Circuito chopper de resistencia de frenado dinámico

Quiero diseñar un circuito de frenado dinámico independiente para el controlador de motor de CA, porque para lidiar con la energía regenerativa que la fuente de CA no puede manejar, provoca un aumento del voltaje del bus de CC. El concepto está bien establecido en muchos recursos en línea que detectan el voltaje del bus de CC y disipan la energía de acceso en una "resistencia de freno".

diagrama

Quiero saber qué circuito se usa generalmente que se llama en el diagrama como "módulo chopper" y diseñarlo sin microcontrolador si es posible.

No conozco un IC que esté diseñado únicamente para este propósito, por lo que lo que me viene a la mente es un comparador con histéresis con un controlador de compuerta lateral bajo para abrir/cerrar el mosfet de frenado. pero no estoy tan seguro de si esta es una opción decente hasta que la pruebe en la realidad y vea qué tan bien funcionará.

Mi circuito de prueba de concepto:

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Así que me gustaría conocer sus comentarios sobre el tema y correcciones si me falta algo aquí.

Me imagino que le gustaría aumentar PWM de 0 a 100% a medida que el voltaje del bus de CC aumenta de V T H R mi S H O L D a V METRO A X . Su comparador da todo o nada.
Funcionaría como un oscilador de relajación, FET al tirar del bus de CC hacia abajo, luego apagarlo y el frenado lo bombea nuevamente. Siempre que la resistencia esté clasificada para disipar toda la potencia de frenado, esto se ve bien. Es posible que desee un controlador de puerta FET que se encienda y apague más rápido que ese pullup de 1k, para reducir la disipación de su FET durante las transiciones.
@Neil_UK, seguro, usaré un controlador de puerta para controlar el mosfet, algo así como MCP1407, el 1k controlará la entrada de MCP1407.
@Transistor, entonces, ¿qué propones? ¿Has diseñado tal circuito?
No. Soy un usuario industrial. Su circuito simple podría funcionar lo suficientemente bien.

Respuestas (2)

Lo que estás presentando es un método extremadamente común para tratar con la energía regenerativa. Es un circuito chopper simple para regular el voltaje DClink disipando la energía en la resistencia

Si la histéresis se realiza en el dominio del hardware (su comparador) o en el software se reduce a la arquitectura del sistema. Yo personalmente he hecho los dos

Dos consideraciones adicionales

  1. Coloque un diodo en la resistencia de frenado.

    La inductancia de tal resistencia y cables puede producir un voltaje destructivo. Siempre hay una inductancia parásita, pero los aspectos de la electrónica de potencia pueden causar que la "patada inductiva" sea un problema real. Las longitudes de los cables tienden a ser más largas e igualmente la corriente involucrada es más alta. Ambos contribuyen a una mayor V debido a L Δ I Δ t

  2. Considere un segundo comparador para una sobretensión.

Si falla el circuito de frenos, podría generar una falla en cascada durante la desaceleración. La electrónica de potencia con sobrevoltaje tiene la costumbre de explotar. Imagine la situación en la que falló su circuito de freno (resistencia de tamaño insuficiente, falla aleatoria de la resistencia, FET, comparador, etc.). Su controlador aún desacelerará transfiriendo la energía inductiva y rotacional al DClink. Normalmente, esto estaría regulado por el chopper, sin embargo, esto ya no existe y el DClink continuará aumentando mientras haya energía para transferir. En algún momento algo alcanzará su voltaje de avalancha: Inversor o Condensador. La energía almacenada en el condensador, 1 2 C V 2 ahora se disipará rápidamente y pueden ocurrir y ocurren más fallas.

en cuanto al comentario 1, he visto este diodo, gracias por aclarar por qué se usa, lo agregaré con seguridad. en cuanto a la consideración 2., no lo entendí, ¿en cascada qué y cómo?
He agregado un poco más de información para tratar de explicar las preocupaciones sobre la propagación de fallas, especialmente en esta situación.
Gracias, ahora está más claro, el segundo comparador presentará redundancia, pero esta vez para apagar el controlador, no para conectar una resistencia de freno si lo entiendo correctamente.
exactamente. Lo que debe recordar es que el voltaje más alto se debe a la desaceleración del rotor. Si lo desactiva (momentáneamente), se suprimirá la fuente de sobretensión. Depende del sistema y con dicha funcionalidad realizada en hardware, se debe considerar la lista de materiales / costo asociado. En software/firmware es una decisión más fácil.

Quiero saber qué circuito se usa generalmente que se llama en el diagrama como "módulo chopper" y diseñarlo sin microcontrolador si es posible.

Básicamente es un regulador de derivación: si el voltaje del bus de CC aumenta a un punto crítico, la resistencia de carga se coloca a través del bus hasta que toda la energía descargada se convierte en calor, pero puede haber versiones más sofisticadas y esta, por su descripción, suena como uno de esos

Sospecho que a medida que el voltaje sube por encima de cierto nivel, el MOSFET se enciende y apaga progresivamente a partir de un ciclo de trabajo bajo y si el bus sigue aumentando, el ciclo de trabajo aumenta y, en última instancia, se encenderá al 100% hasta que la energía sea disipado. Por lo tanto, el MOSFET funciona de manera eficiente y todo el calor se disipa en la resistencia.

Entonces, lo que está buscando es un circuito PWM que pueda controlar el MOSFET y un circuito de detección que "examine" el voltaje del bus para determinar cuál debería ser el ciclo de trabajo.

El examen se realiza mejor con amplificadores OP, creo. .. Circuito PWM, ¿tal vez un temporizador 555? .. desearía que hubiera una nota de aplicación sobre el tema
Sí, se puede usar un amplificador operacional que, digamos, proporcione un voltaje de salida desde cero voltios hasta, digamos, 1 voltio, donde 0 voltios significa cero servicio y 1 voltio significa 100% de servicio. Esto se puede usar para controlar un LTC6992 ( i.stack.imgur.com/Jnhsc.jpg ) y, en última instancia, puede encender y apagar el MOSFET a través de un controlador adecuado. Podrías usar un 555 pero es un poco más complicado.
buena sugerencia, no sabía acerca de LTC6992 antes. gracias