Controlador de motor de CA trifásico de alta potencia

Me he encontrado mucho con esta pregunta en el diseño de un controlador de motor trifásico especial que planeo construir este verano y creo que necesito preguntarle directamente para resolverlo.

Necesito poder modular CA trifásica con mosfets con un voltaje de suministro de CC de 12 a 24 voltios. Tengo esto resuelto en su mayor parte. Quiero usar solo mosfets de tipo n para la simetría de fase. Conduciéndolos con una fuente de alta potencia en relación con el suministro principal que están cambiando. Usaré acoplamiento óptico a la MCU.

Sin embargo, necesito conducir entre 8 y 200 amperios, las placas de controlador se pueden fabricar por separado en diferentes rangos de capacidad. Pero no creo que pueda evitar el cableado de mosfets en paralelo, este dispositivo también tiene que ahorrar espacio y peso.

¿Cuál es la mejor manera de crear el circuito del controlador, preferiblemente a partir de piezas de montaje en superficie?

200A en SMT??? ¡Buena suerte! :-/
Bueno, se ha hecho que los ESC rc son capaces y eso es lo que estoy haciendo, pero quiero hacerlo bien.
El mejor diseño que he encontrado tiene alrededor de 10 mosfets de montaje en superficie en paralelo por fase, todos clasificados para 30 amperios cada uno y el controlador tiene una clasificación de 200.
@stevenvh: Open-BLDC maneja corrientes continuas de 200 A y, según las fotografías, parece estar completamente montado en la superficie: open-bldc.org/wiki/File:Open-BLDC-V0_3-pstage_top.jpg

Respuestas (3)

Puede investigar la tecnología de 'transistor bipolar de puerta aislada' (IGBT). Los impulsores de motor trifásicos de alta potencia que he encontrado (varios cientos de voltios x más de 100 A) se han construido alrededor de IGBT y eran bastante compactos.

IGBT es fantástico.
-1: Los IGBT son estándar para accionamientos de motor, pero en el rango de alto voltaje. El OP ha declarado que el voltaje de suministro es de 12-24V. Para ese rango, los MOSFET son mucho más apropiados. Si va a recomendar IGBT, tenga más claro que realmente solo brindan un beneficio en voltajes altos.
@Jason S: esto no fue tanto una recomendación, sino simplemente un punto de información. Es cierto que los IGBT son dispositivos de alto voltaje (tenga en cuenta "cientos de voltios en el texto anterior) y el OP indicó solo 24 V; pero el OP también expresó el deseo de conservar espacio, lo que los IGBT hacen admirablemente, y sentí que agregaría valor a nuestro contenido, para dejar una mención de la tecnología IGBT aquí como una ayuda para aquellos lectores que puedan pasar por aquí en el futuro, que pueden no estar restringidos por el dominio del voltaje. Gracias por votar.
Eliminaré el -1 si elaboras tu respuesta. Generalmente no voto a la baja, y no es personal, pero no parece la respuesta apropiada para la pregunta del OP en este caso (aunque parece pensar lo contrario al aceptarla). Los IGBT conservan espacio solo cuando su capacidad de potencia es una mejora con respecto a otras opciones; un ingeniero de electrónica de potencia hizo un análisis en nuestra empresa hace unos años en el nivel de 3-5kW, y el punto de ruptura de equivalencia para el voltaje del bus de CC entre IGBT y MOSFET fue ~200-300V; Los IGBT de >300 V claramente lo hacen mejor y los MOSFET de <200 V claramente lo hacen mejor.

Todavía puede salirse con la suya usando mosfets individuales si usa algo como el IRF7739 que está clasificado para 40V y 375A. Las altas corrientes requerirán que use algún tipo de disipador de calor, pero si funciona con corrientes relativamente bajas, probablemente pueda escapar sin usar ninguno. Cuando fabrique la placa de circuito impreso, use un vertido de cobre de 2 oz con polígonos anchos en lugar de trazas regulares para llevar la corriente a donde debe ir.

Los mosfets de alta corriente tienen el efecto secundario de tener una carga de compuerta muy grande que requiere el uso de un IC de controlador de compuerta. Puede usar tres controladores de medio puente como el LM5107, o puede usar un controlador de puente trifásico como el FAN7388 o el IRS2336. Luego puede aislar la sección del controlador usando algo como el ISO7220 para cada par de señales PWM.

No sé si podemos salirnos con tanto cobre. Idealmente, esta cosa pesaría una onza, aunque es cierto que creo que se podrían hacer excepciones de peso para la versión de 200 amperios. ¿Qué inconvenientes tienen muchos pequeños mosfets en paralelo, especialmente los diseñados para implementarse de esa manera? ¿Reduce la resistencia de la puerta pero aumenta el rito de carga de la puerta?
Gracias por el mosfet de grado automotriz que encontré a sus nuevos hermanos mayores. AUIRF7739L2 y AUIRF7665S2. Estoy seguro de que si no lo uso esta vez, lo usaré algún día.
@minimer: Sí, puedes salirte con la tuya con tanto cobre. "2 onzas de cobre" es el término común para cobre de 71 μm de espesor, también conocido como " 2 onzas por pie cuadrado ". En realidad, no pesa 2 onzas literales a menos que su tabla tenga un área de un pie cuadrado completo.

RocketPenguin te ha dado una buena respuesta, pero quiero señalar un problema adicional. Puede sonar bien que un FET esté clasificado para 375A o lo que sea, pero revise todas las especificaciones con mucho cuidado. A menudo, la especificación de corriente máxima de un FET es inalcanzable debido a otras limitaciones. Mire el Rdson y multiplíquelo por la cifra 375A. Ese es el poder que el FET disipará en esa corriente. No he comprobado esa parte en particular, pero a menudo es considerablemente más alta que la disipación de energía máxima segura, incluso con un buen disipador de calor. Por lo tanto, la clasificación de corriente máxima es solo para pulsos cortos, pero por lo demás no es un número muy útil.

Bueno, además de la carga ridícula de la puerta, ¿cuáles son las serias desventajas de múltiples mosfets más pequeños en paralelo? Hemos comprado los mejores controladores de motor disponibles y todos están fabricados con múltiples mosfets en paralelo y estoy abierto a la idea. Pero no sé qué hacer con el cargo de la puerta.
Su rito según mis matemáticas, solo puedo empujar alrededor de 100 amperios en mi aplicación, pero esto se está acercando mucho, tal vez dos de estos en paralelo, pero no estoy seguro de que me guste el tiempo de retraso, el tiempo de subida y el tiempo de cierre. Son más de 100 ns en total y este pensamiento tiene grandes rds en resistencia.
Controlador de motor de CA trifásico de alta potencia
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v