Корректор Коэффициента Мощности 5 и более кВт для сварочного инвертора Опции

[RadioГубитель]

Всем привет!
Готов представить вашему вниманию корректор, который может использоваться в сверкальнике для двух целей - стабильная работа от генератора и работа на пониженных сетях. Так же, сия конструкция выравнивает КМ до значения близкого к единице, чем жывительно влияет на снижения потребления энергии.
В архиве все файлы, чтобы успешно повторить рабочую конструкцию.
Сразу оговорюсь, что начал сие дело аж в 2011. Занимался непостоянно, были напряги со временем. Это уже вторая генерация. Она успешно была внедрена в Однотактный ММА от Юрия. Работает у поселкового сварщика-ремонтника пары дачных поселков без особых нареканий. Успешно внедрена в ПА№2 от Скифа, который был недавно мной запущен и опробован на всех режимах сварки. При одном из них я жал минуты 3 на дуге 36 В при токе 190 А, что соответствует около 7 кВт на выходе ККМ (при расчетных 5,5 кВт). Схема неплохо защищена от КЗ и прочих бяк. Реле включится только на 120-150 В на банках. При КЗ на выходе ККМ или при пробое транзисторов плеч происходит резкий бросок тока, разрывающий предохранитель на входе. Если сеть гнилая, а предохранитель выдерживает бросок, напруга на банках падает, автоматически размыкается входное реле, ток начинает течь по зярядному позистору. Его сопротивление 20 Ом. КЗ провоцирует его разогрев, при котором его сопротивление увеличивается до высокого уровня.
Индукторы. Для 75кГц я применил народные альсиферы К55 проницаемостью 60. Для каждого дросселя были собраны 2,5 полных сердечника на полукольцах К55*32*11,7 (5 полуколец). Индуктивность на нулевом токе - 55-65 мкГн. Желательно пересчитывать индукторы так, чтобы индуктивность на максимальном токе не снижалась менее 25 мкГн.
ТТ. Обычные Эпкосовские кольца К32. Не ломал, и не советую ломать.
Входной фильтр - любое ферритовое кольцо. Мотать синфазно диаметром 2,5мм до получения 1 uГн.
Схема защищена от превышения рабочей температуры. Термистор обычный на 10кОм.


Настройка. Собрать схему без индукторов.
Подключить управление к источнику 12В.
Собрать простейшую схему регулирования напряжения. Два потенциометра и источник на 4,5 В. Подключить через диод 4148 выходы с потенциометров на входы компараторов Vsence VINAC (4 & 5 ножки 28070).

Выставить напряжение 2-2,5В. Должны увидеть картинку: // Желтый сигнал - выход 28070, красный - затвор-эмиттер транзистора

Добиваемся уменьшением резистора Rdmx дедтайма не менее 1 мКс.
Идем дальше. Впаиваем вместо индукторов резисторы 10 Ом 20 Вт. Подаем на вход после реле 15-20 В постоянки (не забываем соблюдать полярность). Ставим осциллографом на выходной диод ТТ1 и ТТ2. Снова включаем модуляцию. Импульсы должны быть в положительной полуплоскости. Если где-то нет - переворачиваем ТТ.
Выбрасываем резисторы, впаиваем индукторы.
Для безопасной проверки, все же, рекомендую оставаться на тестовом подключении (входы компараторов, 15-20В на силе). Проверяем ограничение максимального напряжения. Ставим вольтметр на выход. Включаем малую силу и генерацию. Корректор набирает напряжение секунд 20-30. У нас есть времечко среагировать. При достижении 120-150В должно щелкнуть реле замыкания позистора. Не пугаемся . При достижении 420 В импульсы должны проредиться, напряжение должно застопориться на 420В. Если нет - проверяем цепи ОС. Повторяем проверку.
Если все успешно...
Снимаем все времянки. Корректор готов к работе.

Кто захочет пересчитать - во вложении файлы расчета и файлы расчета дросселей на КулМю и Х-Флюкс

Добавлю чтива немного, мож кому сгодится

Конкретный пример с 44 стр
 20101001151645Large_Kool_Mu_Solutions_for_PFC_Boost_Inductors__________________.pdf ( 1.19 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 5529

Более подробно
 an53_______________.pdf ( 4.83 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 4046

На русском, стр 3 и стр 11-14
 SMPS________.pdf ( 1.39 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 11684



Сообщение отредактировал RadioГубитель - 4.8.2015, 22:37

Прикрепленные файлы

 PFC_CCM_5500W.zip ( 5.73 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 5236

 

[Дымодел]

А на IR1150 никто не собирал? Вроде, проще должно получиться.
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/publ/_rtcs/ir1150.htm

[RadioГубитель]

А на IR1150 никто не собирал? Вроде, проще должно получиться.
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/publ/_rtcs/ir1150.htm

Заточник пробовал. Он собирал на 4 кВт (ММА на 160А). Дроссель на Е70. На максимальных токах этот дроссель любил пощелкивать (насыщался) на нормальной сети. Что будет если его еще перегрузить процентов на 30, как мой - я не знаю. Это с его слов на форуме. Соответственно, на 5,5 надо будет еще больший дроссель городить с более высокими токами насыщения.
Преимущество моей топологии раскрывается в высоких частотах. на 100 кГц я применил в ПА дроссели на х-флюкс диаметром наружним 47 мм. Их суммарный вес менее 1 Е70, стоимость - сопоставима (Е70 торгуется на уровне 600-700 руб с каркасом, 2 кольца - в районе 650 руб.).
Ключи надо будет параллелить, диоды тоже, либо брать более токовые, а они выходят даже дороже, чем параллелить.

Такая тема не должна умирать .На мой взгляд польза от ККМ есть - это и коэффициент мощности близкий к 1 и стабильное напряжение для питания источника сварочного тока.Ну подумайте сами - источник тока должен стабилизировать ток и он с этим справляется, но питающее напряжение не стабилизировано , поэтому при изменении длинны сварочной дуги изменяется напряжение дуги ( на короткой 2-4мм напряжение 20-23в , на длинной 6мм -26в ) и это вызывает изменение мощности и падение напряжения питания источника тока. Отсюда и разные примочки для стабилизации сварочного процесса . Некоторые говорят что ККМ это лишние затраты и на 4 кВт не так-то просто сделать - это не так.Будучи простым радиолюбителем делал всего второй ККМ и сразу на 4 кВт - и он заработал без проблем ,хотя первый был на 1 кВт - тоже ОК , на нем я испытывал разные типы сердечников ( распыленное железо , сендаст )и остановился на феррите с зазором.Можно использовать и стержни , но при этом электромагнитное излучение будет очень сильно и может нагревать ближайшие к дросселю металлические детали и вносить помехи в работу всего устройства .В интернете попадалась информация что в ККМ идут кольца МП (молибденпермаллоевые ) и Гаммамет (нанокристаллические ) с проницаемостью 26- 60 но мне таких достать не удалось .
Теперь о схеме .Сам-бы я никогда не смог придумать и рассчитать схему , даже используя формулы из Applicftion Notes и Datasheet -ов. Но у IR (irf.com) есть волшебный онлайн-калькулятор в который нужно подставить требуемые параметры и рассчет готов за секунду.К примеру [attachment=13906:1155_4квт.pdf]
Пользоватся этой пэдээфкой не советую- там режим прерывистых токов дросселя 50% ,лучше выбрать поменьше - до 20% .В режиме прирывистых (разрывных ) токов КМ заметно снижается но это" окупается" простотой и надежностью устройства ,к тому-же вряд-ли кто станет гонять часами сварочник на холостом ходу, а если вдруг возникнет такая необходимость - есть дежурный режим (но это для тех кто любит микропроцессорное управление).
Еще одна полезная инфа [attachment=13907:irac1150_d2.pdf] тоже валялась на сайте IR - образец разводки платы управления, для 1155 плата подойдет без изменений только вместо Rt стал Ct .Резистор R7- по питанию, поставил 10 ом .Диод шоттки - защитный , лучше не выбрасывать . все остальные элементы рассчитываются онлайн- калькулятором.Еще на плате не показан резистор в затворе (их 2 последовательно 2,4 и 6,8 ом , паралельно 6,8 стоит шоттки на 40в 1а в обратную сторону от затвора )
Немного о снабберах в ККМ .Нужны ли они , ведь основная задача снаббера- притормозить быстрое переключение и повысить надежность (выбросы напряжения по фронтам) но от выбросов тока с помощью снабберов не избавится. В некоторых маломощных ККМ видел ферритовые бусины надетые на оба вывода диода и коллектор (сток) ключа- этакие индуктивности 1- 3 мкГн.Сам не пробовал их ставить на думаю мгновенные выбросы тока они немного сгладят.
Вот картинка моего ККМ и платы.[attachment=13908:ККМ.jpg][attachment=13911:ККМ_фото.JPG]
[attachment=13962:упрощения_бармалея.GIF][attachment=13985:ккм.GIF]

[attachment=13966:PFC_4kw.lay]
[attachment=13963:управление3845.lay][attachment=13964:управление__ККМ.lay]
[attachment=13967:свар.lay][attachment=13968:реле.lay]

сыль на его сообщение. там картинки должны быть http://www.electrik.org/forum/index.php?s=...st&p=187085
http://www.electrik.org/forum/index.php?s=...st&p=187234 тут детальные фотки.
В том момент нижний предел напряжения на этом корректоре - 150В. Сейчас может улучшили характеристики.

Сообщение отредактировал RadioГубитель - 3.8.2015, 13:19

[Дымодел]

Преимущество моей топологии раскрывается в высоких частотах. на 100 кГц я применил в ПА дроссели на х-флюкс диаметром наружним 47 мм. Их суммарный вес менее 1 Е70, стоимость - сопоставима (Е70 торгуется на уровне 600-700 руб с каркасом, 2 кольца - в районе 650 руб.).

Я не против вашей топологии, просто малость ленивый, охота начать с чего попроще. Дроссели на Е сердечниках давно не делаю, как-то перевёл кучу меди чтобы убедиться в преимуществе колец (даже простое железо на выходе косого отлично работает). Ещё Линкольн видел с однотактным ККМ.

Ключи надо будет параллелить, диоды тоже, либо брать более токовые, а они выходят даже дороже, чем параллелить.

Не обязательно. Можно собрать 2-3 группы Дроссель+ключ+диод, а потом уже эти группы параллелить. Сопротивление дросселей будет выравнивать токи.

сыль на его сообщение. там картинки должны быть http://www.electrik.org/forum/index.php?s=...st&p=187085


http://www.electrik.org/forum/index.php?s=...st&p=187234

Спасибо за ссылки и оживление нужной темы. А чего я понаписал - это не в пику, просто прикидываю свои возможности.

Сообщение отредактировал Дымодел - 4.8.2015, 11:34

[RadioГубитель]

Я не против вашей топологии, просто малость ленивый, охота начать с чего попроще. Дроссели на Е сердечниках давно не делаю, как-то перевёл кучу меди чтобы убедиться в преимуществе колец (даже простое железо на выходе косого отлично работает). Ещё Линкольн видел с однотактным ККМ.



Не обязательно. Можно собрать 2-3 группы Дроссель+ключ+диод, а потом уже эти группы параллелить. Сопротивление дросселей будет выравнивать токи.

Спасибо за ссылки и оживление нужной темы. А чего я понаписал - это не в пику, просто прикидываю свои возможности.

Дымодел, а ты откуда? Я могу подарить тебе 3 микры 1155 и две uc3854 на опыты с чем по проще . Будем тему развивать