PWM-styrningsproblem (bromsbänk)

Godkväll.

Vi har råkat på ett litet problem. Vi försöker driva en telmabroms steglöst med hjälp av PWM.

En liten kretsförklaring: Från våran 48V transformator med mittuttag, har vi en likriktarbrygga, se ritning nedan. På ritningen saknas dock

6 stycken 10 000uF/50V glättningskondensatorer, tre stycken på varje sida om nollan (mittuttaget).

.-----o-------o +30V | | | | - - ^ ^ 4xRURG8060 3000VA | | L o---. ,-------------------o | )|( | | )|( .--------------o 230V~ ) ,-----. | | | )|( | | - - )|( | | ^ ^ N o---' '-----|----' | | | | | | '-----o-------o -30V | | | | | '---------------------------o 0V (created by AACircuit v1.28 beta 10/06/04

formatting link

Telmabromsen är kopplad som fyra stycken 24V spolar. Vi har två drivkort, som vardera är indelade i två kanaler. Varje kanal har 4 stycken mosfetar (IRF540, 23A 100V) paralellkopplade. Varje kort har två stycken mosfetdrivare (IR4427) som driver mosfetarna. Dom matas med en spänning på ungefär 15V, vilket regleras ner med hjälp av en darlingtontransistor (TIP142), en 16V zenerdiod och ett motstånd. Se schemat nedan. Mosfetdrivaren drivs av en 4N32 optokopplare, med ett pulldownmotstånd (1k) till jord.

En spole på telman har en resistans på 0,7 ohm. Vid fullt pådrag drar den 30A per spole.

+30V från likriktare TIP142 +15V o-o--------- ----------o-----o-- +30V +30V | \ ^ | | o o | --- | | | | | | | | | | | | 220u| o | | | | +| o--------. o--------. | 10K | --- 2x2 Mosfetdrivare | | | | | ___ | --- | | | | '-|___|----o-----. | o C| - C| - | | | | Spole C| ^ RURG8060 C| ^ | +| 33u | | C| | C| | 16V - --- | | | | | | zener ^ --- | | | | | | | | | | o--------' o--------' o-----o-----o-----o-- | | | | | | IR4427 | | === |\ 22ohm ||-+ IRF540 ||-+ GND | \ ___ ||
Reply to
Mtcmogge
Loading thread data ...

< tog bort sabbad ASCII-schema, tålde inte '< ' reply-formateringen >

mät spolen och frihjulsdioden om du ser samma spikar där

- tänk på oscilloskopets matning nu - kör helst på en UPS med Sinuskurva och fullständigt friflytande utan anslutning mot nät under mätningarna, ha gärna ett nätfilter modell stor trafo mellan UPS och oscilloskop så att UPS:s HF-störningar dämpas en del.

det går alltid - men kan tarva en del analys och expriment först.

för min del tror jag att det är kabelinduktansena mellan spolen/frihjul och trissan som bråkar med dig - misstänker att du har en viss kabellängd därimellan.

Hur går till och returströmmen till spolen/frihjulpaketet och trissan ?? - helst skall det vara parkabel hela vägen så att till och frånströmmens magnetfält tar ut varandra så mycket som möjligt och därmed minskar induktansen i kabeln.

ju större 'ögla', destå mer energi är inlagrat runt ledaren och destå större resulterande spik.

Kan man göra som en grov tillyxning - men bli inte förvånad om det inte löser problemet.

Själv tror jag på RC-krets över trissan - ungefär som kondensatorn över brytaren i ett tändsystem i en bil

- men här med induktansfri (bifilärt lindad eller massamostånd) seriemostånd för att dämpa ringningarna fort, och har relativt sett stor kapacitans som ser till att spänningsspiken inte blir så hög i spänningen - visst kan man dessutom ha transientsskyddsdiod som reserv

kopplar förbi ev högfrekventa signaler - dioder med sin olinjära egenskap kan bilda nya och störande frekvenser av de befintliga HF-signaler (blandningsprodukter och intermodulation)

säker på att det är spikarna som avlivar - inte strömmen i sig ???

Du får ta up en radda nya oscilloskopsbilder med tidsförstoring kring spiken i detalj

försök ha 2 probar igång samtidigt om du kan - en som mäter ström från trissan via mätmotstånd mot jord (0.1 - 0.01 Ohm) och en som mäter spänningen på trissan från spolen på samma sätt som bilden.

Här det intressant om spiken har platå i början, dess bredd och om det har avklingande sinusringning efteråt - räkna med att förstora upp tiden till micro och nanosekunder i svepet

även spänningshöjningen när frihjulsdioden leder är intressant

bredden på spiken är viktig, samt strömmen vid olika laster för att se hur mycket energi det handlar om. prova sätt några kondingar över trissan (spole-jord)

- börja med 10 nF, 100 nF och se vad som händer med amplitud samt ringinsfrekvens.

--

om det är kabelinduktans med i bilden så blir spiken
större med ökad ström genom spolen - då även kabelns
induktans lagrar mer energi

parasitiska spolar och kondingar fins överallt
- men dom syns sällan och inte i den formen man
förväntar sig...

------

Sådanthär är skitsvårt instruera via news
och det kliar i fingrarna att få själv mäta
med oscilloskopsprobar för att skaffa sig en
bild över hur det ser ut.




/TE
Reply to
Torbjörn Ekström

"Mtcmogge" skrev i meddelandet news:J6%Bd.126137$ snipped-for-privacy@newsc.telia.net...

+30V
o
|
|
|

o--------.

| |

| |

C| -

RURG8060 C| ^

C| |

| |

| |

o--------'

|
|
|

||-+

.--|___|----||-+

|
|
|
|
|

===

GND

Du kan få bort mycket av transienterna genom att montera kraftiga

25 - 30Volts VDR-motstånd(varistor) parallellt över transformator- lindningarna på sekundärsidan innan dioderna, en på varje halva mellan mittledaren. Du bör använda VDR som tål mycket effekt eftersom de kommer att bli mycket varma !!.

Du bör också ha VDR eller transientdioder på likspänningssidan, så nära förbrukarna som möjligt.

Reply to
Jörgen Niklasson

hadde ungefär samm problem då jag gjorde en pwm konstantströmsgenerator till en större dc motor

löste det genom en fulkoppling

en diod från punkten mellan transistorn och spolen

sedan hadde jag ett grovt motstånd och kondensator tillbaka till plus på matningspänningen , fast då matade jag från batteri som kunde ta tillbaka ström

men en större elektrolytkonding och ett lämpligt bleeder borde funka där med

men strömspikarna blev stora så jag blev tvungen att annvända 100A diod som blev varm

Reply to
Hannu Kandelberg

en

ström

glömde, är dina flyback dioder hela? min tog så mycket stryk att även 100A modellen knäcktes, därav seriemotståndet

Reply to
Hannu Kandelberg

försöket också se detta på oscilloskopsbilden - tycke mig se en upphöjning av strax efter spiken - men är osäker - behövs bättre och tidmässigt förstorade oscilloskopbilder av spiken...

Fungerar INTE flyback-dioden så är det inte konstigt om spikarna är skyhöga...

/TE

Reply to
Torbjörn Ekström

Nu har vi mätt hela kvällen! Här är resultatet:

formatting link

Det var liknande spikar över dioden. Även när vi blev av med dom värsta spikarna över trissan. Det var väl mer ringningar än spikar egentligen, upptäckte vi när vi fick ner tiden lite. Och vi blev tvungna att köra analogt, och slå av belysningen i lokalen för att kunna se den lägsta spetsen på ringningen över dioden. Oscilloskopet är ett 100MHz Tektronix "digital storage oscilloscope" som vi har fått låna.

Diodens ringningar minskade betydligt när vi hängde på en 0,33uF plastkondensator i serie med ett 2,2 ohm motstånd paralellt över dioden. Se slutet på sidan ovan!

Skarvkontakt med avlägsnad jordkabel var allt vi kunde uppbringa...

Vi provade att lägga kablarna paralellt, och även att sära på dom. Men det verkade inte göra någon synbar skillnad.

Intressant faktiskt, med en kondensator paralellt över trissorna så minskade topparna på ringningen rejält, och den blev mer utdragen i tiden. Men med ett motstånd i serie med kondingen så blev ringningen mindre. Ett fenomen var motståndet, med ett effektmotstånd, modell rektangulärt vitt keramiskt (antagligen lindad motståndstråd inuti?) så blev det fortfarande endel snabba ringningar innan den lugnade ner sig. Induktansen som spökar antar vi! Men när vi bytte motståndet mot ett litet metallfilmsmotstånd så försvann den snabba ringningen helt.

Intressant. Det är därför svetsen fortfarande fungerar, trots att endel kondingar har lossnat/spruckit...

Mja, transistorerna ska klara 30A styck, dom fyra paralellkopplade borde då klara 4x30=120A. Men man vet aldrig, kanske var någon lurig strömspik. Men vi har mätt upp spänningsspikar på en bit över 130V, och det borde ju inte trissorna klara.

Nu börjar jag bli kompis med oscilloskopet, så jag lyckades få in endel "närbilder" på spiken. Din ide om RC filter verkar vara lösningen, gäller bara att laborera fram rätt kombination av värden.

Du är välkommen! Men jag antar att du inte befinner dig in närheten av Kalmar... Det kliar på oss också, det är svårt att sluta trots att klockan har passerat midnatt och det är arbetsdag imorgon...

Föresten, hur mycket kan switchfrekvensen inverka? Nu kör vi på 500Hz, kryper man upp i frekvens så blir det ju kortare tider för induktanserna att laddas upp?

Flybackdioden är hel föresten, den har vi kontrollmätt.

Tackar så mycket för hjälpen så här långt! Det har (är) till stor hjälp för oss. Det är kul när man kan lösa ett problem, och dessutom förstå och lära sig hur det fungerar.

MVH Kent Sjögren Morgan Tennesmed

Reply to
Mtcmogge

visst är det retligt när 'modern' digitalteknik inte visar det man vill se, eller behöver en halv till 1 Gigasampel dito för många pengar, som en halvsunkig analogskop klarar enkelt :-)

det finns orsak att sådana som jag har svårt att förlika med heldigitala oscilloskop, Blandskop som klarar båda är OK, men man måste ha en analoghäck liggande någonstans i dom situationer när rena digitalskopet inte klarar uppgiften.

nu när alla tillverkare envisas med TFT-skärm så är tyvärr analogskop en teknik som försvinner - och dom 'nya' teknikerna lär sig aldrig skillnader mellan analog och digitalskop och dess för och nackdelar

det är som de överlappande ringarna i strömgeneratorsymbolen, mycket är gemensamt, men resp teknik kan inte helt ersätta den andra.

verkar som att du har dämpat ordentligt här, jag hade nog kanske inte använt så stor konding. - inte för att det spelar någon roll i praktiken.

Du verkar ha bra balans mellan motstånd och konding då du knappt har någon ringning.

OK - det svår är att veta var paraitinduktansen av betydelse sitter någonstans, det kan vara i många delar på olika ställen.

noterar att bild 4 och bild 5 så verkar strömmätningen (undre) vara AC-kopplad och därmed svårtydd.

jag vill via strömmoståndet se slopen när strömmen går noll till max och tvärt om när trissan slår på och av.

--
såg lösningen med svetstråd :-)

dock tänk på att tråden i sig är magnetisk samt
öglan är väldigt stor och strålar/fångar mycket
omgivningsstörningar.

själv brukar jag tillverka liknande korta strömshuntar
med tillklippta tunna kopparkabel eller tom enstaka kardeler
beroende på tillämpning. så kort som möjligt och gärna
kelvinkoppling i ändarna.



>>
>>
>>
>>
>>> Har haft
>>> funderingar på en transientskyddsdiod av lämplig storlek.
>>
>>
>>
>> Kan man göra som en grov tillyxning - men bli inte förvånad
>> om det inte löser problemet.
>>
>> Själv tror jag på RC-krets över trissan - ungefär som
>> kondensatorn över brytaren i ett tändsystem i en bil
>> - men här  med induktansfri (bifilärt lindad eller
>> massamostånd) seriemostånd för att dämpa ringningarna
>> fort, och  har relativt sett stor kapacitans som ser
>> till att spänningsspiken inte  blir så hög
>> i spänningen - visst kan man dessutom ha transientsskyddsdiod
>> som reserv
> 
> 
> Intressant faktiskt, med en kondensator paralellt över trissorna så 
> minskade topparna på ringningen rejält, och den blev mer utdragen i 
> tiden. 

Det är detta som är meningen, en viss induktans med en viss
ström lagrar en viss mängd energi i sina magnetfält, slutar
strömmen tvärt så höjs spänningen tills strömmen återupprättas
igen (och magnetfältet tappar energi under processen när
den senare driver på strömmen med hög motspänning).

Med en kondensator så har man fixat sig en 'kudde' som
tillåter att strömmen fortsätter en stund efter trisssans
stängning samt gradvis ökande motspänning som samtidigt
tömmer induktansen på energi - när spänningen är som högst
över kondingen så är strömmen noll.

Ungefär som fjäderbuffrarna trycks in när en godsvagn rullar
mot en stopp (för att sedan trycka ut vagnen igen) - tar man bort 
buffrarna så är det något som går sönder när vagnen plötsligt
träffar stoppet
Reply to
Torbjörn Ekström

med tillägg att mätningarna med tångampermetern på bilderna 17 och 18 skulle jag ta med en nypa salt.

flankerna är ganska snabba och jag vet inte hur tångampermetern jobbar när händelseran ligger i us-nivå - man kan se ganska mycket av beteende av själva tångampermeter i mätningen i stället det man tror att man mäter....

Skall man vara säker så måste tångampermetern fungera linjärt upp till 10 - 20 MHz för att vara säker att ser det man mäter i dom här sammanhangen...

/TE

Reply to
Torbjörn Ekström

FET har ju vad man kallar negativ temperatur koffecient så dom stabiliserar sig själv i det långa loppet pga av temperaturen, vad som händer i det korta perspektivet kan vi ju spekulera om. Tror inte att det är strömmen som dödar här utan mest troligt spänningen bränner igenom oxidskikten inne i FET transistorn.

Det borde betyda att flera går sönder samtidigt när det händer eftersom dom "ser" samma spänning?

Janne G

Reply to
Janne G

hmm - negativ tempkomp borde innebära att strömmen ökar vid högre temp, det är just detta som fick bipolärerna att skjuta då strömmen valde trissan med lägst 'zener' knä i tilläge (ca 0.2 volt).

AC-impedansen på en bipolär är ju väldigt låg och inte speciellt strömberoende som resistans - strömgenerator, så om 3 st ligger med 'knä' på 0.20 Volt och en ligger på 0.19 så var det lätt att det mesta ström gick igenom '0.19' och värmde den ytterligare med ännu lägre knäspänning som följd - och mer ström, det är därför man satte låga seriemotstånd i serie med var trissa för att minska denna verkan.

Nu är ju Ron en riktig resistans för en FET så den har ju 'balanseringsmostånd' redan inbygd i sig sas...

skadas möjligen då det är den klenaste som släpper ut sin rök först...

det är som en kedja, när den klenaste länken släpper (går i kortis) så räddas de andra länkarna - även om de också var oändlig nära att gå sönder.

om felsymtomen är avbrott så är det stor risk att hela 'banken' ryker en. din modell. mao. haveribeteendet avgör hur mycket som måste bytas...

Reply to
Torbjörn Ekström

Ok, ok, "a slip of keys" jag menade tvärs om, vilket betyder att dom gör precis tvärs om mot bipolärerna som strömrusar när dom blir varma och måste hållas i shack. Det jag inte har koll på är vad som händer under kortare effektspikar med FET.

Jag är inte säker på det eftersom det sker vid frånslag av FET:en och då får spänningen tydligen skena iväg obehindrat vilket borde göra att om inte genomslaget i en FET sänker impendansen så att energin kan tappas ut någonstans och därigenom dämpa spänningstoppen så blåser alla FET på en gång. Om det är strömmen som förstör så borde dom gå sönder en och en under förutsättning att strömmen inte så extremt stor att alla behövs för att det skall hålla och systemet är dimensionerat att ligga på gränsen. Men av det jag har läst om den här bromsen så låter det som om det var ganska överdimensionerat.

Otrevligt men sant.

Jag kollade inte på schemat så noga men är lite förvånad över att dioderna släpper igenom så pass mycket som dom gör i detta fall. Finns det skyddsdioder över FET:en kanske jag skulle fråga först? Om dom finns, är dom snabba nog för detta?

Reply to
Janne G

Funderade lite vidare på vad som orsakar detta fenomen. Jag kunde inte hitta någon bild på spänningen från kraftenheten under till/frånslagsförloppet. Om vi förutsätter att flybackdioderna är hela och snabba nog så kan vi ju också då fröutsätta att spiken kanske inte kommer från bromsspolarna. Den kan lika gärna komma från nätaggregatet. Om vi funderar på att spolens "bakspark" tas upp av dioden så kan vi se spolen som en simpel ledare och om transistorn inte leder då hänger ena anslutningen av spolen/ledaren i luften och refererar endast mot jord i genom nätaggregatet och därigenom borde även det kontrolleras mot induktiva "baksparkar". Läste att Jörgen var inne på detta spår med VDR motstånd lite tidigare och det kan nog vara något att kolla upp. En bild från matningen vore bra?

Janne G

Reply to
Janne G

apropå snubbers...

verkar vara en ganska vanlig lösning att ta hand om transienter av olika slag.

la upp dessa dokument för kort tid hos mig, se till och kopiera det om det verkar intressant, för det förvinner sedan när jag behöver utrymmet till annat.

formatting link

formatting link

formatting link

--
hämtad får olika källor på Internet som jag
tyvärr har tappat länkarna till.


/TE
Reply to
Torbjörn Ekström

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.