Удаленный запуск инветрорного бензогенератора, используя штатный альтернатор Опции

[Andrew_A]

Здравствуте, прошу совета !

Имеется инверторный бензогенератор 1 кВт, нужно переделать на 48VDC и сделать удаленный запуск.
Есть идея использовать штатный альтернатор для запуска - фактически это большой трехфазный шаговый двигатель (ротор - постоянный магнит).
В голову пришла схема силовой части, которая приложена. Для запуска открывается MOSFET T0, а потом с некой частотой последовательно открываются Т1,Т2,Т3. Когда ДВС запустится, закрываем все транзисторы и схема работает как классический 3х фазный выпрямитель.
Что скажете ?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ELEKTROS]

При предложенном алгоритме коммутации возникают тормозные моменты (думаю где-то 50% загнанной энергии точно в тепло превратиться), т.е. энергия запасённая в катушках фаз будет гаситься в ней же при отключении ключей Т1, Т2 и Т3. С чего вы взяли что там шаговый двигатель, по вашему описанию на бесколлекторный двигатель с постоянными магнитами похоже.

[Andrew_A]

Спасибо за ответ.

Да, это скорей вентильный двигатель, просто не вижу принципиальной разницы между ним и ШД. Увы, не силен в силовой электронике, сильно не бейте.

Насколько я понял в идеале д.б. такая схема:

Т.е. с датчиком положения ротора и мостовой (?) схемой коммутации. Вопрос состоит в том, можно ли обойтись без датчиков положения ротора ?

У китайцев есть такая неведомая хрень. Смущает происхождение и цена.

Сообщение отредактировал Andrew_A - Jun 6 2015, 18:27

[Abell]

Вопрос состоит в том, можно ли обойтись без датчиков положения ротора ?

Нет во-первых, это все же не шаговый двигатель, во-вторых - переменная и достаточно большая нагрузка в виде ДВС, которую надо раскрутить с хорошим моментом с нуля до N оборотов. А если когда двигатель все же заведется и раскрутит генератор, что будет с мосфетами?

[ELEKTROS]

Andrew_A, Принципиальной разницы в физике процессов от шагового двигателя (ШД) наверное нету (смотря какого конечно, как минимум есть три вида ШД), но у шагового полюсов в разы больше, поэтому он впринципе не может крутиться быстро.
Без ДПР думаю не обойтись (хотя есть вроде как способы управления и без него даже с нулевой скорости, но конкретно BLDC не занимался точно не знаю насколько сложно в реализации). По силовой части экономичнее всего использовать трёхфазный мост (собственно он на схеме что вы привели). Для управления есть готовые микросхемы (в том числе что вы привели), но можно и свой микроконтроллер примутить (готовых примеров кода тьма), если нужны какие нибудь доп. фишки.

[Andrew_A]

Нашел такой контроллер: http://motoneta.ru/p64181102-kontroller-volt-350.html
У него есть режим без датчиков холла. Попробую пожалуй его. Не будет работать без датчиков - придется их прикрутить.
По поводу того что будет с мосфетами когда мотор заведется - вероятно, если их максимально допустимый ток будет больше мощности альтернатора, ничего смертельного не случится.

[oleg_d]

Нашел такой контроллер: http://motoneta.ru/p64181102-kontroller-volt-350.html

Все получится, я так делал, правда на 100 киловатт. Возможно контроллер во время работы станции надо держать включенным, неизвестно как подключены мосфеты.

[Andrew_A]

oleg_d,

Все получится, я так делал

Можно поподробней ? Датчики положения ротора были ? Какая примерно схема, система управления ?

В типичном контроллере 6 мосфетов, верхние ключи соединяют обмотки фаз с плюсом питания, нижние - с минусом. Если все ключи будут закрыты, ток будет идти только через встроенные в мосфеты диоды. Которые в случае использования выпрямителя Ларионова будут включены параллельно диодам выпрямителя.

[khach]

Не получится напрямую. Момента вращающего не хватит провернуть через ВМТ. Или мультпликатор реверсивный ставить на сцепление, если генератор и мотор не на общем валу, или разгрузку клапанов внешнюю. Т.е разгоняем коленвал при постоянно открытых клапанах, а потом их закрываем и стартуем на инерции коленвала.
Ну и это все годится, если ротор генератора действительно просто постоянный магнит, а не обмотка с регулятором возбужения- у последнего момент в двигательном режиме вообще никакой.
Мост конечно нужен полный, 6 транзисторов. Потом может работать активным выпрямителем, раз все равно стоит.
Короче, просще отдельный двигатель от шруповерта с бендиксом на стартер поставить или готовый стартер от квада взять.
Там еще многое зависит от типа зажигания- зажигание на магнетке требует высокой начальной скорости коленвала, без шнурка вообще может не заработать. Если же там электронное с возможностью внешнего питания- то требования к стартеру намного менее строгие.

[Andrew_A]

Ну такие теоретические выводы имеют под собой основание, бесспорно.

Однако в качестве proof of concept - у китайцев есть коробочка, которая все замечательно делает как я описывал с 4Т движком аж 7,5 лс (там даже видео есть): http://velo-koleso.ru/p63635206-kontroller-48v-60v.html

[khach]

Однако в качестве proof of concept - у китайцев есть коробочка, которая все замечательно делает как я описывал с 4Т движком аж 7,5 лс

Обратите внимание на одну мелочь- в видео генератор- outrunner, многополюсник с внешним ротором. У оутраннера вращающий момент намного выше, чем у инраннера. Вот на таком типе генераторе запуск возможен, практически без вопрсоов.

[Andrew_A]

Так у меня тоже получается аутраннер


P.S. Еще подскажите плиз такой момент - есть схема с Mega16, питающаяся от отдельной обмотки альтернатора, и встроенным в мегу АЦП нужно мерить выпрямленное выходное напряжение силовой части альтернатора. Для этого нужен делитель и общая земля между силовой частью и питанием МК. Насколько это критично ? Не пойдут ли аццкие помехи по земле из силовой части ?
Читал тут про гальванически развязанное измерение постоянного напряжения, приуныл

[ELEKTROS]

Если проблем не хотите, например в виде неожиданного сброса МК (или же вообще сгоревшей электроники), но ставте безконтактный датчик напряжения на эффекте холла (LEM, ТВЕЛЕМ, китайские есть) или же если нужно только один уровень ловить, то можно компаратор через опторазвязку замутить.

Сообщение отредактировал ELEKTROS - Jun 8 2015, 17:21

[Andrew_A]

Если проблем не хотите

Прошу понять правильно - нужно теоретическое обоснование. Может зря стремаюсь простешей схемы )

безконтактный датчик напряжения на эффекте холла (LEM, ТВЕЛЕМ)

Можете привести рабочие схемы ?

[khach]

Я думаю, оригинальную схему электронного блока с радиокота уже скачали. Ведь микроконтроллерный модуль управления дросселем прийдется повторять или переделывать под низкое напряжение. Также знаете, что у разогнанного двигателя при резком пропадании нагрузки бывают забросы по напряжению до 700 и более В ( в исходном варианте инвертора на 220В).
Вы будете повторять исходную схему управляемого тиристорного выпрямителя (только на пропорционально большие токи) или использовать диоды силового транзисторного моста в качестве выпрямительных? В любом случае на диодах транзисорного моста может случится полное напряжение заброса и они должны такое издевательство выдерживать. Также очень интересно прикинуть необходимый ток запуска. Мне околопотолочно выидится цифра около 35 А на фазу (при 48 В питания). Т.е IGBT должен быть 50 А . Реально надо бы пусковой момент самому промерить, например динамометрическим ключом рывком. Самый большой момент будет при первом проходе ВМТ. Маховика в этом генераторе практически нет, так что в стартерном режиме прийдется преодолевать всю компрессию. Ркзультат очень сильно будет зависить от начального положения коленвала по отношению ВТМ такта сжатия- успеет ли вообше разогнаться хоть немного коленвал. Как дурацкое предложение- при пуске немного проворачивать коленвал назад, чтобы было почти два оборота на разгон до ВМТ такта сжатия. Но надо смотреть механику, чтобы ничего не угоробить таким реверсом.
Из за большого изменения нагрузки при првороте коленвала- управление только векторное, никаких коммутаторов на холловских датчиках. Холлы разве что для начального фазирования магнитной системы, хотя ВЧ инжекция тоже подойдет.

Я бы делал все на STM32- он заточент под векторное управление BLDC, на нем сделан rusefi - контроллер автомобильного ДВС. Осталось скрестить ужа с ежом.
ЗЫ. Экономически конечно овчинка выделки не стоит, т.к сам транзисторный мост будет стоить дороже кипоровского стартера для дизельных генераторов. Но с точки зрения решения задачи управления - интересен.

[Andrew_A]

khach,

микроконтроллерный модуль управления дросселем прийдется повторять
повторять исходную схему управляемого тиристорного выпрямителя

Все штатное выкидывается и ставится простой выпрямитель на 6 х MBR40250 (40A, 250V) плюс ПИД контроллер, крутящий ШД заслонки от выходного напряжения (посему и прошу посоветовать можно ли делать общую землю у МК и силового выпрямителя), т.е. стабилизация будет через обороты ДВС ибо точность не нужна.

разогнанного двигателя при резком пропадании нагрузки бывают забросы по напряжению

Мне в голову пришла простая схема шунтирования разогнанного двигателя. На упомянутом Вами радиокоте идут по ней споры что будет раньше: замедлится двигатель или сгорит транзистор:

управление только векторное, никаких коммутаторов на холловских датчиках. Холлы разве что для начального фазирования магнитной системы, хотя ВЧ инжекция тоже подойдет.

Для меня это очень страшные слова можете в двух словах ? И вообще, можно это как-то просто реализовать чайнику вроде меня ?

ELEKTROS,

датчик напряжения на эффекте холла (LEM, ТВЕЛЕМ, китайские есть)

LV 25-P/SP3 в розницу стоит ~6тр. Есть варианты в районе 300 р ? Датчик тока - без проблем (ACS712), напряжения - не встречал.

[ELEKTROS]

Незнаю куда вы смотрели по поводу датчика напряжения, но даже платан даёт цены поменьше: http://www.platan.ru/cgi-bin/qweryv.pl/0w79003.html. Щас цены поднялись, но несколько месяцев назад видел по 2000р китайские SV025, дешевле врядли будет. Хотя на алиэкстрессе щас глянул около 30 зелёных стоит, ждать наверное недели три. А земли сигнальные и силовые если соединиь сразу куча интересностей полезет в виде помех (нет ну может и будет работать, но я бы не стал так делать всёже не кофеварка или блендер где нужно как можно дешевле сообразить).
Если собрались ставить трёхфазный мост и выпрямитель пранируется неуправляемый, целесообразно использовать диоды трёхфазного моста, а не внешний выпрямитель, потомучто это как минимум меньше места, проше подключение и скорее всего дешевле, но трёхфазный мост нужно будет выбирать еще и по параметрам обратных диодов в этом случае.
Andrew_A, схему торможения что вы привели, я правильно понял вы хотите транзистором закоротить плюс и минус выходных 48 вольт? Если так то поставте еще и резистор тормозной (в коллектор транзистору) чтобы не спалить транзистор. Кстати в звене постоянного тока нужны хоть какие нибудь конденсаторы.

Сообщение отредактировал ELEKTROS - Jun 9 2015, 08:25

[Andrew_A]

ELEKTROS,

Хотелось бы попроще и подешевле ибо проект для хобби а не коммерческий. 3тр - много ... Идея в целом - последовательный велогибрид (генератор - буф. аккумулятор - мотор-колесо 1,5кВт).
Ставлю дискретные Шоттки вместо моста т.к. у них падение меньше и они лучше на частотах несколько кГц.
На выходе выпрямителя будет электролит.
Про тормозной резистор мне тоже подсказали на радиокоте, кипятильник можно поставить )

[ELEKTROS]

Ну это как бы решение стандартное с тормозным резистором. Кипятильник наверное большое сопротивление иметь будет, мощность которую обычно которую должен поглотить тормозной резистор это мощность привода, хотя в вашем случае это наверное больше защитные функции, нежели рекуперативное торможение, наверное аккумулятор должен сьесть все перенапряжения.
Если датчик напряжения такой дорого, то только делитель думаю в этом случае приделать на каких нибудь однопроцентных или даже меньше резисторах и везде пускать общий потенциал (всмысле силовую часть соединять с управлением, напряжение небольшое впринципе, сразу как то не обратил внимания). А для чего вам датчик напряжения: мерять действующее напряжение или просто ловить некоторые уровни только?

[Andrew_A]

Датчик напряжения - для ПИД контроллера, который будет поддерживать это самое напряжение оборотами ДВС.
Наверно все-таки делитель поставлю и общую землю. Хотя есть еще вариант с AD654 (напряжение-частота, отдельное питание и выход на оптопару)
По идее аккумулятор должен ограничивать всплески напряжения после снятия нагрузки, но он всего 4,5 Ач у меня, аварийный ограничитель на всякий случай нужен. Да и работать он будет весьма кратковременно.

[ELEKTROS]

Точно, как то сразу и не подумал о преобразователе в частоту, хотя не так давно об этом говорили в своём проекте . Если напряжение регулировать не требуется можно использовать компаратор и ловить только нужный уровень, типа как датчик кислорода циркониевый в машине, и по этому релейному входному сигналу регулировать. Что вы имеете ввиду под ПИД-контроллером: готовый промышленный модуль или просто функцию в своей программе на МК?

Глянул у китайцев скока стоит готовый контроллер и офигел, за 150 зеленых можно 5кВт-6кВт купить на 60 вольт, т.е. это потребляемая мощность ну как раз на 4кВт двигатель самое оно. Можно поискать и другие, например за 20 долларов на 250Вт и 48 вольт, силовуху и кой какие цепи еще в нем переработать и под ваши нужды сойдёт. Ябы посмотрел в эту сторону.

Сообщение отредактировал ELEKTROS - Jun 9 2015, 18:33

[Andrew_A]

Не, я буду свой писать. Благо примеров на С полно. А ШД управляется элементарно через ULN2003. Компаратор не подойдет, нужно значение уровня.
С хардверной точки зрения буду заводить в МК три параметра - частоту вращения, ток и напряжение. С софтверной - как получится, методом научного тыка.
Актуальная проблема - ограничивать максимальную мощность генератора. Сначала хотел при достижении 20А снижать частоту вращения - будет уменьшаться выходное напряжение и соответственно мощность. Но потом прикинул - скорее всего ДВС просто заглохнет при таком алгоритме. Пока ничего дельного не пришло в голову. Напрашивается управляемый выпрямитель, но это сложно слишком для меня

[ELEKTROS]

Посмотрите управление BLDC поподробнее, насколько я понял из получасового изучения танной темы , можно ключи коммутировать таким образом, чтобы ослаблять магнитное поле ротора, следовательно получаем некое подобие управляемого выпрямителя и обороты можно держать постоянные, но недостаток - если управление пропадёт по каким либо причинам, то напруга попрёт (нужно принимать меры).

[Andrew_A]

Что-то я не въехал, какие ключи. Если ими заменить диодный мост это и получится управляемый выпрямитель.

Я вот думаю, если стабилизировать только обороты, то с повышением тока нагрузки выходное напряжение будет падать ?

[ELEKTROS]

Вы не поняли мой предыдущий пост, вы получаете стабильное напряжение при нагрузке от нуля (или почти) до номинальной при постоянных оборотах генератора, если правильно управляете BLDC мотором (вот в каком плане я имел ввиду управляемый выпрямитель, поэтому и написал что подобие), во всяком случае я так понял наспех об управлении BLDC, хотя могу и ошибаться. Поищите кто то тут на форуме замимается приводами на основе BLDC (гоночную машину сделал даже с данным приводом), там точно есть и двигательный и генераторный режимы, думаю он вам ответит получше на этот вопрос.

Ну а если генератор без управления, а только выпрямитель, то да при увеличении мощности потребителя напруга просаживаться будет.

Сообщение отредактировал ELEKTROS - Jun 10 2015, 11:43

[Andrew_A]

ELEKTROS,

Теперь понял, идея - сделать свой контроллер мотор-колеса. Ну, идея здравая, но колесо уже идет со штатным 1,5 кВт контроллером, у которого куча фишек, от управляемого ограничителя тока до рекуперации. Мне такой сделать будет откровенно слабо.

Набросал схему контроллера


Осталось начать практическую часть

[ELEKTROS]

Для тормозной цепи хорошобы сделать ограничения по частоте или сделать гистерезис хотябы (а то транзистор спалить можно), хотя нужно посчитать отнощения нагрузки к ёмкости в звене DC, может гистерезис там сам собой получиться.

[Andrew_A]

ELEKTROS,

Опять что-то не понимаю Вашу мысль.
Контроллер будет уменьшать обороты если напруга будет выше 57 В
А ограничитель аварийный, транзистор начнет открываться при напруге больше ~62 В, когда ДВС по инерции разгонится до того как его контроллер остановит.
Не пойму при чем тут гистерезис.

[ELEKTROS]

Контроллер если сдохнет, вся надежда только на тормозной резистор, как защита от перенапряжения, и в этом случае по звену DC получиться может колебательный режим, т.е. напруга превысила значение, транзистор открылся, напруга уменьшилась, транзистор закрылся, напруга вырасла и т.д. если частота включения транзистора будет сильно большой то сами понимаете к чему это может привести. Но может параметры силовой части такие что частота переключений естественно не получиться большой просто.

Сообщение отредактировал ELEKTROS - Jun 11 2015, 13:43

[Andrew_A]

Друзья,

Кому интересно, спустя пару месяцев я решил вопрос.
Как всегда оказалось что все изобрели до тебя ))

На просторах таобао я нашел готовый контроллер для запуска генератора через альтернатор. Собственно, ссылку на этот девайс за 5 тр в Москве я приводил в этой теме, но из Китая он вышел чуть больше 1 тр с доставкой:

http://world.taobao.com/item/39038676067.htm

Подключение максимально простое - три провода на альтернатор, два - питание (36..72В), два - кнопка "Старт".

Так вот, при питании от источника 60В 1,5А (всего 90Вт !) и подключении даже не перемотанных на 56В обмоток альтернатора (т.е. они на 220В, сопротивление каждой фазы 6.7 Ом) все замечательно работает (ДВС 40см3, 4Т).

Управление хитрое, положение ротора видимо контролируется по току на фазах.
При нажатии на кнопку первую секунду тишина, потом ротор чуть дергается, а потом плавно начинает крутиться со скоростью ~4 об/сек. Полагаю, что контроллер плавно увеличивает ток до тех пор, пока ротор не наберет заданную скорость.
Редко бывало, что не мог прокрутить (вращение начиналось с ВМТ), контроллер это просекал и через ~3 сек. снимал питание с обмоток (кстати, второй раз заводилось успешно).
Но уверен, что когда это все будет питаться от LiFePo4 батарей и обмотки будут перемотаны на 56В, мощность стартера будет превышать мощность ДВС ))

Фотки чудо девайса:





P.S. Защиту от всплесков напруги генератора при резком снятии нагрузки / выходе из строя AVR решил не ставить - в параллель будут лифепошки, у которых ток зарядки м.б. в разы больше тока, развиваемым генератором - будут служить ограничителем.

[Serj78]

А можно фотку самого двс с генератором?
Или его модель.. насколько он маленький?
Давеча видел в "метрике" 2т генератор, 650 вт, он хоть и весьма дешев -6400р, но достаточно большой - килограмм 10 на вид.

[Herz]

- в параллель будут лифепошки,

Что там будет в параллель? Давайте не изобретать новых слов.

[Andrew_A]

Serj78,
Генератор FoxWeld GIN-1200, вещь просто отличная. Есть много его вариантов, отличающихся только цветом корпуса и названием. 700Вт номинал, максимум - 1 кВт. Болгарку 750 Вт тянул без проблем, фен на 1 кВт - глохнул. Для проекта предполагается использовать только ДВС с альтернатором, перемотанным на 56В.

Фото вскрытия и внутренних органов: 1 2 3 4 5 6

Herz,
Прошу прощения за непозволительную вульгарность. Впредь буду писать исключительно "литий-железо-фосфатный источник тока многоразового действия".

Сообщение отредактировал Andrew_A - Oct 22 2015, 15:36

[Walue]

Имеется инверторный бензогенератор 1 кВт, нужно переделать на 48VDC и сделать удаленный запуск.
Есть идея использовать штатный альтернатор для запуска - фактически это большой трехфазный шаговый двигатель (ротор - постоянный магнит).

А вот интересно, если использовать не штатный альтернатор, а вот такой http://www.tskenergo.ru/product/alternator , может это будет более интересный вариант? Я правда не совсем уверен, но мне кажется, есть смысл проверить. По крайней мере, тогда будет ясно, даст ли это ожидаемый эффект, ведь пока не попробуешь, всё равно не узнаешь.