Question Onduleur triphasé

[Poulponaab]

Bonjour à tous,

Je mène un projet visant à piloter un moteur brushless triphasé 220V/50Hz, 3.2A, 490 W.

J'ai acheté l'onduleur suivant : http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/ENA2355-D.PDF
Vous trouverez ici une Application Note du device : http://www.onsemi.com/pub_link/Colla...1UC62K-E-D.PDF

Je n'arrive pas actuellement à faire tourner mon moteur.
Je tiens à préciser que ma partie puissance est obtenue depuis le secteur que je redresse par un pont de diode et filtre par une bobine (environs 1mH c'est du fait maison) et un condo (1200µF/550VDC).

Mes questions sont les suivantes:

J'ai vu sur internet que l'on pouvait faire tourner simplement ce genre de moteur avec une commande pleine onde. Si j'ai bien compris il s'agit d'envoyer 3 signaux plus ou moins sinusoïdaux déphasés de 1/3 de leur période sur les phases du moteur. L'envoi se fait de manière permanente sans tenir compte de la position du rotor. Cette période influerait directement sur la vitesse de rotation de mon moteur.

1) Est-ce bien ça une commande pleine onde?
2) Pour obtenir une telle commande est-il impératif d'envoyer une commande en PWM dont le rapport cyclique varie sur 2 transistors à la fois ( avec 6 combinaisons possibles)? En fait je ne vois pas l’intérêt de faire varier le rapport cyclique de chaque PWM. C'est pour reproduire une sinusoïde en sortie de l'onduleur?
3) La vitesse de rotation max de mon moteur (1400rpm) sera atteinte si je le pilote avec une commande pleine onde à 50Hz? Ou rien à voir?
4) Quelqu'un pourrait-il me fournir un schéma ou m'expliquer comment dimensionner et raccorder une résistance de puissance à mon moteur pour dissiper l'énergie que mon moteur produira pendant ses phases de freinage?


Merci d'avance à toutes les personnes qui prendront le temps de lire ce joli pavé et qui me répondront
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[Poulponaab]

En fait j'ai mélangé commande PWM et pleine onde!
Pour la pleine onde pas besoin de faire varier le rapport cyclique c'est vraiment tout bête comme commande!
Du coup si la variation du rapport cyclique permet de s'approcher d'une sinusoïde (cf ma question du post 1) alors la tension de sortie de l'onduleur sera pas du tout sinusoïdale avec une pleine onde non?

[erff]

Bonjour,

Du coup si la variation du rapport cyclique permet de s'approcher d'une sinusoïde (cf ma question du post 1) alors la tension de sortie de l'onduleur sera pas du tout sinusoïdale avec une pleine onde non?

En pleine onde, tu génères des tensions rectangulaires. En PWM, tu as des "trains d'impulsions" de hauteur constante mais de largeur variables dans le temps. La différence mathématique entre les deux système est que
- Pour le premier (pleine), les tensions générées contiennent le sinus désiré + des harmoniques à 150Hz, 250Hz etc... (en supposant que l'on veuille alimenter le moteur à 50Hz)
- Pour le second (PWM), les tensions générées contiennent le sinus désiré (50Hz par exemple) + des harmoniques autour de la fréquence de découpage.

Dans le second, le filtrage est bien + simple puisque la "distance" entre les harmoniques utiles et non désirés est grande (50Hz versus plusieurs kHz). Alors que dans le pleine onde, tu veux du 50Hz mais tu as aussi du 150,250 etc...

[PIXEL]

peut-on voir le schéma de la maquette ? surtout de la partie MCU ?

une photo serait bien aussi

[A voir en vidéo sur Futura]

[ranarama]

Bsr

Je mène un projet visant à piloter un moteur brushless triphasé

C'est quoi ce truc ? T'as une doc ?

[Poulponaab]

Bonjour à tous et merci de l’intérêt que vous portez à mes questions.

Je joins la datasheet de mon moteur pour ranamara et les autres.

Si je comprends bien erff piloter mon moteur avec une pleine onde à 50Hz engendrera du bruit ou des dysfonctionnement?
Cela expliquerait-il que la semaine dernière en pilotant mon moteur avec une pleine onde à 50Hz mon moteur ronflait sans bouger?
Face à ce demi échec j'ai tenté une pleine onde à 150Hz et la on était plus proche du sifflement. Au bout de 5s de sifflement mon alimentation s'est coupée et depuis mon moteur siffle pu, ronfle pu, même si je repasse à ma première commande de 50Hz

Je soupçonne que ça soit mon onduleur qui empêche le courant d'arriver aux phases de mon moteur ( les tensions sont correctes par contre) via ses mécanismes de protection mais je sais pas comment régler le problème sachant que j'ai rien changer sur le circuit et que ça marchait ( à moitié en tout cas) au début.

Enfin PIXEL je prends les photos et je les post

[Poulponaab]

Voici les photos du schéma de la carte ( désolé pour la qualité mon portable est tout pourri) et de la carte et du moteur.

Merci

[ranarama]

Salut. wow c impressionnant que t'ai tout fait toi même !
La moindre imperfection va mettre le chip en défaut d'après la doc il y a en effet moult sécurités, tant mieux. Pour ce niveau de puissance, les schémas ne sont plus plug and play, et celui là doit être coton à mettre au point car il y a de la synchro. faut faire des mesures... Je suppose que tu as au minimum un oscillo 2 voies. ça donne quoi au niveau des tensions.
Aussi réalise de petites charges tri pour tester l'onduleur avec faible niveau de courant ? 3 lampes 20W par exemple.
l'Application Note du bidule parlait de réaliser un PCB, tout ces fils qui se baladent risque de poser problème.
Pour la self, faut plutôt entourer du fer plein, le bois c'est pas génial mais ce n'est pas le pb principal à régler.

[Poulponaab]

Bonjour,

Merci pour les pistes.
J'ai effectivement un oscillo 2 voies (qu'on me prête et que je vais devoir rendre. D'ailleurs si quelqu'un connait quelqu'un qui en vend pas trop cher ça m’intéresse ) sur lequel j'ai du mal à bien visualiser la tension des phases de mon moteur car l’échelle max est de 5V par carreaux soit une différence de 100V sur l'écran. Or les signaux qui doivent sortir de l'onduleur sont des créneaux de 220V. L'onduleur est en logique négative donc la commande est plutôt comme sa => ----_----_----_
Sur l'oscillo j'arrive à visualiser la tension au borne d'une phase que je met en pièce jointe. C'est ce qu'il faut en gros pour la tension mais pas moyen de voir mieux que ça. (3 nivaux de tension : +220 ; 0 ; -220)
Sinon avec un multimètre j'ai mesuré le courant passant dans une phase et la rien du tout. Du coup je me dis que c'est l'onduleur qui fait blocage. Je sais pas pourquoi. Je vais le dessouder et en mettre un autre à la place pour voir si le premier est pas mouru et je vous tiens au courant. Et si c'est pas ça j'aurais besoin de vos lumières

Sinon j'ai un petit problème d'ordre logistique. L'onduleur en question a ses 2 masses (puissance et commande) reliées en interne. Du coup quand je branche le noir de mon oscillo sur la masse de la commande les plombs sautent (vive les oscillos numériques et leurs grosses protection). Pour faire mes mesures je suis obliger de dessouder l'une des 2 masses de l'onduleur et c'est assez embêtant. Une solution? J'ai vu que je pouvais utiliser un transfo d'isolement mais c'est cher De ce que j'ai lu sur internet c'est parce que ma partie puissance est directement liée au secteur.

[Poulponaab]

D'ailleurs même pas on arrive juste à visualiser une plage de 40V en fait sur l'écran

[ranarama]

Essaye de trouver des sondes réglables en x10

[Poulponaab]

Bonjour,

Ok pour les sondes je vais voir si je peut trouver ça.

Sinon j'ai remplacé mon onduleur, remis une commande pleine onde à 50Hz et la joie bonheur mon moteur siffle.
Y siffle mais y bouge pas d'un pouce le bougre.
J'ai essayé avec une commande à 10/20/30Hz et y siffle plus ou moins fort mais ne bouge pas.

J'ai lu à divers endroits sur ce forum que cela pourrait venir d'une fréquence de découpage trop faible.
Le truc c'est qu'il me semblait qu'en pleine onde on effectuait pas de découpage et que la fréquence de la commande influait directement sur la vitesse de rotation du moteur.
Suis-je dans l'erreur?

[antek]

J'ai pas compris comment tu fais passer instantanément la vitesse de rotation du moteur de 0 à 50 (? ou autre) t/mn.

[Poulponaab]

Bah si on peut me confirmer que la fréquence de la commande pleine onde est directement proportionnelle à la vitesse de rotation de mon moteur alors sa voudrait dire que si je met une commande à 50Hz le moteur devrait tourner à sa Vmax soit 1200tr/min.
Du coup y faudrait que je commence avec une fréquence plus basse pour permettre au moteur de démarrer tranquillement.
Mon problème est que je suis pas certains que ça marche comme ça d'autant plus que j'ai essayé une commande à 5Hz et ça bougeait pas non plus (mais ça sifflait quand même)

[antek]

. . . j'ai essayé une commande à 5Hz et ça bougeait pas non plus (mais ça sifflait quand même)

0 à 120 t/mn en combien de temps ?
Faut que tu regardes pour savoir comment démarrer un moteur synchrone.

[Poulponaab]

Ok je vais regarder mais il me semblait qu'il s'agissait d'un moteur asynchrone non?
Ou la méthode de démarrage est la même?

Je sais pas faire les citations mais dans ton post précédent tu dis qu'à 5Hz le moteur devrait tourner à 120 tr/min. Du coup tu me confirme que la fréquence de la commande est directement proportionnel à la vitesse de rotation du moteur?

Et sinon pour le 5Hz (ou toutes les autres d'ailleurs) j’envoie la commande en continu donc je lui demande pas de faire ça en un temps donné, pour l'instant j'aimerai juste qu'il tourne
Et je précise que pour l'instant il n'a aucune charge qui exerce un couple résistant.

[antek]

Ok je vais regarder mais il me semblait qu'il s'agissait d'un moteur asynchrone non?
Ou la méthode de démarrage est la même?

Je sais pas faire les citations mais dans ton post précédent tu dis qu'à 5Hz le moteur devrait tourner à 120 tr/min. Du coup tu me confirme que la fréquence de la commande est directement proportionnel à la vitesse de rotation du moteur?

Et sinon pour le 5Hz (ou toutes les autres d'ailleurs) j’envoie la commande en continu donc je lui demande pas de faire ça en un temps donné, pour l'instant j'aimerai juste qu'il tourne
Et je précise que pour l'instant il n'a aucune charge qui exerce un couple résistant.

Je mène un projet visant à piloter un moteur brushless triphasé 220V/50Hz, 3.2A, 490 W.
C'est quoi un "brushless" pour toi ?
Ta PJ se traduit en français par "moteur à courant continu sans balai" et en langage technique par "moteur synchrone à aimant permanent".
Si à 50 Hz il tourne à 1200 t/mn, à 5 Hz il tournera 10 fois moins vite.
En envoyant du 5 Hz tu lui demande d'atteindre instantanément la vitesse correspondante.

Un peu d'explications : http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11531

[Poulponaab]

Pour moi un brushless c'est un moteur sans balais. Celui sur lequel je travaille la il à des bobines au stator et des aimants permanents au rotor.
Du coup c'est un brushless pour moi

Sinon merci pour le cours. Cela appuie le fait qu'il faille une séquence de démarrage adaptée. Il faudrait donc que je diminue encore la fréquence? J'essaye à 1Hz pour voir et je te dis.

J'en déduis aussi qu'avec mon moteur a 36 bobines, j'ai 18 paires de pôles, du coup sa vitesse serait de n =f/p => n =50/18 = 2.76 tr/s ou 166 tr/min environs.
Du coup comment j’atteins les 1200 tr/min annoncé??

[antek]

Du coup c'est un brushless pour moi

Sinon merci pour le cours. Cela appuie le fait qu'il faille une séquence de démarrage adaptée. Il faudrait donc que je diminue encore la fréquence? J'essaye à 1Hz pour voir et je te dis.

Ce n'est pas une appellation technique, c'est une appellation commerciale.
Pour le démarrer il faut générer une rampe de fréquence qui commence à 0 HZ.
La vitesse de variation de cette fréquence dépend de l'inertie du rotor.
Pour obtenir la vitesse que tu veux tu génères une fréquence proportionnelle.

[Poulponaab]

Ok pour la rampe de fréquence.

La j'ai essayé en commençant directement à 5Hz et mon moteur bouge (enfin !!) mais il fait des aller-retour sur place. Un coup à gauche un coup à droite et de temps un temps un gros coup à gauche ou à droite.

Je vais essayer de diminuer encore la fréquence juste pour voir comment ça réagit, mais si je commence à 0Hz le moteur va juste se bloquer sur une position et plus bouger non? Comment modifier la fréquence du coup s'il n'est pas en rotation? De manière empirique? J'ai un capteur à effet Hall intégré au moteur pour déterminer la variation de la fréquence une fois le moteur en mouvement.

Dans mon application final le moteur sera amené à changer de sens de rotation fréquemment (disons toutes les secondes au maximum) et devra atteindre de grande vitesses (disons la Vmax soit 1200tr/min) rapidement (en moins d'une seconde si possible). Est-ce que la solution de la rampe de fréquence serait assez performante niveau temps de mise en rotation/atteinte de la vitesse désirée ou est-ce que j'en demande trop?

Merci encore pour toute tes réponses tu m'aides beaucoup

[antek]

mais si je commence à 0Hz le moteur va juste se bloquer sur une position et plus bouger non? Comment modifier la fréquence du coup s'il n'est pas en rotation? De manière empirique? J'ai un capteur à effet Hall intégré au moteur pour déterminer la variation de la fréquence une fois le moteur en mouvement.

Dans mon application final le moteur sera amené à changer de sens de rotation fréquemment (disons toutes les secondes au maximum) et devra atteindre de grande vitesses (disons la Vmax soit 1200tr/min) rapidement (en moins d'une seconde si possible). Est-ce que la solution de la rampe de fréquence serait assez performante niveau temps de mise en rotation/atteinte de la vitesse désirée ou est-ce que j'en demande trop?

Le moteur ne vas pas rester bloqué puisque tu envoies une RAMPE de fréquence.

Pour les accélération (positives ou négatives) il faudra étudier la mécanique du moteur -> les accélérations possibles sont fonction de l'inertie du rotor et de la puissance électrique disponible au stator.

Il faudra étudier un circuit de commande pour réaliser ces variations de vitesse -> asservissements en vitesse, position ou que sais-je . . .
Le capteur à effet hall mesure un courant, il te faudra probablement un capteur de position.

[invite03481543]

Ok pour la rampe de fréquence.

La j'ai essayé en commençant directement à 5Hz et mon moteur bouge (enfin !!) mais il fait des aller-retour sur place. Un coup à gauche un coup à droite et de temps un temps un gros coup à gauche ou à droite.

Je vais essayer de diminuer encore la fréquence juste pour voir comment ça réagit, mais si je commence à 0Hz le moteur va juste se bloquer sur une position et plus bouger non? Comment modifier la fréquence du coup s'il n'est pas en rotation? De manière empirique? J'ai un capteur à effet Hall intégré au moteur pour déterminer la variation de la fréquence une fois le moteur en mouvement.

Dans mon application final le moteur sera amené à changer de sens de rotation fréquemment (disons toutes les secondes au maximum) et devra atteindre de grande vitesses (disons la Vmax soit 1200tr/min) rapidement (en moins d'une seconde si possible). Est-ce que la solution de la rampe de fréquence serait assez performante niveau temps de mise en rotation/atteinte de la vitesse désirée ou est-ce que j'en demande trop?

Merci encore pour toute tes réponses tu m'aides beaucoup

Je pense que tu gagnerais beaucoup à d'abord apprendre ce qu'est un moteur brushless et comment il se gère.
Le forum n'est pas là pour donner des cours mais des conseils.
Là on part de très loin et pour un résultat qui sera sans doute nul vu les manip que tu entreprends.
Brûler les étapes et bidouiller comme tu fais t'amènera juste à cramer quelque chose bientôt.

[Poulponaab]

J'ai pas mal potasser le sujet et voila ce que je sais (ou penses savoir) sur la manière de piloter mon moteur. Reprenez moi si je suis dans l'erreur.

J'utilise une commande pleine onde. J'envoi toujours les mêmes signaux depuis un µC dans mon onduleur pour alimenter mon moteur et ce peut importe la position du rotor par rapport au stator.
Ces signaux sont carrés, décalé d'un tiers de période les uns par rapport aux autres. J'ai 6 signaux, un pour chaque transistor de l'onduleur, ou 2 par phases du moteur.
Les transistors de l'onduleur sont activés selon la séquence suivante :

 H1   L1   H2   L2   H3   L3
 1    0    0    1    0    0       étape 1
 1    0    0    0    0    1       étape 2
 0    0    1    0    0    1       étape 3
 0    1    1    0    0    0       étape 4
 0    1    0    0    1    0       étape 5
 0    0    0    1    1    0       étape 6

La fréquence à laquelle je passe les 6 étapes et revient au point de départ est la fréquence de ma commande et est directement proportionnelle à la vitesse de rotation commandée à mon moteur.
Pour démarrer celui-ci antek me conseille d'utiliser une rampe ( j'ai chercher et j'ai pas trouver beaucoup de littérature dessus mais je voit le principe) qui commencerait à 0 Hz pour aller jusqu'à la valeur de fréquence (et donc de vitesse) souhaitée. J'ai cru comprendre que ça limiterait les courants d'appels au démarrage, que ça conservait un couple constant puissant et empêcherait le moteur de décrocher puisqu'on l'entraine progressivement.
Ai-je loupé quelque chose HULK (ou les autres )?

PS: Désolé j'ai essayé de modifier le joli tableau que j'ai fait mais quoique je fasse il s'affiche mal quand j'enregistre le post du coup c'est pas trop lisible

[antek]

J'ai parlé de rampe parce que c'est le plus simple pour faire un essai.
rampe -> droite avec une pente comme y=f(x)=ax avec x=temps et y=fréquence
Cela n'a rien à voir avec la limitation de courant au démarrage qui se fait autrement.

Je crois que tu as fait les choses à l'envers.
Il faut d'abord définir les besoins mécaniques sur l'arbre de rotation -> vitesse, couple, accélération
et l'inertie maximale
Ensuite choisir le moteur
Si ça peut aider (y'a à boire et à manger, tu fais le tri) :

[DAUDET78]

Utilise la balise [CODE] et [/CODE]

H1 L1 H2 L2 H3 L3
 1  0  0  1  0  0     étape 1
 1  0  0  0  0  1     étape 2
 0  0  1  0  0  1     étape 3
 0  1  1  0  0  0     étape 4
 0  1  0  0  1  0     étape 5
 0  0  0  1  1  0     étape 6

en mode normal, le forum supprime les espaces redondants !

[ranarama]

Re,
En fait ce que tu veux faire ce n'est pas une "Onduleur triphasé" mais bien un variateur de vitesse.
J'ai cru comprendre que la conditions U/F=Cste était exigée pour ce type de commande, ce qui impliquait de prévoir une tension continue réglable (hacheur DC) par le µC. Or ce n'est pas le cas ici (puisque uniquement un pont de diode). Je m'interroge alors sur la pertinence de cette topologie. A part les docs du constructeurs, t'es tu inspiré d'une page web ? Si oui peut-tu en indiquer le(s) liens j'ai bien envie d'aller voir ça

[antek]

J'envoi toujours les mêmes signaux depuis un µC dans mon onduleur pour alimenter mon moteur et ce peut importe la position du rotor par rapport au stator.
Ces signaux sont carrés, décalé d'un tiers de période les uns par rapport aux autres.

En faisant comme ça tu obtiens une simple commande en vitesse, et à condition qu'il n'y ait pas de décrochage.

[Poulponaab]

Bonjour à tous,

D'abord merci pour les tips sur la mise en page antoane et DAUDET

Ensuite antek le moteur est la seule contrainte que j'ai pour réaliser ce projet. Le personne avec qui je travaille a déjà participer à des projets similaires en utilisant ces moteurs et ça marchait très bien.
De fait il m'assure que le moteur peut réaliser ce qu'on lui demandera au niveau puissance/ vitesse d'exécution etc....
Par ailleurs je tiens à préciser qu'il n'y connaît rien en électronique, de puissance ou autre donc oubliez les posts du type " s'il l'a déjà fait qu'il le refasse et laisse nous tranquille " ( je vous vois venir )

Enfin ranamara mon projet consiste effectivement à réaliser plus qu'un onduleur un variateur pour piloter ce moteur ( et 2 de plus d'ailleurs dans la version finale).
J'ai effectivement lu à plusieurs endroits qu'il fallait respecté cette condition U/f = cste mais comme tu le souligne la solution que j'ai adopté ne permet pas de le faire à priori. Cependant j'ai pensé qu'au niveau prog c'était réalisable en hachant ( je ne sais pas si le terme est approprié) le signal de commande uniquement lorsqu'il est actif, à la manière d'une PWM. Du coup le transistor n'est pas actif en continu mais seulement alpha% du temps et la tension vue par le moteur est de alpha% celle du bus continu. Est-ce suffisant pour U/f=cste?

J'ai lu énormément de documents, cours, mémoires sur le sujet mais rien pour la réalisation d'un variateur maison. Je prends les infos à gauche a droite et j'essaye d'avancer.
Je vous remercie encor pour votre aide , vos remarques et conseils qui m'aident beaucoup

[ranarama]

Bjr.
Hum.. J'avais surtout mal lu ton schéma, j'avais pas vu les petits trois fils (sur les 2 photos on les vois pas d'ailleurs) A mon sens la présence de ces 3 capteurs à effet hall pourrait expliquer que le procédé de cmde diffère de la commande scalaire (U/f cst) telle qu'on la trouve décrite un peu partout.
S'il y a un feedback mécanique, il s'agit donc là d'un asservissement qui est géré par la puce. Bizarre ! il va falloir investiguer pour y comprendre quelque chose...
D'autres docs chez Microchip parle plus en détail de ce procédé de cmde, inconnu (pour moi) mais plus pour très longtemps, suffit de lire tout ça pour commencer
http://www.analog.com/media/en/techn...tes/AN-857.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/e...tes/00885a.pdf
les source sont mm fournis : http://www.microchip.com/wwwAppNotes...pnote=en012037

[Poulponaab]

Pour l'instant j'utilise pas les capteur que j'ai mis sur le schéma vu qu'avec une commande pleine onde ils sont inutiles. Il n'y a qu'un seul capteur intégré au moteur mais comme j'ai lu qu'il en faudrait probablement 3 je les ai rajoutés sur le schéma et je rajouterai si nécessaire les 2 qui manquent.

Sinon j'ai essayé une commande à 1Hz ( soit 1/50ème de la vitesse max) avec une tension de 4.4V( soit 1/50ème de la tension max) pour respecter U/f =cste pour démarrer le moteur mais y bouge pas. Il me fait toujours des petits (tout petits) aller-retour gauche droite mais c'est tout.
J'ai essayé de faire tourner le moteur à la main en me disant qu'il manquait peut être d'entraînement et la mon onduleur à pété ( le pauvre, il ramasse pour moi et mes expériences débiles )

Du coup je me (re)pose la question suivante : combien de courant (à la louche) produit mon moteur lorsqu'il tourne en génératrice? Je pose la question car j'aimerai effectuer un freinage rhéostatique quand l'heure sera venue.
Pour dimensionné la résistance j'ai supposé que le moteur produirait au max 10A en phase de freinage ( est-ce réaliste pour ceux qui ont de la bouteille? trop ? pas assez?) et du coup je tombe sur une résistance de 22Ohm dissipant 2200W en gros et ça vaut super cher

Pour l'heure je dessoude mon onduleur et j'en remet un autre (mon dernier ) mais je vois pas pourquoi mon moteur bouge pas.