onduleur MLI (PWM)

[invite2562e666]

Bonjour,

Le sujet est régulièrement abordé, mais j'ai fait un petit onduleur (sans prétention) 12V ->220V ; avec un transfo de 40 VA.
Le primaire est commandé par un µC type 68hc908, qui donne 6 impulsions de largeur variable par demi-sinusoïde.

La sinusoïde (en annexe) n'est vraiment pas si géniale

Le problème est que je souhaiterais augmenter ce nombre de 6 à environ 12 à 20 et que malgré beaucoup de recherches sur le net, pas moyen de trouver des valeur numériques.

Alors, voilà, si quelqu'un savait où je pourrais trouver des valeurs numériques, afin d'améliorer la sinusoïde, cela me serait bien utile.

merci

thierry
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[yvan30]

Bonsoir
Va faire un tour sur le site Merlin Gerin Mr J noel Fiorina dans le cours N° 159 Onduleurs et harmoniques dis que le filtre le plus adapté est calé sur 210Hz (il faut être proche de 50Hz, et loin d'un harmonique.
Le filtre est sur le primaire du transfo.

[yvan30]

Bonsoir
Voici d'autres info.
Pour un poireau comme moi te semble t il possible de programmer un µC type 68hc908?

[invite2562e666]

Merci des informations, Yvan

J'ai lu le cours le mr Fiorina avec intérêt. Mais je ne sais pas calculer la fréquence du filtre car cela impliquerait que je connais l'impédance du transfo coté 220V, ce qui n'est pas le cas. Et toujours pas de valeur numérique pour les angles de commutation... (c'est sans doute un secret industriel?)

Sinon, bien sûr que les 68HC908 sont accessibles à tout le monde. Moi même (purement amateur), n'ayant que quelques années en moins que toi, j'ai commencé il y a un peu plus que 2 ans.
Contrairement aux idées reçues, les µC freescale (ex-motorola) sont plus faciles, plus performants, plus simples et moins chers que les PICs, que ce soit dans le bas ou le haut de gamme.

Tu es le bienvenu sur le forum dédié du www.68hc08.net , pour y poser toutes les questions même (très) élementaires que tu te poses sur les 908.

Sur ce forum Futura, il y a également quelques excellents spécialistes, n'est ce pas J.. ?

thierry

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5637435c]

J'ai lu le cours le mr Fiorina avec intérêt. Mais je ne sais pas calculer la fréquence du filtre car cela impliquerait que je connais l'impédance du transfo coté 220V, ce qui n'est pas le cas. Et toujours pas de valeur numérique pour les angles de commutation... (c'est sans doute un secret industriel?)

Salut thierry,

non ce n'est pas un secret industriel, c'est juste des mathématiques du signal.
Je vais te préparer quelque chose sur ce sujet, c'est mon domaine de prédilection.

A bientôt.

[invitef26bdcba]

Salut,

Si tu arrives à placer ton égo et ton aversion des PICs de côté, je peux te fournir un exemple de programme en langage d'Assemblage pour PICs d'un onduleur triphasé avec la reconstruction de la demi-sinusoïde en 204 points...

C'est un programme que j'ai réalisé pour la reconstruction du triphasé à partir du monophasé et ceci pour une machine à bois. L'inconvénient majeur de ce programme est l'obligation de travailler avec des MOSFETS et non des IGBTs vu les fréquences de fonctionnement...
Ce programme s'adapte sans problème pour un modèle monophasé, car il suffit simplement d'initialiser le pointeur de la table des sinus avec le bon décalage.

Comme quoi, les PICs ont de l'Avenir...

David.

[invite5637435c]

Voici un document qui te renseignera sur la technique de digitalisation utilisé pour ce type d'application, et en plus c'est Motorola qui régale, comme quoi j'ai choisit en fonction de ta sensibilité.

DavidDB tu as dû faire un bon travail avec autant de points pour une demi sinusoïde.

Un des points cruciaux est également le filtre BF que l'on doit associer ainsi que la boucle d'asservissement pour conserver un taux de distorsion faible dans toute la gamme de puissance et aux charges "brutales".
@+

[invitef26bdcba]

Complément :

S'il ne faut que le calcul numérique de la valeur du Sinus, j'ai aussi retrouvé la feuille EXCEL qui m'a permis de calculer Degré, Radian, %PWM et µSec, calculé degré par degré sur 90° (suffisant étant donné qu'en fonction du sens de lecture de ce tableau on retrouve les 360°...)

David.

[invite2562e666]

Bonjour, David

Mon « ego » n'a stritement rien à voir avec le fait que de mon opinion personnelle (qui n'est pas prête de changer), les pics 16F (au moins) sont des choses dépassées, inutilement compliquées et chères (ce qui, je le reconnais n'était sans doute pas le cas il y a 10 à 15 ans); et aussi malgré le fait que Bigo essaie de me faire passer pour un malade mental parce que j'ai osé dire que ses cours 16F, mis à part un intérêt scolaire, ne présentaient plus guère d' intérêt.

Mon objectif actuel n'est pas de faire un onduleur « industriel » avec boucle d'asservissement en tension,.. etc. Actuellement, c'est plutôt d'essayer un tout petit onduleur (d'envion 50VA) que je pourrais utiliser en camping (c'est un projet que j'ai réalisé en 1 jour); et je ne vais pas y consacrer trop de temps non plus, c'est aussi la raison pour laquelle je ne me suis pas amlusé à calculer.
A terme c'est cependant vrai que cela pourrait être un très beau projet de faire un onduleur sophistiqué de forte puissance , (j'envisage d'équiper ma maison avec des panneaux solaires, mais ce ne sera pas avant 2-3 ans).

Ceci dit, je suis quand même très intéressé et je te remercie pour ta proposition de ton tableau excell.

Mon email personnel est dans mon « profil » sur le site wwW.68hc08.net ; clique sur un de mes articles (rassure toi, il n'est pas nécessaire de s'inscrire).

Merci à Hulk également.

Thierry

[invitef26bdcba]

Salut,

Si tu considères les 16F comme "des choses dépassées, inutilement compliquées et chères", tu oublies d'y ajouter les 10F et 12F qui de ton point de vue doivent être encore plus médiocres...
Si effectivement les 16F étaient réellement dépassés comme tu l'affirmes, Microchip ne les produirait plus...
De plus, avec de telles affirmations, tu méprises bon nombre d'industriels qui à l'heure actuels utilisent ce genre de composants dans leurs produits de dernière génération.

Concernant le petit tableau Excel, je te le fais parvenir
au plus vite.

David.

[invite5637435c]

A terme c'est cependant vrai que cela pourrait être un très beau projet de faire un onduleur sophistiqué de forte puissance , (j'envisage d'équiper ma maison avec des panneaux solaires, mais ce ne sera pas avant 2-3 ans).

Ca te laissera le temps de réaliser qu'il ne faut pas perdre ton temps et ton argent dans ce genre d'aventure..., si tu me permets de te donner mon avis.

[invite2562e666]

Bonjour, Hulk

Ca te laissera le temps de réaliser qu'il ne faut pas perdre ton temps et ton argent dans ce genre d'aventure..., si tu me permets de te donner mon avis.

Tu as très fort probablement raison.
Ceci dit, une petite question : dans le document ci-dessus d'Yvan30, page 4 en bas, quels sont les avantages de la modulation "pleine onde" par rapport à la "demi -onde".

Autre petite question, aussi, qu'est ce qu'il y a dans les onduleurs "commerciaux" de 100 à 300W que l'on trouve dans le commerce souvent pour moins de 100 €. Ils supportent vraiment ces puissances ?

thierry

[invite5637435c]

Un des avantages de la commande unipolaire est liée à utiliser des interrupteurs de plus faible tension, ce qui est préférable quand ce sont des Mos.
L'inconvénient est de compexifier la commande.

Les onduleurs dont tu veux sans doute parler utilisent un principe identique mais très simplifié et se contentent de recréer une onde pseudo-sinusoïdale avec un seul angle de conduction modifiable, on l'appelle aussi "onde à carré modifié" qui a l'avantage d'être simple et économique avec une régulation correcte (+/-5%), robuste, mais en générant des harmoniques importants du fait de la forme de l'onde.
Certains appareils acceptent assez mal ce type de signal qui souvent altère le rendement de ceux-ci.
Les alimentation à découpage que l'on trouve sur les PC, accepte plutôt bien ce type de signal c'est pour ça que la plupart des onduleurs de secours économique adopte ce type de solution.

[invite2562e666]

Bonsoir,

Voilà,
Finalement, j'ai pris une découpe de 12 degrés, soit 30 par sinusoide. J'avais vu sur un site que c'était une valeur qui convenait bien et qui eliminait les harmoniques d'ordre 2 et 3. Pour chacun de ces pas, j'ai calculé le rapport cyclique et mis cela dans une modulation PWM.
Le résultat est sur la photo ci-après (désolé, un peu floue). Il n'y a plus de "dent" de scie visible (ou en tout cas très faible). Cela me semble très bon.

thierry

PS: il y a une petite erreur sur mon schéma (mais pas dans mon montage): le 2èem BUZ11 doit bien avoir la source à la masse.

[invitef26bdcba]

Salut,

Ta sinusoïde ne semble pas correct avant les 90° (ou 270°)...

Ou alors c'est un problème avec ton oscillo...

P.S. cela fait deux fois que je t'envoie un mail, et il me revient en disant que ton adresse mail n'est plus active (réponse à ton mail du 4/05)...

David.

[invite5637435c]

Oui DavidDB à raison, il faudrait que tu nous montre ce que tu génères en PWM.

[invite2562e666]

Bonjour,

Je n'ai pas d'explication à la dissymétrie de la courbe. La MLI est bien symétrique par rapport aux 90 deg. Ci-dessous une photo plus grande, avec les MLI calculés. Il faut juste encore dire que c'est "à vide".

thierry

[invite2562e666]

Non, je dois m'être trompé, je re-vérifie.

th.

[invite2562e666]

Bon, il y avait effectivement une petite erreur dans le pgm.
Voici l'image revue (ça ne change rien).

th.

[invite2562e666]

Bon, je vais en rester là, ce n'est finalement pas si mauvais.
Voici la dernière version; j'ai mis 220nF à la place de 470nF

th.

[yvan30]

Bonsoir
J'aime bien la démarche de thm.
Il est venu chercher de l'aide, et maintenant il nous fait par de son oeuvre.
Puisse être la généralité, car comme l'immense majorité des musiciens qui jouent les partitions des autres, en électronique je compose, et je me doute ne pas être le seul, avec les réalisations des ténors.
Chapeau bas et courbette pour votre gentillesse monsieur htm.
Ps avec le programme ce serais majestueux.
Yvan

[invite2562e666]

Voilà le programme (très minimaliste) et une photo de "l'objet"

thierry

PS: c'est un parfait petit projet à faire avec le programmateur/debugger USBSPYDER08 (vendu 9,75 eur chez elektor.fr)

[invite7990ec44]

Merci d'avoir partager ta realisation. c vrai, je la trouve aussi interressantes.

[invite5637435c]

Salut thm et bravo pour cette mise en pratique.

Si tu me le permet j'aurai une petite remarque, en considérant 50W de charge cela fait un courant d'entrée sur le 12V de 4 à 5A selon le rendement.
Il faudrait que tu places des condensateurs faible esr de l'ordre de 4700µF ou mieux 2 de 2200µF en // pour que le courant nécessaire soit fournit sans peine à l'étage de puissance.
La forme de ta sinusoïde semble indiquer une faiblesse en courant lors de la mise en conduction de chaque étage.
Pourrais-tu mettre une sonde de scope entre le drain d'un des Mos et la masse?
Ainsi qu'entre la gate et la masse du même Mos.

@+

[invite2562e666]

Bonjour, Hulk

Je ne pensais pas mettre des aussis gros condos, sachant que c'est pour un usage sur batterie (automobile).

Sinon, voici les dernières photos (désolé, je n'ai pas un très bon oscillo)
photo "G" : sur la gate, on voit bien la modulation MLI
photo "D" : sur le drain : cela ne m'inspire pas trop
photo "S" : "quasi-sinusoide" finale.

Pour un "onduleur" à 2 balles, cela me semble acceptable.

thierry

[yvan30]

Bonsoir

...
Autre petite question, aussi, qu'est ce qu'il y a dans les onduleurs "commerciaux" de 100 à 300W que l'on trouve dans le commerce souvent pour moins de 100 €. Ils supportent vraiment ces puissances ?

thierry

J'ai fait l'achat d'un convertisseur 300W pseudo sinus chez Auchan à 35 euro.
Je l'ai testé en charge avec une lampe de couveuse de 250W, moteur de la voiture en service pour recharger la batterie, il a marché sans problème durant 2h à cette puissance, le boîtier à peine tiède son ventilo interne a fond (sa vitesse dépend de la charge) en fait le boîtier était moins chaud que les câbles alimentations qui ont bien tiédis.
il est donné pour un puissance en pointe de 900W je n'ai pas encore fait le test.
Son prédécesseur de 150W donné pour 300W en pointe allumait un halogène de 300W durant 3s, mais la démagnétisation de ma télé était plus gourmande.
Avec le 300W ça passe à l'aise.

[invite2562e666]

Bonsoir, Yvan

35 eur..., c'est démoralisant.
Une ou 2 questions : normalement un transfo de 300VA, cela pèse bien 2 à 3 kg. "l'objet" avait-il ce poids?
Tu n'as pas eu l'occasion de mesurer la tension à vide et/ou en charge ?
J'aurais été curieux aussi de voir la tête de la sinusoïde.

thierry

[yvan30]

Bonsoir
Il n'y a pas de transfo ou presque.
le principe général de ce type de convertisseur est le suivant
2 transistors en oscillateurs haute fréquence 50 à 100Khz (au pif) injectent le 12V dans un transfo ferrite qui élève la tension à pratiquement 230.1,414V 315V dans mon modèle 150W.
cette tension est redressé et charge une capa 100µF 400V
un autre circuit pilote à 50Hz un pont de 4 transistor alimenté par la capa.
Il n'y a donc plus de pic de commutation.
La sinusoïde produite est ..............................
















parfaitement ........
















carré.
En fait pseudo sinus veux dire qu'entre chaque inversion de tension il y a un temps mort bêta de 2 fois 23 degrés.
Cette astuce améliore le THD qui passe de 48% à 29%.

[invite5637435c]

Bonsoir, Yvan

35 eur..., c'est démoralisant.
Une ou 2 questions : normalement un transfo de 300VA, cela pèse bien 2 à 3 kg. "l'objet" avait-il ce poids?
Tu n'as pas eu l'occasion de mesurer la tension à vide et/ou en charge ?
J'aurais été curieux aussi de voir la tête de la sinusoïde.

thierry

Salut,

je vais te démoraliser encore plus en te disant qu'il y a 3 ans sur un salon à Hong-Kong on nous a proposé des convertisseurs 300W pseudo-sinus au prix coutant de 12 euros pièce par 300p, ça laisse songeur tout de même non?
Le pire c'est que ce sont de bons produits sur le plan fonctionnel, certes non conformes CEM comme la grande majorité des produits de puissance grand public mais quand même.

Le transfo est un push-pull travaillant à 50KHz et le principe de fonctionnement est très simple.
Un étage d'entrée comportant un circuit SG3525A cadence en déphasage des transistors type MTP50N50 montés par couple en // sur chaque bras, et connectés un peu comme ton schéma au transformateur.
La différence est qu'en sortie le signal sort à 320V environ crête à crête et est redressé par un montage à 2 diodes types ultra-fast, puis filtrée par 4 condensateurs formant un diviseur de tension capacitif avec une masse flottante sur le point milieu.
De là tu as +320V/-320V qui va ensuite être découpé à 50Hz par des IRF740 montés par paire également.
Un réseau de comparateur déclenchera à des temps de l'ordre de 1/3 les temps morts permettant d'obtenir un carré modulé et permettant d'assurer une régulation de tension de l'ordre de +/-5%, ce qui est très acceptable.
Cette technique est fiable et éprouvée depuis des lustres.

En fait le transfo push-pull est constitué d'un noyau type ETD34 en ferrite B52 ou équivalente et pèse environ 100g.

Dans ton montage thm, tu n'es pas loin d'avoir compris le principe, l'avantage de passer par un transfo HF est de pouvoir filtrer plus efficacement les signaux de découpage en utilisant un filtre LC en sortie du hachage BF (passe bas du second ordre) qui va réjecter les composantes HF du signal utile.
Le poids, le temps de réponse aux impulsions de courant, la régulation sont également inégalable avec cette technologie.

Encore un grand bravo pour ta détermination et de t'être frotté à ce type de réalisation qui en rebute souvent plus d'un.

@+

[invitecdbcfa94]

qu'est ce qu'il y a dans les onduleurs "commerciaux" de 100 à 300W que l'on trouve dans le commerce souvent pour moins de 100 €. Ils supportent vraiment ces puissances ?

Bonjour Thierry,

Je pense qu'il y a dedans tout ce que tu essaies de faire: une batterie, une rangée de MOS, un filtre moyen, un uP et quelques trucs nécessaires autour.
Le tout fabriqué en Chine en grande série -> prix de revient de quelques dizaines d'euros...
Par contre, c'est souvent en VA soit par exemple 300 VA, avec un cos phi prévu ~0.7 pour une charge type alim de PC, ça donne en fait un courant maxi correspondant à 200W avant mise en sécurité. Pour laisser une marge, on ne charge même qu'à 150W!