Hallo! Ich möchte für einen 12 kW DC-Motor (Lynch LM200-D127) einen Stromregler zur Steuerung der Drehzahl bauen. Datenblatt Motor: https://lynchmotors.co.uk/pdfs/lmc-lem-200.pdf Nach einigen Recherchen bin ich auf folgendes Video gestoßen, in dem ein sehr interessanter Ansatz beschrieben wird, einen solchen Regler zu bauen. Der im Video gezeigte Motor ist Baugleich mit meinem. https://www.youtube.com/watch?v=51UNOyQWxeI Alle Mosfets sind vom Typ IRLB4030 und sind in der Schaltung ringförmig angeordnet, sodass alle Verbindungen gleich lang sind. Das Prinzip wird im Video ab Minute 1:05 erläutert. Die Strommessung erfolgt über die Spannungsmessung am Mosfet, sodass bei 30 Mosfets und einem Strom von 400A eine Spannung von 45mV über die Drain-Source Strecke anliegt. Erklärung im Video bei Minute 9:18. Interessant ist der Ansatz der Spitzenstromregelung. Die PWM-Frequenz ist immer fest, jedoch kann ein Puls schon früher abgeschaltet werden, wenn der Maximalstrom überschritten wird. Dies soll wohl innerhalb einer Mikrosekunde geschehen. Die Stromregelung wird bei Minute 14:13 und 23:54 erklärt. Meine Frage an euch ist nun, welche Möglichkeiten es gibt, die Spannung am Mosfet zu messen, wenn man bedenkt, dass bei gesperrten Mosfets die gesamte Versorgungsspannung an den Mosfets anliegt und diese natürlich nicht meine Messschaltung beschädigen darf. Kann ich dafür einfach Z-Dioden nehmen, um den nachgeschalteten OPV zu schützen? Wie würdet ihr so etwas designen bzw. was denkt ihr, wie wurde es im Video gemacht? Gibt es evtl. ICs für eine solche indirekte Strommessung am Mosfet? Am Ende des Videos wird gesagt, dass die Ansteuerung ca. 200 SMD-Bauteile umfasst. Sieht also evtl so aus, dass alles diskret ohne Mikrocontroller aufgebaut wurde? Vielen Dank für eure Antworten im Voraus!
Dioden mit Messstrom. Die 2mV/K muss man kompensieren.
Dieter schrieb: > Bei hoheren Spannungen Kaskodenschaltung. Die Versorgungsspannung beträgt maximal 80V. Ich kann mir das mit der Kaskodeschaltung nicht ganz vorstellen wie ich das machen soll. Bei der Kaskodeschaltung sind doch zwei Transistoren in Reihe geschaltet? Jetzt habe ich ja 30 parallel geschaltete Mosfets und möchte da den Spannungsabfall messen. Wie soll ich da die Kaskodeschaltung verwenden?
Alexander K. schrieb: > Wie soll ich da die Kaskodeschaltung verwenden? Mit jeweils zwei Mosfets in Reihe geschaltet, wird natürlich am unteren Mosfet gemessen. Dort liegen je nach Kaskodenausführung dann zwischen 0-5V bis zu 0-24V.
Hast du schon mal ein vergleichbares Projekt durchgezogen? Leider ist die Leistungselektronik doch recht anspruchsvoll und verzeiht vor allem wenig Fehler. Zum Anfangen ist sowas nicht geeignet, da würde ich empfehlen zuerst einen Buckwandler mit ein paar 100 W aufzubauen. Der Lerneffekt wird gewaltig sein und genug kaputte Bauteile wirst du auch haben. Das dabei erlangte Wissen wirst du unbedingt brauchen wenn du dich an höhere Leistungen wagen möchtest. Der im Video gezeigte Ansatz ist leider alles andere als gut da die von den Leitern aufgespannten Stromschleifen sehr gross sind. Das sorgt (bedingt durch die grosse parasitäre Induktivität) für hohe Schaltverluste und und zu hohen Spannungsspitzen beim Abschalten der Halbleiter. Ohne "richtiges" PCB würde ich das nicht aufbauen. Der rotationssymmetrische Aufbau wäre prinzipiell möglich (aber nicht wirklich notwendig), bringt aber nur was, wenn man den gesamten Strompfad mitberücksichtigt. Das ist im Video nicht der Fall, die Freilaufdiode steht abseits auf einem anderen und ist über 2 Drähte angeschlossen. Die Induktivitäten (und um die geht es während dem Kommutierungsvorgang) hängen also davon ab, ob die Schalter nahe oder weit von diesen Kabeln entfernt sind.
asdf schrieb: > Der im Video gezeigte Ansatz ist leider alles andere als gut da die von > den Leitern aufgespannten Stromschleifen sehr gross sind. Das sorgt > (bedingt durch die grosse parasitäre Induktivität) für hohe > Schaltverluste und und zu hohen Spannungsspitzen beim Abschalten der > Halbleiter. Ohne "richtiges" PCB würde ich das nicht aufbauen. Der > rotationssymmetrische Aufbau wäre prinzipiell möglich (aber nicht > wirklich notwendig), bringt aber nur was, wenn man den gesamten > Strompfad mitberücksichtigt. Ok, aber ist ein Aufbau mit allen Mosfets nebeneinander nicht noch viel schlimmer als so im Kreis? Wie sieht denn eine optimale Lösung aus? Dass die Freilaufdioden extern über eine Leitung angebunden sind, finde ich auch nicht sehr optimal gelöst, aber das könnte man ja auch noch auf die Platine bringen. Das mit den hohen Schaltverlusten kann ich nicht ganz nachvollziehen. Der Herr im Video hat ja zumindest gesagt, dass sich die Mosfets auch bei Vollast nur kaum erwärmen würden. Er hat anscheinend auch keine Temperaturkompensation eingebaut (ganz am Ende des Videos wird das gesagt) sondern nimmt in Kauf, dass bei steigender Temperatur ein steigender Spannungsabfall dazu führt, früher den Strom zu begrenzen. Das könnte man natürlich implementieren, aber zielt ja gar nicht auf meine Frage ab, wie ich am besten den Spannungsabfall überhaupt messe, ohne dass bei gesperrtem Mosfet die volle Versorgungsspannung meine Messelektronik zerstört. Ich habe einen Mosfet-Treiber gefunden, der auch über den Spannungsabfall am Mosfet den Strom ermittelt: https://www.mouser.de/datasheet/2/196/Infineon-AUIR3200S-DS-v01_01-EN-1226231.pdf Jedoch müsste das ganze für 30 Mosfets skaliert werden.
Alexander K. schrieb: > einen Stromregler zur Steuerung der Drehzahl Im ersten Satz des ersten Beitrags ist schon ein dicker Fehler. Über den Strom steuert man nicht die Drehzahl, sondern das Drehmoment des Motors. Nur falls das Drehmoment stetig mit der Drehzahl gekoppelt ist kann man indirekt darüber auch die Drehzahl steuern. Falls aber aus irgendeinem Grund die Last am Motor wegfällt (Kupplung, (Boots)Schraube oder Räder drehen frei oder was auch immer) läuft die Drehzahl sofort massiv hoch.
Angehängte Dateien:
-
Mosfet.JPG
110 KB
Hier mal noch ein prinzipielles Schaltbild, bei dem ich Tipps für die Messchaltung für die Messung von U DS suche.
Stromspiegel, davon ein Pfad ueber eine Diode an Drain. Der andere Pfad über eine Diode nach Masse. Im leitenden Zustand beide Spannungen mit Differenzverstäker auswerten. Das wäre alles.
Dieter schrieb: > Stromspiegel, davon ein Pfad ueber eine Diode an Drain. Der andere Pfad > über eine Diode nach Masse. Im leitenden Zustand beide Spannungen mit > Differenzverstäker auswerten. Das wäre alles. Das Prinzip des Stromspiegels ist mir bekannt, allerdings komme ich nicht drauf, warum jetzt die Dioden in den Stromspiegel sollen. Zudem ist ein Stromspiegel doch immer durchgesteuert. Soll also ein Teilstrom eines einzelnen Mosfets noch durch den Stromspiegel geleitet werden? Dann hätte ich ja einen abweichenden Strom durch diesen Pfad aufgrund des erhöhten Innenwiderstandes im Vergleich zu den 29 parallelen Pfaden.
Die Diode hält Deiner Auswerteschaltung die hohe Spannung vom Leibe, da diese in der Gegenrichtung sperrt, wenn der Spannungsabfall am Mosfet höher sein sollte, als die Spannung, die der Stromspiegel maximal schafft.
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