Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Licencja Pulsonix
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Falownik na MC3PHAC i IR2130

08 Sie 2010 12:50 12683 15
  • Poziom 9  
    Witam.
    Falownik zbudowany na podstawie poniższego schematu:
    Falownik na MC3PHAC i IR2130

    MC3PHAC skonfigurowany do współpracy z zewnętrznym sterownikiem ATmega przez interfejs rs232. MC3PHAC przyjmuje komendy z mikrokontrolera i poprawnie je wykonuje (przed podłączeniem do IR2130). po podłączeniu do IR2130 również działa ale... wyjścia LIN układu IR2130 przenoszą sygnały PWM lecz wyjścia HIM tego układu są nieaktywne. Krótko mówiąc działa wysterowanie dolnych połówek sygnału a górnych nie.
    Rozumiem że wyjścia HIN zadziałają dopiero po podłączeniu tranzystorów kluczujących. Jednak podłączenie tych tranzystorów wprowadza zadziałanie wyjścia FAULT układu IR2130. Dokładniej:
    W pełni podłączony i skonfigurowany układ włączam do sieci i brak reakcji. wydaję komendę startu z mikrokontrolera i zaraz po starcie układ IR2130 generuje niski sygnał na wyjściu FAULT. Co powoduje dalsze zatrzymanie generowania PWM z MC3PHAC.
    Wnioski:
    Na wyjściu ITRIP ukladu IR2130 po starcie generatora pojawia się wysoki impuls napięcia co odpowiada dużej wartości prądu płynącego przez rezystor ISHUNT.
    Pytanie dlaczego?

    Wartość rezystancji ISHUNT = 0.05Ω dodatkowo dzielnik napięcia równolegle wpięty w obwód tego rezystora ustawiony do wartości minimalnej (max prąd płynący przez ISHUNT to 52A). Czyli zgodnie z kartą katalogową IR2130 Wyjście fault zmienia stan na niski gdy wejście ITRIP > 0.5V.
    Dodatkowe informacje:
    Falownik sprawdzany przy obciążeniu silnikiem 0.75kW a także 3kW oraz bez obciążenia. reakcja za każdym razem ta sama czyli jak wyżej.
    Czy boodstrap 330nF to wystarczająca wartość?
    Czy konieczne jest obciążenie falownika do prób?
    Co z filtrem sinusoidalnym... rozumiem że jest on "przydatny" ale czy konieczny?
    No i co może być nie tak że falownik nie startuje tylko od razu się blokuje?

    Z góry dzięki za pomoc!
  • Licencja Pulsonix
  • Poziom 12  
    Witam, przypuszczam, że zbyt małe są kondensatory w bootsrap (te 3szt. po 330n). Układ IR2130 ma zabezpieczenie przed zbyt niskim napięciem bootstrap, czyli napięciem otwierania górnych tranzystorów. Jeśli jest ono zbyt niskie to zapala się dioda Fault (nie tylko od za dużego prądu). Wymień kondensatory na elektrolity 10u/25V. Powinno działać. Wartość tych kondensatorów dobiera się w zależności od częstotliwości PWM. Wydaje mi się również, że rezystory na bramkach są też zbyt duże do prądów 50A. Piszę, że "mi się wydaje" bo sam zrobiłem taki falownik i ile razy podłączę do silnika 7,5kW to po chwili prawidłowej pracy jestem uboższy o kilkadziesiąt złotych bo palą mi się tranzystory i nie wiem dlaczego. Pozdrawiam.
  • Licencja Pulsonix
  • Poziom 9  
    Witam ponownie i dzięki za zainteresowanie problemem.
    Za momencik zajmę się wymianą bootstrapa zgodnie z zaleceniem kolegi.
    Odnośnie rezystorów bramkowych... fakt tutaj też trzeba będzie zmniejszyć opory.
    Zgodnie z datasheet tranzystorów jakie używam (IGBT: IRG4PC50FD) powinny one być przynajmniej o połowę mniejsze.
    Odnośnie samego działania mojego falownika...
    Zacząłem kombinować i testować. Po kilku kombinacjach podłączyłem napięcie zasilania tranzystorów = 35V DC. a na obciążenie zamiast silnika rezystory. Testy, pomiary... nic. Taka sama reakcja jak na zasilaniu 300V DC. Ale co się okazało... dziś rano podłączyłem ten falownik jeszcze raz (zasilanie kluczy 35V) i o dziwo falownik wystartował. Uznałem że problem leży po stronie zamontowanych części (jakiś brak styku, zwarcie czy inny podobny problem montażowy). Po prześledzeniu płyty falownika nic nie znalazłem więc zmieniłem zasilanie ponownie na 300V. Reakcji brak. Poniżej przedstawiam wykresy na bramkach 2 kluczy (hin1 i lin1) względem masy.
    Falownik na MC3PHAC i IR2130
    Przebieg A to hin B to lin. Zauważyłem że to jest normalny start układu generatora -> MC3PHAC. Najpierw startuje generacja lin a po chwili hin. Tu na wykresie widać że start hin (pierwszy impuls) powoduje przerwanie dalszej generacji sygnału (sygnał fault na wyjściu ir2130).
    Poniżej bliżej zaobserwowane zjawisko.
    Falownik na MC3PHAC i IR2130
    jak widać lin jest generowany do momenty pojawienia się hin. Częstotliwość generacji 5,3kHz przy napięciu 15V.

    Jakiś czas później....
    zmieniłem bootstrap na proponowany przez kolegę. Rezystory bramkowe również. No i niestety jest dalej to samo. dokładnie takie samo zachowanie jak poprzednio.

    Proszę o dalsze sugestie, podpowiedzi i pomoc.
    Z góry dzięki!
  • Poziom 12  
    W nocie aplikacyjnej IR2130 nie ma rezystorów od emiterów tranzystorów IGBT do IR2130 (to te 47ohm). One spowalniają załączenie IGBT i mogą doprowadzić do ich uszkodzenia bo za wolno będą przełączać (sprawdź te górne tranzystory czy aby są dobre). Te rezystory bym usunął (zgodnie z notą). Rezystory bramkowe to bym dał między 10-33ohm. Sprawdź też napięcie zasilające IR (15V), radziłbym zastosować stablilizator 7815. Czy dioda Fault świeci również bez podłączonego obciążenia? Jeśli tak to znaczy, że otwierają się równocześnie tranzystory dolny i górny tej samej gałęzi (trzeba sprawdzić czy aby nie ma błędu w podłączeniu - tranzystor High1 musi pracować z tranzystorem Low1 w tej samej gałęzi). Mój układ nie działał również wtedy gdy na wejściu DC_BUS MC3PHAC było złe napięcie (powinno być 3,5V default, lub inne ale ustawione programowo). Jeszcze jedna sprawa, wydaje mi się, że tranzystor RBREAKE (do hamowania) nie zostanie wysterowany z 5V (tak jak na schemacie), najlepiej załączać go jakimś tranzystorkiem z 15V.
  • Poziom 9  
    Witam ponownie
    Na początek poprawiony schemat falownika w załączniku.

    Zasilanie 5V i 15V ze stabilizatorów scalonych jest. Rezystory bramkowe ograniczone do 32Ω dodatkowo kondensator 330µF między V+ a emitery dolnych tranzystorów (jest taki w nocie ir2130). Kondensatory bootstrap 10µF. Odnośnie napięcia na DC_BUS... fakt ale to mnie nie dotyczy u mnie jest ok.
    Natomiast co się dzieje jak zamiast rezystorów 47Ω dam zwory... układ zaczyna wariować ir2130 strasznie się grzeje, zero generacji, dioda fault mruży a faultin świeci. Po ponownym podłączeniu przetestowałem ir2130 i nie uległ uszkodzeniu.
    Faktycznie układ zachowuje się jakby obydwa klucze otwierały sie jednocześnie. DEAD_TIME w MC3PHAC mam ustawiony na 16µs chodź początkowo było 4,3µs. chociaż same tranzystory maja jakieś 650ns a ir2130 max 1,5µs.
    Za tym że tranzystory włączają się jednocześnie, przemawia też "szpilka" napięcia na rezystorze ishunt o wartości 2,6V co daje 52A czyli ciut za dużo niż powinno.
    Dla układu bez obciążenia również "mrygnięcie" diody faultin powoduje zaświecenie diody fault.
    Odnośnie hamulca to narazie go nie podłączyłem (nie ma tam tranzystora włączonego w obwód) ale fakt powinno być jakieś podbicie do 15V. Dzięki za uwagę.
    Na razie sobie badam i robię pomiary więc nawet nie przypuszczam gdzie mogłaby być przyczyna i im dłużej w tym siedzę tym mam większy mętlik.
  • Poziom 12  
    Diody D3,4 i 5 powinny być tzw. szybkie, ja dałem diody UF4004. Nie wiem jednak czy może to mieć duży wpływ na działanie układu.
    Spróbuj podejść "systematycznie": po załączeniu MC3PHAC na wyjściach PWM_U,V,W powinien być stan wysoki (niski stan załącza tranzystor przez IR2130). Możliwe jest definiowanie jakie poziomy mają otwierać tranzystory. Złe zdefiniowanie nie prowadzi do otwarcia wszystkich tranzystorów bo IR2130 ma zabezpieczenie i nie otworzy dwóch tranzystorów w jednej gałęzi równocześnie. Zapali się lub błyśnie wtedy FAULT (chyba). Jeśli na tych wyjściach są zera to przypuszczalnie źle jest zdefiniowana polaryzacja wyjść PWM MC3.
    Po wysłaniu komendy Start najpierw MC3 otwiera naraz wszystkie dolne tranzystory by naładować bootstapy, jeśli wtedy pojawia się pik prądu to podejrzewałbym uszkodzenie górnego tranzystora lub IR.
    Trzymam kciuki (bo sam się męczę i palę kolejne tranzystory).
  • Poziom 9  
    Witam ponownie
    Sprawa na dzień dzisiejszy wygląda następująco...
    zrobiłem kilka zmian w schemacie i na tą chwilę przy zasilaniu kluczy 35V falownik działa. Działa na obciążeniu 3 żarówek (delikatnie się żarzą). Jak podłączam silnik to piszczy on przez 1sekundę i falownik się wyłącza. To akurat jest problem ze zbyt małą wydajnością transformatora zasilającego klucze.
    Co zmieniłem...
    dodałem do każdej z bramek kluczy diody 1N4148 połączone równolegle z rezystorami bramkowymi. Podłączyłem je katodami w stronę układu ir2130. Dzięki temu tranzystory szybciej się wyłączają.
    Po odłączeniu zasilania falownik rusza na czas 1s po czym staje. Nie wiem czy faktycznie bez obciążenia kluczy ir2130 tak reaguje czy jest to związane z jakimś problemem.
    Co się dodatkowo okazało... w trakcie gdy falownik zaczął startować (kilka postów wcześniej. próby startu) dioda faultin żarzyła (nie zauważyłem tego wcześniej bo tworzyłem przy świetle). Wywaliłem więc zabezpieczenie temperaturowe (układ U61a) i nóżkom 1 i 2 układu U7A podciągnąłem potencjały do +5V przez rezystory 1kΩ.
    Dodatkowo diody D3,4,5,51,52,53 zmieniłem na szybkie BA159.
    Rezystory bramkowe 33Ω, rezystory R14,17,20 zostały 47Ω. No i kondensatory miedzy +V a VSO 330µF i równolegle do niego 100nF oraz rezystor rozładowujący je po wyłączeniu zasilania 150kΩ.
    Teraz tylko muszę podłączyć zasilanie 300V zamiast 35V i sprawdzić czy ruszy. Tyle tylko że mam straszne obawy że mi wysadzi całość w powietrze jak włącze zasilanie.
    Może jakieś sugestie przed próbą na pełnych obrotach?
    Myślę że na razie zostanę przy obciążeniu żarówkowym. Jak wystartuje to podłącze silnik.
  • Poziom 12  
    Witam, ja zabezpieczam się przed wybuchami drutem oporowym (około 3om) zanużonym w słoiku z wodą, (ale mam zasilanie z akumulatorów 250V). Jak tylko błyśnie w słoiku to wiem, że nie mam pary tranzystorów. Gdy pierwszy raz podłączyłem się bezpośrednio do akumulatorów (przez bezpiecznik 63A) to jak zajażyło łuk, to tylko kupka popiołu została z falownika (ogień dogasiłem dmuchem własnym). Takie to bywają niespodzianki (których nie życzę).
    Pozdrawiam
  • Poziom 12  
    Witajcie - jestem na dość zaawansowanym etapie budowania falownika z noty aplikacyjnej układu dla wersji stand-alone. Chcę tego użyć do sterowania alternatorem samochodowym jako silnikiem służącym do napędu pojazdu elektrycznego (rower 3-kołowy). To chyba najprostsze z możliwych starowań do tej aplikacji i zarazem najtańsze. Co do bloku tranzystorów mocy to na czas testów chcę użyć popularnych IRF3205 i jeżeli układ wystartuje to zamierzam użyć IRFBA1404. Mam natomiast kilka pytań do tych którzy już zbudowali taki falownik:

    Jakiej wartości rezystory dobraliście i dołączyliście je do nóżek 16, 17, 19, 20 ?

    Czy do nóżki 23 i 24 układu użyliście przycisku czy włącznika stabilnego w dwóch pozycjach ( włączony - zwarte styki, wyłączony styki rozwarte). Ja chcę użyć zwykłych microswitchy.

    Czy do potencjometrów Acceleration i Speed do ich wejścia oznaczonego jako A dołączyliście nóżkę 4 układu a do wejścia oznaczonego jako +5V A zasilanie układu?

    Czy do układu oscylatora muszą iśc koniecznie kondensatory 22pF czy mogą jakieś inne? Akurat tych nie mam a zamawiać specjalnie lub jechać po nie mi się nie opłaca.
  • Poziom 12  
    Wyłączniki muszą być bistabilne, czyli jak się załączy to jest załączony. Jeśli start jest zwarty to falownik się rozpędza z zadanym przyspieszeniem, jeśli się go rozłączy to zwalnia do zera z zadanym opóźnieniem. Jeśli wyłącznik obrotów jest zwarty to się kręci do przodu, jeśli jest rozwarty -to do tyłu. Oporniki dobiera się z tabel. Rboost określa napięcie przy prędkości zero, nie wiem jak to będzie dla alternatora ale myślę, że można zacząć od 10% i jeśli będą kłopoty ze startem to można zwiększać byle prąd nie był za wielki przy starcie. Rdeadtime określa czas martwy dla tranzystorów, dobierz na 3,5us to powinno być z nadmiarem. Rretry określa czas na restart po błędzie zgłoszonym na wejściu 15 Faultin. To wejście trzeba podłączyć do wyjścia zabezpieczenia prądowego IR2130. Jeśli tam pojawi się sygnał to blokowane są tranzystory na czas ustalony rezystorem Rretry. Po tym czasie zaczyna się ponowny start od zera. Jest to niedogodne dla pojazdu bo jak się przkroczy prąd to trzeba się zatrzymać w czasie krótszym niż określony przez Rretry i wtedy można dopiero jechać dalej. RPWMfreq określa częstotliwość PWM. Jeśli tranzystory są szybkie to można ustawić na 10 lub 15kHz. Kondensatory mogą być 27 lub 33pF. Trzeba też dać rezystor 10M, ja nie dałem i nie działało, dopiero jak dałem 2M to ruszył układ. Pozdrawiam
  • Poziom 12  
    A czy koniecznie trzeba stosować ten układ IR2130 ? Wg notki aplikacyjnej go nie ma? Dodam że chcę móc przełączać prądy rzędu ok 20 do 40 A na fazę.
  • Poziom 9  
    Samym MC3PHAC?? Nie ma takiej możliwości. Poczytaj usera i zobacz maximum rating. Musisz mieć jakiegoś drivera. Na czym to zrobisz to już twoja sprawa. Do dyspozycji masz przynajmniej kilka rozwiązań jednak ir jest jednym z najprostszych rozwiązań. Jeśli chodzi o prądy o których piszesz. Życzę powodzenia. Radzę zadbać jednak o poprawne stworzenie układu kontroli i zabezpieczeń. Zapewne rezystor trip do kontroli prądu musisz dać albo konkretnej mocy albo zastosować inne rozwiązania. Zachęcam do poczytania innych postów związanych z MC3PHAC tam napewno znajdziesz podpowiedzi.
    Postaraj się stworzyć i uruchomić najpierw prosty układ na niższe moce. Jak uruchomisz i pojmiesz wady i ważne punkty falownika na MC3PHAC to zrozumiesz gdzie należy się najbardziej skupić. Powiem tak... MC3PHAC to fajny układ ale jednocześnie zbyt prosty układ na stworzenie falownika na moce jakie potrzebujesz. Jest to wykonalne ale na krótkie dystanse.
  • Poziom 12  
    Ma ktoś może powyższy schemat zamieszczony przez kolegę pixie w bardziej dostępnym formacie niż pdf? Chcę zrobić z tego płytkę drukowaną i wam zamieścić jej rysunek wraz z plikiem by ułatwić wszystkim tutaj obecnym prace przy budowie falownika.. Niestety Altium Designer nie potrafi przeczytać schematu w PDF...
  • Poziom 12  
    Dla ułatwienia niektórym wykopałem ciekawego PDF'a apropos MC3PHAC... Są w nim opisane przykładowe rozwiązania.. Niestety całość po angielsku. Ale wytłumaczone lepiej niż w gołej nocie aplikacyjnej do układu.
  • Poziom 12  
    Wykopałem coś takiego! Rysunek płytki w formacie Gerber.. Może ktoś na to zerknąć ponieważ wysłałem pliczki jednemu z członków forum elektroda.pl i pyta mnie do czego są warstwy PWR i GND.. Czy to nie są przypadkiem soldermaski? Mnie się zdaje że płytka ma 4 warstwy Plik w załączeniu.

    Pliki pochodzą z: http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MC3PHAC


    Posiadając gotową mozaikę płytki drukowanej wystarczy teraz tylko naszkicować drugą płytkę do bloku tranzystorów wraz z układem IR2130 jak w temacie i problem nam się rozwiązuje sam. Mamy falownik za grosze niemalże.