 uF).

Je me demande si c'est parce qu'il y a une résonance avec le primaire du transfo. 20 mH et 75 uF ça résonne vers 130 Hz et le montage est cadencé à 160 Hz.

La question est: Un effet de résonance est-il bénéfique? A mon avis non. On risque d'avoir des surtensions si la résistance de sortie augmente.

Amicalement,

Yvan

[Biname]

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1364664642

Ok donc voici le fichier asc avec extension txt.

Il y a un effet intéressant avec la capa de retour du primaire.

Si on regarde la puissance appliquée à la résistance de sortie de 2 mOhms, il y a un maximum pour une capacité de 150 uF pour chaque condensateur ( la résultante est donc de 75 uF).

Je me demande si c'est parce qu'il y a une résonance avec le primaire du transfo. 20 mH et 75 uF ça résonne vers 130 Hz et le montage est cadencé à 160 Hz.

La question est: Un effet de résonance est-il bénéfique? A mon avis non. On risque d'avoir des surtensions si la résistance de sortie augmente.

Amicalement,

Yvan

Oui/Non résonance ???

Plus le temps ce soir, pas te laisser languir ! Merci pour le .Asc.Txt

[Tropique]

Je ne parle pas des condensateurs de lissage 1000µF et 350V mais du condensateur d'isolement du primaire du transformateur par rapport au point milieu des 600V. Ce condensateur de 2.2µF sur le schéma qui sert de modèle et qu' Yvan a simplement supprimé ; on le retrouve sur tous les schémas de ce type(1)

.
On le retrouve pour une bonne raison: ces convertisseurs travaillent à des dizaines de KHz, et les condensateurs de filtrage font des centaines ou des milliers de µF, parce qu'ils travaillent à 100Hz.
Bien que rigoureusement parlant, ces gros condos ne passent pas le DC, 100Hz comparé à 50KHz, c'est quasiment du DC et ça suffit déjà à causer des problèmes.
D

ans ce condensateur non polarisé devra passer 1000W à 150 Hz et ??250V~ ... Le modèle utilise 2.2uF 250V pour 350W à 40 KHz, ici on a 1000W et 150Hz pour garder les même proportions, il faudrait environ 600(2) fois plus, soit ~1300uF 250V non polarisé ... on trouve ça où ?

Oui, c'est un problème, sauf qu'ici les fréquences sont du même ordre, et il n'y a pas d'inconvénient majeur à employer les condos de filtrage en liaison.

[Tropique]

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1364664642

Ok donc voici le fichier asc avec extension txt.

La simulation semble raisonnablement réaliste; il vaut mieux définir un timestep, par exemple égal au temps de montée des formes d'onde, mais ici LTspice s'en tire assez bien.
Les valeurs relatives au transfo me semblent un peu douteuses: je ne sais pas si elles ont été mesurées, et si oui dans quelles conditions, mais 1,5µH de secondaire me parait faible: c'est à peu près ce que vaudrait la spire de cuivre sans noyau. L'inductance magnétisante est conséquemment aussi faible.
Les valeurs de couplage sont un peu bizarres: sur l'image, c'est 0,8, ce qui n'est possible que pour un transfo ayant conservé son shunt magnétique (un peu raboté), et le 1 de la simu n'est possible que pour un transfo idéal, inexistant. Une valeur de 0,98 serait plus réaliste
I

l y a un effet intéressant avec la capa de retour du primaire.

Si on regarde la puissance appliquée à la résistance de sortie de 2 mOhms, il y a un maximum pour une capacité de 150 uF pour chaque condensateur ( la résultante est donc de 75 uF).

Je me demande si c'est parce qu'il y a une résonance avec le primaire du transfo. 20 mH et 75 uF ça résonne vers 130 Hz et le montage est cadencé à 160 Hz.

Oui, c'est une conséquence de ce qui précède: un couplage non-unitaire crée une inductance de fuite, qui peut résonner avec le condensateur série.
Il vaut mieux limiter le phénomène en n'exploitant pas trop l'inductance de fuite: les condensateurs capables d'entretenir une telle résonance devront être très robustes, et de toutes manières, dans une soudeuse par point, la boucle présente entre les points de soudure va déjà avoir une inductance appréciable, qu'il vaut mieux ne pas augmenter artificiellement.
Si l'inductance totale reste acceptable, les condensateurs de filtrage pourront jouer le rôle de compensateurs, sans mettre leur vie en danger: l'essentiel est de ne pas leur demander une puissance réactive importante, parce que les pertes sont un pourcentage de cette puissance réactive

La question est: Un effet de résonance est-il bénéfique? A mon avis non. On risque d'avoir des surtensions si la résistance de sortie augmente.

Voir ci dessus.
Une résonance modérée est bénéfique, parce qu'elle ne stressera pas trop les condos, et ne demandera pas une grande précision.
Il n'y a pas de risque de surtension, puisque c'est l'inductance de fuite qui résonne, donc sous charge, et avec un Q limité.
A la résonance, l'impédance de sortie sera minimale et égale aux résistances série, c'est donc un avantage par rapport à la situation normale où la réactance inductive domine.

Ajouter des condensateurs série en plus dans ce cas ci ne posera que des problèmes, à moins d'opter pour des condensateurs non électrolytiques, volumineux et couteux.

[Yvan_Delaserge]

Les valeurs relatives au transfo me semblent un peu douteuses: je ne sais pas si elles ont été mesurées, et si oui dans quelles conditions, mais 1,5µH de secondaire me parait faible: c'est à peu près ce que vaudrait la spire de cuivre sans noyau. L'inductance magnétisante est conséquemment aussi faible.

J'ai plusieurs transformateurs de four microondes de récupération. J'ai mesuré l'inductance des primaires avec un multimètre et elles se situent toutes entre 180 et 220 mH. J'ai pris une moyenne de 200 mH.
L'enroulement primaire est composé de 220 spires environ.
J'aimerais que le transfo fonctionne à 2,5 Volts par spire, tout simplement parce que le secondaire ne doit comporter qu'une seule spire afin de minimiser les pertes par effet Joule. Et on a besoin de 2,5 V au secondaire.
On va appliquer du 220 V haché au primaire. 220 V divisé par 2,5 V= 88. Le primaire devra être rebobiné avec 88 spires. (en fait, pratiquement, on va enlever des spires du primaire existant)

En résumé: primaire existant 220 spires et 200 mH
primaire partiellement débobiné à 88 spires
secondaire 1 spire
L'inductance est proportionnelle au carré des spires, qui est respectivement 48400, 7744 et 1
En faisant deux règles de trois avec l'inductance connue du primaire original et les carrés des spires, on arrive à 32 mH pour le primaire partiellement débobiné à 88 spires et 4 uH pour le secondaire à 1 spire.

Vous avez raison, c'était un peu estimé à la louche! Je corrige sur la simulation.

Les valeurs de couplage sont un peu bizarres: sur l'image, c'est 0,8, ce qui n'est possible que pour un transfo ayant conservé son shunt magnétique (un peu raboté), et le 1 de la simu n'est possible que pour un transfo idéal, inexistant. Une valeur de 0,98 serait plus réaliste

Super, merci tropique. Je me demandais justement quelle valeur choisir.

Si l'inductance totale reste acceptable, les condensateurs de filtrage pourront jouer le rôle de compensateurs, sans mettre leur vie en danger: l'essentiel est de ne pas leur demander une puissance réactive importante, parce que les pertes sont un pourcentage de cette puissance réactive

Vous voulez dire les condensateurs de retour du primaire? Pas ceux de filtrage de l'alimentation?

Une résonance modérée est bénéfique, parce qu'elle ne stressera pas trop les condos, et ne demandera pas une grande précision.
Il n'y a pas de risque de surtension, puisque c'est l'inductance de fuite qui résonne, donc sous charge, et avec un Q limité.
A la résonance, l'impédance de sortie sera minimale et égale aux résistances série, c'est donc un avantage par rapport à la situation normale où la réactance inductive domine.

Certes, mais si on ouvre accidentellement la pince de soudage, avec le hacheur en fonctionnement, la charge disparaît. Du coup, on risque d'avoir des surintensités et des surtensions. Tant les MOSFET (en fait, je vais plutôt utiliser des IGBT) que les condensateurs de retour du primaire risqueraient de ne pas apprécier, non?

Ajouter des condensateurs série en plus dans ce cas ci ne posera que des problèmes, à moins d'opter pour des condensateurs non électrolytiques, volumineux et couteux.

Je n'ai pas bien compris. Ajouter des condensateurs série à quel endroit?

Une dernière question: le condensateur de retour du primaire constitué de deux électrolytiques pontés avec des diodes: Est-ce que ça vous paraît approprié?


Merci d'avance,

Yvan

[Tropique]

J'ai plusieurs transformateurs de four microondes de récupération. J'ai mesuré l'inductance des primaires avec un multimètre et elles se situent toutes entre 180 et 220 mH. J'ai pris une moyenne de 200 mH.

C'est donc probablement sous-estimé d'un rapport 2 ou 3 par rapport à la valeur incrémentale, en puissance.
Le fer à transfos bon marché a besoin d'une certaine variation pour commencer à réagir

Vous voulez dire les condensateurs de retour du primaire? Pas ceux de filtrage de l'alimentation?

Tous confondus: ils sont en série, c'est la valeur équivalente qui compte. Mais il vaut de loin mieux s'en tenir aux deux condensateurs de filtrage, ils auront pour fonction principale de couper le DC, et accessoirement de résonner un petit peu. Cela doit rester faible, parce que sinon ils vont souffrir.
Il faut les dimensionner pour leur fonction de filtrage, et accepter leur valeur telle quelle, la compensation de l'inductance de fuite sera imparfaite, mais ce n'est pas grave, ce n'est pas leur rôle principal

Certes, mais si on ouvre accidentellement la pince de soudage, avec le hacheur en fonctionnement, la charge disparaît. Du coup, on risque d'avoir des surintensités et des surtensions. Tant les MOSFET (en fait, je vais plutôt utiliser des IGBT) que les condensateurs de retour du primaire risqueraient de ne pas apprécier, non?

Non, quand le circuit est ouvert, il n'y a plus que l'inductance magnétisante, l'inductance de fuite n'apparait qu'en charge

Je n'ai pas bien compris. Ajouter des condensateurs série à quel endroit?

Ceux que tu as mis en série, avec des diodes

Une dernière question: le condensateur de retour du primaire constitué de deux électrolytiques pontés avec des diodes: Est-ce que ça vous paraît approprié?

Encore une fois, non, des électrolytiques dans ce rôle vont être stressés, et des mylar ou autre seront gros et cher

[Biname]

Amusant le .Asc et LTSpice, merci.

Résonance :
Le transformateur vu du de la sortie des Mosfets c'est K fois la résistance du secondaire plus une réactance série négligeable en première approximation ? Non ? Sur cette base - qu'il faudrait vérifier ( ) - la résonance est improbable. Par contre, le modèle lui montre des courants dans le primaire et dans les capa sde liaison/isolement (150µF/2) ainsi que les tensions à leurs bornes que ____je____(??) n'explique que par une résonance sous un faible Q : LTSpice montre 1000V c à c aux bornes du primaire lorsque RLoad = 200 milliohms, dans ces mêmes conditions le courant dans le primaire vaut 25A c à c itou dans C75µF, un shunt de 0.1 ohms placé sur le 300V avant les mosfets LT_mesure lui aussi des __pics__ à 25A.

Capacités tête-bêche avec diodes :
je ne connaissais pas. Une recherche - légère - n'a pas montré de limites au principe ? LTSpice montre, qu'a part les -0.7 à -1.2V de VForward des diodes appliqués en inverse aux condensateurs de 150µF - en 12A quand même -, tout semble OK ? Why not ? Un test est facile ... sur le secteur au bunker avec 2x?10µF 350V !

Harmoniques :
Comme calculé ici récemment, ne pas oublier que pour un signal carré, l'harmonique de fréquence 3xF0 (450 Hz) contient ~9% de l'énergie totale (100W), 5xF0 (750 Hz) ~4%(40W) et 7*F0 (1050 Hz) ~2%(20W). Cette énergie passera 'moins bien' à travers le primaire et les capas de 150µF.

Nouveau pont diode :
En modifiant le pont diode, le transfo 220V n'est plus connecté au point milieu de la sortie redressée. Le point milieu des 300V n'est plus dépendant du transfo mais uniquement de la valeur des condensateurs de filtrage (1000µF) dont la précision est IIRC de 10 à 20% ???

Selon LTSpice, les variations de la charge sont très très mal supportées ! Le IR2153 limite-il ces courants et ces tensoins ???? Mettre la patte Ct pin 3 au COM pin 4 (la masse et 0V aussi) avec un NPN ou MosFet N arrête le hachage ???

Bonne Pâques

Sauf erreurzzzzz

[Yvan_Delaserge]

C'est donc probablement sous-estimé d'un rapport 2 ou 3 par rapport à la valeur incrémentale, en puissance.
Le fer à transfos bon marché a besoin d'une certaine variation pour commencer à réagir

Je vais refaire la mesure en branchant une charge d'une centaine de Watts au secondaire, une résistance en série avec le primaire, appliquer 150 V 50 Hz au primaire et mesurer la chute de tension. En connaissant l'impédance, je pourrait calculer l'inductance.

Tous confondus: ils sont en série, c'est la valeur équivalente qui compte. Mais il vaut de loin mieux s'en tenir aux deux condensateurs de filtrage, ils auront pour fonction principale de couper le DC, et accessoirement de résonner un petit peu. Cela doit rester faible, parce que sinon ils vont souffrir.
Il faut les dimensionner pour leur fonction de filtrage, et accepter leur valeur telle quelle, la compensation de l'inductance de fuite sera imparfaite, mais ce n'est pas grave, ce n'est pas leur rôle principal.

OK, c'était ma question de départ de ce fil de discussion. Il me semblait bien que le condensateur en série avec le retour du primaire faisait double emploi, puisque le retour se fait entre les 2 condos de filtrage. Le continu est donc déjà coupé.

Non, quand le circuit est ouvert, il n'y a plus que l'inductance magnétisante, l'inductance de fuite n'apparait qu'en charge

OK, merci, je ne savais pas.


Amicalement,

Yvan

[Tropique]

Je vais refaire la mesure en branchant une charge d'une centaine de Watts au secondaire, une résistance en série avec le primaire, appliquer 150 V 50 Hz au primaire et mesurer la chute de tension. En connaissant l'impédance, je pourrait calculer l'inductance.

Cela peut être intéressant à titre documentaire, mais il n'est pas crucial de connaitre la valeur exacte: ce qui importe est surtout de respecter le nombre de volts*seconde en fonction de la surface du noyau pour ne pas le saturer.
Après, il y a un certain courant magnétisant qui va s'établir en fonction de la valeur réelle de l'inductance magnétisante, mais ce courant sera normalement minoritaire comparé au courant du à la charge.
C'est particulièrement vrai pour les "gros" composants: les réalités dimensionnelles des composants inductifs font qu'il n'y a pas de facteur d'échelle linéaire et uniforme en fonction de la taille: certains paramètres varient en d¹, d'autres en d² ou en d³. Le résultat, c'est qu'un "gros" transfo aura toujours une inductance magnétisante confortablement élevée s'il doit satisfaire à la condition de section de noyau, cela ne devrait donc pas être un souci ici.
Pour de petits composants inductilfs, cela peut devenir un vrai problème, au point qu'il faut augmenter le nombre de spires, mais ici il n'y a aucun risque.

[Yvan_Delaserge]

Amusant le .Asc et LTSpice, merci.

Résonance :
Le transformateur vu du de la sortie des Mosfets c'est K fois la résistance du secondaire plus une réactance série négligeable en première approximation ? Non ? Sur cette base - qu'il faudrait vérifier ( ) - la résonance est improbable. Par contre, le modèle lui montre des courants dans le primaire et dans les capa sde liaison/isolement (150µF/2) ainsi que les tensions à leurs bornes que ____je____(??) n'explique que par une résonance sous un faible Q : LTSpice montre 1000V c à c aux bornes du primaire lorsque RLoad = 200 milliohms, dans ces mêmes conditions le courant dans le primaire vaut 25A c à c itou dans C75µF, un shunt de 0.1 ohms placé sur le 300V avant les mosfets LT_mesure lui aussi des __pics__ à 25A.

En effet, alors que si on utilise 2 capas de 1000 uF, on a un beau signal carré de 200 V c à c. Pas de surtension. En conclusion, quand on s'approche de la résonance, on a un coefficient de surtension de 5. Et probablement que le courant est multiplié d'autant. Donc pertes par effet Joule et surtout risques de claquage des MOSFETS.

Capacités tête-bêche avec diodes :
je ne connaissais pas. Une recherche - légère - n'a pas montré de limites au principe ? LTSpice montre, qu'a part les -0.7 à -1.2V de VForward des diodes appliqués en inverse aux condensateurs de 150µF - en 12A quand même -, tout semble OK ? Why not ? Un test est facile ... sur le secteur au bunker avec 2x?10µF 350V !

Il faut voir combien de temps le condo passe en inverse. D'après la simu, c'est 0,3 mS toutes les 30 mS. C'est 1% du temps. La couche d'alumine n'a pas le temps de disparaître.

Harmoniques :
Comme calculé ici récemment, ne pas oublier que pour un signal carré, l'harmonique de fréquence 3xF0 (450 Hz) contient ~9% de l'énergie totale (100W), 5xF0 (750 Hz) ~4%(40W) et 7*F0 (1050 Hz) ~2%(20W). Cette énergie passera 'moins bien' à travers le primaire et les capas de 150µF.

Où va aller cette énergie? Je pense qu'elle va en bonne partie être dissipée dans le noyau du transfo en pertes d'hystérésis et courants de Foucault. Pour un appareil de soudure par points, ce n'est guère un problème, parce que le cycle d'utilisation typique sera de 1 soudure d'une durée d'une seconde puis au minimum 10 secondes d'inactivité, pendant lesquelles on repositionne la pince pour une nouvelle soudure.

Si les condos électrolytiques chauffent trop,on pourrait tenir compte des harmoniques en connectant des 0,1 uF 500 V mylar en parallèle.

Nouveau pont diode :
En modifiant le pont diode, le transfo 220V n'est plus connecté au point milieu de la sortie redressée. Le point milieu des 300V n'est plus dépendant du transfo mais uniquement de la valeur des condensateurs de filtrage (1000µF) dont la précision est IIRC de 10 à 20% ???

En effet, il faudra peut-être songer à les apparier. Les résistances de 150K en parallèle ne suffiront peut-être pas à maintenir le point milieu à V alim/2.

Selon LTSpice, les variations de la charge sont très très mal supportées !

A quel niveau?

Le IR2153 limite-il ces courants et ces tensoins ????

A mon avis, il n'y a pas de feedback comme dans une alim stabilisée.
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1364813107

Le 2153 oscille, introduit les temps morts, ajoute la tension nécessaire pour actionner le MOSFET du haut et basta.

Mettre la patte Ct pin 3 au COM pin 4 (la masse et 0V aussi) avec un NPN ou MosFet N arrête le hachage ???

C'est ce que dit la doc, en effet



Il y a une chose qui m'intrigue: à quoi sert la diode D1? Elle ne figure pas dans la version plus ancienne IR2153, mais elle est incluse à l'intérieur de l'IC dans la version IR2153D

C'est une BA 159 dans le schéma présenté au début de ce fil. Une diode rapide 1A 100 V. Sans doute ce que l'on appelle la diode bootstrap?

Je vais voir si je peux trouver un modèle SPICE de cet IC chez le fabricant.

Une dernière question que je me pose: On trouve facilement de IC drivers pour des half-bridge, comme le IR 2153, justement.

Mais un montage qui serait plus intéressant dans notre cas, car il permettrait d'utiliser un transfo de four microondes avec le primaire d'origine, serait un montage en H, un full bridge, dont voici le fichier asc. Il suffit d'enlever l'extension txt.

http://forums.futura-sciences.com/im...attach/txt.gif

Un pourrait actionner chaque paire d'IGBT avec un IR 2153, avec une horloge commune, qui actionnerait les 2 IC, mais comment les déphaser de 180 degrés?

Alternativement, est-ce que vous connaissez des drivers full bridge capables de travailler à 600 V?

Amicalement,

Yvan