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.
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.
