请教IPM模块短路的原因？

hadio · 发表于 2019-4-12 23:18:48

最近使用一款国产的IPM模块600V/20A(士兰微SD20M60AC),做伺服驱动器，电机平稳运行时，IPM模块工作正常。当电机发生共振时，IPM模块的直流母线两端（P对NU, NV, NW）会击穿短路，（同时，UVW三相对COM也短路）。

短路后的IPM模块并没有烧焦的痕迹，初步怀疑是电压击穿，尝试过在直流母线两端并接400V的TVS管，以及并接470V压敏电阻，也起不到保护作用。大家有没有遇到过类似的问题？请帮忙分析一下，以下是电路图：

mtswz.213 · 发表于 2019-4-13 08:53:39

软件里面要做好过压保护啊，最好硬件保护，过压封锁ipm输出，还有母线上的吸收电容，参考一下成熟的驱动器

su33691 · 发表于 2019-4-13 08:59:02

电机发生共振是在低速？高速？

hadio · 发表于 2019-4-13 09:08:57

su33691 发表于 2019-4-13 08:59
电机发生共振是在低速？高速？

是在高速下发生了共振，PID参数不合适时可能会发生共振

阿豪博士 · 发表于 2019-4-13 10:52:38

电机发生共振？这个是什么意思？是电机震动起来了吗？如果是共振，那是急换向了吧？

hadio · 发表于 2019-4-13 11:08:12

阿豪博士发表于 2019-4-13 10:52
电机发生共振？这个是什么意思？是电机震动起来了吗？如果是共振，那是急换向了吧？ ...

也可以理解为电机震动，不过你好像没有关注到重点，就是为什么震动情况下会导致IPM模块损坏？

阿豪博士 · 发表于 2019-4-13 11:40:35

hadio 发表于 2019-4-13 11:08
也可以理解为电机震动，不过你好像没有关注到重点，就是为什么震动情况下会导致IPM模块损坏？ ...

电机震动，你要看是电机自身的线圈相序不稳引起的，还是外界的震动源引起的震动。

阿豪博士 · 发表于 2019-4-13 11:42:18

共振的情况下，要看你的电机轴有没有加载什么其他的负载。如果有负载的话，电机震动相当于制动刹车了。产生了反电动势。导致了爆管。

hadio · 发表于 2019-4-13 13:32:08

阿豪博士发表于 2019-4-13 11:42
共振的情况下，要看你的电机轴有没有加载什么其他的负载。如果有负载的话，电机震动相当于制动刹车了。产生 ...

谢谢您的分析，我开始也怀疑是反电动势回馈至直流母线的影响，于是加了400V的TVS管和470V的压敏电阻，IPM的耐压是600V，结果IPM还是会损坏，但是TVS和压敏电阻并没有损坏，感觉不像是过压导致。目前怀疑是反电势干扰到IPM模块内部的逻辑电路，导致上下管直通损坏，由于出问题的瞬间太快了，还没捕捉到这个波形，空气开关就跳闸了

mtswz.213 · 发表于 2019-4-13 13:43:30

没有把母线电压挂出来啊？我感觉是电机振荡，发电时回馈能量到母线，然后你软件没有保护，硬件也没有，这个ipm我们用的也不少了，没你说的那么不堪啊

mtswz.213 · 发表于 2019-4-13 13:44:43

还有吸收电容你有没有加啊，这个也很重要啊

su33691 · 发表于 2019-4-13 15:55:56

电机在高速时震动，怀疑是换相不及时，IPM模块过流引起损坏。

hadio · 发表于 2019-4-13 21:29:03

mtswz.213 发表于 2019-4-13 13:43
没有把母线电压挂出来啊？我感觉是电机振荡，发电时回馈能量到母线，然后你软件没有保护，硬件也没有，这个 ...

谢谢你的指教，你所说的吸收电容是指直流母线上的大电解电容吗？直流母线电压是320伏左右，两端并接了两个330uF/450V的电解电容。电机正常运行时，直流母线电压的波动是±5伏。

ilan2003 · 发表于 2019-4-13 23:56:12

士兰微的IPM模块怎么样，有批量使用的经验吗？还有包括国产一个领一个品牌 Xiner(芯能半导体) 做伺服驱动器怎么样；

霸气侧漏 · 发表于 2019-4-14 00:03:34

ilan2003 发表于 2019-4-13 23:56
士兰微的IPM模块怎么样，有批量使用的经验吗？还有包括国产一个领一个品牌 Xiner(芯能半导体) 做伺服驱动 ...

芯能半导体我看别人有用过

hadio · 发表于 2019-4-14 05:45:53

ilan2003 发表于 2019-4-13 23:56
士兰微的IPM模块怎么样，有批量使用的经验吗？还有包括国产一个领一个品牌 Xiner(芯能半导体) 做伺服驱动 ...

士兰微IPM的还没批量使用，听厂家说杭州之山智控有批量在用，有坛友在用的也可以出来说说

hadio · 发表于 2019-4-14 06:22:15

霸气侧漏发表于 2019-4-14 00:03
芯能半导体我看别人有用过

士兰微的IPM是兼容仙童(已被安森美收购)，芯能的刚查了一下好像是兼容三菱的IPM，看了芯片介绍，各种保护功能看起来更完善。希望有在用的坛友能说说使用体验

mtswz.213 · 发表于 2019-4-14 09:00:37

hadio 发表于 2019-4-13 21:29
谢谢你的指教，你所说的吸收电容是指直流母线上的大电解电容吗？直流母线电压是320伏左右，两端并接了两 ...

吸收电容不是母线电容啊，一般是薄膜无感电容，容值比较小，你这个1uf就够了，用来吸收igbt开关导致的母线尖峰电压，tvs或者压敏效果都不会太好的。

ilan2003 · 发表于 2019-4-14 09:26:43

hadio 发表于 2019-4-14 06:22
士兰微的IPM是兼容仙童(已被安森美收购)，芯能的刚查了一下好像是兼容三菱的IPM，看了芯片介绍，各种保护 ...

完全兼容三菱的PS21765 PS21767 ，应该是抄的，不知道使用起来怎么样；
现在一个2kW的伺服驱动器才卖600元不开票；
真TM便宜

ilan2003 · 发表于 2019-4-14 09:31:33

本帖最后由 ilan2003 于 2019-4-14 09:40 编辑

attach://458476.png
这个是网上流传的高仿EP100的驱动电路，靠6个光耦实现UVW上下桥臂的互锁，防止程序错误导致的上下桥臂的导通；

这个驱动器卖600元不开票；我打算测好了，拆开看一下后面的IPM模块到底是用三菱的还是芯能的

asj1989 · 发表于 2019-4-14 09:34:00

ilan2003 发表于 2019-4-14 09:26
完全兼容三菱的PS21765 PS21767 ，应该是抄的，不知道使用起来怎么样；
现在一个2kW的伺服驱动器才卖600 ...

这么便宜，什么牌子的？我们买松下得好几千

hadio · 发表于 2019-4-14 09:35:26

mtswz.213 发表于 2019-4-14 09:00
吸收电容不是母线电容啊，一般是薄膜无感电容，容值比较小，你这个1uf就够了，用来吸收igbt开关导致的母 ...

我明白了，这个电容有的，我一般称它为CBB电容或金属膜电容，在楼主位贴出来的电路图中的右上角位置，不过容量取的0.1uF，是IPM的datasheet的推荐值

carefree1986 · 发表于 2019-4-14 11:08:39

ilan2003 发表于 2019-4-14 09:31
attach://458476.png
这个是网上流传的高仿EP100的驱动电路，靠6个光耦实现UVW上下桥臂的互锁，防止程序错 ...

如果是仿迈信的肯定就是三菱模块

yuguoliang · 发表于 2019-4-14 11:55:45

hadio 发表于 2019-4-14 09:35
我明白了，这个电容有的，我一般称它为CBB电容或金属膜电容，在楼主位贴出来的电路图中的右上角位置，不 ...

加大吸收电容，此电容需要用高频无感电容，而且需要最靠近IPM直流输入处。振动的原因需要查一下你输出的电压是否发生了相位突变，相位突变在电机内会形成很大的励磁电流，造成IPM过流，同时IPM启动保护关闭时，过高的di/dt，造成很高的dv/dt，此时防止电压过压，只有加大电容限制dv/dt，而且要求是无感的。

ilan2003 · 发表于 2019-4-14 13:27:04

本帖最后由 ilan2003 于 2019-4-15 08:22 编辑

carefree1986 发表于 2019-4-14 11:08
如果是仿迈信的肯定就是三菱模块

迈信原装的是三菱模块，网上的图纸是飞思卡尔模块【更正一下是仙童的】

hadio · 发表于 2019-4-14 17:15:40

ilan2003 发表于 2019-4-14 09:31
attach://458476.png
这个是网上流传的高仿EP100的驱动电路，靠6个光耦实现UVW上下桥臂的互锁，防止程序错 ...

你发的这个驱动器用的IPM模块，看封装是和我用的一样的，应该就是安森美或国产的士兰微，不知道这个驱动器稳定性如何，你测试完后能分享一下心得吗？

，或者能否提供购买渠道，我买个回来研究研究，不胜感激。

duanll · 发表于 2019-4-14 21:15:37

没带过流保护？加上试试。这个模块没那么容易坏的。

carefree1986 · 发表于 2019-4-14 22:40:16

ilan2003 发表于 2019-4-14 13:27
迈信原装的是三菱模块，网上的图纸是飞思卡尔模块

飞思卡尔什么时候做模块了？是仙童的吧，仙童的那个不是原装的，换句话说就是假的

ilan2003 · 发表于 2019-4-15 08:23:20

本帖最后由 ilan2003 于 2019-4-15 08:28 编辑

carefree1986 发表于 2019-4-14 22:40
飞思卡尔什么时候做模块了？是仙童的吧，仙童的那个不是原装的，换句话说就是假的 ...

说错了是仙童的
三菱的模块是 PS21767 (30A) PS21765 (20A)
仙童的模块是 FSBB30CH60

sunfulong · 发表于 2020-2-26 10:13:44

遇到跟楼主类似的问题，请教楼主问题解决了没有，分析结果方不方便说一下。

hadio · 发表于 2020-2-28 22:20:51

sunfulong 发表于 2020-2-26 10:13
遇到跟楼主类似的问题，请教楼主问题解决了没有，分析结果方不方便说一下。 ...

这个项目搁置了有大半年时间，今年重新改了PCB板，打样还没回来。后续有什么进展欢迎一起交流

nyx585858d · 发表于 2020-10-22 11:16:29

hadio 发表于 2020-2-28 22:20
这个项目搁置了有大半年时间，今年重新改了PCB板，打样还没回来。后续有什么进展欢迎一起交流 ...

楼主，现在怎样了？我之前使用了仙童的，结果现在发现了一个问题士兰微的高侧输入电压的最大值才16.5，比仙童的低了2V，目前在市场上有时候也莫名其妙的模块失效，目前都找不出到底什么原因。

hadio · 发表于 2020-10-30 16:08:20

nyx585858d 发表于 2020-10-22 11:16
楼主，现在怎样了？我之前使用了仙童的，结果现在发现了一个问题士兰微的高侧输入电压的最大值才16.5，比 ...

我采纳了20楼的方法，同时IPM的驱动电源15V加了稳压管，问题就解决了，感谢20楼坛友 ilan

fengyunyu · 发表于 2021-2-10 23:17:59

请问，士兰微的ipm模块用的如何？相比安森美的有价格优势么？

carefree1986 · 发表于 2021-2-11 10:19:33

本帖最后由 carefree1986 于 2021-2-11 10:22 编辑

电机高速振荡就会引起母线电压上升，如果不做保护的后果就是ipm坏掉，另外15V那个地方也极易把模块击穿

whuer · 发表于 2021-2-11 14:41:14

硬件设计问题很大，没有看到吸收电路，刹车电路，还有自举电容用钽电容是败笔

hadio · 发表于 2021-2-12 23:01:32

whuer 发表于 2021-2-11 14:41
硬件设计问题很大，没有看到吸收电路，刹车电路，还有自举电容用钽电容是败笔 ...

感谢指出问题，自举电容建议用什么类型的？

whuer · 发表于 2021-2-12 23:07:29

hadio 发表于 2021-2-12 23:01
感谢指出问题，自举电容建议用什么类型的？

X7R MLCC就可以，还有就是IPM开关频率不要过快，否则很容易炸管

myxiaonia · 发表于 2021-6-9 10:39:54

yuguoliang 发表于 2019-4-14 11:55
加大吸收电容，此电容需要用高频无感电容，而且需要最靠近IPM直流输入处。振动的原因需要查一下你输出的 ...

您的意思是ipm保护关断后，线圈上可能没有正确的续流通道是吗？

保护时应该所有igbt管全关断，这时反电动势作用在线圈上，导致体二极管承压，电压过大导致反向击穿，而且是上下管的体二极管都可能击穿，也就是你说的u,v,w对p和com都短路。

这种情况，该如何进行保护呢，我感觉只有让电机立刻停下降低反电动势才行啊

lhj200304 · 发表于 2021-6-9 10:44:22

母线上的吸收电容，俗称黄电容的放置位置很重要

myxiaonia · 发表于 2021-6-9 10:49:52

ipm保护好像只会关闭下管

myxiaonia · 发表于 2021-6-9 11:01:15

hadio 发表于 2020-10-30 16:08
我采纳了20楼的方法，同时IPM的驱动电源15V加了稳压管，问题就解决了，感谢20楼坛友 ilan ...

请问这个15v是什么情况下会导致电压不稳？输出功率太大还是有反向充电？

请教IPM模块短路的原因？

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