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用错锅用什么保护好

我厂的电磁汤炉采用的是带保护的驱动片做IGBT过流保护,电路也带有锁相功能。但厨房里用不锈钢汤桶偶尔会坏IGBT模块,用复底和430底就不会。分析认为是用不锈钢加热时,模块内部损耗大造成的。在不考虑加大模块电流等级的话。现在想再加上两种保护措施:1.在整流桥正极加一个互感器,超过设定电流就关断驱动脉冲。2.在流过线圈的高频互感器的电流进行整流取样,超过一定幅度就进行(拉高驱动脉冲频率)限制电流保护。各位大侠,认为加上那种保护会好一些,或者认为这两种保护都不可靠。
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igbtsy
LV.9
2
2011-09-06 20:49

1.驱动片过流保护一般都是取样VCE电压,为了顾及不同的用户,过流动作值是很大的,动作一次,模块受到一次电流打击,还是自制电流过流保护为好,超过额定工作电流百分之二十就可以动作了。

2.汤炉、炒锅都要考虑厨房内各种锅都有可能放错时会产生什么影响?铜锅、铝锅、普通铁锅、生铁锅、304、430,都要假设有放错的可能,设计的原则是这些锅放错后如果不危害模块的安全应当全部可以用,只是功率大小不同而已,当然是规定使用的锅的功率是最的大功率,如果发现危害模块的安全,应当立即关激励并报警。

例:使用430的复底汤桶,用户错放了普通304的汤桶,矮汤炉显示错锅故障而不加热,放上其它铁盆之类的照样加热。放上铜盆,铝盆之类的同样不加热,显示错锅故障。

3.把不同的锅放上去看看与标准锅对比一下,电压电流波形有什么不同,有不同就有办法检测,作为保护电路的信号。

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irex
LV.5
3
2011-09-06 21:48

      你只要檢查 高頻電流 既可,如果用 入電電流 你容易誤判,其原因是在於 磁載係數  差異,IGBT 電流損壞主因在於 諧振電流 而非入電電流,諧振電流其遠大於入電很多倍

      以 不銹鋼 來說,磁載係數 約在 3.5% , 是非常低(線圈與負載距離20mm-35mm測定),以計算方式來說 你入電如果是 10A 那高頻電流將會達到 350A,果你使用 半橋 你既必須使用 350*2=700A Icm ,全橋比必須使用 350A Icm  IGBT 比較安全.

     無磁不銹鋼 又因為 加熱 屬於 環流加熱 方式, 因此對感應來說還有有一致命特徵,就是溫度一但越過居禮後 其Q值將拉高BW也縮短,也就是諧震電流與諧震電壓雙雙會呈現跳急遽增.

     因此,最合理方式是檢測 高頻電流,但卻有下列幾項問題你必須思考應對

1.因為CT非線性,頻率低時輸出,與頻率高輸出差異很大,比如 頻率20K輸出10V 高頻電流為200A, 而頻率15K輸出10V高頻電流會是300A

2.一但環流大於感應流時,整體負載頻率會往上升;高頻電流也會往上升.

3.金屬含鐵磁性物一但在負載中呈現失磁,其Q值會拉高BW會變窄,如果你追頻反應不夠容易導致進入容區工作.

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2011-09-07 08:15
@irex
     你只要檢查高頻電流既可,如果用入電電流你容易誤判,其原因是在於磁載係數 差異,IGBT電流損壞主因在於諧振電流而非入電電流,諧振電流其遠大於入電很多倍     以不銹鋼來說,磁載係數約在3.5%,是非常低(線圈與負載距離20mm-35mm測定),以計算方式來說你入電如果是10A那高頻電流將會達到350A,果你使用半橋你既必須使用350*2=700AIcm,全橋比必須使用350AIcm IGBT比較安全.    無磁不銹鋼又因為加熱屬於環流加熱方式,因此對感應來說還有有一致命特徵,就是溫度一但越過居禮後其Q值將拉高BW也縮短,也就是諧震電流與諧震電壓雙雙會呈現跳急遽增.    因此,最合理方式是檢測高頻電流,但卻有下列幾項問題你必須思考應對1.因為CT非線性,頻率低時輸出,與頻率高輸出差異很大,比如頻率20K輸出10V高頻電流為200A,而頻率15K輸出10V高頻電流會是300A2.一但環流大於感應流時,整體負載頻率會往上升;高頻電流也會往上升.3.金屬含鐵磁性物一但在負載中呈現失磁,其Q值會拉高BW會變窄,如果你追頻反應不夠容易導致進入容區工作.
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zhufdf
LV.4
5
2011-09-07 08:32
@冉智ayong
[图片]
勇哥不讲讲!
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2011-09-07 18:35
@zhufdf
[图片]勇哥不讲讲!

谢谢沈工和刘工的指点,尤其是刘工说的很详细。不过有个问题,我的线圈有高频互感器的做相位跟踪的,是不是在高频再引一路信号来做过流或者限流保护呢。

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2011-09-07 18:51
@4205250873
谢谢沈工和刘工的指点,尤其是刘工说的很详细。不过有个问题,我的线圈有高频互感器的做相位跟踪的,是不是在高频再引一路信号来做过流或者限流保护呢。
其实谈到厨房里面的汤桶,担心的是不锈钢(201,304)材质的汤桶和铝汤桶。普通铁的、生铁的容易生锈一般很少见,铜锅的更是太少见了。铝锅如果检锅或者过流保护做的好的话不用担心。
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irex
LV.5
8
2011-09-07 20:33
@4205250873
其实谈到厨房里面的汤桶,担心的是不锈钢(201,304)材质的汤桶和铝汤桶。普通铁的、生铁的容易生锈一般很少见,铜锅的更是太少见了。铝锅如果检锅或者过流保护做的好的话不用担心。

       不管你用啥鍋,特性都可以從高頻CT取出,比如下狀況

1.鋁鍋 入電電流 不大,因為是反磁所以特徵是頻率上升且電流與預定值加大.對於電路失控是因為與鐵特性顛倒,一般電路設計是頻率越低電流越大的概念保護相異,導致諧振進入容區或是電壓過高損壞IGBT.

2.不鏽鋼因為含鐵成份少,導致感應工作會以環流加熱方式進行,容易造成磁載低;也就是功率上不去;實際上高頻電流有可能已達IGBT最大電流(半全橋IGBT是參與諧振迴路)而導致IGBT損壞.

      從上理解如果使用 MCU 計算方式 比較容易把CT頻率輸出誤差修正(前帖已說明原因),如果使模擬電路是會比較困難,但是下方式可以參考

1.提高 元件 餘量度.

2.使用 線性 感知器; 比如霍爾檢知.

 

 

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igbtsy
LV.9
9
2011-09-07 21:55
@irex
      不管你用啥鍋,特性都可以從高頻CT取出,比如下狀況1.鋁鍋入電電流不大,因為是反磁所以特徵是頻率上升且電流與預定值加大.對於電路失控是因為與鐵特性顛倒,一般電路設計是頻率越低電流越大的概念保護相異,導致諧振進入容區或是電壓過高損壞IGBT.2.不鏽鋼因為含鐵成份少,導致感應工作會以環流加熱方式進行,容易造成磁載低;也就是功率上不去;實際上高頻電流有可能已達IGBT最大電流(半全橋IGBT是參與諧振迴路)而導致IGBT損壞.     從上理解如果使用MCU計算方式比較容易把CT頻率輸出誤差修正(前帖已說明原因),如果使模擬電路是會比較困難,但是下方式可以參考1.提高元件餘量度.2.使用線性感知器;比如霍爾檢知.  

过流用硬件检测并且用硬件关断速度快,硬件关了激励后再通知软件,由软件来处理后续的工作。如果通过软件来关,时间上已经晚了一步。这样的关断方式并没有对IGBT有什么影响,通过满负荷工作时短路输出桩头或者短路好输出桩头后合上380V电源开激励,连续10多次这样短路的试验,IGBT完好无损。由于短路保护的灵敏与快速,用粗导线碰接短路输出桩头时并没有多大的电火花产生,尽管放心地做这种试验与检验。

即使短路保护电路失效,错锅保护电路也会动作,IGBT还是安全的。有一次检验时正好碰到电流检测的互感器输出插头没有插上,换而言之短路保护不会起作用了,用导线短路输出桩头时有较大一点的电火花,但是电路立即关激励,显示表明是错锅保护动作了。

放错锅有时电源电流并不大,但是电压、电流波形变了,这种情况也要烧管子的,因此光用电流的方法是不可能完全做到错锅保护的。

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irex
LV.5
10
2011-09-08 07:54
@igbtsy
过流用硬件检测并且用硬件关断速度快,硬件关了激励后再通知软件,由软件来处理后续的工作。如果通过软件来关,时间上已经晚了一步。这样的关断方式并没有对IGBT有什么影响,通过满负荷工作时短路输出桩头或者短路好输出桩头后合上380V电源开激励,连续10多次这样短路的试验,IGBT完好无损。由于短路保护的灵敏与快速,用粗导线碰接短路输出桩头时并没有多大的电火花产生,尽管放心地做这种试验与检验。即使短路保护电路失效,错锅保护电路也会动作,IGBT还是安全的。有一次检验时正好碰到电流检测的互感器输出插头没有插上,换而言之短路保护不会起作用了,用导线短路输出桩头时有较大一点的电火花,但是电路立即关激励,显示表明是错锅保护动作了。放错锅有时电源电流并不大,但是电压、电流波形变了,这种情况也要烧管子的,因此光用电流的方法是不可能完全做到错锅保护的。

       認為用硬體做過流撿知速度快,其實是比較早概念,這概念套句俗話就是"事情發生再處理概念"這方式要付出一定成本代價的(暫且可用社會問題來比喻).最好得處理方式要能預期發生,次好則是剛些微發生既要馬上制止,這樣可以減少"事故處理代價". MCU數位處理概念是因為我門賦予MCU思考了,所以很多狀況可以在你賦予程控來杜絕或是預防或是漸進處理事故.

     感應加熱由於基本原理是 LC 諧振, LC諧振有如"太極概念",運行基本原則

1.混沌初開 正反兩級   2.萬物生死 循序漸進

   太級處理事情基本原則

1.事發有因 順勢而行  2.以柔克剛 萬物皆摧 

   這簡單解釋就是 LC因為是諧振運行 他不可能一下能量瞬間到達,必須有曲線的,這曲線就是 ---時間--- .

講這多我門套回電路來說;

我們可以從高頻取樣CT獲得啥訊息?其有下訊息,我門一列如下

1.高頻電流-----這是LC諧振曹電流,也是IGBT電流破壞值預防.

2.相位同步-----感應輸出工作相位,取得 容區/感區 依據,避免工作於容區.

3.負載狀況-----感應機輸出時加到負載時,由負載反應回來訊息,例如熱跳彈.偶諧振

這三訊息可以依據方程式運算對感應機具下列保護

1:线圈工作中短路   
2:线圈工作中开路   
3:线圈工作中瞬间短路
4:线圈开机短路     
5:线圈开机开路     
6:开机三相缺相
7:工作中三相缺相
8:输出频率过高保护
9:运行高频限流
10:运行频率限制
11:功因过低保护
12:工作中N谐波保护
13:负载热跳弹保护
14:瞬间高频电流过大保护
15:工作中电源瞬间掉电
16:工作中电源脉冲冲击
17:装配电感过小保护
18:装配电感过大保护
19:高Q保护
20:磁载能过低

 

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dzkl168
LV.3
11
2011-09-08 08:11
@irex
      認為用硬體做過流撿知速度快,其實是比較早概念,這概念套句俗話就是"事情發生再處理概念"這方式要付出一定成本代價的(暫且可用社會問題來比喻).最好得處理方式要能預期發生,次好則是剛些微發生既要馬上制止,這樣可以減少"事故處理代價".MCU數位處理概念是因為我門賦予MCU思考了,所以很多狀況可以在你賦予程控來杜絕或是預防或是漸進處理事故.    感應加熱由於基本原理是LC諧振,LC諧振有如"太極概念",運行基本原則1.混沌初開正反兩級  2.萬物生死循序漸進  太級處理事情基本原則1.事發有因順勢而行 2.以柔克剛萬物皆摧   這簡單解釋就是LC因為是諧振運行他不可能一下能量瞬間到達,必須有曲線的,這曲線就是---時間---.講這多我門套回電路來說;我們可以從高頻取樣CT獲得啥訊息?其有下訊息,我門一列如下1.高頻電流-----這是LC諧振曹電流,也是IGBT電流破壞值預防.2.相位同步-----感應輸出工作相位,取得容區/感區依據,避免工作於容區.3.負載狀況-----感應機輸出時加到負載時,由負載反應回來訊息,例如熱跳彈.偶諧振這三訊息可以依據方程式運算對感應機具下列保護1:线圈工作中短路   2:线圈工作中开路   3:线圈工作中瞬间短路4:线圈开机短路     5:线圈开机开路     6:开机三相缺相7:工作中三相缺相8:输出频率过高保护9:运行高频限流10:运行频率限制11:功因过低保护12:工作中N谐波保护13:负载热跳弹保护14:瞬间高频电流过大保护15:工作中电源瞬间掉电16:工作中电源脉冲冲击17:装配电感过小保护18:装配电感过大保护19:高Q保护20:磁载能过低 

分析的真够全面 软硬结合起来会更好。

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igbtsy
LV.9
12
2011-09-08 09:37
@dzkl168
分析的真够全面软硬结合起来会更好。
不太复杂的硬件电路加上少量的软件功能绝大部分解决了上述近二十条的功能(硬件的一个电路有的含有上述保护功能中的几种),还加上上面没有的五种情况下的软起动(或者是慢变频)。
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4205250873
LV.5
13
2011-09-08 12:23
@igbtsy
不太复杂的硬件电路加上少量的软件功能绝大部分解决了上述近二十条的功能(硬件的一个电路有的含有上述保护功能中的几种),还加上上面没有的五种情况下的软起动(或者是慢变频)。

三相缺相保护用高频互感器(线圈出)应该检测不出来的,一般是在输入用互感器或者变压器检测或者在整流后检测电压吧。另外刘工的那个:高Q保护 有点不好理解

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irex
LV.5
14
2011-09-09 10:13
@4205250873
三相缺相保护用高频互感器(线圈出)应该检测不出来的,一般是在输入用互感器或者变压器检测或者在整流后检测电压吧。另外刘工的那个:高Q保护有点不好理解

感應所有功率都是輸往 負載 , 因此 高頻CT 可以採集所有訊息

      三相與單向差異是 三相整流後沒有零點,因此我們可以簡單的把 CT輸出 取樣整流後直接 與一低電位比較,如果運行欠相可以馬上得知;當然運行前欠相是無法得知.

      高Q就是 線圈工作品質因素,Q越高 諧振電壓越高,諧振能也越大,如果不是用在感應使用上;比如變壓換流或是諧振網,用在感應Q越高意味負載耗能越少,這又表示我門希望感應加熱能對負載加熱比例就越少.因為Q是電感特徵表現,Q越高表示電感越好損耗越小,但對感應剛好是相反.

      感應機而言適當Q能得到大 磁載係數 ,過高Q則對感應機是一種致命危機.

     另外伴隨Q我門還要注意 BW , BW 諧振頻率寬度, BW 越寬感應頻率響應就不尖銳,對元件就比較好,在商業上就是可以省成本.

    有關 Q  BW 這兩電學名詞 大可以上網蒐一下相關知識.

  

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4205250873
LV.5
15
2011-09-13 21:54
@irex
感應所有功率都是輸往負載,因此高頻CT可以採集所有訊息     三相與單向差異是三相整流後沒有零點,因此我們可以簡單的把CT輸出取樣整流後直接與一低電位比較,如果運行欠相可以馬上得知;當然運行前欠相是無法得知.     高Q就是線圈工作品質因素,Q越高諧振電壓越高,諧振能也越大,如果不是用在感應使用上;比如變壓換流或是諧振網,用在感應Q越高意味負載耗能越少,這又表示我門希望感應加熱能對負載加熱比例就越少.因為Q是電感特徵表現,Q越高表示電感越好損耗越小,但對感應剛好是相反.     感應機而言適當Q能得到大磁載係數,過高Q則對感應機是一種致命危機.    另外伴隨Q我門還要注意BW,BW諧振頻率寬度,BW越寬感應頻率響應就不尖銳,對元件就比較好,在商業上就是可以省成本.   有關Q BW這兩電學名詞大可以上網蒐一下相關知識.  

经过考虑,在不显著增加成本的情况下,确定采用在高频互感器引一路信号经过RC延时(防止杂波引起误保护)通过一个比较器加上锁定电路,峰值一过就关断驱动脉冲的方式来达到错锅保护。另外在市场多买几个杂牌汤桶试一下。

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igbtsy
LV.9
16
2011-09-13 22:19
@4205250873
经过考虑,在不显著增加成本的情况下,确定采用在高频互感器引一路信号经过RC延时(防止杂波引起误保护)通过一个比较器加上锁定电路,峰值一过就关断驱动脉冲的方式来达到错锅保护。另外在市场多买几个杂牌汤桶试一下。
经过RC延时,速度是跟不上的,炸管的概率就很大了。
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zhouboak
LV.8
17
2011-11-16 18:59
@igbtsy
经过RC延时,速度是跟不上的,炸管的概率就很大了。
学习一下
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冉智ayong
LV.6
18
2012-10-09 13:18
@irex
      認為用硬體做過流撿知速度快,其實是比較早概念,這概念套句俗話就是"事情發生再處理概念"這方式要付出一定成本代價的(暫且可用社會問題來比喻).最好得處理方式要能預期發生,次好則是剛些微發生既要馬上制止,這樣可以減少"事故處理代價".MCU數位處理概念是因為我門賦予MCU思考了,所以很多狀況可以在你賦予程控來杜絕或是預防或是漸進處理事故.    感應加熱由於基本原理是LC諧振,LC諧振有如"太極概念",運行基本原則1.混沌初開正反兩級  2.萬物生死循序漸進  太級處理事情基本原則1.事發有因順勢而行 2.以柔克剛萬物皆摧   這簡單解釋就是LC因為是諧振運行他不可能一下能量瞬間到達,必須有曲線的,這曲線就是---時間---.講這多我門套回電路來說;我們可以從高頻取樣CT獲得啥訊息?其有下訊息,我門一列如下1.高頻電流-----這是LC諧振曹電流,也是IGBT電流破壞值預防.2.相位同步-----感應輸出工作相位,取得容區/感區依據,避免工作於容區.3.負載狀況-----感應機輸出時加到負載時,由負載反應回來訊息,例如熱跳彈.偶諧振這三訊息可以依據方程式運算對感應機具下列保護1:线圈工作中短路   2:线圈工作中开路   3:线圈工作中瞬间短路4:线圈开机短路     5:线圈开机开路     6:开机三相缺相7:工作中三相缺相8:输出频率过高保护9:运行高频限流10:运行频率限制11:功因过低保护12:工作中N谐波保护13:负载热跳弹保护14:瞬间高频电流过大保护15:工作中电源瞬间掉电16:工作中电源脉冲冲击17:装配电感过小保护18:装配电感过大保护19:高Q保护20:磁载能过低 
保护还真全啊  不过模块厂家只认可检测CE压降做过流保护
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hero0765
LV.4
19
2014-11-15 15:51
学习。。。
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hero0765
LV.4
20
2014-11-18 17:26
@冉智ayong
保护还真全啊 不过模块厂家只认可检测CE压降做过流保护
学习。
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lsj1396216
LV.2
21
2014-11-19 09:51
@irex
      不管你用啥鍋,特性都可以從高頻CT取出,比如下狀況1.鋁鍋入電電流不大,因為是反磁所以特徵是頻率上升且電流與預定值加大.對於電路失控是因為與鐵特性顛倒,一般電路設計是頻率越低電流越大的概念保護相異,導致諧振進入容區或是電壓過高損壞IGBT.2.不鏽鋼因為含鐵成份少,導致感應工作會以環流加熱方式進行,容易造成磁載低;也就是功率上不去;實際上高頻電流有可能已達IGBT最大電流(半全橋IGBT是參與諧振迴路)而導致IGBT損壞.     從上理解如果使用MCU計算方式比較容易把CT頻率輸出誤差修正(前帖已說明原因),如果使模擬電路是會比較困難,但是下方式可以參考1.提高元件餘量度.2.使用線性感知器;比如霍爾檢知.  

   

     谢谢irex,让我知道铝锅反磁。我是这样解决:设计按铁锅设计,检测电流,如果在高频段(铁锅的一档),电流超过一定值,就认为放错锅。频率设定一个上下限。

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igbtsy
LV.9
22
2014-11-19 10:58
@lsj1396216
       谢谢irex,让我知道铝锅反磁。我是这样解决:设计按铁锅设计,检测电流,如果在高频段(铁锅的一档),电流超过一定值,就认为放错锅。频率设定一个上下限。
放错锅电流不超过限定值咋办?
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lsj1396216
LV.2
23
2014-11-20 09:42
@igbtsy
放错锅电流不超过限定值咋办?

  如果用错锅,在一开始不过流。按普通铁锅设计的程序,是降低频率。随着频率的降低,电流更小,对机器是没有多少危害了,就是怎么去判断没有锅和放错锅的问题了。

  我现在是头疼的是,如果在高档,突然换锅,如果超出规定值,在程序的处理上有点蛮烦。我是这样处理:如果相位超前,马上停机。如果电流过大到一定程度,马上停机。现在担心的是如果有干扰进去,老是停机,客户不得骂死。

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igbtsy
LV.9
24
2014-11-20 10:16
@lsj1396216
 如果用错锅,在一开始不过流。按普通铁锅设计的程序,是降低频率。随着频率的降低,电流更小,对机器是没有多少危害了,就是怎么去判断没有锅和放错锅的问题了。 我现在是头疼的是,如果在高档,突然换锅,如果超出规定值,在程序的处理上有点蛮烦。我是这样处理:如果相位超前,马上停机。如果电流过大到一定程度,马上停机。现在担心的是如果有干扰进去,老是停机,客户不得骂死。

掌握一个原则,只要不危害IGBT功率管的安全与可靠性,用错锅不怕,只是功率大小不同而已。

如果错锅涉及电路及器件安全,应当立即关激励报警,直到用户放对了锅才能自动正常工作。

怕干扰是你的设计问题了,应当可以解决的。

我从来没有出现过什么干扰问题。几台炒锅放在一起用,相互不同步地抛锅、偏锅都无事。边上放台电焊机烧电焊也无事,没有什么干扰存在。不过我的机子都有电源滤波器,满足电磁兼容性的国标。

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