智能電動機係統保護電路設計全解析
發布時間:2016-07-18 責任編輯:wenwei
【導讀】隨著電子技術的發展和智能電動機保護器技術的成熟而普及率越來越高。智能電動機保護器采用了微處理器技術,不僅解決了傳統的熱繼整定粗糙、不能實現斷相保護,重複性差、celiangcanshuwuchadadequedian。baohuqitongguodianliulaipanduanduanxiangguzhang,ruanjianmonirejileiguochengdefangfalaishixianguozaibaohudengfangfabaozhengledianjidekekaoyunxing,erweichuliqiqiangdadekuozhanxingbaokuokaiguanliangshuru、繼電器輸出,4~20mA變送輸出、RS485通訊等很好的滿足了控製係統的“四遙”功能。
電dian動dong機ji保bao護hu器qi提ti高gao了le電dian動dong機ji運yun行xing的de可ke靠kao性xing和he係xi統tong智zhi能neng化hua要yao求qiu,因yin此ci保bao護hu器qi的de可ke靠kao運yun行xing起qi著zhe舉ju足zu輕qing重zhong的de作zuo用yong,同tong時shi也ye對dui保bao護hu器qi抗kang外wai界jie幹gan擾rao提ti出chu了le比bi較jiao現xian實shi的de要yao求qiu。采cai用yongFreescale公司的高性能處理器MC9S08AW60。MC9S08AW60是Freescale公司一款基於S08內核的高度節能型處理器,是第一款認可用於汽車市場的微控製器。可應用在家電、汽車、工業控製等場合,具有業內最佳的EMC性能。
電源端濾波處理
利用電磁原理進行硬件電路濾波是提高保護器EMC 的有效方法。線路如下圖,經熱敏電阻t、壓敏電阻RV1、電感L1、L2、差模電容C1、共模電感L3、共模電容C2、C3組成的兩級濾波處理,很好的隔離了由於電源端的輸入和輸出幹擾。PTC熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)過(guo)流(liu)過(guo)熱(re)保(bao)護(hu),直(zhi)接(jie)串(chuan)在(zai)負(fu)載(zai)電(dian)路(lu)中(zhong),在(zai)線(xian)路(lu)出(chu)現(xian)異(yi)常(chang)狀(zhuang)況(kuang)時(shi),能(neng)夠(gou)自(zi)動(dong)限(xian)製(zhi)過(guo)電(dian)流(liu)或(huo)阻(zu)斷(duan)電(dian)流(liu),當(dang)故(gu)障(zhang)排(pai)除(chu)後(hou)又(you)恢(hui)複(fu)原(yuan)態(tai),俗(su)稱(cheng)“萬次保險絲”。根(gen)據(ju)線(xian)路(lu)的(de)最(zui)大(da)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)來(lai)確(que)定(ding)選(xuan)擇(ze)。壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)吸(xi)收(shou)各(ge)種(zhong)操(cao)作(zuo)浪(lang)湧(yong)及(ji)感(gan)應(ying)雷(lei)浪(lang)湧(yong)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu),以(yi)防(fang)止(zhi)這(zhe)類(lei)過(guo)電(dian)壓(ya)幹(gan)擾(rao)或(huo)損(sun)壞(huai)各(ge)種(zhong)電(dian)路(lu)元(yuan)件(jian)。根(gen)據(ju)設(she)計(ji)經(jing)受(shou)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)壓(ya)按(an)照(zhao)最(zui)大(da)允(yun)許(xu)使(shi)用(yong)電(dian)壓(ya)和(he)通(tong)流(liu)容(rong)量(liang)來(lai)選(xuan)擇(ze)。其(qi)中(zhong),L1、L2、C1為抑製差模幹擾,L3、C2、C3為抑製共模幹擾。L1、L2鐵芯應選擇不易飽和的材料及M-F特性優良的材料。按照IEC-380安全技術指標推薦,圖中元件參數的選擇範圍為:C1=0.1~2uF;C2、C3=2.2~33uF;L3為幾個或幾十毫亨,隨工作電流不同而取不同的參數值。

圖1 電源端處理圖

圖2 電源端未濾波處理的實驗效果

圖3 電源端濾波處理後的實驗效果
上圖為電源端是否使用濾波器,使用瑞士TRANSIENT 2000電磁兼容測試儀1000V 100KHZ 0.75mS條件EFT群脈衝實驗,從TEXtronix TDS1012B捕抓到的信號比較,未使用濾波處理的電源輸出端產生了尖峰脈衝,會導致微處理器複位,甚至死機。
信號端處理
諧(xie)波(bo)和(he)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)會(hui)導(dao)致(zhi)保(bao)護(hu)器(qi)誤(wu)動(dong)作(zuo),使(shi)電(dian)氣(qi)儀(yi)表(biao)計(ji)量(liang)不(bu)準(zhun)確(que),甚(shen)至(zhi)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。在(zai)電(dian)動(dong)機(ji)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)中(zhong)產(chan)生(sheng)該(gai)類(lei)幹(gan)擾(rao)源(yuan)為(wei)變(bian)頻(pin)器(qi)和(he)現(xian)場(chang)對(dui)講(jiang)機(ji)。解(jie)決(jue)的(de)方(fang)法(fa)有(you):一(yi)是(shi)信(xin)號(hao)輸(shu)入(ru)線(xian)膠(jiao)合(he),膠(jiao)合(he)的(de)雙(shuang)膠(jiao)線(xian)能(neng)降(jiang)低(di)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao),由(you)於(yu)改(gai)變(bian)了(le)導(dao)線(xian)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)的(de)磁(ci)通(tong)方(fang)向(xiang),使(shi)其(qi)感(gan)應(ying)互(hu)相(xiang)抵(di)消(xiao)。二(er)是(shi)內(nei)部(bu)線(xian)路(lu)處(chu)理(li)。如(ru)下(xia)圖(tu),采(cai)用(yong)雙(shuang)差(cha)分(fen)輸(shu)入(ru)的(de)差(cha)動(dong)放(fang)大(da)器(qi),具(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)共(gong)模(mo)抑(yi)製(zhi)比(bi)。在(zai)輸(shu)入(ru)回(hui)路(lu)中(zhong)接(jie)RC濾波器、信號的輸入和輸出端使用專用器件、降低輸入輸出阻抗、可靠接地和合理的屏蔽等措施。

圖4 信號處理電路
保護輸出端處理
輸shu入ru輸shu出chu端duan采cai用yong光guang電dian隔ge離li的de方fang法fa,也ye是shi可ke以yi消xiao除chu共gong模mo幹gan擾rao,同tong時shi在zai保bao護hu繼ji電dian器qi的de的de輸shu出chu端duan並bing接jie壓ya敏min電dian阻zu,有you效xiao的de提ti高gao了le繼ji電dian器qi的de壽shou命ming,也ye降jiang低di了le由you於yu外wai部bu接jie觸chu器qi動dong作zuo對dui內nei部bu的de幹gan擾rao。考kao慮lv到dao客ke戶hu使shi用yong控kong製zhi電dian壓ya的de不bu確que定ding性xing和he接jie觸chu器qi線xian圈quan容rong量liang,確que認ren使shi用yongMYG14D821。

圖5 保護輸出電路
外部存儲技術和看門狗保護電路
使用外置存儲芯片X25043,SPI接口。微處理器內置SPI控製模塊,方便的與該芯片接口,外部存儲技術保證了運行狀態和事件的記錄。低電壓複位和外部看門狗提高了保護器的可靠性。

圖6 外置存儲器和看門狗電路
主體與顯示單元通過RS485連接
考慮到使用環境的特殊性和要求的多樣性,主體與顯示單元之間連接也采用RS485 Modbus-Rtu協xie議yi連lian接jie,提ti高gao了le顯xian示shi與yu控kong製zhi的de可ke靠kao性xing。保bao護hu器qi起qi著zhe保bao護hu電dian動dong機ji的de重zhong任ren,對dui它ta的de要yao求qiu是shi既ji不bu能neng誤wu動dong,也ye不bu能neng拒ju動dong,而er且qie必bi須xu快kuai速su。實shi時shi多duo任ren務wu的de調tiao度du實shi際ji是shi通tong過guo時shi間jian片pian的de輪lun換huan實shi現xian宏hong觀guan上shang的de多duo任ren務wu效xiao果guo。對dui於yu保bao護hu器qi而er言yan,存cun在zai著zhe三san個ge重zhong要yao的de任ren務wu,等deng間jian隔ge的de交jiao流liu采cai樣yang,根gen據ju算suan法fa得de到dao穩wen態tai與yu暫zan態tai電dian量liang數shu據ju;根據得到的數據判斷故障,故障計時、清零和脫扣輸出;人機交互界麵。下圖以一個周波T=20mS,32點采樣為例(考慮到快速除法),32次采樣總時間為3.2mS,數據計算時間為9.72mS, 計時0.36mS,則人機交互的時間為6.72mS。這樣的任務調度即滿足了保護實時性要求,又較快的響應了參數設置。

圖7 任務執行關係
zaiduixinhaoduocicaiyangdejichushang,tongguoruanjiansuanfatiquzuibijinzhenzhideshuju。zhezhongsuanfajisuanlianxudezhouqidejiaoliuxinhao,jingdugao,kangboxingjibiannengliqiang。zaishiyongzhezhongsuanfashi,yeketongshicaiyonglianxupingjunzhifa、中zhong值zhi算suan法fa等deng數shu字zi濾lv波bo,提ti高gao保bao護hu器qi的de抗kang幹gan擾rao能neng力li。本ben文wen針zhen對dui低di壓ya智zhi能neng電dian動dong機ji保bao護hu器qi在zai實shi際ji使shi用yong中zhong遇yu到dao的de各ge種zhong電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti,根gen據ju微wei處chu理li器qi係xi統tong的de特te點dian從cong硬ying件jian和he軟ruan件jian兩liang個ge方fang麵mian,提ti出chu了le抗kang幹gan擾rao方fang法fa,獲huo得de了le良liang好hao的deEMC性能。
【推薦閱讀】
如何根據電路特性選擇合適的電容器?
時下經典保護電子電路設計案例集錦TOP4
揭片式鉭電容器加電測試時的失效之“謎”
典型功率MOSFET驅動保護電路設計方案
USB端口抗電磁幹擾保護電路設計方案
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 貿澤EIT係列新一期,探索AI如何重塑日常科技與用戶體驗
- 算力爆發遇上電源革新,大聯大世平集團攜手晶豐明源線上研討會解鎖應用落地
- 創新不止,創芯不已:第六屆ICDIA創芯展8月南京盛大啟幕!
- AI時代,為什麼存儲基礎設施的可靠性決定數據中心的經濟效益
- 矽典微ONELAB開發係列:為毫米波算法開發者打造的全棧工具鏈
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索




