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]

AlexandrY, "прошлого неудачного опыта" нет. Пока нет
Трасировка платы будет делаться после окончательной редакции схемы. Много лишних (дополнительных) элементов предусмотрены для того, чтобы потом на плате не городить навесным монтажем. Выбросить их никогда не поздно.

По поводу модуляции. Никакого синуса и векторного управления нет. Этот драйвер может быть реализован на обычной логике, что и было сделано более года назад и работает железно, теперь нужно докрутить плюшек и умощнить. Там IRFP064, управляются через IR2113, которая, в свою очередь, управляется напрямую с CD4502 (этот кусок логики я оставил без изменений). Упрощенно - есть сигнал с датчика Холла - включаем соответственную катушку статора, нет - отключаем, и так в цикле. Для регулирования скорости вращения и мощности используется заШИМлевание управляющего импульса и/или регулирование напряжения шины питания.

[AlexandrY]

Выбросить их никогда не поздно.

По поводу модуляции. Никакого синуса и векторного управления нет. Этот драйвер может быть реализован на обычной логике,

Дело в том, что трассировка силовой части на 40 и более ампер не так проста как кажется и лишние детали даже если их не поставят будут создавать дополнительный звон из-за лишних дорожек.

Насчет модуляции тогда я не понял. И надо вернуться к терминологии.

Если у вас BLDC мотор с трапецеидальной ЭДС, то о векторном управлении не может быть речи и оно не нужно. Но и дачтчик холла тоже как бы не нужны. Такими двигателями с успехом управляют без дачтчиков. Если же датчики по любому есть, то было бы проще поставить дешевые аппаратные контроллеры управления BLDC.


Если же у вас BLAC с синусоидальной ЭДС то получается, что вы насилуете мотор управляя им жестким меандром. На четыре киловата тогда получите жуткий перегрев движка и быстрый пробой обмоток. Да и ваша собственная схема будет работать под большой перегрузкой.