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

[кабельщик]

Алекс_Н, У меня ощущение, что ваша управа начинает гудеть с хорошими транзюками из-за неправильного развода земли... Хорошие транзюки просто дают хорошие фронта, при этом кратковременно проскакивают значительные импульсные токи в цепи ТГР (от них и выбросы, они и должны быть). Эти импульсные токи, пробегая мимо ШИМелки и ее обвязки при неправильной земле, и сбивают ее с толку...
Земля от транзюков и прочих участников ТГР должна проходить отдельно аж до общего лита управы, не захватывая по пути микросхему и ее обвязку.

[Skif]

Мужики, просветите в таком вопросе. Касается ЧИМ регулирования. У резонансного контура дроссель-конденсатор, есть резонансная частота, у кого как, в районе 30кГц. Если происходит частотно-импульсное регулирование, он ведь тогда перестает быть резонансным и превращается в обычный мост с жесткой коммутацией, и теряет свое преимущество коммутации в нуле, так? или я что-то путаю...

[Dedan]

Skif,
Пока ничего определенного сказать не могу, буду пробовать. Судя по всему резонанс гуляет от нагрузки.. Только как его определять в динамике?..
Есть конечно предложение к теоретикам. Можно им предоставить полные данные готового рабочего аппарата с прицелом на моделирование его работы в симуле, с записями параметров во времени. И сравнить результат.

Еще одну идею испытаю, в стандартном аппарате.
Раз буду ставить ТТ, можно будет поиграть параметрами дросселя.
Оптимизировать его характеристику под сварку, а уровень КЗ отсекать ТТ. Можно будет регулировать характеристику аппарата, жестче - мягче... И даже компенсировать разброс параметров сердечников.
Помните, как вели себя разные зазоры дросселя и количество витков первички транса, на разных аппаратах?
Идея конечно бредовая, но мне кажется интересная..

Сообщение отредактировал Dedan - 10.12.2008, 20:38

[Гость_Гость_RV3BJ_*_*]

У резонансного контура дроссель-конденсатор, есть резонансная частота, у кого как, в районе 30кГц. Если происходит частотно-импульсное регулирование, он ведь тогда перестает быть резонансным и превращается в обычный мост с жесткой коммутацией, и теряет свое преимущество коммутации в нуле, так? или я что-то путаю...

Да действительно в классической резонансной цепи при изменении рабочей частоты изменяются условия работы активных элементов и как следствие происходит ухудшение режима работы ключей.
Однако применительно к рассматриваемой топологии следует сказать, что эффект резонанса здесь используется достаточно своеобразно. Основной целью в данном случае является стремление облегчить режим работы силовых ключей и возможность использования низкочастотных транзисторов на более высокой частоте. Существуют также варианты топологии, ктр. называются квазирезонансными.
В любом случае разработчики стремятся достичь режима переключения силовых элементов в моенты времени, когда коммутируемые напряжение или ток стремятся к значениям близким к нулю. При этом коммутируемая мощность, являющаяся произведением мгновенного напряжения и тока также будет стремиться к нулю. То есть именно этот критерий является главным, а вот как это достигается - определяется конкретной топологией. Так вот в рассматриваемой здесь схеме Негуляева для получения режима переключения при малой коммутируемой мощности используется включение резонансной цепи в виде дросселя и конденсатора. При этом автор рек

[sssrsd]

А я все же пройдусь по граблям ЧИМа. Хорошо бы вилы не поймать.)))

дорогу осилит идущий, грабли осилит гребущий

В БУ, мне кажется вариантов нет, на выход, конечно, перед ТГР

большаковский бп - нахрен убирай пока ключи не убил-сам же видишь, что г...
530 оставь, нагрузи ТРГ как сказал RV3BJ на драйвера . и меряй именно на сабилитроне. шумы на спаде-мертвом времени небольщие есть, это норма.
Skif
я бы сделал сперва "классик" без наворотов, а потом усложнял, а то не понятно будет што выиграл.
по диодам твоим мысля пришла: (если не влазит радиатор под диоды умножителя)- обьедини радиаторы кулерные задние одной медной пластиной, а диоды умн. через прокладки вешай на этот же радиатор. диоды греются сильно, будешь потома локти кусать, за базар отвечаю. дураль можно клепать-оченно шустро получается.

Сообщение отредактировал sssrsd - 10.12.2008, 20:48

[RV3BJ]

Прошу прощения за повтор, но начал писать ответ не зарегистрировавшись.

Да действительно в классической резонансной цепи при изменении рабочей частоты изменяются условия работы активных элементов и как следствие происходит ухудшение режима работы ключей.
Однако применительно к рассматриваемой топологии следует сказать, что эффект резонанса здесь используется достаточно своеобразно. Основной целью в данном случае является стремление облегчить режим работы силовых ключей и возможность использования низкочастотных транзисторов на более высокой частоте.
В любом случае разработчики стремятся достичь режима переключения силовых элементов в моенты времени, когда коммутируемые напряжение или ток стремятся к значениям близким к нулю. При этом коммутируемая мощность, являющаяся произведением мгновенного напряжения и тока также будет также стремиться к нулю. То есть именно этот критерий является главным, а вот как это достигается - определяется конкретной топологией. Так вот в рассматриваемой здесь схеме Негуляева для получения режима переключения с малой коммутируемой мощностью используется включение резонансной цепи в виде дросселя и конденсатора. При этом все параметры схемы, включая и подстройку резонансной частоты, необходимо делать в режиме максимального заполнения управляющих импульсов. Именно в этом случае появляются преимущества легкого переключения транзисторов или ток или напряжение на них в моменты переключения стремятся к нулю. Что же происходит при попытке уменьшения отдаваемой источником мощности за счет уменьшения времени открытого состояния ? А происходит не очень приятная вещь, а именно - ключ начинает закрываться раньше, чем напряжение или ток в нем достигли нуля. Отсюда сильный рост коммутируемой мощности, то есть отчего хотели уйти к тому и пришли. То есть схема по определению рассчитана на эффективную работу только в режиме максимальной мощности.
Как же попытаться избежать этой проблемы ? Попытаюсь объяснить это как можно проще. Для этого следует обратить внимание, что резонансная цепь в нашем случае сильно нагружена подключенной через силовой трансформатор дугой. Это означает, что добротность резонансной цепи в нашем случае будет небольшой. Теперь представим себе поведение нашей схемы при условии, что мы вдруг прекратили подачу управляющих импульсов. Обязательным условием является выбор момента отключения управляющих импульсов. Он должен происходить только тогда когда текущий импульс завершился, а следующий еще не поступил. То есть сам процесс выключения транзистора после действия последнего импульса будет происходить при комфортных условиях (коммутируемая мощность близка к минимуму). Отсюда можно перейти к рассмотрению поведения схемы при подаче только одного управляющего импульса. в этом случае процесс будет начинаться при нулевых напряжении и токе на ключах, а заканчиваться тоже при комфортных условиях. Основное требование - соблюдение жесткой связи между длительностью управляющего импульса и частотой настройки резонансного контура.
Теперь следующий шаг. Станем подавать на ключи не одиночный импульс, а последовательность импульсов одинаковой длительности, но изменяя длительность пауз между ними. Так вот в этом случае можно сохранить преимущества комфортного выключения ключей при широком диапазоне регулировки выходной мощности. Именно такой режим и называют ЧИМ, то есть частоту меняем, а длительность импульсов храним постоянной.

[Алекс_Н]

Припаял транзюки к ТГРу, не полегчало... Начал рыть подробно от 494 до 530, нарыл хреновые кт3107(кто-то советовал вместо 361), заменил на новые- ПОЛЕГЧАЛО!

Просьба к архивариусам занести в протокол, мож кто ещё столкнётся.

Щас буду ваять насыщометр.

Всем спасибо.

[AlexxxV]

Припаял транзюки к ТГРу, не полегчало... Начал рыть подробно от 494 до 530, нарыл хреновые кт3107(кто-то советовал вместо 361), заменил на новые- ПОЛЕГЧАЛО!

заменив на 2N2907 можно будет сказать - вот теперь НОРМА!

[Dedan]

RV3BJ,
Класс! Очень толково объяснил. Я за ужином на грудь принял и то все понял с первого прочтения.)) Спасибо. Очень поможет. Завтра буду испытывать новый ЧИМ БУ раху.))
Однако есть вопросы. Какой длительности выставить импульсы? И какой будет минимальная частота в нашем случае, при замене БУ на готовом аппарате?
С чего начинать начальную настройку?

Сообщение отредактировал Dedan - 10.12.2008, 22:32

[Skif]

Skif
я бы сделал сперва "классик" без наворотов, а потом усложнял

да собственно рама и сварена "классиком", сделанным ранее, потому и эта компоновка - борьба с лишними движениями - цель - минимум слесарки.

дураль можно клепать-оченно шустро получается.

Про клепку - спасибо, че то даже забыл про такой способ соединения. Может конечно воспользовался советом, но к сожалению у нас дюральку не продают, как и другой цветмет. Сплошной чермет кругом

по диодам твоим мысля пришла

тут да, озадачил... придется думать теперь, на предыдущем на каждом стояли небольшие радиаторы с пропеллерами - все время почти холодный воздух дул... Вот и подумал - жирно им будет два, транзюки и то больше греются. А там конечно надо разобрать и пощупать поплотнее. Благодарю

Теперь следующий шаг. Станем подавать на ключи не одиночный импульс, а последовательность импульсов одинаковой длительности, но изменяя длительность пауз между ними. Так вот в этом случае можно сохранить преимущества комфортного выключения ключей при широком диапазоне регулировки выходной мощности. Именно такой режим и называют ЧИМ, то есть частоту меняем, а длительность импульсов храним постоянной.

Серьезный ответ...Благодарю, то есть я так понял, что паузы между импульсами будут кратны ширине полного импульса? Или нет? А если нет, то не будут ли мешать, затухающие колебания в контуре, переключению?

Сообщение отредактировал Skif - 10.12.2008, 23:05

[RV3BJ]

Однако есть вопросы. Какой длительности выставить импульсы? И какой будет минимальная частота в нашем случае, при замене БУ на готовом аппарате?
С чего начинать начальную настройку?

На готовом аппарате при условии предварительной настройки в резонанс в режиме максимального заполнения определить резонансную частоту. Из нее можно определить необходимую длительность импульса. Она будет равна (Tпериода / 2) - Тмертвое время. В свою очередь Тпериода = 1 / Fрез.
Пример.
Измеренная резонансная частота = 33.3 кгц. Период равен ~ 30 мкс. Мертвое время - 1 мкс.
Длит. импульса = 30 / 2 - 1 = 14 мкс.

Минимальная частота определяется необходимым диапазоном регулировки выходного тока. Так для снижения тока в 2 раза надо уменьшить частоту в 2 раза и т.д.

Благодарю, то есть я так понял, что паузы между импульсами будут кратны ширине полного импульса? Или нет? А если нет, то не будут ли мешать, затухающие колебания в контуре, переключению?

Нет. Т.к. в этом случае мы не обеспечим плавности уменьшения тока.
На справедливое замечание относительно появляющихся затухающих колебаний в контуре вспомните о моем упоминании о невысокой добротности нагруженной резонансной цепи.

[Алекс_Н]

заменив на 2N2907 можно будет сказать - вот теперь НОРМА!

Я так понял, у Вас они стоят, а диоды какие? У меня 1N5819, мне кажется 3107 лучше откроется(усиление по прибору около 450 против ">100" у 2907). Или реально у них больше усиление? или не в этом дело?

В любом случае "всё поет и зужжит" ушло в прошлое, ну кроме силовой части.

[Skif]

дополнил чуток инструкцию по резонанснику и обновил файл.

Немного не в тему, но хочу поделится с форумчанами технологией изготовления мощного импульсного паяльника (им паял плату драйверов даже). Как то задумался, если есть индукционный (с обычного транса) почему не может быть импульсный? ну и начал эксперименты. Благодаря им пришел к такой технологии его изготовления:
Суть простая. Покупается блок питания для галогенок, не меньше 100Вт. Лучше с термозащитой и без защиты от КЗ(или убрать ее). Если 100Вт источник, то внутри меняются силовые транзисторы на MJE13009 или им подобные (довольно дешевы - 3 гривны штука). И он становится ессно уже чуток мощнее - ферриты позволяют. В принципе можно оставить штатные 13003 или 13005(последняя цифра - ток). Но если не заменить, или не добавить им радиатор - при очень долгом нагреве при пайке - стрельнут. Потом я насверлил дыр в этом корпусе и сверху добавил пропеллер. Также на транзисторах чуток увеличил радиаторы.
Вывел обычным многожильным медным 2-х проводным проводом 2,5кв.мм эти 13,5В наружу с БП. Купил паяльник накаливания-пистолет, с типа керамическим непаяющимся жалом. Выкинул с него все, шо там было. Оставил один корпус. Потом купил такой вот ферритик

Намотал на него фторопластовый провод столько же витков + 1-2 витка, сколько и на вторичке, на вышеуказанном блоке питания .
Продел в ферритик шинку со сторонами 3,5х5мм. Просверлил отверстия под винты М3. Замкнул шину медным проводом 0,8 и притянул его винтами. Поставил это все в пистолет.
Добавил в пистолет кнопку на 20А и готово. Включение осуществляю разрывом провода, что идет к пистолету.
Паять им одно удовольствие. Доволен им страшно. Нагрев мгновенный, мощь добрячая. Успеваешь припаять что-то, благодаря скрости и мощности - так быстро, что прогрев получается очень локальный. Единственный недостаток - перегорают медные жала (обычная медная проволочка диаметром 0,7-0,8 ). И если включить вхолостую, не прислонив никуда жало - сразу краснеет, белеет и перегорает, создавая причудливые кристаллы оксида меди. В общем к накаливания не вернусь уже...(разве что к электротопору, которым паял транс и диоды)
Фото выложу чуток позже, если будет интересно

Сообщение отредактировал Skif - 11.12.2008, 1:07

[Dedan]

RV3BJ,
Не вытерпел до завтра. Запустил на столе БУ. Нормально работает. Нужно лишь "подпереть" потенциометр постоянным резистором ограничив диапазон регулировки.
Теперь вопросы.
1. Резонанс я могу увести (зазор + рез. емкость) ближе к 50 кГц. И принять ее за минимум. Но тогда мощность с учетом повышения частоты до 150 кГц, сможет регулироваться только в три раза? Если выставить резонанс на 20 кГц - в 7,5 раз?
5000 Ватт : на 7,5 = 670 Ватт - минимальная мощность. Многовато пожалуй. Или в расчетах ошибка?
2. Получается надо начинать плясать от минимальной частоты в 20 кГц ? Импульс 50 мкс : 2=25 -2 мкс (dt)=23 мкс. Как изменится импульс в 23 мкс на частоте 150 кГц? И как будут чувствовать себя транзисторы?

[Dedan]

Skif,
Про паяльник.
А если "курковый" потенциометр добавить и рулить ШИМом?
У меня лет 20 работает одновитковый чешский 50гц. Удобный, но тяжелый. На шинке написано ф 1,4 мм х35 мм. Это провод жала.

Сообщение отредактировал Dedan - 11.12.2008, 1:21

[Skif]

ВОПРОС. Хочу добавить в создаваемую микроконтроллерную схему, кроме сервиса еще и ЧИМ регулятор. Вот думаю, как дать понять контроллеру какая резонансная частота контура?
Собственно вопрос: Если подать контроллером одиночный импульс в контур, появятся затухающие колебания. Будут ли они четко с резонансной частотой? Если да, то проблема самонастройки аппарата в резонанс - не есть проблема, он сам вычислит ширину импульса и дальше только будет регулировать паузу, а если нет, то какие варианты?

Про паяльник.
А если "курковый" потенциометр добавить и рулить ШИМом?
У меня лет 20 работает одновитковый чешский 50гц. Удобный, но тяжелый. На шинке написано ф 1,4 мм х35 мм.

Справедливо заметили. 50 Гц - тяжелый. А ВЧ очень легкий и маленький. Собственно чему там весить? ферритику, маленькому пластиковому корпусу или шинке длиной 10см? ну грамм 100-150 - не больше.(на прототипах ставил вместо шинки медную трубку - тоже очень неплохо) А ШИМом рулить неплохая идея, единственное придется тогда переделывать импульсный БП

Сообщение отредактировал Skif - 11.12.2008, 1:28

[Dedan]

Алекс_Н,
А зачем в БУ 5819? Достаточно 4148.
Скиф.
Не спеши пока с ЧИМ. Надо все обкатать. Подключил второй канал и все разъехалось...

Сообщение отредактировал Dedan - 11.12.2008, 2:54

[AlexxxV]

Я так понял, у Вас они стоят, а диоды какие? У меня 1N5819, мне кажется 3107 лучше откроется(усиление по прибору около 450 против ">100" у 2907). Или реально у них больше усиление? или не в этом дело?

диоды стоят 1N4148
а в чем причина лучшей работы 2Т2907 я не разбирался.....но вероятнее всего дело в меньшем разбросе параметров от ТУ

[RV3BJ]

RV3BJ,
Не вытерпел до завтра. Запустил на столе БУ. Нормально работает. Нужно лишь "подпереть" потенциометр постоянным резистором ограничив диапазон регулировки.
Теперь вопросы.
1. Резонанс я могу увести (зазор + рез. емкость) ближе к 50 кГц. И принять ее за минимум. Но тогда мощность с учетом повышения частоты до 150 кГц, сможет регулироваться только в три раза? Если выставить резонанс на 20 кГц - в 7,5 раз?
5000 Ватт : на 7,5 = 670 Ватт - минимальная мощность. Многовато пожалуй. Или в расчетах ошибка?
2. Получается надо начинать плясать от минимальной частоты в 20 кГц ? Импульс 50 мкс : 2=25 -2 мкс (dt)=23 мкс. Как изменится импульс в 23 мкс на частоте 150 кГц? И как будут чувствовать себя транзисторы?

1. Резонанс не надо уводить никуда. Его надо просто определить и вычислить необходимую длительность импульса. Насчет изменения рабочий частоты могу только посоветовать не делать неверных выводов на ночь.
Повторяю для ясности:
Для уменьшения отдаваемого в нагрузку тока следует не увеличивать, а уменьшать рабочую частоту. Причем это надо делать увеличением паузы между импульсами, сохраняя их длительность постоянной.

[RV3BJ]

ВОПРОС. Хочу добавить в создаваемую микроконтроллерную схему, кроме сервиса еще и ЧИМ регулятор. Вот думаю, как дать понять контроллеру какая резонансная частота контура?
Собственно вопрос: Если подать контроллером одиночный импульс в контур, появятся затухающие колебания. Будут ли они четко с резонансной частотой? Если да, то проблема самонастройки аппарата в резонанс - не есть проблема, он сам вычислит ширину импульса и дальше только будет регулировать паузу, а если нет, то какие варианты?

При использовании микроконтроллера и как ЧИМ регулятора можно автоматизировать процесс настройки длительности импульсов следующим образом. При первом включении или при нажатии какой-нибудь кнопки "калибровка" нужно:
1. подать на силовую часть небольшое питающее напряжение (как и предлагает автор)
2. заставить контроллер генерировать запускающие импульсы так как это умеет TL494.
3. Далее контроллер изменяет частоту запускающих импульсов (сохраняя "постоянным мертвое время"). При этом контроллер с помощью встроенного АЦП находит максимум отдаваемой мощности и запоминает частоту резонанса и вычисленное значение длительности управляющих импульсов. Последняя величина будет в дальнейшем использоваться как константа.
4. перевести контроллер в режим формирования ЧИМ с изменением времени пауз между импульсами в сторону увеличения при изменении положения потенциометра задатчика сварочного тока.

Для формирования всех этих импульсов могу предложить следующий алгоритм. В контроллере задействуется один из таймеров. Таймер работает на вычитание. При достижении нулевого значения генерируется прерывание. Конечно можно использовать таймер и в режиме прямого счета. В этом случае прерывание должно генерировать при переполнении таймера, а значения в таймер надо заносить в дополнительном коде.
Обработчик прерывания содержит внутри машину состояний. Возможных состояний - несколько:
- формирование импульса
- формирование защитной паузы (мертвое время)
- формирование дополнительной паузы для уменьшения отдаваемого тока
- еще один флаг сотояния - это режим калибровка / работа
и похоже этого достаточно для формирования ЧИМ.
В остальное время контроллер выполняет опрос положения задатчиков и обслуживает индикацию.