Уважаемые форумчане, помогите пожалуйста разобраться в следующем вопросе.
При работе асимметричного полумоста на индуктивную нагрузку в токе нагрузки обнаружил характерные "выбросы" тока в моменты открывания и запирания транзисторов, происхождение которых для меня пока не ясно.
Схема асимметричного полумоста собрана на IGBT-транзисторах (HFA30PB120) и диодах (IRG4PH50UD).
Драйвер ключей IR2213. В качестве нагрузки используется фазная обмотка АД (2 кВт) - просто чтобы создать индуктивный характер нагрузки.
Источник питания на выходе имеет емкость - для возврата энергии из индуктивности при ее отключении.
Вообще для питания использую цепочку автотрансформатор, выпрямитель, емкость.
Первый рисунок в приложении- это схема; второй рисунок - параметры компонентов.
Управляю схемой следующим образом:
микроконтроллер "включает" оба транзистора через драйвер и фаза запитывается от источника напряжением 60 В.
Через 1,67 мс фаза отключается и энергия возвращается в емкость через обратные диода; через 5 мс процесс повторяется снова.
Первоначально использовал электронно-лучевой осциллограф и все получалось "по-науке".
Но потом стал использовать цифровой осциллограф - и обнаружил заметные выбросы в токи при его коммутации - амплитуда этих выбросов практически в 10-15 раз больше того значения тока, до которого он успевает дорасти за время включенного состояния. Т.е. в момент включения короткий выброс тока длительностью 2 мкс может достигать 5-8 А, причем характер этого выброса "колебательный". Затем ток спадает до нуля и затем медленно наростает со своей постоянной времени до тока 1 А. Далее фаза отключается и снова колебательный процесс длительностью около 2 мкс с амплитудой до 15 А и отключение тока.
Я привел эту осциллограмму в крупном масштабе на рисунке 3.
Вначале грешил на осциллограф и погрешности его АЦП, но затем удалось провести этот же нехитрый опыт и с еще одним цифровым осциллографом другого производителя и картина получилось такой же.
На следующем рисунке (4) я привел форму заднего фронта тока и его колебания при меньшем значении коэффициента развертки (1 клетка - 1 мкс). Ток отключается на уровне 1 А и затем начинается свистопляска (1 клетка - 1 А). Эти процессы "видит" осциллограф и при включении фильтрации и при использовании осреднения.
Интересно, что эти процессы чувствует и АЦП микроконтроллера если использовать релейное регулирование тока (АЦП быстродействующий - STM32F303VC).
Если я задействую релейный регулятор, то видно, что эти "коммутационные выбросы" оцифровываются АЦП микроконтроллера и он отключает ключи в момент появления колебательного процесса.
На следующем рисунке показана форма тока, которая получается если требуется поддерживать ток с помощью релейного регулятора на постоянном уровне - около 1 А.
Эти же выбросы теперь появляются всякий раз когда происходит включение/отключение транзисторов.
Кроме того величина этих выбросов растет при увеличении напряжения.
Другой важный момент - собрали еще одну схему асимметричного моста уже с другими компонентами (транзисторы и диоды на 15 А, другой драйвер и другой силовой источник питания).
Выбросы все равно присутствуют.
Еще одна деталь - при введение реостата в цепь нагрузки форма и амплитуда выбросов не изменяется - качественные и количественные изменения не заметны глазу.
Возможно ли, что эти выбросы "минуют" RL-цепь нагрузки и замыкаются через емкости? Но какие?
Помогите пожалуйста разобраться что это такое и главное - как с этим бороться.
Может быть кто-то сталкивался с подобными вещами.
Эскизы прикрепленных изображений
Прикрепленные изображения
"выбросы" тока при коммутации IGBT
Nov 21 2013, 18:33
