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[原创] “变异”的直流无刷电机相电流波形

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该用户从未签到

发表于 2011-5-20 23:37 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 forlink 于 2011-7-4 19:58 编辑

前段时间给人做了一套产品,时间较紧,但凭借出色的项目团队,加上非正常的加工合作模式,2个月产品出来,用了两天完成产品功率试验,最后系统集成时,问题出现了,接近额定功率时,电机相电流波形如下图所示。

20110116382.jpg

此时运行指标为80kW,13000rpm。当然,就在此时,发生了IGBT爆炸(很恐怖的那种)。
个人分析原因如下:
1. 从波形来看,出现了3相同时导通的现象,因为电流已成正弦波;
2. 电流幅值不一样,应该是由于关断与导通切换过程重叠所致,IGBT处于饱和导通状态,此时IGBT发热较严重,导致IGBT过热,最终发生爆炸;
3. 电流幅值已远超IGBT额定值,使用IGBT参数为(650A,1200V),从波形幅值看,其最大值已达750A,而且持续时间较长;
4. 怀疑是控制板电磁兼容有问题,控制器为2812+EPM7128+RTL9018,还有就是怀疑当时制定的UDP通讯协议有问题。
基于上述分析,项目组决定重新制作控制板,和客户协调后,将通讯方式由以太网改为232,后试验无问题,产品得以顺利交货。
个人抛砖引玉,望大家帮分析分析。

评分

参与人数 3西莫币 +17 贡献 +1 收起 理由
forlink + 1 精品文章
dianjikongzhi + 12 原创作品!!!
lvwei1020 + 5 支持原创,建议放到悬赏区。

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 楼主| 发表于 2011-5-22 22:19 | 显示全部楼层
我倒是想悬赏,可惜我倾其所有也就10来个币,囊中羞涩啊。
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发表于 2011-5-23 08:53 | 显示全部楼层
你的意思是重做的控制板上除了通讯方式改变外,其他的都一样,然后就解决问题了?
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 楼主| 发表于 2011-5-23 20:40 | 显示全部楼层
谢谢archdevil 关注!
主要改变有两处:
1. 硬件方面:通讯方式改变了,电路板的结构也跟着变了,电路板尺寸和以前一样大,因为控制盒已做好,主要区别就是少了RTL9018(100腿),多了一片max232(16脚),布线比以前稀疏,其余功能保持和以前不变。
2. 软件方面:通讯方式改变后,将以前的UDP通讯协议改为自定义的串口通讯协议,其它部分保持不变。
不知道说清楚了没有。
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发表于 2011-5-23 20:49 | 显示全部楼层
有2点疑问:首先,这么大功率,你不会没有硬件保护电路吧,过流后首先关断IGBT还会爆炸吗?其次,通讯受电磁干扰后应该只会对通讯造成影响,怎么会对控制有影响呢?
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 楼主| 发表于 2011-5-23 22:13 | 显示全部楼层
感谢的话就不再说了,直奔主题:
1. 当时我们也怀疑过保护电路,电流采的是直流侧的,产品滤波电容300uF,由于采用直流发电机供电,其输出端有100000uF平波电容,电流传感器位于两电容之间,采样值和机组输出电流显示(分流器)基本保持一致,当时保护门限设定为300A,后来将门限分别改为50、100、150、180试验,保护很灵验。当时未动作,测功机记录是220,采样反馈也就225。但是输出却那么大,有点解释不通。
2. 项目组认为不是通讯受干扰,而是电路板本身受干扰严重,导致DSP或CPLD“死机”,表现出来就是通讯中断,“死机”导致IGBT不受控,从而故障出现。重新做板后,电磁环境没有导致主控芯片“死机”,从而能按设定功能运转。
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发表于 2011-5-24 09:12 | 显示全部楼层
不知道你的保护是怎么实现的,一般如果保护灵敏可靠,会自动封锁igbt,就算此时dsp失控乱发驱动信号,igbt也是打不开的啊。就应该不会炸。
为什么采直流侧电流而不是三相电流呢?请科普。
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发表于 2011-5-24 20:40 | 显示全部楼层
从你这个波形痕迹看电机应该是三相六步BLDC吧!
一般换相点不准确会造成电流波形的畸变,不过你这个有点离谱!
过流保护如果是温度型,则保护元件反应速度和发热源距离有关系。有时当电流飙升,温度急剧升高时,保护元件是来不及反应的!
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 楼主| 发表于 2011-5-24 21:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 Avlicht 于 2011-5-24 21:50 编辑

回复 6# Avlicht
是这样子的,没有采用硬件检测的方式来做过流保护,即未用比较器的方式来判断过流,而是采用DSP进行AD转换的结果进行的,而在输入之前进行了二阶低通滤波,截至频率3kHz,再经过RC滤波,电流信号已经成为一标准直流信号,因此没有采到尖峰,而DSP“死机”后,AD采样也就飞了,保护也就形同虚设了,但是我们以前从来没有遇见过类似问题,包括500kW逆变器也没有出过类似问题。

至于不采相电流,主要原因有以下两点:
1.  方便。因为相电流是交流的,而2812DSP的AD只能采直流,如果采相电流的话,要采取整流措施,而且至少要采两相,第三相通过计算得出,否则不能完全体现电流情况,母线则一个电流传感器就搞定了,简化电路的同时,可以“偷懒”。
2.  完整。这样说的原因主要是,相电流还是要通过母线进行体现,比如过流什么的,母线一定会发生变化的,不可能没有输入而只有输出,而母线发生短路时,相电流就体现不出来了,而母线电流可以反映出来,可以实现“一石二鸟”,保护功能更完备。

说得不对或者不到位的请大家拍砖。
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 楼主| 发表于 2011-5-24 21:52 | 显示全部楼层
不好意思,本来回复archdevil 的,错点了他上面的回复,所以回成自己了,望大家体谅。
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 楼主| 发表于 2011-5-24 21:56 | 显示全部楼层
回复 8# llm_bom
你说的没错,是方波驱动,三相六状态。
应该是换向出问题了,本来是两相导通的,可变成了三相导通,所以出现了示波器拍到的波形。
过流保护采用的是电流传感器,而且是通过软件实现的保护。
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发表于 2011-5-25 09:11 | 显示全部楼层
功率部分的保护最好还是用硬件来实现,可靠而且快速,软件保护有时候来不及。
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 楼主| 发表于 2011-5-25 21:09 | 显示全部楼层
回复 12# archdevil

看样子很有必要做硬件保护,以前我们都没有做硬件保护的,主要和我们的使用有关。
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发表于 2011-5-26 16:05 | 显示全部楼层
如果是这样,是否你的程序中设有I0口中断或其他使得程序进入子程序子运算 分支运算之类的。一般芯片锁死的几率是很少的。因干扰使得进入这些分支。。。
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发表于 2011-5-26 16:53 | 显示全部楼层
看来,硬件保护反应还是比较快,呵呵
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发表于 2011-5-26 21:56 | 显示全部楼层
牛逼的帖子啊   哈哈  很有深度
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发表于 2011-5-26 22:34 | 显示全部楼层
目前也在做大功率电机控制方面的项目,采用上位机串口通讯方式,但是在起动电机后通讯受干扰比较严重,有时甚至会影响到计算机使用,造成键盘失灵,通讯失败等情况。想请问楼主在用改232方式后怎么解决干扰的,硬件上有做特殊处理吗?这里先谢谢楼主的解答了。
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发表于 2011-5-27 18:03 | 显示全部楼层
我也遇到过计算机和DSP的连接线受干扰而通讯失败,导致DSP死机变频器炸管子的事情。变频器自带的软件保护不顶用。请教这里面的机理,DSP死机后到底是如何使上下桥臂直通的?
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发表于 2011-5-27 22:15 | 显示全部楼层
感觉不是那么简单的事,有可能与散热有些关系,可能IGBT桥没有安装好,导致过热,IGBT的过流能力锐减,但又要通过那么大的电流,最终过热烧毁。如果是误动作也不是这样的波形呀!
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 楼主| 发表于 2011-5-27 22:39 | 显示全部楼层
回复 16# jiangwentao
一般干扰不会有那么严重的,造成上位机工作不正常,我没有遇见过,怀疑是你的协议问题吧,上位机开辟存储空间太大,占用内存太多,不能实时释放,可能会造成上位机工作不正常的。

232抗干扰还是比较强的,不过我们现在主要用CAN和以太网,好好布线比较重要,接地也比较有讲究的吧。
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