Cómo abordar la corriente regenerativa en mi puente H

  

Este puente en H funciona muy bien, excepto que solo cuando el motor frena y   cambia de dirección SWIFTLY, esto hará que el microcontrolador se cuelgue   debido a las ondas eléctricas / ruido.

Teniendo en cuenta la imagen del reverso de su tablero de doble cara, debo sugerir firmemente que es la falta de un plano terrestre continuo decente lo que le está causando este problema y posiblemente otros que aún no ha encontrado: -

LoquetienesalrededordetuMCUnoesunatomadetierra/plano,sinounaseriedepistasconinductanciadebucle,esdecir,queactúancomouncaptadormagnéticoycuandosurgelagrancorrienteatravésdelmotor(cambiodedirección)losvoltajesinducidosenestosbucles"inclinan la balanza" y posiblemente causen que su MCU reinicie y / o perturbe las líneas de alimentación de su MCU de una manera que cause daños a los datos o la memoria.

Puedes argumentar que no puedes obtener todas las conexiones dentro y fuera de tu IO si hiciste un plano terrestre completo e inmediatamente diría "usar un tablero de cuatro capas".

El problema aquí se deriva de un diseño pobre más que nada. Esto ha sido cubierto por Andy aka, pero para complementar lo que se escribió PERO más desde un punto de vista de powerCore (en lugar de un punto de vista digital sensible, donde un plano de GND sólido y desacoplamiento es prácticamente obligatorio ...)

El puente H se alimenta directamente desde la fuente de alimentación de 24 V & devuelve a través de GND.

El control se alimenta desde 5V, 3v3 ... & regresa a través de GND, la misma GND. Esto no tiene que ser un problema HASTA que vea la ruta que toma la corriente de retorno del Puente H ... Parte de ella comenzará a contaminar la sección digital, especialmente el puente en el extremo derecha (vista superior), especialmente teniendo en cuenta el banco de la parte superior izquierda de la vía (vista superior)

Digi & El poder puede compartir el mismo 0 V Pero tienes que ser consciente de las corrientes de retorno.

Tres cosas que haría

1. Claramente separaría el Power 0V y el Control 0V y tendré un punto de inicio cerca del conector
2. Presentaría un choke de CM entre 24V: GND para producir un 24V_CORE: GND_CORE. esto ayudará a bloquear cualquier HF que regrese a la sección sensible & igualmente una disposición similar de 24V: GND para producir un 24V_CON: GND_CON. Considere igualmente la posibilidad de configurar un filtro Pi para ayudar con EMI.
3. Trata con la energía regenerativa.

W.R.T. # 3 ¿Cuál es tu inercia de carga? ¿Cuáles son tus inercias de rotor? ¿Cuál es la tasa de desaceleración?

Estas tres cosas en conjunto con \ $ \ frac {1} {2} J \ omega ^ 2 \ $ le dirán cuánta energía necesita extraer del sistema. Toda esta energía se descargará en su DClink (esos pequeños y agradables ... capacitancia 10uF). ASÍ, con \ $ \ frac {1} {2} CV ^ 2 \ $ usted sabe cuánto aumentará su DClink.

Entonces puedes decidir qué hacer

1. reduzca su límite actual: ralentiza la deceleración - > intercambio de poder
2. reduzca el límite de aceleración de su rotor: disminuye la velocidad de desaceleración - > intercambio de poder
3. reduzca sus ganancias de bucle de velocidad / corriente - disminuye la desaceleración - > intercambio de poder
4. Introduce un circuito de frenado

Circuito de frenado (edición)

Durante la desaceleración del rotor de las máquinas + inercia de carga, estará extrayendo energía del sistema mecánico hacia el sistema eléctrico.

Ahora mismo tienes algunos MOSFETS que (por el bien del argumento) están cambiando en 50nS. Están cambiando 24V == > 480V / us

Cuando comienzas a frenar / regenerar activamente, ocurren dos cosas

1. A velocidades más altas, inicialmente cambiará voltajes más altos: digamos + 10V debido a BackEMF & -24 V debido al puente H invertido == > 680V / us
2. Habrá un intercambio de energía: Mech - > Elec

Esperamos que sea # 1 que estés siendo susceptible & El diseño sugeriría eso. Dividir el plano 0V más un choke CM & Las tapas (la creación de un filtro Pi) que va al control deberían mitigar esto significativamente. Asegúrese de que el punto de partida sea lo suficientemente grande como para atender la corriente del estator. Igualmente se aseguran las consideraciones de referencia w.r.t. Controlador FET IRS2184 (y Pin # 3 o Pin # 5 dependiendo de si tiene una variante de 8 o 14 pines)

# 2 es un poco diferente y solo se considera realmente SI no se puede volver a generar en el suministro. Usted tiene una batería por lo que se le debe permitir. La única complicación vendrá de los cables que conectan la batería a su Powercore.

Supongamos que está utilizando 32AWG, 10m vale & sin torsión ... Esto tendrá mucha inductancia y amp; esencialmente desacoplará su powerCore de su suministro. Dependiendo de las características específicas de su sistema (volviendo a las inercias y demás), puede encontrar que su capacidad local es más que suficiente para absorber esta energía con solo un ligero cambio en el voltaje. Lo peor es que tiene mucha energía para eliminar del sistema mecánico & su DClink local se eleva significativamente.

La inductancia perdida en su arnés de poder ahora es un obstáculo y su voltaje local podría elevarse a niveles peligrosos. En estos casos, SI no puede reducir la inductancia o no puede regenerarse, desplegaría un circuito de freno que disiparía esa energía mecánica como calor en el sistema eléctrico, un desperdicio.

Un circuito comparador simple que mide el DClink real (es decir, en el Hbridge NO los 24V que entran). Un simple FET + Resistor + Freewheel dide (ya que la resistencia será inductiva ...) para luego cortar el enlace de CC entre los voltajes de, digamos ... 35V: 28V.

Mi intuición es que eres susceptible al # 1 (la diferencia en dv / dt & tu diseño actual), pero en lo que antecede es una descripción general rápida de la regeneración resistiva.

Me parece que ha dispuesto los H-Bridges para habilitarlos de tal manera que cada lado esté controlado por la inversión del control para el otro lado. Esta inversión es suministrada por los transistores NPN BC817.

Para poder controlar mejor sus motores, debe reconsiderar sus controles HBridge. La mejor situación es que considera cuatro controles en el puente para que pueda tener cuatro estados de control de los cables del motor en lugar de solo dos. Con cuatro puede permitir la conexión momentánea a corto plazo de ambos cables del motor a GND o ambos a + 24V. Esto permite una trayectoria de corriente en la que el puente puede, básicamente, cortocircuitarse a través del motor para soportar el frenado y la absorción de energía regenerativa del motor.

El diseño actual con los inversores de transistor NPN también es algo menos que óptimo. Un circuito como ese tendrá un retraso de 100 a 300 nseg y esto hará que el cambio de una dirección a otra tenga un momento corto en el que el puente H no esté en el estado que le gustaría. Podría determinar qué tan importante es este problema capturando cuidadosamente los trazados de alcance alrededor de los FET de su puente durante el tiempo de conmutación.

Con los puentes en H, siempre debe permitir un tiempo muerto entre el momento en que el transistor superior y el transistor inferior en cada medio puente están encendidos. Sin la inserción de tiempo muerto, puede obtener casos de sobretensiones a través de transistores superiores e inferiores que pueden crear enormes picos de corriente que producen ruidos y posibles trastornos de otros circuitos en el PCB.

Editar

Por sus comentarios anteriores, veo que está usando el controlador IRS2184 Half Bridge. Echando un vistazo a su hoja de datos, veo que este dispositivo aparentemente se encarga de la conmutación de tiempo muerto del medio puente. Eso es bueno.