Делаем резонансный сварочный инвертор Vadne1'я. Часть 2-я. Опции

[Skif]

Мне больше по душе подход Скифа, предлагающего использовать микроконтроллер для этих целей.

Спасибо, нарисуем
Dedan-вы находка. На следующей неделе постараюсь выложить простую схемку ЧИМ на контроллере с прошивкой, попробуете ее в работе, только не на 220! а то первый блин может быть комом. Так что если будет желание, соорудите на досуге тот программатор, схему которого я выкладывал и поглядим че будет

Сообщение отредактировал Skif - 13.12.2008, 2:25

[Dedan]

Skif,
Я пока на логике сварганил. 4013 и 4049. На столе в БУ все вроде регулируется. Только пока не знаю, какой выход делать у БУ. По переменке двуполярный или сначала испытать наш на 316 и 530. Двуполярный, по идее, должен лучше закрывать IGBT транзисторы моста.
ЗЫ.
Прошу прощение за занудство, но поясню еще раз свою мысль о рез. дросселе и транформаторе тока. Мы сейчас подбираем характеристику работы сварочника зазором в дросселе. Балансируем между резонансом, крутизной рабочей характеристики и режимом КЗ. Чисто механическая подборка. Если зазор больше, аппарат варит жестче, но и КЗ зашкаливает, что чревато пробоем транзисторов (сответственно и др. греется больше).
Пусть дроссель по прежнему подходит к насыщению. Если дроссель получился с током КЗ 230А, ТТ может регулировать отсечку тока КЗ на подходе к критическому на уровне 200А.
Балансирование на грани насыщения и насыщение - "две большие разницы")). А для универсального блока, ТТ это регулируемая защита по току. Понимаю, что далеко не всем это надо, но все же...

Сообщение отредактировал Dedan - 13.12.2008, 18:10

[gyrator]

Я пока на логике сварганил.

Инфа довольно древняя, но когда-то далал так http://slil.ru/26433062

[Dedan]

gyrator,
Я и не думаю претендовать на оригинальность. Речь идет о поиске и подборе готовых и обкатанных решений в топологии инверторов, применительно к нашей конкретной цели. Путь даже и давно забытых.
А все же, какая рез частота предпочтительнее в нашем апарате?
Собираю макет ЧИМ, но скорее ради спортивного интереса. Диапазона регулировки частоты, маловато будет для сварочника.
Вот если пристроить MC 34066,..67... или фазовую 3875..

Сообщение отредактировал Dedan - 13.12.2008, 17:53

[dark_owl]

Диапазона регулировки частоты, маловато будет для сварочника.
Вот если пристроить MC 34066,..67... или фазовую 3875..

Генератор на ТТЛ или КМОП можно сделать на десятикратное перекрытие imho...
Блок-схема навскидку, не думая, - генератор, триггер (делитель на 2), после триггера по два одновибратора в каждом плече, потом транзисторы и ТГР. Один одновибратор формирует паузу, второй длительность импульса...
Это если не думать... )))

Или воткнуть одновибраторы между выходами TL494 и транзисторами ТГР... Одновибраторы какие угодно, хоть 555 к примеру... TL494 будет формировать "мертвое время" и регулировать частоту, одновибраторы будут держать заданную длительность импульсов...

Это для экспериментов, по-быстрому слепить...
Для окончательной схемы нужно более рациональное решение...

Сообщение отредактировал dark_owl - 13.12.2008, 20:18

[Dedan]

dark_owl,
Да генератор можно сделать и с перекрытием в 1000 крат. Меня смущает работа блока с редкими импульсами фиксированной длительности. Допустим пляшем от 25кГц вниз. Мощность максимальна 5000 Вт. Ток 200А. Снижаем частоту в 50 раз. Ток 4А? 500 Гц не маловато? Как он себя поведет? Поэтому уже в десятый раз и спрашиваю, на какую разумную частоту поднять резонанс в цепи дроссель-транс-рез. емкость? И какая минимально разумная частота внизу.
Сейчас ферриты, почти у всех, намотаны толстыми проводами. Сильно вверх не разгонишься. Скин замучает. А хотя все равно буду пробовать. Просто хотелось знать откуда ждать грабли.. Мы же не первопроходцы. Кто то уже по ним прошелся...

Сообщение отредактировал Dedan - 13.12.2008, 20:44

[gyrator]

Диапазона регулировки частоты, маловато будет для сварочника.

Вот, что получается в виртуальном резонанснике, при изменении
номинала времязадающего резистора от 12кОм до 30кОм с шагом 6кОм.

Сообщение отредактировал gyrator - 13.12.2008, 20:55

[Алекс_Н]

Вот и у меня сегодня по дороге из деревни возник вопрос о мин. токе с ЧИМ. Ведь во время импульса мгновенное значение тока будет максимальным. Кто-то должен "размазать" этот импульс во времени. А вроде некому, кроме, может быть, свариваемого металла, если толщина позволяет... Мож я не прав, ТЕОРЕТИКИ, ВПЕРЁД!

И опять же к теоретикам, да и к практикам: можно ли делать немагнитный зазор в дросселе из немагнитного металла(например люминий)? Не грозит ли это чем-нить нерпиятным? А то чё-то малярный скотч мне там не нравится, дроссель греется, всё-таки. Я вполне понимаю, что "народ делает, не парься", но хоцца сделать конструкцию максимально стабильной, а то у меня даже от нажима на сердечник пальцем ток насыщения заметно гуляет(по прибору гуева зуммерова). Я задумал делать зазор из слюды, но фольга удобнее в смысле удержания стопки вкуче.

И ещё: у меня с нагретым сердечником ток насыщения получился меньше, чем с холодным. ЭТО ПРАВИЛЬНО? Если да, то имеет смысл настраивать по холодному, а не по горячему, как советовал Клим в архиве по прибору.(?)

Заранее благодарю.

Сообщение отредактировал Алекс_Н - 13.12.2008, 21:25

[dark_owl]

Сейчас ферриты, почти у всех, намотаны толстыми проводами. Сильно вверх не разгонишься. Скин замучает. А хотя все равно буду пробовать. Просто хотелось знать откуда ждать грабли.. Мы же не первопроходцы. Кто то уже по ним прошелся...

Если я правильно понял, то нужно на макс. частоте получить макс. мощность и притом в резонансе. Т.е. подобрать максимально возможную частоту резонанса на которой полтиники смогут долговременно работать на максимальной мощности без перегрева и прочих траблов... (не знаю какой верхний предел у них может быть, 30, 50, или более кгц) Gyrator в модельке "резонансник с ЧИМ регулированием" показывал 50 кгц, но это теория. Как поведут себя полтиники на такой частоте да при максимальной мощности неизвестно. Это первые грабли на которых можно подорваться, буквально, с бабахом )))
Насчет скина... Фирмачи вроде применяют круглые провода в первичке и вторичке на высоких частотах (не буду утверждать, видел только на фото в инете) Если аппарат будет работать на 50 кгц, то скин на круглых проводах скорее всего не смертелен )))
Про низкую частоту при малой мощности ничего не могу сказать. Пока предполагаю две проблемы:
1. акустика. Может гудеть на слышимых частотах, если нижняя частота будет 3-5 кгц, при десятикратном диапазоне частот регулировки мин-макс.
2. как отразится на дуге и качестве шва такой ток, короткие импульсы при длительной паузе между ними.

Это всё моё imho. Мысли вслух. Сильно не пинайте )))

[gyrator]

Кто-то должен "размазать" этот импульс во времени.

Дык, выходной дросселек. Ему что ШИМ, что ЧИМ. Ведь при уменьшении частоты и постоянстве длительности резонансных "колокольчиков" тока происходит изменение Кзап как и при ШИМ регулировании. Стало быть, пока имеем режим непрерывных токов в дросселе, выходное напряжение-ток также регулируются по среднему, пропорционально изменению Кзап.
Ессно, что при сильном занижении частоты и габариты дросселька возрастут, поэтому имеет смысл задирать частоту до 100кГц, благо резонансная тополгия позволяет это делать и с "тупыми" IGBT.
А чтобы дросселек не влиял на частоту LC-контура, нужно либо вешать
емкостину параллельно первичке силового транса и гонять доп. реактивную мощность, либо делать выходной выпрямитель на удвоителе тока и подключать емкостины параллельно диодам, что позволяет решить как проблему с выбросами на диодах при сбросе нагрузки, так и обеспечивает ЖиЖигание без доп. примочек.

Сообщение отредактировал gyrator - 14.12.2008, 0:42

[Dedan]

Во что нарисовалось..
Неравномерно разреженные периоды или равномерные полупериоды? Это мы еще не обсуждали... длительность импульса и там и там постоянная. Для 50 кГц 20:2=10-2 dt = 8мкс. А при ста почти втрое меньше.
ЗЫ.
В проводах я имел ввиду не "круглость" или квадратность, а "литцендратность".

Сообщение отредактировал Dedan - 14.12.2008, 2:59

Прикрепленные файлы

 Osc.spl ( 883 байт ) Кол-во скачиваний: 721
 Osc.zip ( 4.71 килобайт ) Кол-во скачиваний: 366

 

[Skif]

то скин на круглых проводах скорее всего не смертелен

ну вообще то скин на круглых как раз больше всего выражен, поскольку круглый провод имеет максимальное сечение при минимальной площади поверхности. А минимизировать влияние скинэффекта можно увеличением площади поверхности проводника. Некоторые, например вон бармалейщики, те воще медной фольгой вторичку мастырят, для уменьшения потерь на скин. Только правда этим емкость увеличивают. Короче как всегда палка о куче концов, ветка прям. Тут уж если лезть вверх по частоте, видать придется на литц перебираться, что может и хорошо - мотать не в пример легче.

Вот, что получается в виртуальном резонанснике, при изменении номинала времязадающего резистора от 12кОм до 30кОм с шагом 6кОм.

Поглядел, красиво конечно получается, но возник вопрос. хотелось бы уложить в голове такой момент. Является ли характеристикой отданой в дугу энергии, площадь импульса, точнее площадь синусоиды? Если да, то в чем разница - ВЧ, НЧ? ведь по графикам получается, что площадь низкочастотной синусоиды, что площадь множества высокочастотных небольших в сумме, сходны? где ошибка в рассуждениях?

Сообщение отредактировал Skif - 14.12.2008, 3:00

[Dedan]

Алекс_Н,
Скорее всего металл будет подвержен индукционному нагреву.
Можно такой эксперимент провести. Сейчас есть очень мощные магниты из редкоземов. Если им активно поводить над алюминиевой пластиной, она будет двигаться! И чем активнее движения, тем сильнее. На таком принципе Американцы сделали тормоза, на сверхзвуковом реактивном автомобиле.

Сообщение отредактировал Dedan - 14.12.2008, 3:03

[Dedan]

dark_owl,
Есть у меня хороший литц 1024х0,07 =4,0 кв.. Мотну им. Не зря же Гиратор все время говорит, что можно рвануть за 100?)) -" Я на 10 тыщ рванул, как на пятьсот...".(с).)))

[Skif]

Dedan, может соберете макетку и программатор? А я к среде четвергу выложу прошивку? Потихоньку будем подключать контроллер к нашему делу. Начнем с простого. Это схема ЧИМ+ШИМ. Два переменных резистора (частота и длинна импульсов) и контроллер. И вся схема. Переменные резисторы любые, один хрен как делители включены. МСС - 5 Вольт. Остальная часть стандартная как на тл494. Может начнем?



Сообщение отредактировал Skif - 14.12.2008, 2:48

[Dedan]

Skif,
Да я не против. На проце даже проще делать чем на логике. Определимся с требованиями к ЧИМ управе и вперед. Еще не все вопросы решили.
Я тут на днях беседовал с грамотным разработчиком. Он говорит, что заманают всевозможные помехи и наводки. ЧИМ этим грешат сильно.

Сообщение отредактировал Dedan - 14.12.2008, 2:51

[Skif]

Мне сейчас и этого достаточно будет, я создам базовую программку, которую потом можно будет быстро если что, поменять. В зависимости от того, что решим сделать. Скажем так, будет начальная конфигурация. Так что Dedan, приобретайте Atmega8, делайте программатор (достаточно пока даже на одну панельку под Atmega8) а я как можно быстрее выложу простую ШИМ ЧИМ программу.

А дальше буду ждать от вас указаний. Параллельно тоже соберу эту схемку, чтоб отслеживать то, что будет на выходе ТГР.(просто тот, что есть сварочник, дерибанить неохота для испытаний - нужен в рабочем виде, а след. аппарат начну не раньше чем после Нового года).

С уважением к вашему энтузиазму и целеустремленности....

[Гость_pank_*]

То что вы хотите навоять - называется ударным возбуждением. Я имею ввиду редкие импульсы в рез контур. Возникнут огромные проблемы и со скином и с передачей энергии, вся эта конструкция будет зверски греться. А с частотой 100кгц, просто капец! Возьмите площадь импульса и пересчитайте ток для 100А на выходе, при использовании ижбт-шек, при 2мкс дед-тайм. Вот вам и вся ваша хренструкция.

[dark_owl]

То что вы хотите навоять - называется ударным возбуждением. Я имею ввиду редкие импульсы в рез контур. Возникнут огромные проблемы и со скином и с передачей энергии, вся эта конструкция будет зверски греться. А с частотой 100кгц, просто капец! Возьмите площадь импульса и пересчитайте ток для 100А на выходе, при использовании ижбт-шек, при 2мкс дед-тайм. Вот вам и вся ваша хренструкция.

Статья "Практические рекомендации по применению DC/DC-конверторов компании Vicor"
http://www.efo.ru/doc/Vicor/Vicor.pl?2541
(это не реклама, это информация к размышлению)

Цитаты из статьи:

"Конвертеры постоянного напряжения компании Vicor выполнены по квазирезонансной схеме прямохо-дового преобразователя (см. рис. 1). В отличие от большинства приборов других производителей, в конвертерах Vicor реализован метод частотно-импульсной модуляции (ЧИМ), при котором переключение силового транзистора Q1 из закрытого состояния в открытое происходит при нулевом значении протекающего через него тока. Схема запатентована компанией Vicor и получила название ZCS (Zero Current Switch Topology). Резонансный контур образован индуктивностью рассеяния трансформатора Т1 и дополнительной емкостью С1. Отрицательная полуволна синусоиды "отсекается" диодом D1."
"Благодаря использованию резонансной схемы с ЧИМ компании Vicor удалось значительно уменьшить размеры модулей и достичь удельной мощности 7000 Вт/дм3, что в настоящее время является лучшим параметром для серийных DC/DC-KOH-вертеров. Еще одним достоинством резонансной схемы по сравнению с ШИМ является существенное (на 20...40 дБ) снижение уровня шумов и помех. Причем значимые по амплитуде гармоники занимают диапазон частот до 5 МГц, в то время как для ШИМ-преобразователей спектр гармоник простирается до 30...50 МГц из-за крутых фронтов при переключении."

[gyrator]

в чем разница - ВЧ, НЧ?

Разница в габаритах сердечника и кол-ве витков моточных изделий.
Даже в отсутствие выходного дросселя в явном виде, его роль выполняет
индуктивность проводов и чем выше частота, тем эффективней провода работают в кач. дросселя.

Сообщение отредактировал gyrator - 14.12.2008, 12:50