Sinüzoidal PWM ile inverter tasarimi

Arkadaslar merhaba
Elektrik muhendisligi 3. sinif ogrencisiyim.Haftaya yetistirmem gereken bi odev var.Odev olarak ,sececegimiz herhangi bir elektrikli aracin uc fazli motorunun plaka degerlerine ve aracin bataryasina gore cekecegi gucu ve akimi belirlememiz gerekiyor.Bataryayla motor arasinda 3 fazli igbt li bir inverter bulunmasi gerek ve bu inverter in tetiklemesi icin sinuzoidal pwm metodu kullanilmasi lazim.Fakat cikista istedigim RMS degerli bi akim elde etmek icin bu pwm sinyallerini ne sekilde tasarlayacagimi veya sekillendirecegimi bilemiyorum.Bu konuda yardimci olursaniz cok sevinirim; cunku internette bu spwm tasarimi hakkinda adamakilli kaynak bulamadim.

Böyle bir projeyi 1 hafta içinde nasıl teslim edeceksiniz. Çok zor. Bende okuyorum pwm yöntemi ile modifiye sinüs çıkış alma ile ilgili bilgi topluyorum ama bunu dizayn etmek kolay değil.

Servis verdiğim cihazlarda 380 volt 3 faz doğrultularak bir kapasitör bankasında toplanıyor. 500 - 550 volt dc elde ediliyor. Daha sonra igbt blokları bu dc voltajı alıp ilk önce pwm ile 50 hz e çevirip kompresör motorunu düşük devirde çalıştırılıyor. Daha sonra tam devre çıkmak için motora uygulanan frekans 200 hz ( 4000 devir ) e çıkartılıyor. sinyal şekli aşağıdaki şekilde oluşturuluyor.

Bu pwm aralıklarını ayarlayarak frekans değiştiriliyor.

Ancak sizin proje daha farklı. Bir pwm üreteci kurup igbt sürüp sinyali simüle edip sahada uygulayarak ancak düzgün bir proje çıkartılabilir. Bir haftada zor çıkılacak bir proje. Kolay değil.

Cevabiniz icin tesekkur ederim.
Bana sabit bi hiz degeri lazim(ki bu degerin maksimum hiz,yani motorun cekecegi maksimum akim olmasi gerek.).
Bu nedenle frekans sabit olsun istiyorum.
Zaten bizim bu odevdeki amacimiz igbt lerin anahtarlama kayiplarini hesaplama ve bu kayiplara bagli olarak yapilacak termal analiz.

Çok derin teknik bilgim yok bunu en baştan söyleyeyim. Fikir vermek amaçlı yazıyorum. İleride bazı örnekleri alıp projenizi geliştirmenize yardımcı olmaya çalışırım. Ama derseniz elinizde gerçek bilgi yoksa konuyu karıştırmayalım elde tutulur bilgilerle ilerleyelim derseniz o yönde arkadaşlardan belki yardımcı olacaklar çıkabilir. Saygı duyarım.

Mikro işlemci bilginiz var mı? Yazılım yazabilir misiniz? Yoksa PWM sinyalini hazır bir entegreden mi almayı planlıyorsunuz? Şöyle düşünüyorum çıkışta RMS değerini tam almak istediğinize göre pwm sinyalini kendiniz şekillendirmeniz gerekecek gibi geliyor bana. Çünkü çalışma geriliminiz yük olan motor ve bu motoru sürecek IGBT ler ile sistem tümleşik olmalı. Bu sisteme göre bir pwm üreteceksiniz bakacaksınız tam rms değerleri tutmadı motordan gereken verimi alamadınız bu gereken gücü motordan çekmeye çalışırken örnek sinyaliniz ile motordaki sinyali çift ışınlı bir osiloskopta görüntülemelisiniz.

Sonuçta elinizde iki sinyal olacak. Biri hesaplanan ve biri uygulamadaki. Bu iki sinyal birbirine ne zaman eşit olursa tam sinüsü tutturmuş ve motorunuzdan gereken gücü tam olarak almış olacaksınız.

Teorik bilgim yok ama bir sinüs sinyalini oluşturmak için yapılacak olan pwm sinyalinin bir matematiksel hesaplaması olmalı. Bir çözünürlüğü ve Ton Toff zaman aralıkları hesabı olmalı. Bu teoriye göre ilk pwm sinyali bir işlemci vasıtası ile hazırlanacak. Bu sinyal igbt sürücüleri ile sürülecek. Daha sonra motora uygulanacak. Daha sonra uygulanan sinyalde görüntülendiğinde ne olduğu ortaya çıkacak.

Kolay gelsin.

Bu fiziksel olarak uygulanacak bi proje degil sadece kagit uzerinde veya hazir programlar vasitasiyla hazirlanacak bi odev.Bu nedenle bana sadece cikista elde etmek istedigim akimin RMS degerini saglayabilecek bir spwm sinyali lazim.Tabii sanirim bu sinyali elde ederken tasiyici ucgen sinyalle ondan daha dusuk frekansli sinuzoidal referans sinyallerinin frekanslari ve genlikleri de cikistaki RMS degeri belirlemede onem arz ediyor.Iste ben de bu RMS degerinin bu frekans ve genliklere ne sekilde bagli oldugunu bilmek istiyorum.

Bu işi yapmanın farklı yolları var.
Bir mcu ile pwm üretebilirsiniz. Ama motorun yüküne göre çıkıştaki gerlimi, motorun çektiği akımı kontrol de etmelisiniz.
Bunun dışında 3 faz pwm üreten ve hatta high side mos/igbt sürücüsü de barındıran entegrelerde vardı.

Üçgen, Testere dişi sinyal, komparator vs. kullanmak kontrol açısından daha zor geliyor bana.
Kolayı mcu kullanmak.

Mcu kullanacaksanız,
Sinus pwm üretmek için önce mesela 64 adımlık (90/64=1,4 derece aralıklı) bir lookup tablosu oluşturulur. İsterseniz tabloyu 180 derece lik bir alternans içinde oluşturabilirsiniz.
Sonrası 3 adet değişken/indis aralarında 120 derecelik faz farkı olacak şekilde tablo üzerinde gezer durur.


Bu bize 120 derece faz farkı olan 3 sinüs sinyal sağlar. Ama Motora basacağımız pwm duty yi belirlemez.
PWM duty için ya motor üzerine takılı Hall-sensörlere veya motora takılı bir enkodere ihtiyaç var.
Gerçek Dönüş hızı ile istenen dönüş hızı PID ye girer ve çıkış olarak PWM duty alınır.

İhtiyaç olmadığı durum V/F denen invertör cinsi.
Motor X gerilimde Y RPM yapıyorsa direkt olarak motor gerilimi yani PWM duty istenen hıza/çıkıştaki sinüs frekansına göre oranlanır.
Veya Trapez sürülen BLDC motorda da kullanılmayan sargı üzerinden komutasyon zamanlaması elde edilir. Bu da gerçek dönüş hızını verir.

Motor farklı yüklerde de dönüş hızını korusun, tork kontrollü olsun isteniyorsa, Vektör kontrol algoritmalarına girilmeli.
TI, ST, Microchip vs. nin AC-DC, Trapez BLDC, V/F, Vektör motor kontrolü üzerine App. Note larına bakmakta fayda var.

Detaya inmek için motor cinsi, Gerilim, akım, vs. bilgilere ihtiyaç var.
Kağıt üzerinde bir proje ise muhtemelen motor parametrelerine göre analiz vs de gerekecek.

Verdiginiz bilgilerin cok degerli oldugunun farkindayim,fakat bu bahsettiginiz bilgilerin pratikte ne anlama geldigi konusunda pek bir fikrim yok.Sadece genel kultur duzeyinde mcu,V/f veya vektor kontrol gibi meselelerin isimlerine vakifim.Universite derslerinde de bu konularin cogundan bahsedilemiyor zaten.