line-commutated converters (LCC) (Inversor da ITAIPU) - Página 2 - Eletrônica - Clube do Hardware
line-commutated converters (LCC) (Inversor da ITAIPU)
Por albert_emule, 29 de abril em Eletrônica
albert_emule 1.589
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@albert_emule
1 - Os diagramas poderiam ser maiores. Como está não dá para identificar os componentes.
2 - Uma primeira olhada, me parece que tem diodos demais. Talvez eu esteja enganado, mas não vi a necessidade do circuito com o segundo IGBT e diodos associados.
3 - Tem que fazer uma simulação com todos os componentes juntos no circuito, incluindo a carga.
Tem mosfets aí no esquema. Mas no circuito real terá que ser usados IGBTs do modelo IRGP4063.
Achei que seria necessário o segundo IGBT, pois quando o primeiro IGBT desliga, o indutor libera uma corrente reversa que tem que ser conduzida. Isso só acontece com o uso do segundo IGBT.
Se você estiver substituindo apenas os tiristores e passando para uma frequência mais alta, tem a seguinte alteração que me vem imediatamente à mente. Os componentes parecem que poderiam ser reduzidos de tamanho. Mas acho que não. Teria que ver o crescimento da corrente de magnetização nos indutores. Outro detalhe é que indutores com potência neles e frequências altas podem e geram ruído eletromagnético. Esse é mais um ponto a se pensar.
O indutor paralelo pode ser reduzido para 1mH
Faz a simulação com todos os componentes e inclua o arquivo gerado pelo LTspice, para que eu possa ver mais detalhes das tensões e correntes.
Segue anexado abaixo.
Funciona mais como se fosse um conversor buck. Só que é para AC.
Arquivo de simulação do circuito PWM para corrente alternada
MOR 1.230
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Acho que a tensão inverte e a corrente tende a zerar. Mas suponha a tensão subindo entre 0º e 90º dos 60Hz. A cada comutação consecutiva a corrente vai aumentando durante a condução e vai caindo menos durante o bloqueio. Então a corrente entre 0º e 90º vai subindo. Para carga resistiva a corrente voltaria para zero aos 180º.
Beleza! Agora dá para ver, Mas falta o indutor e o capacitor em // com a carga. Agora que baixei o arquivo.asc, vou ver como se comporta o circuito e depois te respondo.
Vamos ver se dá.
Se der tempo, amanhã eu simulo.
56 minutos atrás, MOR disse:
Acho que a tensão inverte e a corrente tende a zerar. Mas suponha a tensão subindo entre 0º e 90º dos 60Hz. A cada comutação consecutiva a corrente vai aumentando durante a condução e vai caindo menos durante o bloqueio. Então a corrente entre 0º e 90º vai subindo. Para carga resistiva a corrente voltaria para zero aos 180º.
A freqüência é de 25Khz.
Essa uma freqüência de comutação tão alta que os 60hz da rede elétrica está para os 25Khz assim como uma freqüência de 0.1Hz está para 60Hz.
A freqüência de 25Khz da comutação será tão alta que os 60Hz lá dos indutores parecerá corrente DC pura variando devagar
Imagine uma carga resistiva e fixa.
Sobre ela desejamos uma tensão em 60Hz. Como a carga é resistiva, a corrente estará em fase com a tensão, certo?
De 0º aos 90º em 60Hz, a corrente vai aumentar progressivamente com o formato senoidal. Aumenta em 25kHz mais com a chave ligada, que diminui, com ela desligada.
É! Pode ser que funciona, mas teria que testar.
Já que estamos conjecturando, existe um circuito que é pull-up e pull-down, ou Buck-Boost. Um circuito com ele poderia funcionar.
Vou ver se acho algo, que escrevi em algum lugar.
Bom. Não encontrei, mas fiz um substituto. Só falta juntar.
12 horas atrás, MOR disse:
Bastante interessante o circuito.
Mas em corrente alternada o problema deste seu circuito é sempre o diodo. Não dá para fazer o circuito funcionar nos dois semi-ciclos usando diodo.
No lugar do diodo tem que ser um IGBT. Mas o IGBT não conduz corrente alternada.
Daí tem que fazer aquele arranjo com uma ponte de diodos e o IGBT comutando do lado DC da ponte.
Para este seu circuito funcionar em AC iria precisar de 8 diodos e 2 IGBTs. Iria ficar parecido com aquele circuito que simulei.
A ideia seria essa:
Observe que ainda é o circuito original. Ma um circuito chaveado em 25Khz iria controlar o indutor.
Mas parece que está um pouco mais complexo que com tiristor.
@albert_emule Tentei simular o seu circuito, mas ele só foi até 450us. Não encontrou os diodos.
Quanto ao meu último circuito, teria que partir de uma tensão retificada da rede. É o Vcc.
Liga Vcc com Vcc e os dois pontos comuns. Retire um capacitor e um resistor.
O ciclo positivo funciona com as correntes 1 (chave on) e 2(chave off).
O ciclo negativo funciona com as correntes 3 e 4.
O capacitor não deve ser grande, apenas para tirar o ruído, mas deixar passar os 60 Hz.
25 minutos atrás, MOR disse:
Pode usar qualquer diodo disponível lá que seja rápido.
13 horas atrás, albert_emule disse:
Mas além disso, não tem que ter as características de tensão e de corrente? Como você conseguiu simular, você tem o arquivo spice do diodo. Pode passá-lo?
Estou achando que o seu circuito tem um custo maior de componentes.
Quanto ao meu circuito sugerido, parece ser mais simples.
Outro problema. Gerar um PWM para uma senóide é fácil, o difícil é gerar um PWM para senóide em que haja sincronismo com a onda triangular que o gera.
O pico da onda triangular em HF deve coincidir com o 0º e 180º.
Caso isso não ocorra, não haverá simetria nos instantes antes e depois desses pontos. Isso gera pulsos estreitos e mais frequências junto com 60Hz.
Pode-se evitar isso ao se desligar o PWM nos ângulos próximos ao zero da tensão senoidal, já que neles a potência é muito pequena frente à potência total. Além disso, só vai estressar ainda mais a chave de comutação, com pulsos estreitos.
O circuito de potência sugerido poderia ficar algo como na próxima figura.
Ciclos 1 (on) e 2 (off) referem-se ao ciclo positivo em 60Hz.
Ciclos 3 (on) e 4 (off) referem-se ao ciclo negativo em 60Hz.
Nos períodos 2 e 4 prevejo interação entre os dois indutores.
Até o momento prevejo apenas duas chaves, dois diodos, dois indutores e um capacitor.
9 horas atrás, MOR disse:
Não sei como fazer isso.
Eu sempre uso os componentes que já estavam disponíveis no software.
Isso mesmo. Parece mais complexo exigindo peças que não tenho.
O tradicional que você citou, usa tiristores industriais que eu tenho uns 3 aqui na sucata. Todos de 90A por 1600V
Entendo. Eu soube que isso dá mais problemas em baixas frequencias de PWM.
É o motivo daqueles inversores de freqüência de grandes motores ficaram pulando escalas de freqüência.
O PWM daqueles inversores de grandes motores é de freqüência tão baixa que dá para ouvir.
E vão pulando de faixa de freqüência para manter esta sincronia que você citou.
Ficou melhor que a minha ideia. Mas ainda complexo.
Colocar isso na prática vai exigir drivers caros e um tipo de controle mais preciso.
A ideia dos tiristores e circuitos ressonantes parece mais atraente pela simplicidade.
17 horas atrás, albert_emule disse:
Quando eu estava abrindo o LTspice, para simular o seu circuito, o app solicitou e eu consenti na atualização. O app deveria identificar os diodos.
Então estou entendendo que você quer fazer com os componentes que tem aí, na sucata.
Com eles os indutores ficam grandes e o capacitor também. Além disso, vai trabalhar apenas com ondas em 60Hz.
Provavelmente terás que incluir dois filtros LC série. Um para 3x60Hz e outro para 5x60Hz.
Então vamos retornar às origens e considerar apenas o circuito original, o da figura 1.2 da postagem #5.
O início do projeto está na postagem #14.
Vamos considerar também a postagem #17.
Vamos evoluir daí, ok?
Todas as outras opções passo a desconsiderar.
1 hora atrás, MOR disse:
Tenho os tiristores e uns 200uF em capacitores AC.
Tenho núcleos de trafos variados que acredito dê para transformar em indutor.
São apenas dois indutores certo?
Tem como mostrar como ficariam estes filtros?
Um esquema básico no papel mesmo.
Realmente isso vai ficar pesado e com filtros grandes.
Mas eu reconsiderei, pois se fosse para fazer eletrônico com PWM, eu poderia fazer logo um inversor senoidal, por já ter certa experiência. Andei montando alguns.
O problema é precisar de muitas peças caras.
Tenho essa placa de controle PWM senoidal que extraí de um esquema de no-break. Fiz uma PCB só da parte de controle PWM senoidal do no-break: https://www.youtube.com/watch?v=SIVeqqcBIew&t= com essa placa eu poderia fazer controlar uma ponte H para gerar senoide pura seguindo os seguintes passos:
1- Poderia então conseguir um trafo que alimentado em 220V, saísse uma tensão de 40Vac.
2- Em seguida somaria estes 40V aos 220V da rede para somar 260Vac.
3- iria retificar e filtrar os 260V. Em DC iríamos ter 366V DC.
4- Iria alimentar o inversor com 366V DC.
Isso seria o suficiente para a tensão não cair nem 2V mesmo com carga máxima.
O circuito dessa placa que mostrei no vídeo é muito bom.
Além de realimentar o sinal da saída de 220V na entrada do controle para poder diminuir as distorções da forma de onda, da mesma forma que se faz num amplificador de áudio, o circuito também estabiliza a tensão pelo nível DC máximo da senoide. Faz de tudo para manter o pico máximo da senoide em 310V.
E também será legal fazer uma tecnologia antiga funcionar bem
Acabei descobrindo como os filtros são configurados. Até simulei um:
A onda azul é a tensão que está entrando nos filtros.
Onda verdade é a tensão já filtrada.
L1 é o filtro de quinta harmônica.
L2 é o filtro de terceira harmônica.
2 horas atrás, albert_emule disse:
É isso aí. Só falta acrescentar o LC em paralelo.
Use como base os valores que usei na postagem #14. Seu L3 deve valer 100mH
Simulei um circuito que deu certo até o momento.
Meu app que simula o circuito (Simetrix) reclamou que ele possui muitos nós, por isso tive que fazer por partes.
A geração dos pulsos é feita com a retificação de onda completa, que atua em um transistor, que atua em um foto-acoplador. O foto-acoplador é para isolar os circuitos. Ele envia o sinal a um 555 na configuração mono-estável. Os pulsos de saída são enviados ao triac, que aciona o indutor em série com ele.
Meu simulador não possui dois terras diferentes, ou ele tem mas eu não sei. Então tive que conectar alguns pontos no terra, sem que fosse correto.
Se você puder, inclua o circuito no LTspice e teste. Aproveite para me mandar o arquivo que ele gera (.asc). Assim eu poderei acrescentar um mono estável controlado por tensão.
Segue o circuito.
Postado segunda-feira às 21:56
Em 16/05/2019 às 22:43, MOR disse:
Farei isso. Depois posto aqui.
Postado quarta-feira às 11:40
V1 é uma onda senoidal com 220Vrms = 311 x Seno (2 x pi x 60).
Os quadradinhos pequenos com alguma identificação, são pontos de conexão.
O quadradinho com indicação "1" é uma conexão entre a saída retificada com um dos terminais de R4.
Os símbolos parecendo um Y inclinado informam ao simulador para mostrar a tensão no ponto do circuito onde se encontram.