325V continu pour onduleur à pont H

[Vozek]

Bonjour à tous,

Je suis en cours de réalisation d’un onduleur 230VAC à pont H pour charges inductives de 200W max. La partie commande est terminée et testé. Etant habitué aux réalisations électroniques faibles signaux, j’ai un peu de mal avec l’électronique de puissance.

L’onduleur a été testé avec succès sur du 230VAC à travers un transfo secteur 1:1. Dès que je branche le montage sur le secteur sans transfo, ça disjoncte. J’imagine que le condensateur de lissage est surdimensionné (cf. image ci-jointe) et il pompe trop de courant au démarrage. Le souci c’est que si je le réduit, le 325V continue que j’aimerais avoir aux drains des N-MOS est déformé soit par le flux allant vers la charge soit par la surtension envoyée par la charge à travers des diodes de roue libre.
La solution que j’ai trouvée est de réduire le condo de lissage à 10uF et d’ajouter une diode transil en parallèle du condo. La courbe est maintenant lisse mais la diode se prend quelques ampères à chaque changement d’alternance… Je sais bien que c’est son boulot mais le projet est à but industriel et il doit être fiable.

D’après vous est-ce la bonne solution ou bien pensez-vous que je devrais m’y prendre autrement ?
Toutes autres remarques au sujet du schéma est sont les bienvenus.

Merci par avance pour votre aide


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[Positron1]

Salut,

le projet est à but industriel et il doit être fiable.

???

[Vozek]

Par industriel, j'entends que le projet est à destination d'un atelier de production (variateur de moteur asynchrone), et j'aimerais ne pas avoir à remplacer les composants grillés toutes les deux semaines.

[inviteede7e2b6]

quelles sont tes expériences en élec de puissance ( réalisations , améliorations , etc....)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite01fb7c33]

Qu'est-ce qui disjoncte, le thermique ou le différentiel?
100µF, c'est pas énorme, néanmoins le courant d'appel de ton montage n'est absolument pas contrôlé.
As-tu calculé la valeur crête du courant dans les diodes si tu connectes ton montage au moment ou le secteur passe par ça valeur crête.
Jusque là tu as eu de la chance.

[Vozek]

Surtout des connaissances théoriques apprises en école d'ingé il y a quelques années. J'ai des gradateurs à triacs commandés par pic en Wifi pour mes luminaires et le garage. Etant plus jeune j'avais réalisé une bobine Tesla aussi. Et un projet de moto électique, le convertisseur boost faisait monter la tension à 190V. Sinon que du TTL ! Je connais donc les bases (sécurité et comportement électrique) et je sais que l'onduleur va fonctionner, mais quelque chose me dit que ce n'est pas la solution optimale.

[Vozek]

Qu'est-ce qui disjoncte, le thermique ou le différentiel?

Thermique.

100µF, c'est pas énorme, néanmoins le courant d'appel de ton montage n'est absolument pas contrôlé.
As-tu calculé la valeur crête du courant dans les diodes si tu connectes ton montage au moment ou le secteur passe par ça valeur crête.

Difficile à mesurer vu que mon oscillo est sur le même disjoncteur que le montage. Je vais le déconnecter de la terre en faisant bien attention et mettre un disjoncteur séparé pour le montage. Je n'aime pas faire ça mais peux être que ce n'est pas le condo mais un court-circuit sur les transistor...

Jusque là tu as eu de la chance.

De la chance ? Que ça marche ? Que je sois encore vivant ?

[inviteede7e2b6]

on ne "déterre" pas un oscillo , au risque de faire enterrer...

on utilise un transfo de sécurité....

[Vozek]

on ne "déterre" pas un oscillo , au risque de faire enterrer...

on utilise un transfo de sécurité....

Le tranfo d'isolation que j'ai utilisé pour mes test lisse la pointe de courant qui fait sauter les plomb. Du coup, impossible de mesurer correctement.

Par ailleurs, comment un oscillo sans terre peux le faire griller ? Je prends certe le risque de toucher la phase sur la masse de l'oscillo, mais ça n'a jamais causé de problème sur l'appareil lui même... Des explications ?

[inviteab0c3c8c]

Bonjour,
Scénario probable : vous avez un oscilloscope dont la masse qui est mis à la terre est connecté à la masse du montage. Une fois le montage relié au secteur, le courant s'échappe de la phase vers la terre à travers les diodes D3/D4 et la masse de l'oscilloscope, ce qui fait sauter le différentiel.

[inviteede7e2b6]

c'est pas l'oscillo qui grille , c'est toi.....


Débat stérile supprimé

[Antoane]

Bonsoir,

Pour les raisons explicitées par bdom001, il est exclu de directement faire des mesures sur le secteur avec un oscilloscope (sauf cas d'oscillo très particulier). Il faut utiliser un transfo d'isolement ou, mieux, des sondes différentielles adaptées.


Il y a clairement quelques grosses lacunes dans ton circuit.
Renseigne-toi sur la composition de l'étage d'entrée des alimentations à découpages directement branchées sur le secteur : les mêmes problèmes que les tiens se posent.
Pour les drivers, tu peux utiliser l'un de ceux-ci : http://www.irf.com/product/_/N~1njcii, ou équivalent
Note que le 2N5550 est un transistor tenant 160V seulement http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/2N5550-D.PDF

Quelle est la fréquence de découpage ?

[invite01fb7c33]

Le courant d'appel, tu le calcules, tu ne le mesure pas. En plus tu n'as l'outillage qui te permettrait d'effectuer la mis sous tension au passage de la valeur crêt du secteur (Vu le schéma, il ne faut pas faire la manip).
Tu prends comme condition initiale à T0 Vcondo = 0, et tu appliques Vsecteur = 325v, et tu calcules I instantané e nous dit combien tu trouves.

[invite01fb7c33]

J'ai oublié de préciser que le calcul nécessite de regarder la datasheet des diodes et du condensateur, ou au moins de mettre des ordres de grandeur sur les paramètres de ces composants.

[inviteab0c3c8c]

Juste au cas où, d'où vient le +12V sur votre schéma ?

[invite01fb7c33]

Je dirais même les 12v.

[Vozek]

Bonjour,
Scénario probable : vous avez un oscilloscope dont la masse qui est mis à la terre est connecté à la masse du montage. Une fois le montage relié au secteur, le courant s'échappe de la phase vers la terre à travers les diodes D3/D4 et la masse de l'oscilloscope, ce qui fait sauter le différentiel.

Ce n'est pas le différentiel qui saute mais le thermique, c'est donc le courant phase/neutre qui pose problème...

Je viens de résoudre le soucis ! mon uC est synchronisé sur la phase. Il ouvrait donc le high side mosfet dés la première alternance ce qui créait un gros courant d'appel en plus du condensateur de lissage. Du coup j'ai temporisé les premières salves de 20ms et ça marche bien.

Bonsoir,
Pour les raisons explicitées par bdom001, il est exclu de directement faire des mesures sur le secteur avec un oscilloscope (sauf cas d'oscillo très particulier). Il faut utiliser un transfo d'isolement ou, mieux, des sondes différentielles adaptées.

Cela m'arrive de le faire (rarement) en me tenant à l'équar du montage et en ne faisant que plugger la prise dans le secteur et en l'enlevant apres que la mesure ce soit faite automatiquement sur l'oscillo. Vous êtes tout de même d'accord que je ne risque pas grand chose dans ce cas. Je décharge ensuite tout les condo du montage avec des gants et une pince.

Il y a clairement quelques grosses lacunes dans ton circuit.
Renseigne-toi sur la composition de l'étage d'entrée des alimentations à découpages directement branchées sur le secteur : les mêmes problèmes que les tiens se posent.

C'est pour cela que je post ma question ici.
Le pire c'est que j'ai analysé une bonne vingtaine de schémas avant de poster en me disant que mon système est bien trop simple pour fonctionner correctement, et je n'ai pas trouvé beaucoup de différences (entre l'entré secteur et le condo de lissage). Il y a bien toujours un filtre HF dont je n'ai pas besoin, et parfois une varistance, fusible, etc. mais sinon rien d'autre.

Pour les drivers, tu peux utiliser l'un de ceux-ci : http://www.irf.com/product/_/N~1njcii, ou équivalent

Je n'utilise pas de driver mais un simple montage bootstrap car je découpe à 50Hz. Seul la largeur de l'impulsion variera de 3 à 6 ms sur 10ms pour une alternance. Pour une charge inductive, ça marche pas mal.
D'ailleurs je garde le système du bootstrap car il gère seul les temps mort : le MOSFET du bas bloque avant que la capacité de celui du haut se charge et laisse passer le courant. Avec un driver je serais obligé d'envoyer 4 impulsions pour éviter les courts circuits.

Note que le 2N5550 est un transistor tenant 160V seulement http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/2N5550-D.PDF

Je sais bien mais je n'ai pas d'autres models SPICE sous la main et le NPN que j'utilise dans le montage se comporte de la même façon : MJE13005A

Juste au cas où, d'où vient le +12V sur votre schéma ?

Les 12V viennent d'un petit transfo 220/12 0.5VA + 7812.


Débat stérile et attaques ad hominem supprimées

[invite01fb7c33]

Essais quand même de nous donner au moins un ordre de grandeur du courant d'appel dans le cas critique.
La solution pour limiter le courant d'appel à une valeur raisonnable est assez simple, mais ça se mérite quand même....Allez, un petit effort.

[Vozek]

J'imagine que la solution consiste à mettre une bobine en serie.

Concernant le courant d'appel, i=C.(dU/dt).
Vu qu'il n'y a pas de resistance en route (en théorie), i = 100u x (325 / temps de monté ridiculement faible), i = + l'infini.
D'ou ma fausse intuition de départ. Heursement les condos électrolitiques on une bonne résistance interne, les diodes aussi ont un temps de monté non négligeable j'imagine.

Bon c'est quoi la réponse ?

(avec un temps de monté de 1ms, ça donne 32,5 A)

[invite01fb7c33]

On ne connait pas les références des diodes et du condensateur. Mais on peut dire que l'esr du condensateur de 100µF est de l'ordre de 1,5ohm et que la résistance dynamique des diodes est de l'ordre de 0,3ohms (0,6 pour deux diodes du pont). Avec un peu de chance on a aussi un peu d'inductance de câblage. En ne considérant que les résistances mentionnées et la tension de seuil des diodes, on sera en dessous de 153A.
Mais c'est trop pour les diodes (voir spec de la diode) et hors norme CEM pour un tel équipement.
En général pour un équipement de 200W, c'est bien de ne pas dépasser 50A. Les solutions que tu verras dans beaucoup d'équipements:
Une simple résistance en série d'environ 6,8ohm. Pour les équipements qui consomment 0,5A le coût énergétique est 1,7W
Ou un CTN qui va voir ça valeur diminuer à chaud de manière à avoir un cout énergétique de l'ordre de 1 à 2W
La résistance court-circuité par un triac après le démarrage pour les système de puissance ou la capa d'entrée est de forte valeur. C'et plus compliqué, et la gestion des micro-coupures pas très simple.
Dans ton cas une résistance de 5 ohm (à ajouter à la résistance des autres éléments) limite le courant d'appel à 50A. C'est compatible avec les normes, c'est compatible avec la valeur peak non répétitif d'une diode 1N4007. Maintenant il faut bien choisir la techno de la résistance, car la puissance crête qu'elle doit encaisser est considérable. Peu de résistances son spécifiées sur les surcharge de très faible durées.
Les constructeurs mettent parfois de la bête résistance bobinée (genre RB59) mais elle casse. Il existe cependant des résistances spécifiés pour cette fonction (Réalisée en poudre de céramique compressée) comme la série CCR de Tyco

[inviteede7e2b6]

ce genre d'alim est souvent précédée d'un temporisateur à relais qui shunte une résistance de limitation après quelques secondes.

très utilisé dans les amplis audio de forte puissance ou les chimiques sont parfois énormes.

[Vozek]

Je comprends maintenant comment tu voulais que je calcule l'intensité.
Les 50A dont tu parles, ça passe à travers un disjonceur 10A ? j'imagine que c'est concu pour délivrer une intensité plus élevé au départ (courbes B, C, D. etc. qui caractérisent le disjoncteur).

En tout cas merci pour ces solutions. J'avais vu des résistances dans les montages mais pour des puissance de 10 à 50W.
La simulation SPICE me montre qu'avec une charge de 200W, on a des pics à 600mA dans une resistance de 5ohm à chaque alternance. Soit 124mA RMS : 40W sous 330V ! Ai-je mal calculé ?

Malgrés le fait que le problème soit réglé, je vais quand même me pencher les résistance Tyco.
Encore merci

[invite01fb7c33]

Avec 1Arms tu dissiperas 5W dans une 5ohms. Par contre à la mise sous tension le pic de puissance peut atteindre 12500W.
Mais si tu regardes la datasheet d'une résistance en technologie CCR, tu verras qu'une simple 2W peut supporter 250kW pendant 300µs.
Ce qui est beaucoup plus important que ce que peuvent supporter les résistances bobinées, ces dernières sont spécifiées à 5 ou 10 Pnominal pendant 5s, mais pas d'infos sur les temps très court.

http://docs-europe.electrocomponents...6b80033a38.pdf

En fait dans une résistance bobinée, sur un temps court toute l'énergie est absorbée par le fil résistif sans qu'il ai le temps de transmettre ses calories à son support céramique. Du coup le fil atteint son point de fusion.
Sur les céramique compressée, l'énergie est immédiatement dissipée dans toute la masse de la résistance, et on trouve des spécifications jusqu'àplus de 100 000 Pnominal.

[Vozek]

Oui, au temps pour moi, puissance dissipé par effet joule : P = R . I^2