Dillym

Управление Обмотками Асинхронных Двигателей

26 posts in this topic

Dillym    0

Добрый день, форумчане! Я, по молодости, немного увлекался электроникой, так - несколько усилителей, цветомузык. Но всегда у меня были проблемы с наладкой устройств, поэтому если схема не работала просто делал другую. Сейчас встала задача управлять обмотками мощного асинхронного двигателя. Погуглив выбрал мостовую схему на MOSFET`s. Ввиду дороговизны и дефицита Р-канальных MOSFET, остановился на N-канальных с управлением затворами от драйверов IR2104.

Вот, теперь сама проблема: см. схема 1 и управляющие сигналы. Схема как бы работает, уже на макетной плате, SD притянут к + питания драйверов резистором 10К. Управляющие сигналы на вход U1 и U2 подаются с мультивибратора на К561ТМ2 с отдельным питанием и составляют 12V. На ножках 5 и 7 драйверов осцилографом вижу четкие сигналы управления затворами IRF840. На нижнем плече величина импульса 17,5V и на верхнем 17,5V. Подал питание на мост от автотрансформатора +50V. В качестве имуляции обмотки двигателя использовал дроссель сопротивлением 60Ом. На нижнем плече драйверов U1 и U2 величина импульса составила 17,5V, а на верхнем 14,5V. напряжение на дросселе 8 вольт??? При этом верхние ключи U1 и U2 немного нагрелись. При питании моста +220V напряжение на дросселе так и осталось 8 вольт??? Ключи уже разогрелись достаточно сильно. Если смотреть осцилографом напряжение на дросселе, то видно, что работает только одна половина моста. Какая именно я к сожалению не выяснил, а решил изменить схему как рекомендуют в даташите драйвера IR2104 см. схема 2. После включения питания моста сразу взорвался!!! IRF840 нижнего плеча... Народ! Помогите разобраться, что за фигня с этими мосфитами...

post-190853-0-89089900-1430985501_thumb.png

post-190853-0-33099400-1430985508.png

post-190853-0-01683200-1430987218_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
Dillym    0

О! Спасибо, не ожидал, что кто-то так быстро откликнется. Двигатель АИР100S2 - 4кВт, 3000об\мин. пусковой ток 8,5А. Нужно управлять оборотами двигателя. Следующим шагом нужно будет управлять крутящим моментом, плавный пуск, реверс. Очень интересно удасться ли разогнать двигатель до 10тыс. об\мин.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Бюджетные Wi-Fi-/ Bluetooth-решения для IoT-применения

Обзор основной линейки поставок и новинок Espressif Systems – экономически выгодных SoC Wi-Fi-/ Bluetooth-чипов и модулей для IoT-применений: от простых портативных устройств до промышленных решений.

Подробнее...

ZAPAL    200
Управляющие сигналы на вход U1 и U2 подаются с мультивибратора на К561ТМ2 с отдельным питанием и составляют 12V.

похоже что мост - просквозило...

Dead-time как формируется?? (пауза между имульсами).

Share this post


Link to post
Share on other sites
Jeer    16

1. Искать "частотный преобразователь", найти схему + исходники, попытаться повторить.

2. А почему не до 100 тыщ об/мин?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Управляемый свет интернета вещей: Philips и протокол DALI 2.0

Полностью программируемые драйверы Philips Xitanium поддерживают все варианты регулировки яркости света и силы тока. Надежность системы значительно повышается при интеллектуальном мониторинге температуры светодиодного источника света. Разнообразие моделей в семействе обеспечивает максимальную гибкость в настройке рабочих параметров.

Подробнее...

Лалюна    795

Что то мне думается, что у 4кВт движка на 10тыс оборотах алюминий их пазов якоря повыдирает центробежной силой...Да и подшипники долго не прослужат.

Всё таки конструктивно простой движок не рассчитан на такие скоростя...

Share this post


Link to post
Share on other sites
ZAPAL    200

Есть электропилы - на 400 Гц.. Частота вращения у них - 24 000 оборотов..

В советское время - были распространены на лесоповалах.. работали от частотного преобразователя.. Я ремонтировал такие..

сам мотор - с литровую банку, ротор залит алюминием..

Но диаметр ротора - примерно 50-60 мм.. Подшипники - двухрядные, диаметром больше ротора..

Современный же стандартный двигатель - рассчитанный на 3000 оборотов - просто моментально разобьет своей массой подшипники.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Soundoverlord    1092

похоже что мост - просквозило...

Александр, ты даташит на полевики смотрел? У него стартовый ток 8,5А, а у полевика 8А и то в импульсе. Надо полевики мощнее для начала, а там посмотрим.

И вообще, почему полевики, а не биполяры? там бы все проще было и надежнее, хотя и с меньшим КПД

Share this post


Link to post
Share on other sites
ZAPAL    200
Александр, ты даташит на полевики смотрел?

Нет конечно.. Там один управляющий драйвер чего стоит - без паузы между тактами..

Я схему эту вообще всерьез не рассматривал - как прочитал про 10 000 оборотов..

времени жалко..

в мосту - ни снабберов, ни супрессоров, ни обратных диодов... лабораторное баловство студента..

Share this post


Link to post
Share on other sites
czkv    521

"...пусковой ток 8,5А"- это не пусковой а рабочий ток. Более 3000 об/мин. никак. Автору надо делать частотник на IGBT но врядли это у него получится с таким подходом и опытом. Так что плюньте на все слюной.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Dillym    0

Еще раз всем доброго дня. Спасибо за дискуссию. Зря я, наверное, написал про 10000 оборотов, как-то все прореагировали именно на это, а не на суть моего вопроса. Хотя на испытательном заводском стенде, например в Харькове, после балансировки ротора, двигатели раскручиваются до боротов втрое превышающие номинальные и ничего, крышки статора не лопаются, подшипники не рассыпаются и алюминий не течет. Хотя конечно, безусловно на долговременную эксплуатацию в таком режиме двигатели этого класса не рассчитаны. Все! Давайте абстрагируемся от оборотов, я не об этом спрашивал.

Уважаемый "Патриот" вы правы, IRF840 на 8А, но что есть то есть. Хотя пусковой ток двигателя по паспорту 8,5А, а в реальности и все 10, но после выхода на режим (2-3сек) он устанавливается на уровне 6-7А. Поэтому в рабочей схеме они будут стоять параллельно по два в плече на радиаторе. К тому же напряжение будет не 500вольт, а 220. Надеюсь этого будет достаточно, а если нет, то придется купить что-то помощнее. Уважаемый "ZAPAL", в вас сразу чувствуется специалист, вы знаете такие слова: Снаббер, Супрессор, я даже подозреваю, что вы знаете, что такое бутстрепный конденсатор. На самом деле необходимые паузы между переключениями драйверов U1 и U2 присутствуют, схематически я их опустил, для того что бы упростить схему (как вы метко выразились - лабораторный вариант) и заострить внимание именно на схеме моста и управляющих драйверов.

С вашего позволения, я все таки повторю свой вопрос для тех кому это интересно, кому не влом посмотреть схему и помочь человеку делающему первые шаги в силовой электронике.

И так: имеются две схемы моста, первая (см. рис.схема 1) с резистором 600Ом С 6 ноги IR2104 на землю. Собранная на макетной плате схема как бы работает, питание драйвера +18V, на ногах 5 и 7 присутствуют управляющие затворами импульсы амплитудой 17,5V. При включении питания моста: сначала +50V с автотрансформатора и нагрузкой моста дросселем с сопротивлением обмотки 60Ом (Т.е. при 220вольт ток через мост должен быть в районе 3,66А) напряжение на дросселе составило 8 вольт. Транзисторы верхних плеч слегка нагрелись, если стать осцилографом на дроссель то возникает впечатление, что работает только одна половинка моста. Управляющие затворами импульсы на ногах 5 драйверов амплитудой 17,5V, на ногах 7 драйверов амплитудой 14,5V. Поднял напряжение на мосту до +150 вольт, картина та же на дросселе 8 вольт, Транзисторы ощутимо горячие.

Пробую схему два (см. рис.схема 2) Убрал резистор 600Ом. 6 ногу драйвера повесил на source верхнего плеча. Включаю питание драйверов, управляющие импульсы есть, схема работает. Включаю питание моста, сразу взрываются транзисторы нижнего плеча. Вот собственно почему взорвались транзисторы? Ведь схема собрана по ДЩ IR2104? И почему не открываются полностью транзисторы верхних плеч в схеме 1, ведь по идее драйвер должен обеспечивать необходимое управляющее напряжение затвора? Может "ZAPAL" прав и схему нужно дополнить cнаббером, супрессором? Подскажите! А может у кого есть рабочая схема моста на IR2104.

Share this post


Link to post
Share on other sites
IMXO    1483
И почему не открываются полностью транзисторы верхних плеч в схеме 1, ведь по идее драйвер должен обеспечивать необходимое управляющее напряжение затвора?

а кто сказал что не обеспечивает?

а вот к вам есть вопросы:

1. вы номинал бустерной емкости сами считали или номинал из справочника Стеля

2. если верхний мосфет открыт , какой потенциал на выводе VB относительно массы питания

Share this post


Link to post
Share on other sites
Soundoverlord    1092

И у меня ряд замечаний.

1. Снабберы нужны в любом случае, т.к. нагрузка реактивная. Собственно его работу частично берут на себя диоды в полевиках, но это не серьезно.

2. Транзисторы взрываются только от быстрого перегрева т.е. от сильной перегрузки по току. И это может быть как раз последствием отсутствия снаббера и недостаточной мощности транзистора

3. Еще раз повторю свой вопрос: почему полевики а не биполяры или IGBT??? Если бы они применялись, некоторые проблемы отпали сами собой.

Кстати, вы уверены, что драйверы у вас работают в противофазе?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Dillym    0

Всем доброго дня.

Согласен с вами, уважаемый "Патриот". Защитные диоды между стоком и истоком полевиков надо поставить, напряжение самоиндукции дросселя при резком выключении моста видимо слишком велико и внутренние диоды транзисторов с ним не справляются. Спасибо за замечание, исправлю. Какие бы диоды для снаббера вы порекомендовали.

Драйверы работают в противофазе это абсолютно точно, ими управляет специальная схема. Многие сечас делают схемы управления силовым блоком на МК, но я по старинке собрал ее на старой, доброй, проверенной логике. Так, что управляющие импульсы в противофазе и "dead time" присутствуют. Почему полевики, дело в том, что IR2104, и IRF840, и АД у меня уже были. Достались, так сказать, в наследство вместе с дачей, от прежнего хозяина. Вот решил поучиться на том, что есть.

Уважаемый "Moderators" ваш вопрос не в бровь, а в глаз. Бутстрепный конденсатор я не считал, тупо содрал схему с инета. Правда там частота переключения моста была десятки килогерц и соответственно и конденсатор был 0.1uF. Поэтому я на глазок увеличил емкость до 1uF. Да и напряжение на выводе VB я тоже не померял, говорю же, что в наладке аналоговых схем я не силен. Поэтому и прошу вас более опытных и мудрых мне помочь и покритиковать.

Кстати, когда я включал мост по схеме 1 могли тихо умереть транзисторы верхнего плеча. И когда я, после этого, включил мост по схеме 2 С треском умерли и транзисторы нижних плеч. И в чем собственно разница работы транзисторов моста по схеме 1 и схеме 2 ???

Share this post


Link to post
Share on other sites
Soundoverlord    1092

Закрадывается подозрение, что из-за этого кондера (дифцепочки С3R3), в определенный момент времени у вас оказываются одновременно открытыми оба ключа. Т.е. ток стекает не в нагрузку а во второй транзистор пары.

Не правильно выразился. К моменту открытия нижнего плеча С3 не разряжается.

Share this post


Link to post
Share on other sites
варп    13

Dillym, и как Вы планируете такими мизерными токами драйверов своими недетскими ключами управлять?

post-182053-0-38027800-1431088011.jpg

...рано Вы за паяльник взялись...Сначала -понимаем, а потом - паяем...

Начните с чего-нибудь по-проще..., а то - очень накладно будет...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Soundoverlord    1092

У меня КТ3102 управлял IRF9Z34. Все было нормально. Почему вы думаете, что 130/270 мало?

Share this post


Link to post
Share on other sites
IMXO    1483
Бутстрепный конденсатор я не считал, тупо содрал схему с инета. Правда там частота переключения моста была десятки килогерц и соответственно и конденсатор был 0.1uF. Поэтому я на глазок увеличил емкость до 1uF. Да и напряжение на выводе VB я тоже не померял, говорю же, что в наладке аналоговых схем я не силен. Поэтому и прошу вас более опытных и мудрых мне помочь и покритиковать.

И в чем собственно разница работы транзисторов моста по схеме 1 и схеме 2 ???

ваш глазок надо увеличивать еще в 10 раз минимум, а лучше в 20....

а его не надо мереть , надо думалку включить , когда открыт верхний мосфет на VC +220v , + напряжение на бустерной емкости 12в, итого: 232в , а у вас 1N4148 впиндюрен с Uобр=70в , угадайте чему равно в итоге напряжение на емкости , и что с верхним мосфетом.....

в том что первая нерабочая априори....

а вторая полуживая , кто-то не поставил подтяжки для принудительного закрытия мосфета....

Share this post


Link to post
Share on other sites
Dillym    0

Уважаемый "IMXO", безусловно вы правы, сейчас сижу штудирую статью по расчету бутстрепных емкостей и диодов к ним. Подтяжку для закрытия мосфета вы имеете в виду это

см. рис. 1

Уважаемый "Soundoverlord" при частоте 50Гц конденсатор разряжался полностью и транзистор закрывался вовремя вот осцилограмма на ногах 5 и 7 U1 и U2

см. фото 1

это сигнал на затворы транзисторов с драйверов, примерно 17,5 вольт. Мне казалось этого должно хватать для открытия транзисторов верхнего плеча, но я теперь понимаю, что неправильно мерял управляющее напряжение на Gate верхнего плеча. А вот закрытие верхних плеч, может действительно сделать подтяжку как предлагает "IMXO". Вот я померял правильно напряжение на затворах верхних плеч

см. фото 2

здесь видно, что транзисторы верхних плеч действительно не закрываются полностью. Отсюда и нагрев, и напряжение на дросселе 8 вольт.

Спасибо всем огромное за дельные советы.

post-190853-0-65137100-1431102757.png

post-190853-0-13077000-1431102846_thumb.jpg

post-190853-0-85431900-1431102872_thumb.jpg

Edited by Dillym

Share this post


Link to post
Share on other sites
IMXO    1483
А вот закрытие верхних плеч, может действительно сделать подтяжку как предлагает "IMXO". Вот я померял правильно напряжение на затворах верхних плеч

на картинко не подтяжка и это вам не нужно, подтяжка это резистор между истоком и затвором мосфета на 1-10кОм и нужен оный для снятия потенциала с затвора с целью предотвращения самопроизвольного открытия мосфета при подаче питания....

но вы по моему не читаете что вам пишут.... у вас 1N4148 работает как стабилитрон на 70в через него происходит разряд бустерной емкости и верхний мосфет не может нормально открыться... замените на диод с Uобр>400в, для ваших частот даже 1N4007 пойдет и бустерную емкость увеличите до 22мкф + 0,1мкф керамику ему параллельно...

post-124881-0-99025400-1431105536_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
Dillym    0

но вы по моему не читаете что вам пишут....

День добрый, "IMXO". Ну что Вы, я как раз очень внимательно отнесся к вашим советам. Извините, что за диод не сразу отписался, да я его заменил на "HER108" у него весьма близкие параметры к тем, что вы рекомендуете. Еще добавил снабберные мощные высоковольтные диоды шотки. Подтягивающие резисторы?, гм.., но пожалуй вы правы, момент пуска узкое место и я предполагаю еще добавить систему плавного старт/стопа. Но в принципе мост уже работает, пока в макете. Большое спасибо за участие и совет всем кто откликнулся.

Edited by Dillym

Share this post


Link to post
Share on other sites
IMXO    1483

единственное что стоит добавить, начало работы начинается с открытия обоих нижних мосфетов... иначе можете получить трупы в верхних плечах

Share this post


Link to post
Share on other sites
Dillym    0

Доброго утра, "IMXO". Т.е. Вы хотите сказать, что сначала я должен подать управляющие сигналы на драйверы моста которые откроют только нижние мосфеты диагоналей моста. Потом одно из нижних плеч я закрываю и открываю верхнее, а далее диагонали работают поочередно? Видимо это нужно, чтобы разрядить бутстрепные конденсаторы, а длительность управляющего импульса рассчитать в зависимоси от емкости этих конденсаторов? Так? Простите, за глупый вопрос, а зачем это нужно? Ведь следуя логике работы драйвера, конденсатор сначала заряжается через диод, а при закрытии верхнего плеча он разряжается со сменой знака через внутренние транзисторы драйвера добавляя тем самым несколько вольт для уверенного закрытия затвора.

Share this post


Link to post
Share on other sites
IMXO    1483
Вы хотите сказать, что сначала я должен подать управляющие сигналы на драйверы моста которые откроют только нижние мосфеты диагоналей моста. Потом одно из нижних плеч я закрываю и открываю верхнее, а далее диагонали работают поочередно?

да

нет

открываете оба нижних мосфета, после их закрываете, а далее диагонали работают поочередно....

нужно это для того , чтобы зарядить обе бустерные емкости драйверов верхних мосфетов...

теперь для чего так: представьте ситуацию ваше устройство выключено , бустерные емкости полностью разряжены , вы подаете питание и открываете диагональные мосфеты, результат- нижний - мосфет открылся , верхний - нет , когда открываете вторую диагональ все работает в штатном режиме .... а теперь выключаем питание, что происходит, правильно разряд бустерных емкостей через сопротивления утечки...

снова подаем питание, на бустерных емкостях предположим сохранилось остаточное напряжение 4-6в , что происходит? верхний мосфет вместо ключевого режима переходит в усилительный на весь срок действия импульса, те в вашем случае на 10мс , и в результате верхний - труп , а за ним и нижний....

,а работу драйвера вы мягко говоря понимаете не правильно....

Share this post


Link to post
Share on other sites
Dillym    0

День добрый, "IMXO". Вы правы, я действительно неправильно представлял себе работу драйвера полумоста. Ведь говорил же препод, "Учите физику - мать вашу!", а я читал всякие дурные мысли в инете по поводу.... вместо того что бы сразу к первоисточникам обратиться. Спасибо Вам огромное, за ваше терпение и ценные указания. Я добавил подтягивающие резисторы на 10К в затворы мосфетов и сделал задержку на 4сек. подачи питания 220вольт на мост. Схема работает, дроссель весело жужжит, мосфеты теплые. Правда имеется падение напряжение в 17вольт на дросселе, для двигателя это многовато, упадет крутящий момент, но думаю эту проблему можно будет решить заменой транзисторов моста с меньшим сопротивлением. А логику работы контроллера я, согласно вашего совета, ближайшее время переделаю.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now