Драйвер синхронного (вентильного) двигателя Опции

[ARMag]

Была поставлена задача спроектировать и изготовить драйвер синхронного двигателя мощностью (пиковой, момент старта) до 2 кВт.
Почитал интернеты, нарисовал схему, выбрал элементы и решил выложить на форум, чтобы знающие люди указали на недостатки и ошибки. Пока только схема, будет печатка - выложу и её.
В схеме силовые элементы взяты с приличным запасом по току и напряжению (требование заказчика). Пару слов по структуре. Силовая часть состоит с трехфазного моста на MOSFETах и драйвера IR21365. IGBT и IPM были откинуты по причине недостаточного быстродействия (есть, конечно и быстрые, но там уже цена демотивирует). Я принял решение питать выходные каскады драйвера от отдельных гальванически развязанных источников, а не от бутстрэпных конденсаторов, так как при низких оборотах время, когда верхний ключ находится в открытом состоянии достаточно велико. Вся силовая часть (красный пунктирный квадрат на схеме) гальванически отвязана от схемы управления - требование заказчика по безопасности. Напряжение питания силового тракта - от 48 до 150В.
Теперь по управлению. Имеем двигатель трехфазного вентильного типа - синхронный двигатель с тремя датчиками Холла, для определения положения ротора. Первоначальная задача - получить простой драйвер (контроллер участвует только в генерации ШИМ и отображает информацию по потребляемому току на дисплее). Для этого сигналы с датчиков Холла, через пороговые компараторы, поступают на простую логическую схему, которая формирует шесть (три пары противофазных) сигналов для управления транзисторами. Режим реверса реализован на элементах XOR, заполнение ШИМ - на стробируемом буфере. Частота ШИМ - 5-20 кГц (будет выбираться экспериментально). В дальнейшем управление на себя возьмет контроллер - для этого предусмотрены джамперы. Ток в каждой фазе будет измеряться с помощью токовых трансформаторов.

Буду благодарен любой помощи - совету, замечанию, указанию на ошибку или недостаток в схеме.
Схема в приложении.

Прикрепленные файлы

 MotorDriver_v1.pdf ( 83.8 килобайт ) Кол-во скачиваний: 350

 

[ARMag]

Супрессоры на затворах поставил для защиты от возможных иглообразных наводок. Не факт, что они (супрессоры) будут установлены на плате, так как своей паразитной емкостью могут подпортить фронты. Но пока пускай будут.
По поводу одновременного включения светодиодов в оптроне. Перед буфером стоит логическая микросхема CD4049 инвертирующая три входных сигнала в шесть попарно-противофазных. Во-вторых, даже если вдруг на драйвер придет сигнал одновременного открытия верхнего и нижнего ключа, он не допустит такой ситуации и с минимальным dead-time-ом откроет только нижний. В драйверах это дело очень хорошо реализовано, так как сквозной ток - это основная причина смерти силовых ключей.
На токовые датчики Allegro смотрел. Мелкие, те что в корпусах so8 не подходят по току, большие, те что с металлической дугой будет трудно разместить на плате.
Датчик обратной связи - это датчики Холла. По ним, зная количество полюсов ротора, можно определить скорость вращения и т.п.
По поводу последнего вопроса - довольно тесно связан с CPLD Altera MAXII, но векторного управления пока не предполагается, максимум какой-то ПИД-регулятор.