Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Kategoria: Kamery IP / Alarmy / Automatyka Bram
Montersi
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Regulowany odbiornik mocy 1,5kW

Overclocker 02 Lip 2011 16:35 1674 8
  • #1 02 Lip 2011 16:35
    Overclocker
    Poziom 13  

    Witam, ostatnio męczę się z pewnym problemem, mianowicie muszę zrobić odbiornik mocy, który ma możliwość płynnej regulacji prądu w zakresie 0-130A, dostarczane napięcie zawsze będzie 12VDC +-1V. Pierwszym pomysłem było użycie sporego rezystora, lub grzałki, tranzystora/ów, regulowanie prądu PWM'em. Jednak pomysł ten odpadł, ponieważ odbiornik ten powinien charakteryzować brak (lub małe) zmiany pobieranego prądu. Teraz zastanawiam się na użyciem 2 tranzystorów IRFP4368PbF, oraz wpiętego w szereg rezystora (50mohm ~900W):
    Regulowany odbiornik mocy 1,5kW
    Wykonałem kilka symulacji:
    Regulowany odbiornik mocy 1,5kW
    czerwony Moc na rezystorze
    żółty suma mocy na tranzystorach
    niebieski moc na jednym tranzystorze
    zielony prąd
    (na osi x zmiana napięcia na źródle V2)

    Największa moc wydzielona na jednym tranzystorze wynosi 359W.
    I tu jest moje pytanie, czy tranzystor posiadający teoretyczną moc rozpraszania (Power Dissipation) 520W, a właściwie 2 takie poradzą sobie z tym ? Jak odprowadzić tyle ciepła (azot odpada ;) ), chłodzenie wodne jest wg. mnie dość dobrą opcją, jednak nie wiem, czy tranzystor zdąży oddać ciepło zanim jego struktura się usmaży.

    Jest jeszcze jedna rzecz, moc będzie zwiększana od 0 do 1,5kW liniowo lub prawie liniowo, zadba o to uC, całe sekwencja będzie trwała ok 2 min. będzie też używana opcja włączenia na pełniej mocy przez max.2 min.(wszystko zależy od temperatury radiatorów) po czym układ będzie wyłączany, aby ostudzić wszystkie podzespoły.

    Nigdy jeszcze nie miałem do czynienia z układami w których trzeba wytracić max 1,5kW dlatego wszelkie propozycje będą mile widziane :)

  • #2 02 Lip 2011 17:47
    czesiu
    Poziom 32  

    Liniowe sterowanie tranzystorami raczej nie zda egzaminu, lepiej zostań przy pwm. Zastosuj wysoką częstotliwość i filtr LC, tętnienia będą pomijalne.
    Można też spróbować wykorzystać sterownik silnika dc z paleciaków elektrycznych (w środku silniki podobnej mocy)- zauważ, że takie sterowniki nie są tanie, przy 130A dwa tranzystory sprawy nie załatwią.

  • #3 02 Lip 2011 20:12
    Overclocker
    Poziom 13  

    Zależy mi na jak najmniejszych tętnieniach, zarówno prąd, jak i napięcie będą mierzone 16bitowym przetwornikiem, więc daje to ok 30uV rozdzielczości dla napięcia, oraz ok. 2mA dla prądu, więc tętnienia, które będzie generował PWM mogą sporo zmieniać pomiary, dodatkowo jednym z testów będzie zamiast stałego obciążenia, modulowanie pobieranego prądu z różną częstotliwością, do ok100kHz, (jeżeli mos-fet'y dadzą radę) oraz różną amplitudą, np 50-100A pobierane na zmianę z częstotliwością 20kHz. Dodatkowo filtr wprowadzi opóźnienia do układu. Wiem, wymagania kosmiczne :) ale osoba, której to robię ostro się przy tym upiera.

    Jakiej wielkości potrzebny jest radiator, jeżeli trzeba było by odprowadzić 500W ciepła bez wodnego chłodzenia?

    Myślałem nad zwiększeniem liczby tranzystorów na słabsze i tańsze np IRF1010, tak, żeby na każdym wydzielało się max ok 70-100W, wydaje mi się, że z taką ilością ciepła powinny już sobie poradzić.

  • Pomocny post
    #4 02 Lip 2011 21:08
    czesiu
    Poziom 32  

    Overclocker napisał:
    Myślałem nad zwiększeniem liczby tranzystorów na słabsze i tańsze np IRF1010, tak, żeby na każdym wydzielało się max ok 70-100W, wydaje mi się, że z taką ilością ciepła powinny już sobie poradzić.

    Wtedy w szereg każdym tranzystorem daj osobny rezystor, a nie jeden wspólny jak na rysunku.
    Ile czasu mają wytrzymać na największym obciążeniu, minuty, godziny? Największe obciążenie czyli 750W będzie, gdy na tranzystorach będzie połowa napięcia zasilania.
    100kHz coś mi się nie widzi, już niewielkie indukcyjności mogą zakłócić pomiary przy tych prądach (energia magazynowana w indukcyjności =L*I^2 /2) .
    Trzeba zadbać o odpowiednie przekroje przewodów i jak najkrótsze połączenia.

  • #5 02 Lip 2011 22:12
    Overclocker
    Poziom 13  

    Tak jak pisałem wytrzymać ma kilka minut, ciężko będzie wyeliminować indukcyjności,o długości i grubości przewodów wiem :)
    W tym przypadku, jeżeli zastosuję rezystor 50mohm, to połowa napięcia na bramce tranzystora wypada praktycznie dla mocy maksymalnej (zaraz za przecięciem się czerwonej i żółtej kreski na wykresie).
    Z tą modulacją odbieranego prądu jeszcze nie jest do końca ustalone, jeżeli nie uda mi się tak szybko przeładować bramek, to trzeba będzie albo zrezygnować z tej opcji, albo zmniejszyć częstotliwość. Jednak myślę, że szybki driver da sobie radę z pojemnością.

    Teraz takie pytanko, czy ten mój zamysł ma prawo zadziałać ? opcja kilka tranzystorów, jakieś 7-8 szt. po 2 na radiatorze od procka, dodatkowo do każdego rezystor, lub jeden wspólny (właściwie dlaczego ta opcja jest gorsza ?)
    Symulacja symulacją, a w rzeczywistości się okaże, że trzeba będzie ciekłym azotem to chłodzić :D i jakie mogą powstawać zakłócenia w układzie, jeżeli wysterujemy bramki stałym niezmiennym napięciem? Bo jeżeli zaczynamy zmieniać prąd, to zdaję sobie sprawę, że mogą powstać zakłócenia, ale właśnie o to chodzi, ma to symulować odbiornik, który nie pobiera "równego" prądu.

  • Pomocny post
    #6 02 Lip 2011 23:03
    czesiu
    Poziom 32  

    Overclocker napisał:
    ...opcja kilka tranzystorów, jakieś 7-8 szt. po 2 na radiatorze od procka, dodatkowo do każdego rezystor, lub jeden wspólny (właściwie dlaczego ta opcja jest gorsza ?)

    10 tranzystorów+10 rezystorów 500momów zamiast jednego 50m.
    Tranzystory mają rozrzut parametrów i nie wszystkie zadziałają jednocześnie, może się okazać, że najszybszy przyjmie cały prąd i się spali i w takt za nim pójdą następne. Jak już zrobisz kilka gałęzi, to przy wysterowaniu np. na 20% otwarcia skontroluj prądy każdego z tranzystorów (wygodniej napięcia na rezystorach) bo może będzie potrzeba skorygowania napięcia na poszczególnych bramkach aby pracowały równo.
    No i z rezystorów też trzeba będzie ciepło jakoś odprowadzić.

    W sumie teraz to zastanawiam się czy nie lepiej byłoby regulować obciążenie poprzez otwieranie kolejno tranzystorów. Przy 10 sztukach miałbyś do odprowadzenia z tranzystorów 75W z hakiem, bo zawsze pracowałby jeden, reszta albo otwarta albo zamknięta. Mogłyby być na jednym radiatorze (nawet lepiej, bo sprzężone temperaturowo). No i zostaje 1,4kW do odprowadzenia z rezystorów.

  • #7 02 Lip 2011 23:58
    Overclocker
    Poziom 13  

    czesiu napisał:

    W sumie teraz to zastanawiam się czy nie lepiej byłoby regulować obciążenie poprzez otwieranie kolejno tranzystorów. Przy 10 sztukach miałbyś do odprowadzenia z tranzystorów 75W z hakiem, bo zawsze pracowałby jeden, reszta albo otwarta albo zamknięta. Mogłyby być na jednym radiatorze (nawet lepiej, bo sprzężone temperaturowo). No i zostaje 1,4kW do odprowadzenia z rezystorów.

    Nad ten pomysł wpadłem wcześniej, ale wydawało mi się, że lepiej odprowadzać po 750W z rezystora i tranzystorów. Ale jak się teraz zastanowiłem, to jest chyba najlepsze rozwiązanie. Nie trzeba się w tym przypadku martwić, o to, że jakiś tranzystor się otworzy wcześniej, niż inne, przez co odpada potrzeba kompensowania napięć na bramkach. Z temperaturą powinienem sobie poradzić, miedziany blok wodny, i na nim elementy.
    Przeliczę sobie wszystkie wartości, zrobię kilka symulacji, i powoli zacznę zamawiać elementy.
    Dzięki za pomoc, domyślam się, że wynikną jeszcze jakieś problemy, jak to zawsze bywa :)

  • #8 04 Lip 2011 22:10
    JediMaster
    Poziom 16  

    Nie myslales o zastosowaniu prostego regulatora DC. Jezeli jest to silnik przy prostym zalaczaniu i wyłączaniu tranzystora mozesz regulowac wartosc pradu plynącego przez silnik w pelnym zakresie.

    Przedstawiony prze zemnie uklad ma mozliwosc dodatkowego ustalenia wartosci minimalnego i maksymalnego pradu, lecz mozna do latwo zmodyfikowac do innych twoich potrzeb.

    Regulowany odbiornik mocy 1,5kW

  • #9 09 Lip 2011 00:26
    Overclocker
    Poziom 13  

    Tak jak było pisane wcześniej, nie chodzi mi o sterowanie jakiegoś silnika, a o odebranie energii (co w sumie wychodzi na to samo) i zamianie jej w ciepło. Sterowanie PWM'em odpada, nie mogę wprowadzać tak dużych zakłóceń. Poza tym cały układ ma działać właśnie jako taki regulator, pokaż mi zawartość tej kostki US, jeżeli masz gdzieś pod ręką, może okazać się pomocny sposób sterowania tranzystorami, bo układ który przedstawiłeś nie wnosi mi jakiejś nowości do projektu. Tak jak było pisane wyżej, jeden tranzystor nie poradzi sobie z taką ilością ciepła, jaka zacznie się na nim odkładać w połowie wysterowania tranzystora.
    Mam już za sobą kilka symulacji, i prawdopodobnie będę używał 5xIRF1010, do tego 5x 470mohm 300W (lub 200W), wysterowane będą po kolei tzn tak, aby tylko jeden tranzystor był aktywny ( nie wliczam tu tranzystorów w pełni otwartych lub zamkniętych). Wszystko sterowane przez odpowiednio ustawione wzmacniacze operacyjne. Jak widać, mam już dość ostry zarys jak to będzie wyglądało, jednak w dalszym ciągu jestem otwarty na propozycje :)

 
Promocja -20%
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
tme