无刷直流电机驱动的问题

只看该作者 · 2016-7-15 18:25

本帖最后由 xenosimon 于 2016-7-16 10:52 编辑

最近在做无刷直流电机的驱动电路，用的是硬件的方式，做出来的控制板驱动电机时，启动的时候会出现转子转动卡顿和来回摆动的现象，就会烧坏上桥臂的一个或多个MOS管。不知各位有没有遇到过类似情况的，能否提些意见或解决方案？现在都不知道怎么查故障。

1万 · 2016-7-15 18:53

也就是没有旋转磁埸，开关管没有正常切换，产生旋转磁埸，软件有问题的吧。

只看该作者 · 2016-7-15 23:09

烧功率管是不可以的，要有电流限制电路。
出现转子锁定等问题，如果是不启动，应该是相序的问题，
如果是运行途中锁定，那就是驱动电路有问题，或者死区问题，导致功率管烧毁。

只看该作者 · 2016-7-16 10:50

QuakeGod 发表于 2016-7-15 23:09
烧功率管是不可以的，要有电流限制电路。
出现转子锁定等问题，如果是不启动，应该是相序的问题，
如果是运 ...

电流限制电路一般怎么加？我是启动的时候出现无**常启动，烧坏了功率管的，那按您说的应该是相序的问题。奇怪的是同一批的板子，其他的控制板没出现这种情况，不知道为何？

只看该作者 · 2016-7-16 23:06

一般在下桥臂的公共端，也就是电源的负极，串联一个采样电阻，一般是毫欧级别的。作为电流取样。后面加一个调理电路，可以平均值取样，或者是逐周期取样。控制电路检测测试到的电流，发现电流超过设定值，降低PWM宽度，甚至关断。
一般来说，即便堵转，由于有电机这个“大电感”存在，电流按照一定的曲线上升的，而不是立刻达到极大值。
以现在48V350W的电动车上用的无刷电机为例，电机电感约2mH，内阻0.3欧，电池，导线约20豪欧，功率管内阻约30耗欧。堵转电流极限应该是137A，
但是由于电感的存在，这个电流上升速率为U/L=di/dt;即24A每mS,而功率管最大电流是75A，大概有3mS的反应时间。
在这个时间内控制电路关断功率管，功率管不会损坏。不过75A电流时，功率管发热功率约168W，维持不了太长时间。
堵转的时候可能会以秒计算，为了能适应这个状态，所以实际上要控制功率管上的电流需要更小，一般设定平均值不能超过15A。此时峰值在45A左右，占空比约35%。那么此时需要的反应时间大约只有0.6mS。又由于实际测量电流和控制电路动作需要时间，而且为了维持电流的稳定，限流电路动作时间需要在0.2mS之内。现在的控制器很多都已经是逐周期电流控制了，也就是在一个PWM周期内（0.05mS、20kHz），就要对过电流进行反应。
但是即便这个状态，发热量也很巨大，达到20W，超过了封装和散热片的功率。不能长期维持，也只能维持数秒。

只看该作者 · 2016-7-16 23:09

还要考虑，如果你的限流电路设定电流15A，有可能现在的电流是14A，限流电路不动作，但是以24A每mS的上升速率计算，1mS之后电流就可能到达38A，
所以为了维持电流的稳定，限流电路的反应时间越短越好。

只看该作者 · 2016-7-16 23:29

另外，现在还有能短路保护的控制器。
我们知道，电路短路的时候，电流极大，以上面的条件为例，如果控制器输出端短路，电流能超过1000A。
发热量大部分都集中在功率管的冠心上，有30kW发热功率,功率管甚至都来不及将热量传出去，就烧毁了，现象就是功率管爆炸。
但是这个1000多A的电流也不是立即达到的，需要一个时间，由于导线上有寄生电感存在，从控制器功率管到输出端大约有1uH的电感量。
由此算来，电流上升的速率约为48A/uS;在达到功率管极限电流75A之前，有1.5uS的时间。如果控制电流能做到在1uS内关断功率管，功率管就是安全的。