ATmega48+IR2233+irg4ph40ud, "Мавзолей" работает, а ШИМ - нет... Опции

[morcat]

Дорогие форумчане.

Пытаюсь сделать трёхфазный частотник для вентиляторов. Схема построена на ATmega48, далее драйвер IR2233 и 6 штучек irg4ph40ud. Обвязку драйвера привожу в прикрепл. файле.



На выходе (фазы U,V,W) мощные резисторы, соединённые в звезду.

Проблема: на выходе драйвера (верхние плечи) формируется странная форма напряжения:



Соответственно на нагрузке получается следующее:





В то время как нижние плечи работают нормально:




Управляющий сигнал от контроллера тоже в порядке:



Самое интересное: если сигнал с контроллера не подвергать ШИМ модуляции (4кГц) получаю законный "мавзолей":



И всё работает нормально, однако двигатель этому конечно не радуется... Поскольку форма тока оставляет желать лучшего:



Может кто сталкивался с подобным явлением? Какие будут предложения, замечания?

Сообщение отредактировал morcat - Apr 22 2010, 12:58

[morcat]

Итак, отчёт о проделанной работе.
Решил оставить пока в покое схему на основе IR2233, хорошая мысля приходит опосля...
Посмотрел в сторону драйверов HCPL фирмы AVAGO, выбрал драйвер HCNW3120.
Собрал следующую схему (без фильтра):

Заработало стабильно после полной развязки питания контроллера (всё та же ATmega48) и питания драйверов. Работа двигателя очень похожа на "мавзолейную" - шум, нагрев на низких частотах - "надо уменьшать подводимое напряжение (вентиляторная характеристика) с помощью ШИМ" подумал я. Как: вероятно уменьшением времени включения транзисторов, сделал, на 40Гц двигателю не запуститься, хотя подводимое напряжение = 305VAC(измерено мультиметром), на 45Гц вращается, но не так как должен + токи по фазам раза в 2 меньше номинала, на 50Гц выгорает одно плечо после 30сек работы (пока ещё разбираюсь что там происходит...).
Посмотрел спектр сигнала на выходе:

А вот тут сказано, что можно легко отфильтровать ненужные частоты обычным LC-фильтром.

Собственно вопросы:
1) какие требования предъявляются к питанию драйверов (какой ток должен обеспечивать блок питания);
2) как влияет частота ШИМ на качество выходного сигнала (для обычного асинхронника);
3) выходной сигнал обязательно подлежит фильтрованию или можно добиться желаемого результата с помощью специальных алгоритмов управления силовыми ключами?

[pokos]

...Работа двигателя очень похожа на "мавзолейную" - шум, нагрев на низких частотах - "надо уменьшать подводимое напряжение (вентиляторная характеристика) с помощью ШИМ" подумал я.

Правильно подумал-то! Только вот, шум меня смущает, значить с коммутацией не всё впорядке.
Странный наворот с транзисторами КТ502/3 какую цель имеет?
Если всё правильно, то шума быть не должно, разве, от хреновых подшипников, без фильтров у тебя двигатель должен пищать ШИМом плюс некоторый слабый рокот от основной частоты питания.
Я на 3 фазы не делал, но на одной не имел никаких проблем, Атмега8 и ИР2113 с мостом на полевиках, частота ШИМа 12кГц. Но коммутация у меня была двуполярной, в точности как пишет камрад ZVA.
Рюзючки в затворах по 100 Ом - многовато. Надо раз в 10 меньше.
Что касается фильтров, то делал и с фильтрами - разница невелика, только мотор не пищит с частотой ШИМа.
Нагрузи каждое плечо на RC с частотой среза полШИМа, посмотри осциллой, что оно у тебя формирует по факту. R бери с десяток килоом.
Есть подозрение, что у тебя вместо синуса только половинка сделана.

[morcat]

Странный наворот с транзисторами КТ502/3 какую цель имеет?

Первое что пришло в голову(с одной ноги контроллера ШИМ, другая переключает верхний и нижний транзистор в плече)...может и криво, но работает ...прошу не сильно пинать, как говориться кто во что горазд

Если всё правильно, то шума быть не должно, разве, от хреновых подшипников, без фильтров у тебя двигатель должен пищать ШИМом плюс некоторый слабый рокот от основной частоты питания.

По шуму: пищит ШИМом, однако на некоторых частотах появляется вибрация (возможно зависит от конкретного двигателя). Залил видео кому интересно (звук погромче сделать - будет слышно).

Рюзючки в затворах по 100 Ом - многовато. Надо раз в 10 меньше.

Принято.

Что касается фильтров, то делал и с фильтрами - разница невелика, только мотор не пищит с частотой ШИМа.

LC-фильтр использовали? Какие размеры фильтра получились?

Но коммутация у меня была двуполярной, в точности как пишет камрад ZVA.

Не очень понимаю принципа: в самом начале моих потуг по поводу частотника нарисовал следующее:

т.е. был выбор между однополярным и двухполярным управлением, выбрал однополярное: "зачем в положительной полуволне лезть в отрицательную область" подумал я...

...посмотри осциллой, что оно у тебя формирует по факту.

Попозже, 10нФ под рукой не оказалось

[pokos]

...может и криво, но работает :...

Я б задействовал просто две ноги контроллера, и дело с концом.

LC-фильтр использовали? Какие размеры фильтра получились?

Размер фильтра - сиречь функция мощности двигателя. У меня стояло на маломощном, 200Вт, моторе два дросселя на ETD34 с зазором, ну и плёнка кондючки. Точно параметры уже не помню, считается легко для каждого конкретного случая.

т.е. был выбор между однополярным и двухполярным управлением, выбрал однополярное: "зачем в положительной полуволне лезть в отрицательную область" подумал я...

Логично, только трёхфазный двигатель по совместительству ещё и трансформатором работает промежь фаз. Потому начинал бы я с чистого двухтакта.

Ещё вот чо, с землями надо аккуратно. По проводам управления, идущим к драйверам, силовые токи моста течь не должны.

Посмотрел видео, на слух криминала не заметил. Конечно, напругу надо убавлять соответственно оборотам, инше спалишь мотор и мост заодно.
А для верхних оборотов можно добавить третьей гармоники, чтобы полную мощу двигателя получить.

Кстати, ты букварь читал? http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_do...nts/doc7545.pdf

Сообщение отредактировал pokos - Jun 1 2010, 09:26

[morcat]

Я б задействовал просто две ноги контроллера, и дело с концом.

Ног не хватает - пришлось помудрить...

Ещё вот чо, с землями надо аккуратно. По проводам управления, идущим к драйверам, силовые токи моста течь не должны.

То что с землями надо аккуратно понял - это очень важно. Только не очень понял что имеется ввиду.

А для верхних оборотов можно добавить третьей гармоники, чтобы полную мощу двигателя получить.
Кстати, ты букварь читал? http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_do...nts/doc7545.pdf

Угу, читал по-русски:AVR494. Взял из документа формулу расчёта с добавлением третьей гармоники. Сделал, правда большой разницы не заметил - ток и обороты практически не меняются.

Итак, по порядку.

Собрал очередной (как оказалось заключительный) вариант схемы c рекомендациями камрадов. Земли +5В (питание контроллера) и +15 (питание драйвера) полностью развязаны. Проблема ушла и болше не появлялась


Использовал однополярное управление. Поэкспериментировал с характеристиками U/f.


1) Синяя характеристика - вентиляторная на 40Гц двигатель еле вращается - очень маленький ток.
2) Красная характеристика - линейная, 30Гц - двигатель останавливается по той же причине.
3) Зелёная характеристика - не знаю как назвать - тянет хорошо до 15Гц, однако: потребляемый ток на низких частотах не выходит за номинал, охлаждение двигателя гораздо хуже (обороты низкие) - двигатель греется, не критично, но неприятно.
4) Фиолетовая характеристика - линейная модифицированная, взял честно "на глазок" между красной и зеленой. Работа двигателя мне понравилась - диапазон регулировки от 20Гц до 60-70Гц. Самое интересное - производительность вентилятора оказалась линейно зависима от частоты питающего напряжения.

Работаю дальше: грамотно защитить схему от токов КЗ + на выход LC-фильтр.

Бяка: у микросхемы IR2235 есть вход Reset и вход Shutdown. Когда входишь в режим Shutdown, драйвер отключает ключи, Reset - подключает. При долгом (>30 сек) нахождении в режиме Shutdown переход в нормальный режим работы при помощи Reset происходит в некоторых случаях со взрывом - КЗ плеча. Во как

[pokos]

...Земли +5В (питание контроллера) и +15 (питание драйвера) полностью развязаны. Проблема ушла и болше не появлялась

От и славно! Земельный вопрос, он тово, особливо, ежели двигун поболе киловатта.

4) .....производительность вентилятора оказалась линейно зависима от частоты питающего напряжения.

Так оно и должно быть, значить, "всё правильно сделал!".

...переход в нормальный режим работы при помощи Reset происходит в некоторых случаях со взрывом - КЗ плеча.

Дык, это у тебя, похоже, кондючки питания верхних плеч разряжаются. Надоть их сначала подзарядить парой-тройкой импульсов открытия нижних плеч. Верхние плечи при этом должны быть закрыты.
Мне через этот эффект пришлось от триггерной защиты отказаться - при запуске срабатывала всегда.