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.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

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

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Соответственно на нагрузке получается следующее:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

В то время как нижние плечи работают нормально:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Управляющий сигнал от контроллера тоже в порядке:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

Я к Вам с вопросом... Подскажите как формировали трехфазный мавзолей и ШИМ на контроллере?... пытаюсь сделать свой, но литературы нет, кроме аппноутов от Атмела (где понятен только общий ппринцип)
Вот на столе макетка с AT90PWM3+ IR2233 и IRG4PH50KD

Ктой-то из коллег выкладывал интересный вероянт инертатора для одной фазы:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вот тут можно почитать...

вот когда-то скачивал

чет два раза загрузилось

Насчёт "мавзолея": аппноут IR AN-985 рисунок 7.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Сначала сделал в Протеусе,

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

поскольку в рисунке этом ошибка в схеме.

Насчёт контроллера попозже выложу.



2 injener: в каком протеусе проект сделан, у меня 7-ой не открывает...

Проект делал не я. скачал из интернета. но в протеусе 7.5 открывался и симулировался

Если не секрет: а почему именно AT90PWM3? Никогда не имел с ней дело...

Вообще, ИМХО, сначала нужно попробовать собрать и погонять "мавзолей" - проверить на работоспособность драйвер и транзисторы.

Меня "мавзолей" не устраивает по следующим причинам:
1) двигатель вентилятора "гудит" на частотах <25Гц;
2) двигатель вентилятора греется на низких частотах (при 10Гц ток в 2-2.5 раза больше номинала);
3) невозможность регулировки напряжения (мне нужно соблюдать вентиляторную характеристику U/f^2=const).

2 injener: установил Proteus7.6, посмотрел, оценил. Вопрос конечно остаётся открытым: сформировать синус можно разными способами, самое сложное - собрать в кучу, чтобы всё работало. Попробую заменить IR2233 на оптодрайверы hcnw3120 (hcpl-j312)...

Дык... она сделана специально для инверторов, синхронных выпрямителей и прочих импульсных устройств. В ее составе аппаратный 3-х канальный (по два выхода на каждый) драйвер силовых транзисторов+ШИМ модуляторм(Power Stage Controller)+всякие интересные для ключей примочки.

Верхние драйвера сбиваются от высокой скорости нарастания и/или слишком "длинного" монтажа. Можно попробовать защитить вывод "выходной земли" верхнего драйвера, включив небольшой резистор между ней и истоком ключа. Фактически, это как перенос затворного резистора на исток. Ее саму (землю драйвера) можно дополнительно отсечь(защитить) диодом шоттки к общей земле раскачки. Если дело во внутренней структуре драйвера, из-за которой он чувствителен к скорости нарастания - менять драйвер либо ставить снабберы на выход.

2 orthodox:

1) Скорость нарастания - постараюсь изучить вопрос , смущает только то, что напряжение на DC-шину подаю плавно с регулируемого источника, а указанная "бяка" возникает уже при 2-2.5В...

2) Топология - её в общем-то нет. Судите сами (прошу сильно не издеваться ).

Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла



2 Batman:

1) AT90PWM3 рассматривал в качестве "мозгов" для частотника: смутила цена, отзывы по данной микросхеме весьма расхожие, имхо для моей задачи слишком избыточный вариант.

2) Моя схема (рисунком почему-то не заливается, только архивом) формирования ШИМ (до драйвера). Сделал так потому, что экономил порты ATmega48. Фазные ШИМы - выходы схем сравнения таймеров 0 и 2. Задание частоты синуса - выход схемы сравнения таймера 1.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Что-то не вижу, где соединены земля драйверов и минус силового моста?

Эт точно. Длинного. Там ведь UVLO тупо выключается, fault не генерится. Пользуйте SMD и параллельные дорожки от затвора и эмиттера, кондюки макисмально близко к драйверу



это костыль под симуляцию меги8. Протеус 7.6 sp4 вроде как мегу 48 воспринимает. Про корректность симуляции шимов не скажу - не дошел.

Белый провод ПВ3 сечением 0.5мм^2 уходит от клеммника "-" на обратную сторону платы.



Fault действительно не генерится. Всё собрано на макетной плате, соединения проводом МГТФ 0.22мм^2 - это и есть "длинный" монтаж? До SMD ещё не доросли...

У меня ощущение, что с питанием верхнего плеча что-то не то. Можно его осциллой глянуть? Должно быть постоянно. И рюзючок 47 Ом с минуса верхнего плеча к середине пелеча моста зачем?

Питание драйвера Vcc - постоянно = 15VDC.
Напряжение между VB и VS следующее:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Напряжение между VB и GND следующее:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла


Насколько помню что-то связанное с ограничением тока через бутстрапную цепь. Попробовал без этого резистора - ничего не изменилось.

Сколько там вольт/дел? Не уж-то 15???

Что Вам помешало найти диповский вариант сабжа?
При таких длинах проводков оно не заработает.

Да 15В/дел при силовом постоянном напряжении (шина DC) = 20В.



Завтра из СПб приедет ДИПовский вариант IR2233. На момент создания платы другого варианта не достал.

Да это ж жуть! Там ж два кондюка между ними. Ищи ошибку в монтаже.

Так, так, так.... В режиме "мавзолей" напряжение между VS и VB чётко 15В, потому и работает. Похоже, что уважаемый pokos прав - проблема с питанием верхних плечей, осталось найти причину. Чтож, поищем...

Тогда можно поздравить с половиной успеха
47 Ом по минусу - это очень много, надо ставить не больше 5.
Затворные резисторы лучше 2*22 и диод 4148 на закрытие:
+---|<-----+
|--[R=22]-|-[R=22]--

Итак, IR2235 (DIP28) прибыл из города-героя Санкт-Петербурга.

Напряжение между VB и VS пришло в норму:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Однако проблема не ушла :
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Продолжаю головоломку

Контроллер не правильно формирует модулирующее напряжение. Управлять верхним и нижним ключами нужно в противофазе на каждом такте ШИМ (естественно вводя мертвое время на их переключение). Это связано с принципом работы IRовских микросхем. Кроме этого так правильно с точки зрения комутации индуктивной нагрузки.

Если есть диоды параллельно ключам, то это не обязательно.

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):
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
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:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
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?

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.

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


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


Принято.


LC-фильтр использовали? Какие размеры фильтра получились?


Не очень понимаю принципа: в самом начале моих потуг по поводу частотника нарисовал следующее:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
т.е. был выбор между однополярным и двухполярным управлением, выбрал однополярное: "зачем в положительной полуволне лезть в отрицательную область" подумал я...


Попозже, 10нФ под рукой не оказалось

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


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.


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

Ног не хватает - пришлось помудрить...


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


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
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Использовал однополярное управление. Поэкспериментировал с характеристиками U/f.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

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

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



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.

Дело в бутстрапном (bootstrap circuit) питании верхних плечей драйвера, как и указал уважаемый pokos. Убрал токоограничивающий резистор 47Ом в цепи зарядки бутстрапного электролита - проблема исчезла. Однако не стоит обольщаться по этому поводу - резистор там нужен, вот только порядка 5-10Ом + конденсатор желательно танталовый взять вместо электролита.

Есть пара интересных документов по поводу этого резистора:

1) Нажмите для просмотра прикрепленного файла

2) Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Работаю дальше...

Итак, конечный вариант схемы:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Увеличил частоту ШИМ с 4кГц до 30кГц - свист исчез - отпала необходимость ставить на выход громоздкий LC-фильтр. Ток двигателя при этом здорово увеличился. Пришлось снижать напряжение: подобрал коэффициенты ШИМ чтобы ток с ростом частоты также возрастал линейно - полёт нормальный.

Бяка: при подаче питания на контроллер и драйвер одновременно происходит БАХ - вылетает плечо. Вынимаю контроллер из панельки и подаю питание - норма. Убираю из подпрограммы инициализации настройки таймеров и подаю питание - норма. Есть подозрение, что при инициализации таймеров, отвечающих за ШИМ, на порты поступают непонятные сигналы. Как бороться с бякой, может есть стандарные приёмы?

Чоза проблема? Задействуй шутдавун на драйвере. Шоп при включении стоял в дауне, пока контроллер специальной ногой не дрыгнет.

Дык проблема всё та же: осталось 3 свободные ножки у контроллера.
Для Shutdown и Reset нужно две ножки хотя так наверно и правильнее будет.
Можно питание драйвера +15В рвать с помощью реле (нужна одна ножка) - пока попробовал переключателем снять/подавать питание на драйвер - работает без пыхов.
Например вот так:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла