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

Pomiar prądu falownika silnika BLDC (prądu stałego bezszczotkowego)

eskwadrat 06 Maj 2014 22:24 4233 13
  • #1 06 Maj 2014 22:24
    eskwadrat
    Poziom 11  

    Próbuję zmierzyć prąd falownika bezszczotkowego silnika pradu stałego.

    Falownik składa się z
    - typowego konwertera/zasilacza AC do DC z aktywna korekcją współczynnika mocy
    - oraz 3-fazowego falownika na 6-ciu tranzystorach IGBT sterowanych mikroprocesorem.

    Wyjście w/w zasilacza to 345VDC. Te 345VDC zasila szynę wspólną falownika czyli typowo zwarte kolektory trzech IGBT tzw. "high side". Między zwartymi emiterami strony dolnej ("low side") falownika a GND jest rezystor monitorujący prad płynący przez uzwojenia silnika do celów sterowania. Napięcie na tym rezystorze wskazuje prąd płynący przez niego zgodnie z prawem Ohma. Znając wartość rezystora mogę z łatwością przeliczyć napęcie na nim na prad chwilowy płynący przez rezystor i otrzymac konkretną wartość,

    I tu pojawia się problem.

    Napięcie podawane na dwa z trzech uzwojeniach silnika jest przebiegiem trapezoidalnym okresowym z typowymi dla sterowania "szytami" . Zeby zmierzyc więc średni prądy płynący przez silnik który reprezentowałby moc oddawaną do silnika, uśredniam napięcie na rezystorze poprzez układ RC, w ten sposób dostając wartość która zgadza sie z ... i tu uwaga (!) ... wartością RMS mierzoną za pomocą dwóch różnych mierników. Kiedy jednak pomnożę zmierzona wartośc RMS przez napięcie szyny falownia, otrzymana wartośc mocy jest zawyżona o ok. 30% w porównaniu kiedy mierzę tymi samymi przyrządami wartość średnią ("mean") tego samego prądu zamiast rms. Skąd wiem że jest zawyżona? Z mocy maksymalnej sterowanego silnika znając jego efektywność. Kiedy zaś porównuję moc silnika z obliczoną na podstawie pomiaru wartości średniej prądu, ta zgadza się z tabliczką znamionowa mocy silnika.

    Krótko mowiąc:

    - pomiar wartości średniej (mean) pradu oddawanego z falownika pomnozona przez napięcie stałe obecne na szynie falownika = zgadza sie z mocą znamionową silnika (uwzględniając jego sprawność).

    natomiast:

    - pomiar wartości RMS tego samego prądu oddawanego z falownika pomnożona prez napięcie (stałe) obecne na szynie falownika > jest o ok. 30% wyzsze od tej samej znamionowej mocy silnika.

    Wychodzi na to że wartość średnia mierzona ma sens zaś, RMS nie jest właściwa.

    Z drugiej strony pomiar tego samego prądu poprzez rezystor na "low side" falownika za pomocą uśredniającego układu RC daje wartośc "zawyżoną" odpowiadająca wartości wskazywanej przez przyrządy pomiarowe pracujące w trybie RMS.

    Który pomiar jest ważny? I jak wytłumaczyć fakt, że uśredniony przez RC pomiar z rezystora odpowiada wartości RMS wskazywanej przez przyrząd pomiarowy?

    Ponizej uproszczony schemat zasilacza i falownika. Rezystor pomiarowy zaznaczyłem jako R. Prąd przez silnik zawsze płynie tylko między dwoma z trzech fazami jednocześnie. Jedna faza w danej chwili jest zawsze wyłączona. Jednak niedokladnosc na schemacie nei majaca wplywu na moje pytanie to fakt, że stabilizator oznaczony jako PFC znajduje się tak naprawdę "przed" kondensatorem a nie za.

    Pomiar prądu falownika silnika BLDC (prądu stałego bezszczotkowego)

    0 13
  • #2 06 Maj 2014 23:57
    elektronikq
    Poziom 24  

    A nie możesz wykonać pomiaru po stronie DC?

    0
  • #3 07 Maj 2014 00:08
    eskwadrat
    Poziom 11  

    Dzieki za odzew. No właśnie że sondę pomiarową prądu umieszczam po stronie DC tuż za stabilizatorem PFC. Monitoruję także napięcie na oscyloskopie, trzyma 345V jak drut. Prąd zaś jest "Szarpany" ale to oczywiście dlatego że tranzystory załączają się w cyklach PWM.

    Użyłem dwóch różnych oscyloskopów żeby mieć pewność, Tektronixa MDO oraz Fluke 190. Oba wyposażone w sondy wysoko prądowe typu "clamp". Tektronix ma jeszcze izolowaną różnicową sonde do monitorowania napięcie na szynie 345V.

    Postaram się jutro załączyć oscylogramy dla ilustracji.

    0
  • #4 07 Maj 2014 00:45
    118460
    Użytkownik usunął konto  
  • #5 07 Maj 2014 15:13
    eskwadrat
    Poziom 11  

    Ze współczynniiem wypełnienia będzie kłopot bo to przebieg co prawda okresowy ale z dość skomplikowaną obwiednią i zmiennym wypełnieniem. Zamieszczony poniżej zrzut z oscyloskopu pokazuje że napięcie szyny jest stałe (różowy przebiej na górze VBUS) podczas gdy prąd szyny zmienia się wraz z przełączaniem tranzystorów falownika. Oscyloskop pokazuje wartość średnią tego prądu poniżej jako nieco powyżej 7.35A (zielony) zaś wartość RMS to nieco ponad 10A (drugie zdjęcie). Ta ostatnia jest także wskazywana przez układ monitorujący napięcie na R.

    Pomiar prądu falownika silnika BLDC (prądu stałego bezszczotkowego)

    Pomiar prądu falownika silnika BLDC (prądu stałego bezszczotkowego)

    0
  • #6 08 Maj 2014 00:49
    118460
    Użytkownik usunął konto  
  • #7 08 Maj 2014 02:53
    elektronikq
    Poziom 24  

    Kolego tego nie zmierzysz miernikiem RMS bo Ci wyjdą głupoty i sam piszesz, że tak jest. Może dobry miernik sobie by z tym poradził.
    Kolego RMS to chyba to samo co mean. Wartość średnia kwadratowa? Czy ty określasz mean jako średnią?
    Po 1 skoro masz mikroprocesor to nie możesz przebiegów ściągnąć ze strony sterownika za pomocą oprogramowania np. strony DC.
    Po 2 oscyloskop zmierz przebieg. Określ okres T i prąd i(t) i poprostu scałkuj to i będziesz miał Isk.

    0
  • #8 08 Maj 2014 11:05
    118460
    Użytkownik usunął konto  
  • #9 08 Maj 2014 11:29
    jekab
    Poziom 23  

    Cytat:
    Ze współczynniiem wypełnienia będzie kłopot bo to przebieg co prawda okresowy ale z dość skomplikowaną obwiednią i zmiennym wypełnieniem.


    Nie istnieją mierniki TRUE RMS które zmierzą prąd ze zmieniającym się wypełnieniem.

    Teoretycznie oscyloskop cyfrowy z wypasionym oprogramowaniem w którym ręcznie można byłoby zaznaczyć powtarzający się okres w jakim ten prąd ma zmierzyć.Wtedy miałby szansę każdą próbkę podnieść do kwadratu i zsumować.

    Myślę że silnik w czasie pomiaru obciążony jest mocą znamionową na wale.

    Bo porażka jest wtedy podwójna.

    WojcikW
    Cytat:
    Tak więc moc obliczysz mnożąc napięcie zasilające i prąd średni, współczynnik wypełnienia n nie jest już do obliczenia mocy potrzebny.


    Ty dalej nie rozumiesz ,jaka jest różnica między średnim a skutecznym ??

    0
  • #10 08 Maj 2014 12:16
    118460
    Użytkownik usunął konto  
  • #11 08 Maj 2014 12:56
    elektronikq
    Poziom 24  

    Kolego przecież przebieg nie jest tam "stały", tylko trapezoidalny. Jak zmierzy to zwykłym miernikiem wyjdą głupoty. Moim zdaniem oscyloskop.

    0
  • #12 08 Maj 2014 13:08
    jekab
    Poziom 23  

    WojcikW napisał:
    jekab napisał:
    ...
    WojcikW
    Cytat:
    Tak więc moc obliczysz mnożąc napięcie zasilające i prąd średni, współczynnik wypełnienia n nie jest już do obliczenia mocy potrzebny.


    Ty dalej nie rozumiesz ,jaka jest różnica między średnim a skutecznym ??

    Jekab, zajmij się tym na czym się znasz, czyli podłączaniem kuchenek gazowych a nie energoelektroniką.

    Misiu elementarny przykład bez całkowania.
    Bo całek nie znasz.

    Impuls prostokątny 1 A 1 s przepływa przez rezystor 1 Ω.

    W czasie 1 sekundy mamy
    Max. moc chwilowa 1 W
    Moc średnia 1 W
    Energia 1 J
    Prąd średni 1 A
    Prąd skuteczny 1 A
    Przepłyną 1 C kulomb ładunku

    Impuls prostokątny 2 A 0,5 s i przerwa 0,5 s w przepływie przez rezystor 1Ω.

    No i co teraz mamy mądralo w czasie 1 s ????
    Max. moc chwilowa 4 W
    Moc średnia 2 W
    Energia 2 J
    Prąd średni 1 A
    Prąd skuteczny √2 =1,41 A
    Przepłyną 1 C kulomb ładunku

    Kolego Wójcik pisz o tym na czym się znasz.
    A ja nie wiem na czym się znasz

    0
  • #13 08 Maj 2014 21:52
    JWitek
    Poziom 23  

    Kolego Jekab, w pierwszym Twoim przykładzie napięcie wynosi 1V, a w drugim 2V. Nijak się to ma do transmisji mocy w linii zasilanej tym samym, stałym napięciem.
    Moc przenoszona przez taką linię to tak, jak napisał kol. WojcikW, iloczyn napięcia i prądu średniego (a nie skutecznego). Moc średnia to energia dzielona przez czas. A energia to iloczyn różnicy potencjału (która tutaj jest stała - np. 345V) i ładunku przeniesionego w tym czasie. Ładunek natomiast to prąd średni razy czas.
    Czysta fizyka, nawet nie elektrotechnika...

    0
  • #14 08 Maj 2014 23:40
    118460
    Użytkownik usunął konto  
  Szukaj w 5mln produktów