急：可控硅BTA41 600B控制扭矩电机故障问题！

只看该作者 · 2011-2-17 15:29

急：可控硅BTA41 600B控制扭矩电机故障问题，请各位高手大侠们给看看吧，谢谢！
可控硅使用过BTA12 600B 、BTA26 600B、BTA41 600B.
1.
能否分析一下原始图中为什么可控硅经常导通故障，有什么大的缺陷吗。

2.
现有最终试验电路还有什么缺陷、不足或问题吗？还需要怎么修正。
3.
根据处理过程能够确定是什么问题，和如何改正吗？
4.
在堵转中，由于使用IN5408和150欧姆电阻，相当于220交流电半波导通供电，可控硅在使其通过自己是有无影响？

可控硅控制扭矩电机问题请教[1].part1.rar (3.81 MB)

可控硅控制扭矩电机问题请教[1].part2.rar (3.05 MB)

1万 · 2011-2-17 17:14

写的很详细，先赞一个。

帮你反复看了几遍，印象如下：
1. 电路无大问题，你反复修改的地方充许弹性很大，基本对电路性能起不了很大的改变或改善。
2. 作为一个产品，综合性考虑很重要，由于没有给出全部电路，只能根据经验推断了，不一定正确，仅供参考。
3. 本电路中，由于用了三个可控硅，既有串联又有分流，这样用法对可控硅的控制要求特别高，原因是由于可控硅的固有特性，和三极管、MOS管不同，你想让他导通时，他不一定听话，马上就导通（视两端电压情况而定），更要命的是，你想让他截止关断时，他更不听话，不但要看其两端电压，更要由可控硅内部流过的电流状态来决定，决定他是否听你命令，实行关断截止。因此，在本电路中，看不出你用什么方法什么手段来保证其在2号可靠关断截止后，再让3号导通，否则，瞬间短路产生的高压环流等，极易让可控硅过载击穿。
4. 按照你的描述，可控硅用到BTA41, 这么给力的管子，哪怕你的小扭矩电机不转咬死也不会损坏，但还是击穿损坏，小声的问一下，你散热器装了吗？如装，装了多大面积？

1万 · 2011-2-17 17:25

先给三点意见，供参考：
1. 正、反转切换时，先加个软件延时试一试，建议加个50-100ms的延时等待，再实行切换。
2. 如电路设计的不尽合理，加个合适的散热器，有助于你减少可控硅击穿的故障。
3. 在硬件上，最好带硬锁，即由硬件保证2号，3号可控硅在任何时间，只能有一个导通，用软件控制不一定很可靠。

只看该作者 · 2011-2-18 09:08

首先谢谢老师的帮助，将楼上两位的一些提出可能性进行以下说明：
1、作为一个产品，综合性考虑很重要，由于没有给出全部电路，剩余电路使用中没有出现问题，剩余电路就是用单片机控制moc3061的1,2脚导通截止，来控制moc3061的4,6脚导通截止来分别控制三个可控硅。
2、关于可控硅散热问题（也说了本身负载功率就不大），电路工作的各种环境、温度、时间下都检查过温度，一点都不烫，没有问题，同时对三个可控硅外部连接统一接地了。
3、正、反转切换时，看不出你用什么方法什么手段来保证其在2号可靠关断截止后，再让3号导通，否则，瞬间短路产生的高压环流等，极易让可控硅过载击穿。在硬件上，最好带硬锁，即由硬件保证2号，3号可控硅在任何时间，只能有一个导通，用软件控制不一定很可靠。
关于正反转时，由于程序控制，确实切换比较快，我倒是可以修改程序试试；另请问一下，如何增加元器件来防止瞬间短路产生的高压环流呢？也就是实现硬锁呢？
谢谢！

小弟也是慢慢开始研究电子电路的，都是皮毛，还请多指教！

1万 · 2011-2-18 11:13

如何增加元器件来防止瞬间短路产生的高压环流呢？也就是实现硬锁呢？

答：这是两个问题，在经典可控硅控制电路中，过流可检测（通过串小阻值取样电阻），但不能即时关断（由可控硅特性决定），只能在下一周期关断，但最好的方法是预防，即动态检测2号可控硅的电流，等2号可控硅彻底断流关断后，再触发3号可控硅导通，但电路要复杂多了。
还有个方法是插入延时等待，在关断2号可控硅时，等待N个触发周期（由于是非同步的，这个周期并不准备，只能取偏大，以保证2号可控硅能彻底关断），再触发3号可控硅导通。

什么是硬锁呢？
答：硬锁是指硬件保证，即控制2号，3号可控硅的控制触发信号，经过一个硬件单元，再输出控制可控硅触发，这个硬件单元主要有如下功能：
1. 当2号，3号控制信号同时有效时，输出关断，保护2号，3号可控硅不同时导通。
2. 当其中一路控制信号无效时，需延时N毫秒，另一路控制信号才充许有效，这样，保证等一路可控硅彻底关断后，才可开启另一路可控硅，保证二路可控硅不同时瞬间导通短路产生的高压环流。
3. 当然上述功能软件也能模拟，但可靠性稳定性特别是抗强干扰性没有纯硬件的高！

1万 · 2011-2-18 11:20

如有些型号的IR系列MOS驱动器，就是典型的带硬锁的硬件MOS驱动电路，用来保护上下桥2个MOS不能同一时间导通！一个MOS管关断后，需延时N毫秒后，另一个MOS管才充许打开，以确保上一个MOS管彻底电关断！

当然，由于可控硅的特殊性，这个延时N毫秒数值，比关断MOS管的延时时间远远要大好多倍！

只看该作者 · 2011-2-18 13:05

有没有简单方式可以增加元器件来防止瞬间短路产生的高压环流呢？因为通过分析等等也没有更多可能造成可控硅击穿导通了，现在出现的概率也不是很高了。

1万 · 2011-2-18 13:13

最简单有效的方法是插入延时等待，在关断2号可控硅时，等待N个触发周期（由于是非同步的，这个周期并不准备，只能取偏大，以保证2号可控硅能彻底关断），再触发3号可控硅导通。

1万 · 2011-2-18 13:18

另外，由于你目前可控硅为单片机输出直接控制（即用软件模拟控制），有时一个强脉冲干扰，迭加上就会出现电路失误，击穿可控硅！

只看该作者 · 2011-2-18 14:24

对堵转的原理不怎么了解。
可以先不考虑堵转。去除IN5408和150欧姆电阻，试试还会不会出现问题。

控制时 2号和3号可控硅要按“123jj”所说，切换时要有几个周期的间隔。

1万 · 2011-2-18 14:40

对堵转的原理不怎么了解。
可以先不考虑堵转。去除IN5408和150欧姆电阻，试试还会不会出现问题。

控制时 2号和3号可控硅要按“123jj”所说，切换时要有几个周期的间隔。 ...
datouyuan 发表于 2011-2-18 14:24

LZ描述的堵转。严格的说，应该属于直流制动，即直流刹车。
这种情况下，由于是单向导通间断性直流电，更不容易让可控硅击穿。

只看该作者 · 2011-2-18 17:44

本帖最后由 datouyuan 于 2011-2-18 17:48 编辑

LZ的可控硅损坏应该是高压环流造成的，应该和电流大小没关系。

所以不能确定“由于是单向导通间断性直流电，更不容易让可控硅击穿。”

假如堵转是属于直流制动，我想直流的方向应该对堵转效果没有影响吧。
可不可以2号3号可控硅直接接220V电源端，用1号可控硅串联IN5408和150欧姆电阻来起到直流制动的效果，这样就没有可控硅之间的串联了，控制时只要确保任何时候保证不大于一个可控硅导通，再加上切换延时就问题不大了。

1万 · 2011-2-19 08:27

同意LS的前半句观点，LZ的可控硅损坏应该是高压环流造成的，反半句不认同，应该和电流大小没关系。高压环流造成瞬间大电流能量极大，如不能有效控制，一瞬间就让可控硅超流超载报废。

1号可控硅在电路中起开关作用，在适当时候短路制动回路（IN5408和150欧姆电阻串联），从电路特点上来看，应该是最安全最保险的可控硅应用，任何正常工作状态下都不应该损坏，在本案例中，是由于下面的2号可控硅击穿，电路失控，才造成了1号可控硅跟着击穿。

1万 · 2011-2-19 08:32

要有足够的功率才会烧坏管子的

只看该作者 · 2011-2-19 11:46

谢谢大家对这个问题的分析，有几个方面再问一下：
1、可控硅损坏应该是高压环流具体是什么情况？高压到多少，我控制的电机是220伏的，加上其启动电容，及电路中的电容的各种作用，电压也超不过500伏吧？

2、由于是单向导通间断性直流电，更不容易让可控硅击穿：问题是更容易击穿还不不容易击穿呀？不过堵转是属于直流制动（应该是220伏半波工作），我想直流的方向应该对堵转效果没有影响吧（方向对堵转效果确实没有影响）。

3、具体三个可控硅工作过程如下：
正转：可控硅1导通，同时硅2导通，硅3截止，两个同时导通500ms，相当于220伏电机正转500ms；然后硅1截止硅2导通，硅3截止，in5408和电阻工作，相当于220伏半波堵转工作，到指定90度角度；然后硅1截止，硅2截止，硅3导通，反转10ms刹车；再然后然后硅3截止，硅2导通，硅1截止，保持220伏半波堵转工作，维持90度角度。

反转：可控硅1导通，同时硅3导通，硅2截止，相当于220伏电机反转到指定90度角度；然后硅1截止，硅3导通，硅2截止，in5408和电阻工作，相当于220伏半波堵转工作，维持90度角度。

具体硅2,3切换导通截止是否有保护延迟时间还不太清楚。

1万 · 2011-2-19 13:27

1、可控硅损坏应该是高压环流具体是什么情况？高压到多少，我控制的电机是220伏的，加上其启动电容，及电路中的电容的各种作用，电压也超不过500伏吧？

答: 高压环流是在可控硅2号和可控硅3号同时导通时产生的，由于电机线圈电感的存在及外接运转电容的储能作用，瞬间产生的高压可高达上千伏，环流可高达上百安，足以让可控硅击穿。

2、由于是单向导通间断性直流电，更不容易让可控硅击穿：问题是更容易击穿还不不容易击穿呀？不过堵转是属于直流制动（应该是220伏半波工作），我想直流的方向应该对堵转效果没有影响吧（方向对堵转效果确实没有影响）。

答: 可控硅1号的击穿，是由于下面的2号可控硅击穿，电路失控，才造成了1号可控硅跟着击穿。

3、具体三个可控硅工作过程如下：
正转：可控硅1导通，同时硅2导通，硅3截止，两个同时导通500ms，相当于220伏电机正转500ms；然后硅1截止硅2导通，硅3截止，in5408和电阻工作，相当于220伏半波堵转工作，到指定90度角度；然后硅1截止，硅2截止，硅3导通，反转10ms刹车；再然后然后硅3截止，硅2导通，硅1截止，保持220伏半波堵转工作，维持90度角度。

反转：可控硅1导通，同时硅3导通，硅2截止，相当于220伏电机反转到指定90度角度；然后硅1截止，硅3导通，硅2截止，in5408和电阻工作，相当于220伏半波堵转工作，维持90度角度。

具体硅2,3切换导通截止是否有保护延迟时间还不太清楚。

答: 可控硅2号、3号切换导通截止必须要有保护延迟，等待其中一个彻底关断后，再开启另一个，由于你这个电路没有同步信号（有同步信号时，延迟一个半波时间即10ms足够），那么这个延迟时间必须2倍于最小延迟时间，即最起码延迟20ms, 如有条件，可延迟50-100ms, 让电机线圈电感和起动电容上储存的能量消弱，减少不利因素。

另外，在正转时，当中插入了10ms反转，事实上，在没有同步机制时，这个半波时间可以控制，但真正控制可控硅只导通10ms，去很难做到，增加这一步，难道是为了消除机械间隙而特意加的？

1万 · 2011-2-19 13:30

说实话，交流电机用于超短时间内，频繁正反转，并不合适，如有条件，建议改成步进电机。

只看该作者 · 2011-2-19 14:03

看来大家定位主要在高压环流了，是在可控硅2号和可控硅3号同时导通时产生的，由于电机线圈电感的存在及外接运转电容的储能作用，瞬间产生的高压可高达上千伏，环流可高达上百安，足以让可控硅击穿。

那关键问题是怎么解决，解决方法是程序改进也不太牢靠，而且因为程序修改不太熟悉，修改也不太好办，除去反转倒是没问题。

有无改进电路可以解决的，比如修改硅2，硅3并联电路，加上保护措施？
原来硅2，硅3都并联一个10d821k压敏电阻，我感觉因为可控硅一般是bta12 600b都是承受在600伏左右，如果用10d821k，其实压敏电阻没启动作用；因此更换为14d620k（前期也试过10d560k，在电路上短期试用，功能正常，现场使用一个倒是没发现问题，因为只试了一个，也没有详细记录，不知道是不是解决了），如果这是个方法，那将每个硅两面增加14d620k或10d560k，在将220电源部分增加文件中说的电路（该电路也有压敏电阻保护），不知道是不是能解决（至少从原理上，因为毕竟现在可控硅击穿也是偶尔现象，也许这样能改善大多的情况）？

1万 · 2011-2-19 17:26

在可控硅上并压敏电阻，并无什么大效果，该击穿时也照样击穿。

改硬件，倒是一个好方法，如用TTL/CMOS电路搭，要用到好几个元件，主要是门电路及单稳态触发器，其中门电路管时序，单稳态触发器管延时，原理见5楼硬锁。

1万 · 2011-2-19 17:31

比较简单实用的方案是：

1. 在正转运行时去掉其中的10ms反转。
2. 在正转运行和反转运行两个状态中，强制加入50ms的延时等待，令其不能一下子反状态。

急：可控硅BTA41 600B控制扭矩电机故障问题！

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