关于60KW控制器的相关研究和实验结果

1、关于60KW控制器的相关研究和实验结果上海汇信科技有限公司编辑：Mr Qi 审核：聂宜宾1. 实验主题： 实验项目研究探讨。控制器主功率模块的保护和门极击穿的解决方法和电路优化改进。2.实验器材： 青岛汉泰克双踪隔离示波器（台） 带高压探头深圳安泰信双踪示波器（200M、1GS）胜利VC9808+万用表同惠牌数字电桥测试仪l用户反映故障状态数据采集如下：一、控制器在安装使用中常常遇到，客户在安装加热线圈时出现安装规范不标准，线圈没有按说明书提示绕制，造成电感量太小或者保温棉太薄，等因素，造成控制器上电工作几分钟出现E02故障代码。二、 控制器在使用一段时间后，会发生E04的报警，或者E05的故

2、障代码。经与客户沟通了解到出故障时无规律无异常。实际电压测量低于报警电压值或高于报警电压，都在报警电压范围内。从而使客户工作效率大大下降，和经济利益受到损失。 三、在使用部分客户反映控制器使用一段时间会出现功率下降，效率低下，加热时间长，温度提升慢。据实际测量功率下降到30%甚至有的机器下降50%，还有个边客户功率卡在18KW。四、在设备调试中偶尔出现功率在提升中在20KW左右打顿，上升较慢、用户使用中会出现功率下降的问题。上述故障发生比例如下：2f01020304050607080五月六月七月八月功率下降E04故障E02故障l针对以上故障做如下实验 一、对于电感量小的故障做了如下模拟和验证。

3、测试使用一台正常的30KW机器，为了形成对比，将机器按标准电感量配置，上电初始功率设定为10KW，电感量为150uH(1KHZ），同时用隔离示波器检测下桥和上桥的门极，测量驱动波形。开机功率上升到10KW，电流15A频率24KHZ。见右表：功率功率 KW频率频率 KHZ电流电流 A电压电压 V102415559201830556301643.5554按照用户接的电感量测试数据如下功率功率 KW频率频率 KHZ电流电流 A电压电压 V代码代码 E 5 24 7.5560 / 10 24 13550 / 15 23.9921.5555/202428.5562/302437.5560E02拆下原机线

4、圈，接电感量为85uH线圈，并检测数据如下表实验结果： 通过以上数据对比，发现当电感量小于正常值时，在小功率工作都可以勉强接受，在设定为最大功率时，工作频率无法降到合适的准谐振频率。电流电压的相位相差角度较大，而且额定输入电流小于正常值，功率没有到达最佳点。负载电路层高阻抗性。正常工作在弱感性。 运行2分钟后控制器报警，波形立马封波，关断IGBT输出，显示E02代码。机器停止工作。 拆下IGBT 检测发现上桥滞后单臂门极UGE软击穿.故障表现和用户现场反应情况一致。通过以上故障机的表现，提出改进方案如下： 1,、在IGBT的驱动保护上做出响应速度快，驱动能力强抗干扰的相应优化电路具体如图： 在

5、原有的驱动板上按照上图搭建电路并设置了相关参数，同样对测试机器做了实验比较，在同样负载和电感量的线圈中发现原驱动板在工作中频率会上升大26.3KHZ。改进的驱动板，频率一直在24KHZ，其他均无一样，驱动波形开通过程有点过冲而已，与驱动电阻选择有关。 如何做到当IGBT在工作中发现异常立马关断并锁定输出波形，达到快速响应。在IGBT所承受的时间内关断输出一直是本公司力求得到解决的问题之一。 将原来一路保护电路，改为二路保护分别进入MCU检测，得到不同的报警信号，以便对故障的分析。（见PCB)对于E04/E05的故障实验 用户反应在使用过程中机器容易出现E04故障，电压过高故障代码，发生多在晚上

6、，考虑可能是晚上电网电压升高后高于交流410V，使得MCN检测电压超过正常工作电压报故障停止工作，但在用户的沟通中了解实际电压并不高，都是在额定输入电压范围内。这说明故障的出现有如下可能： 1、直流母线电压高。2、电压检测MCU误输出过压信号，3、电路板灰尘大静电产生干扰导致MCU误判，4、MCU自身工作不稳定，或输出信号受其他感染源干扰。 根据以上情况特做过压实验：功率停顿和卡住达不到额定功率的实验 机器在客户一段使用后有时反应功率下降很厉害，有的60KW机器只能工作在18-25KW，相应电流很小，有的新机器客户安装以后反应功率不够。对于以上可能因素如下 1、用户安装不合格，线圈绕制方法不对

7、。过与疏松 2、电感量没有测量就开机，导致电流小功率卡住。 3、线圈的绕制畸形，或不规则安装工艺。 4、保温棉太薄，线圈温升高导致负载内阻增大电流下降。5、操作和机器选型不对。与加工工艺不匹配。 6、驱动电路异常供电低。导致驱动力不足 下一页 将报警的板子带回到检测台，用检测台测试波形正常，按D004电压显示560V，在正常值。为了模拟高压输入报警，制作一倍压整流电路，220V经倍压后得到直流630V电压为防止烧坏开关电源正极串联一保险丝，接上电源后开机电源工作正常3秒左右报E04过压报警。 同时测量8位MCU /MC20P22的输出波形，测得波形为一【PWM信号。无法用模拟量信号来分析。 对

8、于上述情况建议提高MCU检测电路的工作稳定性和抗干扰能力，避免杂波干扰检测信号。 在光耦输入端并接RC吸收滤波，输出端对地接一102电容，提高信号的质量和稳定性。 根据用户反应的情况 我公司及时做出回应，第一时间联系客户解决故障，为客户节约宝贵的时间。 并结合用户的故障板做的相关实验，在负载一定的情况下测试当功率达到18-20KW时功率停在这个值上，频率也没有下降，机器采用移相调频来调节功率。当开机测试波形移相角从0到180度很快到达10KW左右，这时频率因该下降到与谐振频率一致的位置，这样机器在最佳工作状态，回路中阻抗最小，电流最大，功率为最大值。而故障为频率一直不下降维持在24KHZ-20KHZ.。高频互感器输出电压高于正常值。一时没有找到具体原因。 对于比较器的稳定性也在着手改进中。 对于此故障有 偶发性没有规律外在因素也多，无法获取准确故障点。实验结论和体会 通过以上实验和客户提供的信息认识到机器的不足和需要完善的细节还有很多，技术难点和解决方案需要大家的一致努力，在问题的解决上刻不容