Jump to content

    
Sign in to follow this  
RustemKZN

Защита частотных преобразователей от короткого замыкания

Recommended Posts

При наличии правильно разведенной многослойки по сэндвич-технологии, чтоб прямой и обратный токи в контуре текли максимально близко по близлежащим слоям, то на рассотянии 2-3 см от ключей уже выбросы от переключений не мешают. А на 6-10 см их вообще не видно на фоне сигнала. К тому же трансформатор я делал как катушечки в слоях многослойной платы (на кольце тоже мотал в других изделиях, тоже работает, а при проблемах можно заэкранировать), а верх и низ залиты медью. Вполне эффективно экранируется от всякой нечисти. Там другое вылезает - в моторе есть межфазная емкость, обусловленная емкостью между медью и статором. Плюс длинные фазные провода могут добавлять. У меня были небольшие всплески, на моих моторах были от 2 до 30% от полезного сигнала. В целом не мешались.

 

По скорости срабатывания защиты - срабатывает очень быстро, фактически это скорость срабатывания компаратора. Гораздо медленнее (раз в 10 или больше) происходит управление затворами.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Там другое вылезает - в моторе есть межфазная емкость, обусловленная емкостью между медью и статором. Плюс длинные фазные провода могут добавлять. У меня были небольшие всплески, на моих моторах были от 2 до 30% от полезного сигнала. В целом не мешались.

Ну так из за емкостей и были шпильки на фронтах ШИМ. И надо или ставить подобранную по емкости нагрузки ( мотор плюс кабель) RC цепь, или делали два УВХ синхронизированные с ШИМом и двумя задержками относительно фронта ШИМ. И сигнал с двух УВХ подавали на компаратор. Вот по этому схема дельта-сигма модулятора от АД заинтересовала, потому что быстрая дельта-сигма заменяет эти два УВХ. И если контроллер умеет аппаратно вычислять dI/dt по двум последоваетльным выборкам и на основании этого аппаратно прнимать решение о срабатывании защиты- то это очень хорошо.

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

А УВХ для чего? Для целей защиты оно ни к чему, ибо я настроил порог срабатывания раз в 10 выше чем у самого злого мотора по di/dt. Все артефакты в совокупности значительно меньше. А по постоянке обычных холлов с выборкой 20kSPS вполне хватает.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
А УВХ для чего?

У меня был обычный токовый датчик типа LEM (токовый трансформатор с компенсацией по Холлу), а не dI/dT. Поэтому две быстрых выборки значения тока со сдвигом по вермени и давали dI/dT от которого срабатывала защита. Первая выборка сразу после окончания переходных процессов при открывании транзистора, вторая с задержкой около микросекунды. Токовые датчики ограничивали скорость нарастания тока при КЗ и можно было еще успеть закрыть транзистор без аварийных режимов.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Понял. Кстати, такие датчики тока нормально на практике работают? В плане гистерезиса и дрейфа нуля? Я сейчас для точного измерения тока хочу на фазы повесить шунты, ибо вечно уплывающий ноль головняка добавляет. Придется повозиться с опторазвязками и оцифровкой, но пока не вижу других решений.

Я бы на Вашем месте поставил от датчика тока дифференцирующую цепочку и компаратор. Ток за период ШИМа несколько раз успеет нарасти выше критического (у меня по крайней мере так).

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Кстати, такие датчики тока нормально на практике работают? В плане гистерезиса и дрейфа нуля?

В плане гистерезиса нормально, желательно сделать калибровку задержки по фазе от частоты для холловского датчика. В плане калибровки нуля- можно делать автокалибровку в цифре в установившемся режиме синуса.

Особых требований по точности токовых датчиков по фазам у нас не было, в режиме точного привода использовался внешний энкодер, по нему и строилась обратная связь.

 

Я бы на Вашем месте поставил от датчика тока дифференцирующую цепочку и компаратор. Ток за период ШИМа несколько раз успеет нарасти выше критического (у меня по крайней мере так).

Выборки были в одном периоде шим, Изначально планировалось использовать АЦП контроллера, но потом от этой идеи отказались. Был еще суперстенд из 3 китайских USB осциллографов с переделанной прошивкой CPLD, где АЦП непрерывно молотили на 40 МГц, CPLD аппартано рассчитывала di/dT и выдавала сигнал срабатывания защиты, а по USB вычитывалась потом история, которая привела к срабатыванию защиты. Получилось намного дешевле чем многоканальный цифровой скоп брендовый. Но конечно это все отладочные извращения, в частотик никто не будет ставить 6 быстрых AЦП и ПЛИС.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Господа, в теме полно религии, особенно на первых страницах.

Зачем вам космически быстрая защита от КЗ, срабатывающая за 100 нс? Ваш преобразователь работает на мегагерцовой частоте? Сейчас в любом микроконтроллере, где написано motor control timer, есть вход fault#, по которому этот таймер останавливается и отключает все 6 или 8 выходов вне зависимости от прерываний и всего остального. Правда, это не всегда оптимальная стратегия для безопасного останова, но не суть.

IGBT-транзисторы нормируются на вполне определенный ток КЗ, который они должны выдерживать в течение 10 мкс. Сейчас, правда, пошла мода на 5 мкс или вообще без short circuit rate, но это для первичных цепей закрытых преобразователей, которые нагружены на обмотку трансформатора внутри самого изделия. Зато цена таких транзисторов радует.

Ток КЗ отнюдь не бесконечен, т.к. силовая цепь преобразователя неидеальна, в ней есть и неучтенное (или учтенное?!) внутреннее сопротивление батареи, и индуктивность шин. Испытать DESAT-защиту на столе проблем не составляет - возьмите батарею из снабберных конденсаторов, или добавьте банку MKP на несколько сот микроФарад, нагрузите на перемычку известного сопротивления и индуктивности, несколько мОм и мкГн, и, меняя напряжение, подберите искомый порог. Совсем необязательно экспериментировать на опасных напряжениях, MKP даже с 50-80 В отдадут вам несколько кА, смотря, как нагрузите. Заодно сможете увидеть, как ваши шины работают при таких импульсах, звон в ушах будет стоять)))

Потом, для частотника большая разница, где возникает КЗ - на клеммах, в кабеле, или в обмотках мотора; и когда возникает КЗ - перед попыткой пуска, или на ходу, на открытый и насыщенный транзистор. Одно дело, если вы уроните гаечный ключ в клеммную коробку на моторе за 20м кабеля, и другое, если это произойдет на клеммах преобразователя. Чаще всего неожиданности проявляются после монтажа и после межэксплуатационных периодов, когда вполне можно протестировать нагрузку на утечки перед пуском.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Потом, для частотника большая разница, где возникает КЗ ...

У нас КЗ возникает при наезде металлических кромок на кабель. Это может быть и далеко и близко от частотника.

КЗ может быть однократным, а могут на него и долго не обращать внимание.

В результате частотник сгорает. Причем сгореть могут даже не силовые транзисторы, а драйвера силовых транзисторов.

От КЗ с дугой и пачками прерывистых импульсов никакой защиты вы не сделаете.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Зачем вам космически быстрая защита от КЗ, срабатывающая за 100 нс?

Ну в моем случае это был испытательный стенд для высокоскоростных электроприводов, в том числе и с испытанием ротора на разрыв. Когда из ротора вылетали постоянные магниты от разрыва бандажа обмоткам было очень плохо. Движок шел на распиловку и вдумчивый анализ останков, но частотник должен был это пережить.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this