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、測ce量liang參can數shu誤wu差cha大da的de缺que點dian。保bao護hu器qi通tong過guo電dian流liu來lai判pan斷duan斷duan相xiang故gu障zhang,軟ruan件jian模mo擬ni熱re積ji累lei過guo程cheng的de方fang法fa來lai實shi現xian過guo載zai保bao護hu等deng方fang法fa保bao證zheng了le電dian機ji的de可ke靠kao運yun行xing,而er微wei處chu理li器qi強qiang大da的de擴kuo展zhan性xing包bao括kuo開kai關guan量liang輸shu入ru、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(yong)Freescale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jieRC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(yong)MYG14D821。

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
在zai對dui信xin號hao多duo次ci采cai樣yang的de基ji礎chu上shang,通tong過guo軟ruan件jian算suan法fa提ti取qu最zui逼bi近jin真zhen值zhi的de數shu據ju。這zhe種zhong算suan法fa計ji算suan連lian續xu的de周zhou期qi的de交jiao流liu信xin號hao,精jing度du高gao,抗kang波bo形xing畸ji變bian能neng力li強qiang。在zai使shi用yong這zhe種zhong算suan法fa時shi,也ye可ke同tong時shi采cai用yong連lian續xu平ping均jun值zhi法fa、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>>
- 2026藍牙亞洲大會暨展覽在深啟幕
- 新市場與新場景推動嵌入式係統研發走向統一開發平台
- 維智捷發布中國願景
- 2秒啟動係統 • 資源受限下HMI最優解,米爾RK3506開發板× LVGL Demo演示
- H橋降壓-升壓電路中的交替控製與帶寬優化
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
接口IC
介質電容
介質諧振器
金屬膜電阻
晶體濾波器
晶體諧振器
晶體振蕩器
晶閘管
精密電阻
精密工具
景佑能源
聚合物電容
君耀電子
開發工具
開關
開關電源
開關電源電路
開關二極管
開關三極管
科通
可變電容
可調電感
可控矽
空心線圈
控製變壓器
控製模塊
藍牙
藍牙4.0
藍牙模塊
浪湧保護器




