AC / MOSFET et PWM

[hary]

Bonjour

Je souhaite faire une petite régulation de résistance chauffante 220 VAC 50HZ à partir de microcontroleur.

J'ai zoné sur le web et vu des trucs à base de thyristor, et autre, mais je suis tenté de le faire à partir de MOSFET (2 MOSFETs Gate à Gate et Source à Source) en PWM 500Hz (base Arduino).

Certe la fréquence PWM n'a pas besoin d'être si grande pour alimenter cette résistance chauffante blindée de four, mais je le conçois comme un exercice.
J'ai lu que certains commandaient la commutation du composant de puissance quand la tension passait par 0 pour éluder les soucis de dissipation importante en régime transitoire dans le dit composant.

Avec ma fréquence PWM de 500Hz, impossible de faire de même. La commutation va se faire là où ça veut dans la sinusoïde, parfois à la puissance max !

Qu'en pensez vous ?

Je pensais utiliser des MOSFETS assez faciles à se procurer, des IR740 ou éventuellement des IRF840.

Puis-je en mettre plusieurs en // si nécessaire car le four faisait 2000W, soi environ 10A alors que les composants envisagés supportent 5-6A@25°C ?

Merci de vos avis.
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[inoxxam]

Il me semble contre productif de vouloir à tout pris utiliser une technologie en particulier pour arriver à un but. En général on adapte la technologie à ce que l'on veut faire, et pas l'inverse. Et en l'occurrence, le thyristor est bien plus adapté.
Si maintenant vraiment tu tiens à utiliser des MOSFETS, la solution qui me semble la plus indiquée est de redresser ce 220VAC, en une tension continue, et ensuite de la hacher avec tes transistors. Mais c'est bien plus compliqué, ça n'en vaut clairement pas la peine dans ce cas.
En plus de quoi, travailler sur le secteur dans des conditions décentes de sécurité ne s'improvise pas.

[hary]

Bon, je vais revoir l'histoire avec des thyristors

[DAUDET78]

Bon, je vais revoir l'histoire avec des thyristors

Non, avec MOC3041+Triac ou relais statique

[A voir en vidéo sur Futura]

[hary]

Il y a un truc que je ne comprends pas.

Si j'utilise un optocoupleur zerocrossing MOC3041 et un triac de puissance, la commutation ouvert/fermé se fera quand la tension 220V AC est à 0V si j'ai bien compris.

Je ne vois pas bien comment piloter ça en PWM à une fréquence de 500Hz.

[PIXEL]

bonne analyse , c'est effectivement impossible.

mais faire du PWM direct sur le réseau , c'est chercher les ennuis !

[hary]

Tu peux préciser svp.

Alors comment fait on pour varier la puissance d'un appareil alimenter sur le réseau ?

[Antoane]

Bonjour,

- Par variation d'angle de phase : le triac est mis en conduction un certain temps après le passage par zéro de la tension. C'est un PWM de fréquence fixe 100Hz, synchronisé sur le secteur.
- par train d'onde : on envoie un certain nombre de demis-sinusoïdes à la charge puis on en coupe l'alimentation pendant un autre certain nombre de demi-sinusoïdes. C'est un PWM de fréquence éventuellement variable, dont les temps hauts et bas sont un multiple de 10ms.

La première méthode ne peux être réalisée avec un MOC3041, il faut un MOC3011 ou équivalent, n'éyant pas de détection de passage par zéro. http://www.ti.com/lit/gpn/moc3011
La seconde méthode est préférée quand elle est utilisable, i.e. pour les charges ayant une inertie >> 10ms.

[hary]

Merci pour ces précisions.


Je pense qu'avec ma résistance blindée de four, je peux me placer dans la seconde méthode (inertie >10ms).

La suite est : comment on fait ça ?

Sinon, l’intérêt du "zerocrossing detection" est bien d'éviter une trop forte dissipation d'énergie dans le triac lors de la commutation (fermeture) ? (pour les charges résistives seulement) car pour les charges inductives et capacitives, j'ai vu que c'était pas bien le "zerocrossing detection".....sauf que le triac peut être commandé n'importe où dans la sinusoïde, mais que pour s’arrêter (s'ouvrir), celà se fera obligatoirement quand la tension de la sinusoïde passe par zero ! Donc, on fait comment pour les charges inductives ?

[PIXEL]

donc , pour du chauffage , c'est la première soluce qui est utilisée.

ça évite d'avoir à filtrer les transitoires de la commande de phase,
ce qui est toujours casse..... pieds !

ajout , pour une charge inductive , il arrive bien un moment où le courant
s'annule , mais il est vrai que ça complique le schmilblick, utilisation
de snubbers et toussa

[hary]

donc , pour du chauffage , c'est la première soluce qui est utilisée.

ça évite d'avoir à filtrer les transitoires de la commande de phase,
ce qui est toujours casse..... pieds !

Bah, c'est pas ce que j'ai compris !

[Antoane]

Bonsoir,

Je pense qu'avec ma résistance blindée de four, je peux me placer dans la seconde méthode (inertie >10ms).

La suite est : comment on fait ça ?

Si tu n'est pas trop regardant sur la linéarité, c'est à dire si tu n'exiges pas que la relation Vout=dc*Vin (avec dc le rapport cyclique) soit vérifiée il te suffit de générer un signal PWM de fréquence << 100Hz (par exemple 0.1Hz, c'est encore très rapide devant l'inertie du four) et de l'envoyer à l'opto-coupleur.

Plus la fréquence du PWM sera basse plus la relation Vout=dc*Vin sera proche de la réalité.

Sinon, l’intérêt du "zerocrossing detection" est bien d'éviter une trop forte dissipation d'énergie dans le triac lors de la commutation (fermeture) ?

Oui, ainsi (surtout en fait) que de limiter les harmonique de haut rang dans le courant consommé sur le secteur.

car pour les charges inductives et capacitives, j'ai vu que c'était pas bien le "zerocrossing detection".....

Source ?

sauf que le triac peut être commandé n'importe où dans la sinusoïde, mais que pour s’arrêter (s'ouvrir), celà se fera obligatoirement quand la tension de la sinusoïde passe par zero !

Le passage par zéro du courant, qui n'est en phase avec la tension que pour une charge purement résistive.

[hary]

Désolé, je n'ai pas les sources concernant les charges inductives, j'ai fouiné tellement partout, impossible de retrouver le lien !

Et comment on fait pour faire de la variation d'angle de phase pour pas polluer le réseau en harmoniques ? Si j'alimente un moteur, je pense que c'est la seule solution. La solution par train d'ondes n'étant à mon sens pas trop valide ?



T'es réflexions me font penser qu'en fait, c'est quand l'intensité est nulle qu'il faut commuter le triac pour éviter l'effet Joule lors de la transition du triac ! Ok pour les résistances où l'on a tension et intensité en phase.

Malgré tout, j'avais vu quelque part qu'il y avait un facteur en V^2 dans une histoire d'énergie à dissiper ???

[PIXEL]

à part les aspirateurs et les perceuses, "presque" tous les moteurs AC sont des "brushless"
qui se pilotent par de l’électronique (variation de fréquence et toussa)
pas par des triacs

[DAUDET78]

Si j'alimente un moteur, je pense que c'est la seule solution. La solution par train d'ondes n'étant à mon sens pas trop valide ?

Ta question philosophique porte sur un moteur ou une résistance de chauffage

Je souhaite faire une petite régulation de résistance chauffante 220 VAC 50HZ à partir de microcontroleur.

?????

[Antoane]

Et comment on fait pour faire de la variation d'angle de phase pour pas polluer le réseau en harmoniques ? Si j'alimente un moteur, je pense que c'est la seule solution. La solution par train d'ondes n'étant à mon sens pas trop valide ?

Quand c'est utilisé (cf post de Pixel), on filtre.
La solution par train d'ondes n'est effectivement généralement pas valable.

[abracadabra75]

Bonjour.

Pour du chauffage, pourquoi t'e.....er avec des angles de phases ou tout autre source d'ennuis?
Ce qui t'intéresse dans ce cas précis, c'est la puissance moyenne délivrée dans un intervalle de temps.
En comptant les changement de phase , tu peux déclencher le chauffage via moc30xx +triac 1 phase sur n, ou 3, ou 4 etc
Exemple: tu prend n= 100, et tu as une modulation de 1,2,3,....%
Autre avantage: tu élimines d'autant les perturbation éventuelles due aux commutations.
J'ai fait un tel système il y a plus de 20 ans, sans microcontroleur, la base du circuit étant un compteur CD40xx de 4096 pas, associé à un codeur binaire.....Increvable!

A+

[abracadabra75]

J'ajouterai que tu peux bien sûr utiliser ton arduino pour compter tes phases, et déclencher et arrêter ton triac au bon moment.
10 lignes (nombre mesuré pifométriquement) de programme doivent pouvoir faire ça....

[hary]

Ta question philosophique porte sur un moteur ou une résistance de chauffage
?????

Je suis sur une résistance !

Les différents echanges amenaient juste de nouvelles interrogations !

[DAUDET78]

Alors, pourquoi parler de moteur ? Donc réponse #4

[hary]

Alors, pourquoi parler de moteur ? Donc réponse #4

Parce que je suis curieux !

Ok pour la réponse #4.
Et puis j'ai trouvé ça !
http://www.abcelectronique.com/forum...ad.php?t=76942

Je vais donc voir comment je peut piloter ça à partir de mon cher Arduino maintenant. Des proposition ?

[Antoane]

PWM à fréquence << 100Hz qui attaque directement la led d'un MOC3041 (cf post 12).
Inutile de synchroniser la commande avec le secteur : le MOC3041 s'en charge et le rapport cyclique moyen est respecté (pas sur une période cependant, mais qu'importe étant donnée l'inertie du montage).

[hary]

Ok j'ai bien capté.

Je fignole mes recherches et reviens en cas de besoin.

Merci à vous, j'ai encore appris plein de trucs !

[Yvan_Delaserge]

Bonsoir,

Si tu n'est pas trop regardant sur la linéarité, c'est à dire si tu n'exiges pas que la relation Vout=dc*Vin (avec dc le rapport cyclique) soit vérifiée il te suffit de générer un signal PWM de fréquence << 100Hz (par exemple 0.1Hz, c'est encore très rapide devant l'inertie du four) et de l'envoyer à l'opto-coupleur.

Plus la fréquence du PWM sera basse plus la relation Vout=dc*Vin sera proche de la réalité.

Il est possible de programmer un Arduino pour obtenir de la PWM à une fréquence plus basse que 500 Hz.