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

[Diso]

[quote name='Alex72' date='5.3.2009, 11:19' post='81814']
Я все думаю "что делать?" (над резонансным мостиком, сравнивая его с обычным.)
Я тоже думаю..
Вопросом потерь в резонансном с частотной регулировкой занималось много очень умных дядек.
Эти дядьки однозначно утверждают, что при всей неидеальности данной реализации, потерь в ней заметно меньше.
Динамических во всяком случае, а статических сопоставимо, что в сумме дает одинаковость. (чуть лучше)
За вариант с ШИМ модуляцией, лично я считаю, продали душу в обмен на диапазон регулировки тока.
Вот все и пытаюсь выяснить, на сколько ошибаюсь в этом плане. Нахлебавшись в прошлом - делаю то, в чём
уверен и понимаю. При кажущейся простоте рез.девайса, процессы в нем весьма сложны. И на мой взгдяд ШИМ вариант более аварийнный чем частотный, но более управляемый. Тем не менее если нужен рабочий аппарат - сделай как советуют уже сделавшие, не варясь в собственных сомнениях. А потом будешь сомневаться.
Это практика!
Лично я, много что сделал, мои сомнения преследуют другие цели.
НЕ сомневайся и главное не отклоняйся от рекомендуего здесь. Иначе время потеряеш.

[KLIM]

Diso
Простите дурака, но я еще не ращличаю реакцию емкостную от индуктивной. Научи
В некоторых местах я знаю много, но некоторые с пробелами, к тому-же учусь я... Лет 5 назад понятия не имел как расчитать транс, какие транзисторы и чем отличаются. Зато сейчас на практике порой интуитивно чуйствую что и как. Потом сажусь, просчитываю и нахожу ляп, исправляю в расчетах и вуаля - получите.

Витя - помучаю сегодня и твоё творение. Правда она когдато гназывалась 333 а сейчас вроде 335. Но в той что была раньше - частота настроенна низко, поднял частоту в модельке гдето до 40кГц и всё стало на свои места.
Но всеравно спасибо!!!

По проводу модели 494 - взял у Володина на сайте, там два типа, один как цельная микросхема, второй как ирархический блок. Так вот для цельной модели есть глюки, на ирархию времени нехватило, пошел спать.
Работаю в СВкад3.

[Diso]

KLIM

Ммммм.. , как бы по короче и не заумно?
Давайте так - для нашего случая с частотной регулировкой при частоте управления выше ч.рез контура, выключение транзистора сопровождается прерыванием тока и изменением направления ЭДС, что и влияет на потери. Т.е. в зависимости от точки прерывания, на транзисторе выделяется мгновенная мощность пропорциональная текущему току контура (может быть любой) при максимальном (чаще выше напр пит) напряжении.Во время индуктивной реакции анти-паррал. диоды закрыты. При емкостной реакции диоды открыты, а транзистор может в это время быть выключен при 0-м напр и токе на нем (идеально), пока не решите его включить. Здесь собака и зарыта - источник пит. в это время частично сосет через диоды энергию из контура и во время включения происходит кратковременная закоротка ист. транзистором(диоды не усп. закрытся. Это безобразие
происходит на част. ниже резонанса и при ШИМ регулировке. В среднем дин. потери больше, чем при индуктивной реак. , а аварийность выше.
Поздравляли женщин на работе, поэтому писал с туманом в симуляторе.

[Wiew]

Смущает анализ резонансника Wiew.

на берите пока в голову , то что написал выше, понемногу розчехляюсь и картинки становятся приятней

[ig3757]

Klim, вот немного по коммутации.

Прикрепленные файлы

 _____________________________.zip ( 552.43 килобайт ) Кол-во скачиваний: 739

 

[KLIM]

Всем спасиба, тоже буду дома снимать чехлы. Если успею... работа она и дома не кончается, особенно когда дорого место и кризис на улице.

[Wiew]

Мда... ??: , вот что получилось насимулировать [attachment=3159:rezon2_1___WinRAR.zip]
мягкая комутация есть, но она портится если начинает менятся нагрузка, которая начинает влиять на длительность индуктивной и емкосной фазы.
Как обьяснил Diso:
"При емкостной реакции диоды открыты, а транзистор может в это время быть выключен при 0-м напр и токе на нем (идеально), пока не решите его включить. Здесь собака и зарыта - источник пит. в это время частично сосет через диоды энергию из контура и во время включения происходит кратковременная закоротка ист. транзистором(диоды не усп. закрытся. Это безобразие
происходит на част. ниже резонанса и при ШИМ регулировке."
Так и есть. А вот включение должно происходить на границе когда заканчивается индуктивная фаза и начинается емкостная (момент когда напряжение на кондере достигло максимума и готовится падать).
Еще заметил что использование насыщающего дроселя плохо тем что меняется рез частота контура (ползет вверх) и появляются потери при включении.
Да, и при ЧИМ имеем потери на включения, (хотя если учитывать что IGBT имеют меншие динам. потери при включении, (хотя не понял в каких условиях они измерялись ??: ) и при использовании скоростных драйверов наверное можно добится лучших результатов чем при ШИМе)
Может что непонятно что написал, извините и поправте, так как имею еще смутное представление о происходящих процессах.

[Diso]

Вот добрался до домашнего терминала, и вижу страсти по потерям не утихают.
Значит надо что - то еще добавить и мне.
На постах выше проскочили еретические высказывания и сомнения - "(над резонансным мостиком, сравнивая его с обычным.)"
Хочу обратить внимание, что еще в первой части (Vadne1'я.Часть 1-я) были вынесены на первое место простота, параметрическая стабилизация тока и т.д, а не динамические
потери. Этими благами пользуются и сейчас.
Были получены воспроизводимые и надежные аппараты с замечательными характеристиками. Текущий процесс совершенствования идёт как эволюция организмов в природе,
не спеша дорабатывается толь то, что прибавляет превосходство этого варианта над другими. Потери на текущий момент не являются первостепенными, тем более при соблюдении рекомендованного алгоритма не снижают надежности аппарата. Еще А.С.Пушкин (если память не изменяет) сказал про сварочные резонансные инверторы так - теория мой друг мертва, а древо жизни пышно зеленеет.
Снижение дин. потерь лежит в сфере алгоритма управления. Им сейчас не явным образом занимаются в виде ООС по току. Далее последует что-то вроде ФАПЧ ЗГ с част рез. контура,
дабы не допустить захода ниже ч.рез., и как следствие возникновения режима КЗ. Далее ООС по выходному напряжению переводящая аппарат в часто чирикающий режим на ХХ и многое другое.

[Dedan]

Dedan, как там паяльные настроения? Наверно уже нет желания продолжить эксперименты с микроконтроллером ШИМ/ЧИМ?
(Так экспериментально у нас ЧИМ никто не испытывал кроме вас на другой элементной базе)

Начнем паять после праздников. Вот только с возбудом в режиме ШИМ еще не разобрался. Сделаю еще один БУ на АВР. Правда всю разводку итак делал короткими перемычками во фторпластовой изоляции...
Сначала соберу и обкатаю драйверы под ТГР. В этом случае, любой формчанин в рабочем аппарате, сможет вместо БУ на 494 или на 3825, подставить БУ на АВРе.

[dron512]

День добрый не подскажите для транса на 2х Е80 оптимальное кол-во витков первички и вторички. Первичку собираюсь выполниь 10мм2 монолит вторичка 35мм2 мягкая медь по геометрии вроде усё влазит Хочу снять тока 230-250 А и аппарат выполнить с ПН 100% для тока 140-150 А Или если не трудно ткните носом в то место де приводятся данные на такого монстра

Сообщение отредактировал dron512 - 5.3.2009, 17:29

[slava59]

мягкая комутация есть, но она портится если начинает менятся нагрузка, которая начинает влиять на длительность индуктивной и емкосной фазы.

Да, и при ЧИМ имеем потери на включения,

Wiew, я уменьшил номинал рез. емкости в твоей модели, посмотри что вышло. Если побороть (или проигнорировать для высоковольтных транзисторов) коллекторный выброс напряжения - вроде нормально получается. При разной нагрузке. Вплоть до ХХ.

Прикрепленные файлы

 rezon2_1_1.zip ( 2.02 килобайт ) Кол-во скачиваний: 336
 _______Wiew.doc ( 74 килобайт ) Кол-во скачиваний: 388

 

[Skif]

Я вижу настройку так:.....выставляем частоту 30 кГц. Между импульсами только dead time. И ловим резонанс , подстраивая ширину импулсьса (Dead time при это остаётся неизменным) - т.е. по сути мы меняем частоту, как в классическом варианте.
Когда резонанс будет пойман - ширину импульса уже не трогаем, а ток регулируем скважностью.

так оно в принципе, сделано и описана настройка в файловом архиве в файле прикрепленном к МП-управлению Я так и обкатывал в железе. (правда только управу на проце. Силовой части и драйверов под рукой не было )

Начнем паять после праздников.....Сделаю еще один БУ на АВР

Чудесно. Если нужно - скажите, разведу плату по всем правилам микромозговой помехозащищенности и вышлю. Наконец то ЧИМ поглядим как себя в железе покажет

[vasyaa]

Всем доброго времени суток!
многоуважаемый KLIM.
я вот думаю: может в ваш вариант инвертора БП для ЗГ из бармалея поставить? в БП бармелея вроде ОС на оптопаре имеется...

[Diso]

Извините за назойливость, вижу опять идет клев на потери и оптимальную топологию, придется распищаться.

Давайте уясним, что;

1. Потери в рез.инверторе любой топологии на оптимальную нагрузку(отладочную) близки к нулю.
2. Отсроенный рез.инвертор не может пересстраивать параметры своего контура в след за изменением нагрузки.(в нашем случае)
3. Следовательно перестройка реализуется методом изменения частоты, фазы,частоты и фазы, частоты и ширины имп.(одновр.) или как то по глупому просто ШИМ.
4. При гипотетической возможности перестраивать Lk и Ck вслед за изменением сопротивления нагрузки, волновое сопротивление контура будет оставаться согласованным с нагрузкой
и динамические потери расти не будут.
5. При регулировании как в пункте 3 (наш случай), потери неизбежно появляются и прнимают несимметричный характер - преобладают при включении либо при выключении.
6. Когда они преобладают, в обобщенном случае зависит от вида реакции контура (инд или ёмк), которая в свою очередь определяется способом регулирования. (пункт 3)
7. Регулировочная характеристика контура имеет симметричный вид, при изменении частоты вверх и вниз от резонансной почти одинаково изменяет сопротивление контура.
8. При изменении частоты вниз от резонансной, реакция контура становиться ЁМКОСТНОЙ - ослаблением сигнала командует ёмкость.
9. При изменении частоты вверх от резонансной, реакция контура становиться ИНДУКТИВНОЙ - ослаблением сигнала командует индуктивность.
10. В реальном не согласованном с нагрузкой инверторе (наш случай) непрерывность обмена энергией между L и C нарушается, что неизбежно приводит к необходимости коммутировать большие мгновенные мощности.
11. Потери при индуктивной реакции контура возникают при выключении и определяются текущим током контура, а также сопрвождаются большим выбросом напряжения.
12. Потери при ёмкостной реакции контура возникают при включении и сопрвождаются очень большим броском тока при полном напряжении питания.

При регулировании резонансного контура способом ШИМ он неизбежно дает ёмкостную реакцию.

Как видно из пунктов 11 и 12, потери при индуктивной реакции в среднем меньше чем при ёмкостной и с уменьшением нагрузки будут падать, а при ёмкостной оставться
почти неизменными.(еще бы, иточник питания будет закорачиваться при любой нагрузке!)
Плюс к этому при ёмкостной нагр. коммутация более жесткая и следовательно потенциально более аварийная.

При индуктивной реакции контура вредным фактором приводящим к потерям, является выброс напряжения, который ловиться противоположным(по диагонали) диодом,
но из за недостаточного быстродействия которого ВЫ ставите супрессор.
Я уже ДВА РАЗА говорил - поставте параллельно транзисторам конденсаторы пикушного диапазона и потери станут смешными, потому что эти конденсаторы перехватят
выброс на 1мкс, транзистор выключится без потерь ( и включится тоже), а диод успеет открыться на всю и не допустит пробоя транзистора по напряжению.
При этом никакого рассеивания энергии. Все сказанное справедливо для частотной рег.

НО НИКТО НЕ УСЛЫШАЛ ПРОКРИЧУ ТРЕТИЙ РАЗ - ПОЧЕМУ НЕ СТАВИТЕ ПАРАЛЕЛЬНЫЕ КОНДЮКИ???

Многое видел, но ШИМ - регулирование резонасного не встречал.
Это наверное личное изобретение Vadne, очень удобное в регулировке, что уж тут говорить если PD1 может 8мкс держать КЗ.

Очень интересная на будущее топология по ссылке WIEW, которую следует распотрошить не откладывая. Есть на этой ветке теоретики способные её проанализировать?

[ig3757]

НО НИКТО НЕ УСЛЫШАЛ ПРОКРИЧУ ТРЕТИЙ РАЗ - ПОЧЕМУ НЕ СТАВИТЕ ПАРАЛЕЛЬНЫЕ КОНДЮКИ???

Если правильно понял- снабберы? (типа 100-200пФ+ 1КОм). Причём на все ключи.

[gyrator]

ВСЕМ:
Предлагаю рассмотреть слабые места модели резонансника с мегким переключением без насыщающегося дросселя.

В свою очередь предлагаю, сравнить результаты симуляции ЧИМ-стильбизатора тока
[attachment=3180:________________.zip]
с ШИМ-овским, для объективной оценки (на уровне симулятора) различных способов легулирования.
Другими словами, нужна картинка симуляции в режиме Дуга-КЗ-ХХ ШИМ-овского стильбтизаора тока на основе резонансника с кривульками тока и мощьности потерь в ключике, напряжения на выпр. диоде и выходного тока и напряжения на простейшей модельке дуги.

Сообщение отредактировал gyrator - 5.3.2009, 21:38

[Skif]

Да Diso, толково разъясняете. Любо дорого почитать. Сразу хочется если честно впаять пикушечные кондеры! И я бы с удовольствием А что скажет Gyrator, Klim, RV3BJ и другие наши умы?

[ig3757]

Посмотрите.

Прикрепленные файлы

 IXAN0013.zip ( 244.06 килобайт ) Кол-во скачиваний: 714

 

[Diso]

Внимание!
Размер пикушек надо считать на симуляторе!
Ориентировочно от 1000 до 10000пф.
ПОВТОРЮ - СПРАВЕДЛИВО ТОЛЬКО ДЛЯ ЧАСТОТНОЙ РЕГУЛИРОВКИ!
ПО ШИМ хотел бы услышать мнение gaki и других.
P.S. - самым умным здесь себя не считаю.

[Wiew]

В общем понятно что резонансник з ЧИМ будет работать прекрасно в случае применения ФАПЧ.
(Короче заморочек хватает)
А теперь предлагаю вернутся к класическому варианту, с дросселем рассеивания, при техже нагрузках в сравнении с Негуляевським"резонансником" существенно вырисовуется уменьшение динамических потерь.
Diso вот вам и паралельные кондюки :
[attachment=3185:s_drosse...aniya2_1.zip]
их применение существенно уменшает дин. потери только в том случае если нету ШИМа, (в противном случае они только добавляют) импульсы идут с макс. заполнением.
Регулировку можно осуществлять изменением частоты, при перегрузе нужно шустро подымать частоту, и тогда все должно быть ОК.
Пока что он кажется мне более привлекательным, чем "резонансник".
Жду ваших отзывов уважаемые форумчане