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请教逆变器波形异常问题

大家好，我调式逆变器遇到一个问题，想向大家请教：500W逆变器用的是DC-DC+DC-AC结构，直流输入24V，前级用推挽，开环，3525推MOS管，后级H桥单相高频逆变，用的是2110推MOS管。现在已经做第二版，第一版除了短路保护有问题外，其他一切都正常，而改进的第二版空载时正常，输出稳定于220V/AC，加负载时却周期性地异常，输出波形却如图1，我查了前级推出的高压，是正常的，而算法在第一版上用也是正常的，其他采样信号也都查了，查了半个多月始终找不到问题所在，故想向大家请教，望大家能够给予帮助，谢谢！ 图1 该图为带载时的逆变输出电压波形

 图2 该图为推挽侧MOS管DS间的电压

 

 

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xzszrs
2
2010-11-25 08:33

干扰问题。

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luyaowen
LV.3
3
2010-11-25 11:37
@xzszrs
干扰问题。

谢谢钟工提醒，发现问题了，但找不到这干扰哪来的，在努力解决  

 空载时正常

 带载时逆变器的输出波形和互感器输出波形

 带载时逆变器的输出波形和差分后的波形，发现差分后有强干扰

不知道这干扰怎么引起的，差分电路用的是上个版本的，上个版本的输出是正常的，在查

另：刚才把输出电感换了小一些的，空载正常，加负载启动两次失败后第三次前级直接炸管@_@   (硬件短路保护以及去掉，只有软件保护）

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蓝杰
LV.4
4
2010-11-26 11:48

请测量一下前级输出直流波形，如有50HZ左右频率调制现象，请查明原因（加滤波）

其次查一下H桥驱动的供电波形及软件调整幅度的算法

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luyaowen
LV.3
5
2010-12-02 13:19
@蓝杰
请测量一下前级输出直流波形，如有50HZ左右频率调制现象，请查明原因（加滤波）其次查一下H桥驱动的供电波形及软件调整幅度的算法
谢谢蓝工，前级直流波形是好的，驱动输入电压也加了滤波，经查发现是运放受到了干扰，在运放电源前加滤波效果好了些，但控制板仍受到干扰，我想这个干扰是由逆变桥的共模干扰引起的，但依然找不到根除的办法
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萧山老寿
6
2010-12-02 15:46
@luyaowen
谢谢蓝工，前级直流波形是好的，驱动输入电压也加了滤波，经查发现是运放受到了干扰，在运放电源前加滤波效果好了些，但控制板仍受到干扰，我想这个干扰是由逆变桥的共模干扰引起的，但依然找不到根除的办法
你用的是单片机还是纯硬件？
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luyaowen
LV.3
7
2010-12-02 18:04
@萧山老寿
你用的是单片机还是纯硬件？
用的是DSP产生SPWM波，现在输出波形基本上是稳定了（在运放电源侧加了滤波电容），但是控制侧受到的干扰问题还是没解决，检测回路到的波形有这样的尖刺   加的负载越大干扰也越大，查看别的电路也一样，干扰的频率和逆变桥开关的频率相同，14KHz；不知道这个干扰是怎么过来的，也不知道怎么解决，试了不少方法还是没成效。
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萧山老寿
8
2010-12-03 09:51
@luyaowen
用的是DSP产生SPWM波，现在输出波形基本上是稳定了（在运放电源侧加了滤波电容），但是控制侧受到的干扰问题还是没解决，检测回路到的波形有这样的尖刺[图片]  加的负载越大干扰也越大，查看别的电路也一样，干扰的频率和逆变桥开关的频率相同，14KHz；不知道这个干扰是怎么过来的，也不知道怎么解决，试了不少方法还是没成效。
分析一下布板，有没有问题？
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luyaowen
LV.3
9
2010-12-03 10:19
@萧山老寿
分析一下布板，有没有问题？

谢谢老寿。板子敷了铜，我觉得敷铜也会影响一些。走线没什么问题。刚才在逆变桥下桥臂的管子和地之间加了电阻，看了电阻两端的电压，发现有负电压出现，而这个负电压的频率和控制侧受到的干扰的频率一样，我想是不是这个原因引起的？没带数据线，图片晚上再上传。

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萧山老寿
10
2010-12-03 14:31
@luyaowen
谢谢老寿。板子敷了铜，我觉得敷铜也会影响一些。走线没什么问题。刚才在逆变桥下桥臂的管子和地之间加了电阻，看了电阻两端的电压，发现有负电压出现，而这个负电压的频率和控制侧受到的干扰的频率一样，我想是不是这个原因引起的？没带数据线，图片晚上再上传。
敷铜布局，有一定的难度，如果整个板子敷铜，很容易污染地线引起干扰，我以前多次遇到过这种情况。我现在的做法是：把每个功能相对独立的部分单独敷铜，然后在电源总线的滤波电容负极处，把所有的敷铜连起来。
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蓝杰
LV.4
11
2010-12-03 15:31
@luyaowen
谢谢蓝工，前级直流波形是好的，驱动输入电压也加了滤波，经查发现是运放受到了干扰，在运放电源前加滤波效果好了些，但控制板仍受到干扰，我想这个干扰是由逆变桥的共模干扰引起的，但依然找不到根除的办法

在前级直流输出端离变压器最近的地方接上滤波电容（电解），并在高频整流管上并接阻容吸收回路，在末级DC/AC逆变桥侧电源上离逆变桥最近的地方也接上滤波电容（电解）。如果问题依然存在，前级DC/DC升压需改成闭环控制才能降低高压DC被调制的现象，干扰由此而来。

一般来说，前级逆变频率应比后级（SPWM）频率要高，这样才能降低功率输出时前级电源被后级所调制的干扰。直接用高功率高稳定的高压DC电源代替你的前级，可以区分问题所在。单纯的排除干扰显然被动且无从下手。好的分析方法才行啊！

 

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flyahead
LV.5
12
2010-12-03 16:17
@蓝杰
在前级直流输出端离变压器最近的地方接上滤波电容（电解），并在高频整流管上并接阻容吸收回路，在末级DC/AC逆变桥侧电源上离逆变桥最近的地方也接上滤波电容（电解）。如果问题依然存在，前级DC/DC升压需改成闭环控制才能降低高压DC被调制的现象，干扰由此而来。一般来说，前级逆变频率应比后级（SPWM）频率要高，这样才能降低功率输出时前级电源被后级所调制的干扰。直接用高功率高稳定的高压DC电源代替你的前级，可以区分问题所在。单纯的排除干扰显然被动且无从下手。好的分析方法才行啊！ 
连长说的很好
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luyaowen
LV.3
13
2010-12-04 21:54
@蓝杰
在前级直流输出端离变压器最近的地方接上滤波电容（电解），并在高频整流管上并接阻容吸收回路，在末级DC/AC逆变桥侧电源上离逆变桥最近的地方也接上滤波电容（电解）。如果问题依然存在，前级DC/DC升压需改成闭环控制才能降低高压DC被调制的现象，干扰由此而来。一般来说，前级逆变频率应比后级（SPWM）频率要高，这样才能降低功率输出时前级电源被后级所调制的干扰。直接用高功率高稳定的高压DC电源代替你的前级，可以区分问题所在。单纯的排除干扰显然被动且无从下手。好的分析方法才行啊！ 

谢谢蓝工提醒，我试过不让前级推挽，后级直接用稳压源供电逆变，一样存在这样的干扰问题。当空载时波形是完美的，干扰非常少，当加负载时负载越大干扰也就越大。这是主电路原理图  

这是空载及带200W负载时在下桥臂串入电阻R88看到的波形，波形中出现了负电压。

  

 

这是直接用稳压源供电200V左右并加负载时看到的波形，带强干扰的就是DSP AD采样口的输入信号，正弦波是逆变器输出。 

以下是接逆变器输出侧滤波电容和输入侧电解电容地看到的波形，感觉没滤干净。后级加有EMC，所以逆变器输出的波形是干净的，谐波小于1%。

  

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蓝杰
LV.4
14
2010-12-07 14:26
@luyaowen
谢谢蓝工提醒，我试过不让前级推挽，后级直接用稳压源供电逆变，一样存在这样的干扰问题。当空载时波形是完美的，干扰非常少，当加负载时负载越大干扰也就越大。这是主电路原理图 [图片] 这是空载及带200W负载时在下桥臂串入电阻R88看到的波形，波形中出现了负电压。 [图片] [图片] 这是直接用稳压源供电200V左右并加负载时看到的波形，带强干扰的就是DSPAD采样口的输入信号，正弦波是逆变器输出。[图片] 以下是接逆变器输出侧滤波电容和输入侧电解电容地看到的波形，感觉没滤干净。后级加有EMC，所以逆变器输出的波形是干净的，谐波小于1%。[图片]  

前级开环可能有一定的影响，电容上的波形可以看出前级电压被后级频率调制。

前级可以采用提高逆变频率来降低这种干扰。以高出后级SPWM调制频率2倍以上为好。

加大前级功率需要加大以提高稳定性。

前级逆变PWM芯片及后级SPWM_CPU供电与DC电源间加入LC滤波回路降低电源共模干扰。

输出级电流检测回路中整流后加104电容降低AD输入纹波，避免反馈检测（软件）误动作或动作频繁带来不稳定的SPWM输出。检测变压器的匝比及铁芯的磁耦合密度也有一些影响（铁芯的话采用EE无I对插，磁芯的话加大磁芯气隙，以降低自身的电感量而降低反向峰值干扰）。

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luyaowen
LV.3
15
2010-12-07 19:00
@蓝杰
前级开环可能有一定的影响，电容上的波形可以看出前级电压被后级频率调制。前级可以采用提高逆变频率来降低这种干扰。以高出后级SPWM调制频率2倍以上为好。加大前级功率需要加大以提高稳定性。前级逆变PWM芯片及后级SPWM_CPU供电与DC电源间加入LC滤波回路降低电源共模干扰。输出级电流检测回路中整流后加104电容降低AD输入纹波，避免反馈检测（软件）误动作或动作频繁带来不稳定的SPWM输出。检测变压器的匝比及铁芯的磁耦合密度也有一些影响（铁芯的话采用EE无I对插，磁芯的话加大磁芯气隙，以降低自身的电感量而降低反向峰值干扰）。
谢谢蓝工不吝指教。问题查出来了，是由于控制板的地和高压侧的地相连引起的，是钟工说的干扰。由于用的是双极性调制，高压侧地会被拉负。之前用的是IR2110，没有隔离，现在打算改方案用250，另向大家请教一下250推逆变可以做到多高的频率？
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萧山老寿
16
2010-12-07 20:07
@luyaowen
谢谢蓝工不吝指教。问题查出来了，是由于控制板的地和高压侧的地相连引起的，是钟工说的干扰。由于用的是双极性调制，高压侧地会被拉负。之前用的是IR2110，没有隔离，现在打算改方案用250，另向大家请教一下250推逆变可以做到多高的频率？
我也喜欢用250，经试验，一般载波频率在30K以下，都能可靠工作。
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蓝杰
LV.4
17
2010-12-09 11:25
@luyaowen
谢谢蓝工不吝指教。问题查出来了，是由于控制板的地和高压侧的地相连引起的，是钟工说的干扰。由于用的是双极性调制，高压侧地会被拉负。之前用的是IR2110，没有隔离，现在打算改方案用250，另向大家请教一下250推逆变可以做到多高的频率？

IR2110不行吗？没听说过！

2110用在直流步进电机控制器上很多啊，也没有你说的现象啊！

 

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luyaowen
LV.3
18
2010-12-13 09:54
@蓝杰
IR2110不行吗？没听说过！2110用在直流步进电机控制器上很多啊，也没有你说的现象啊！ 
谢谢蓝工，现在的原因是只要控制板的地和高压侧的地连接就有干扰，不连接侧基本上没什么干扰了，所以我现在是要把控制侧的地和高压侧的地断开（之前是相连的），我看了2110的技术资料，说信号地和驱动地可以独立，但我没这样用过，不知道可靠性怎么样？如果两个地的压差过大是否会引起不稳定？希望这样用的朋友能指点一下。我现在还徘徊，打算先做一板用2110的，两地独立，同时准备另一个方案，用光耦。
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xinyuan663
LV.3
19
2010-12-13 22:18
@luyaowen
谢谢蓝工，现在的原因是只要控制板的地和高压侧的地连接就有干扰，不连接侧基本上没什么干扰了，所以我现在是要把控制侧的地和高压侧的地断开（之前是相连的），我看了2110的技术资料，说信号地和驱动地可以独立，但我没这样用过，不知道可靠性怎么样？如果两个地的压差过大是否会引起不稳定？希望这样用的朋友能指点一下。我现在还徘徊，打算先做一板用2110的，两地独立，同时准备另一个方案，用光耦。

dsp输出的SPWM先接光耦250隔离，然后在接2110驱动，这样就好了。

请教下，您的程序控制算法用的是什么方式啊。单环控制还是双环控制啊。

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luyaowen
LV.3
20
2010-12-15 08:51
@xinyuan663
dsp输出的SPWM先接光耦250隔离，然后在接2110驱动，这样就好了。请教下，您的程序控制算法用的是什么方式啊。单环控制还是双环控制啊。
用的是双闭环，但感觉还有些问题。光耦加2110成本太高。感觉不如直接用光耦，但直接用光耦需要的电源比较多。关键是现在不知道2110的逻辑地和驱动地单独不连的可靠性怎么样。
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欣扬科技
LV.4
21
2010-12-15 11:50
@luyaowen
谢谢蓝工提醒，我试过不让前级推挽，后级直接用稳压源供电逆变，一样存在这样的干扰问题。当空载时波形是完美的，干扰非常少，当加负载时负载越大干扰也就越大。这是主电路原理图 [图片] 这是空载及带200W负载时在下桥臂串入电阻R88看到的波形，波形中出现了负电压。 [图片] [图片] 这是直接用稳压源供电200V左右并加负载时看到的波形，带强干扰的就是DSPAD采样口的输入信号，正弦波是逆变器输出。[图片] 以下是接逆变器输出侧滤波电容和输入侧电解电容地看到的波形，感觉没滤干净。后级加有EMC，所以逆变器输出的波形是干净的，谐波小于1%。[图片]  
输出单极性吧，单极性是有这个问题，搞成双极性调制看
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萧山老寿
22
2010-12-15 13:15
@luyaowen
用的是双闭环，但感觉还有些问题。光耦加2110成本太高。感觉不如直接用光耦，但直接用光耦需要的电源比较多。关键是现在不知道2110的逻辑地和驱动地单独不连的可靠性怎么样。

你看一下钟工在深圳电源大会上的演讲资料，逻辑地和驱动地，是不能直接连的。前面的逻辑地接到前级电源滤波电容的负极；驱动地接到后级滤波电容的负极，然再把这二个电容的负极连起来。

我的体会是：2110的三个电容一定要装在2110的旁边；一个是前级5V电源的滤波电容；一个是后级12V电源的滤波电解；还有一个是自举电容。这三个电容如果有条件，最好用钽电容。

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luyaowen
LV.3
23
2010-12-15 16:15
@欣扬科技
输出单极性吧，单极性是有这个问题，搞成双极性调制看
用的是双极性调制
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luyaowen
LV.3
24
2010-12-15 16:26
@萧山老寿
你看一下钟工在深圳电源大会上的演讲资料，逻辑地和驱动地，是不能直接连的。前面的逻辑地接到前级电源滤波电容的负极；驱动地接到后级滤波电容的负极，然再把这二个电容的负极连起来。我的体会是：2110的三个电容一定要装在2110的旁边；一个是前级5V电源的滤波电容；一个是后级12V电源的滤波电解；还有一个是自举电容。这三个电容如果有条件，最好用钽电容。

谢谢老寿先生，我的控制板的地和高压侧的地连在一起了，逻辑地从滤波电容（高压侧只用了一个滤波电容）取，而驱动地则是直接在MOS管那取，三个电容也放在2110旁边了，用的是钽电容。今天试了（后级直接用稳压源供电），用一个独立的15V给驱动供电，然后在驱动侧把驱动地和逻辑地连在一起，控制或是阻性负载小于150W时能够正常工作，但是用300W或是600W的电吹风时波形严重畸变，没带数据线，晚上回去再把图贴上来。而把两个地（逻辑地和驱动地）分开调时，前几天调我是先给低电压10多V，后慢慢加大（最高到400V）是正常的，今天试了直接给高压170多V，炸了一个桥臂的管子。

另外老寿先生能否给我发一份钟工的演讲资料，再次感谢老寿先生。顺便问一下老寿先生哪里人？在北京的话改天请你吃饭顺便向你学习学习！

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xzszrs
25
2010-12-15 16:54
@luyaowen
谢谢老寿先生，我的控制板的地和高压侧的地连在一起了，逻辑地从滤波电容（高压侧只用了一个滤波电容）取，而驱动地则是直接在MOS管那取，三个电容也放在2110旁边了，用的是钽电容。今天试了（后级直接用稳压源供电），用一个独立的15V给驱动供电，然后在驱动侧把驱动地和逻辑地连在一起，控制或是阻性负载小于150W时能够正常工作，但是用300W或是600W的电吹风时波形严重畸变，没带数据线，晚上回去再把图贴上来。而把两个地（逻辑地和驱动地）分开调时，前几天调我是先给低电压10多V，后慢慢加大（最高到400V）是正常的，今天试了直接给高压170多V，炸了一个桥臂的管子[图片]。另外老寿先生能否给我发一份钟工的演讲资料，再次感谢老寿先生。顺便问一下老寿先生哪里人？在北京的话改天请你吃饭顺便向你学习学习！

资料本网有下载。

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kinto
LV.5
26
2010-12-15 17:07
@luyaowen
谢谢钟工提醒，发现问题了，但找不到这干扰哪来的，在努力解决  [图片] 空载时正常[图片] 带载时逆变器的输出波形和互感器输出波形[图片] 带载时逆变器的输出波形和差分后的波形，发现差分后有强干扰不知道这干扰怎么引起的，差分电路用的是上个版本的，上个版本的输出是正常的，在查另：刚才把输出电感换了小一些的，空载正常，加负载启动两次失败后第三次前级直接炸管@_@   (硬件短路保护以及去掉，只有软件保护）
好了没有，准备割铜箔吧
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luyaowen
LV.3
27
2010-12-16 09:09
@luyaowen
谢谢老寿先生，我的控制板的地和高压侧的地连在一起了，逻辑地从滤波电容（高压侧只用了一个滤波电容）取，而驱动地则是直接在MOS管那取，三个电容也放在2110旁边了，用的是钽电容。今天试了（后级直接用稳压源供电），用一个独立的15V给驱动供电，然后在驱动侧把驱动地和逻辑地连在一起，控制或是阻性负载小于150W时能够正常工作，但是用300W或是600W的电吹风时波形严重畸变，没带数据线，晚上回去再把图贴上来。而把两个地（逻辑地和驱动地）分开调时，前几天调我是先给低电压10多V，后慢慢加大（最高到400V）是正常的，今天试了直接给高压170多V，炸了一个桥臂的管子[图片]。另外老寿先生能否给我发一份钟工的演讲资料，再次感谢老寿先生。顺便问一下老寿先生哪里人？在北京的话改天请你吃饭顺便向你学习学习！

 

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luyaowen
LV.3
28
2010-12-16 09:10
@xzszrs
资料本网有下载。

波形严重的问题解决了，还是地线的问题，外接了一根线，从高压侧滤波电容的地接到控制侧的地就好了，但是之前的信号干扰问题又回来了。哎，昨晚具体查了2110的资料，逻辑地和驱动地是不可以独立的，最终得找一个地方让他们连接起来，避免两个地的压差超出范围。看来想用2110实现隔离是不能了的，可靠性不是特别好（昨天烧管就有可能是两个地相互独立有压差引起的）。

    现在只能按老寿先生和钟工的指导再去试试。另外找不到钟工的演讲资料，大家能否给个网址，谢谢！

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江开良
LV.4
29
2010-12-25 23:05
@luyaowen
谢谢蓝工提醒，我试过不让前级推挽，后级直接用稳压源供电逆变，一样存在这样的干扰问题。当空载时波形是完美的，干扰非常少，当加负载时负载越大干扰也就越大。这是主电路原理图 [图片] 这是空载及带200W负载时在下桥臂串入电阻R88看到的波形，波形中出现了负电压。 [图片] [图片] 这是直接用稳压源供电200V左右并加负载时看到的波形，带强干扰的就是DSPAD采样口的输入信号，正弦波是逆变器输出。[图片] 以下是接逆变器输出侧滤波电容和输入侧电解电容地看到的波形，感觉没滤干净。后级加有EMC，所以逆变器输出的波形是干净的，谐波小于1%。[图片]  
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