Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasilacz impulsowy 2kV 10 KW z regulowanym wypełnieniem impulsu

lesiulesio 23 Gru 2013 14:27 4476 23
  • #1 23 Gru 2013 14:27
    lesiulesio
    Poziom 10  

    Cześć!

    Szukam informacji o budowie zasilacza impulsowego o poniższych parametrach:
    -napięcie około -500V do 2000V z regulacja powiedzmy co 5V:)
    -moc zasilacza to powiedzmy 10kW lub więcej
    -czas impulsu regulowany w zakresie od kilkudziesięciu mikrosekund do kilku milisekund
    -częstotliwość pojawiania się impulsów regulowana z zakresie 10-100Hz
    -tak więc współczynnik wypełnienia impulsu będzie się zawierał w przedziale 0,5% do 5%

    Co myślicie o takim źródle zasilania? Potrzebne jest mi to do jonizowania gazu i tworzeniu zagęszczonej plazmy. Proszę o sugestię gdzie mogę poszukać informacji na ten temat. Z elektroniką mam trochę do czynienia, ale dałbym sobie może 3,5 na 5 punktów jeśli chodzi o moje doświadczenie. Czy istnieje możliwość wykonania takiego zasilacza w warunkach domowych lub ewentualnie jaki zasilacz już istniejący mógłbym zaadoptować do moich potrzeb.

    0 23
  • #2 24 Gru 2013 21:00
    lesiulesio
    Poziom 10  

    Hej!
    Wpadłem na inny pomysł. Zamiast stosować jeden generator dosyć skaplikowanego przebiegu, to moźe zastosuje dwa generatory. Tylko jak mogę je zsynchronizowac?
    Powiedzmy pierwszy generator ma generować impulsy o napieciu minus 2000V i prądzie około 100A przez czas około 0, 1 ms. Następnie około 0, 5 ms napięcie 0v a potem przez 1ms dodatnie napięcie 10v i prądzie rzędu miliamperow przez drugi generator.

    Jeśli chodzi o pierwszy generator to dowiedziałem się że powinien składać sie z grupy kondensatorów tak połączonych ze soba aby byly w stanie znieść wymaganą liczbe amperow. Tylko jak nimi sterować aby możliwa była regulacja czasu i napięcia impulsu?
    No i oczywiście jak można zrealizować synchronizację obydwu zasilaczy?
    Proszę o jakieś sugestie lub linki do schematow do pprzestudiowania.
    Dziękuje

    0
  • #3 25 Gru 2013 13:24
    tank_driver
    Poziom 16  

    Hej,

    Wygląda na to że chcesz wykonać skomplikowany, bardzo specyficzny układ. Takie urządzenie są pewnie dosyć drogie, i z niczego ta cena nie wynika. W amatorskich warunkach budowa zasilacza 10kW / 2000V z precyzyjnie regulowanym napięciem wyjściowym, w dodatku ujemnym i dodatnim, z bardzo krótkimi, równie precyzyjnie regulowanymi czasami impulsów wyjściowych z pewnością przekracza Twoje 3,5/5. Dodajmy do tego niebezpieczne napięcia, duże prądy...
    Jeśli ktoś będzie chciał pomóc to zweryfikuj jego kompetencje, w przypadku tego projektu podążanie drogą pozornie fachowych porad może w finale doprowadzić do zwęglenia kończyn.
    Na moje oko to tutaj potrzeba wiedzy 5+/5, mnóstwa czasu i pieniędzy, które w przypadku pojedynczego egzemplarza ciężko będą miały się zwrócić.

    Pozdrawiam,
    TD

    0
  • #4 25 Gru 2013 15:19
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    2000V i prądzie około 100A przez czas około 0, 1 ms.
    To już 200kW
    Zakładając że to maksymalny czas i dopuścisz spadek napięcia o 100V (rozładowanie kondensatorów) potrzebujesz baterii kondensatorów 100uF/2kV która wytrzyma 100A, oszacuj cenę a to dopiero najprostszy i najtańszy element.

    Jeśli napięcie miało by być regulowane, a prąd ograniczany, potrzeba by tranzystora, ale pojedynczy tranzystor nie wytrzyma tej mocy, ani prądu, ani napięcia, więc potrzeba by ich wiele, połączonych szeregowo i równolegle tak aby prądy i napięcia rozłożyły się równomiernie, co nie będzie łatwe przy dynamicznych zmianach.

    Cytat:
    No i oczywiście jak można zrealizować synchronizację obydwu zasilaczy?
    Jak będziesz miał dwa zasilacze sterowane, to zadanie może rozwiązać nawet niezbyt zaawansowany amator z elektrody.

    0
  • #5 25 Gru 2013 17:05
    lesiulesio
    Poziom 10  

    Ok rozumiem,

    Szczerze to mam pomysł na zbudowanie napylarki próżniowej. I do tego potrzebne jest mi takie źródło zasilania. Przyznaje, że w temacie takiego zasilacza jestem laikiem, ale chcialbym się po prostu rozeznać jak można by było to zrobić. Świadomy jestem tego że może to sporo kosztować, ale na początek pewnie da się zbudować urządzenie, które będzie kompromisem pomiedzy wymaganiami a kosztami.
    Niemniej jednak chciałbym się dowiedzieć jak powinno być to zrealizowane, po pierwsze bo lubie poszerzać swoje choryzonty, a po drugie zebym był w stanie zweryfikować kiedy ktoś będzie chciał mi wcisnąć prowizorkę a ja za to będę płacił.
    Jak sam coś jeszcze znajdę to podzielę sie wiedzą!

    0
  • #6 25 Gru 2013 17:47
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Napylarki próżniowe istnieją od dawna, zdziwił bym się gdyby naprawdę potrzeba było tak zaawansowanego technicznie zasilacza.

    Poszukaj dobrze, takie sprzęty budowano nawet w Polsce, w czasach kiedy wysokonapięciowe tranzystory nie istniały, a w układach lampowych 100A trudno mi sobie wyobrazić, choć nie jestem specem od lamp.

    0
  • #7 25 Gru 2013 18:29
    lesiulesio
    Poziom 10  

    jarek_lnx gwarantuje Ci że od momentu kiedy w Polsce robiono takie napylarki wiele się zmieniło w technologii napylania cienkich warstw! Oczywiście można zbudować podstawowe urządzenie, ale to już zrobili wszyscy :)
    Ja szukam nowoczesnych rozwiązań i na tym chciałem skupić ten wątek. Dodam tylko, że zasilajac napylarkę takim źródłem zasilania możemy otrzymać o niebo lepsze, bardziej geste i o całkowicie innych właściwościach powierzchnie.

    0
  • #8 25 Gru 2013 19:40
    tank_driver
    Poziom 16  

    Jako tranzystory wykonawcze polecam stosowanie modułów IGBT, są one odporne na trudne warunki pracy, mogą zawierać jeden lub dwa tranzystory mocy oraz diody zabezpieczające przezd przepięciami. Dodatkowo dosyć łatwo jest nimi sterować (poprzez dedykowany driver bramki IGBT), takie moduły produkuje m.in. SEMIKRON. Kondensatory to nie mój temat, niech ktoś podpowie czy sprawdzą się olejowo-papierowe? Niezbyt drogie są rosyjskie MGBO - poszukaj na EBAY.
    Pozostaje kłopot sterowania napięcia i czasu wypełnienia impulsu - możnaby ładować kondensatory do określonego napięcia regulowaną przetwornicą, a czas impulsu osiągać kluczując wyjście zespołu kondensatorów tranzystorem IGBT.
    Tylko nie wiem jak dużo tych impulsów ma być w jednostce czasu - im będzie ich więcej tym mocniejsza musi być przetwornica. Dla 10kW raczej już 3 fazy będą potrzebne.
    Serwisowałem ładowarki do wózków widłowych - 8,5kW, 3*400V, wyjście 80V ponad 100A. W środku wyglądają dosyć "poważnie":

    Zasilacz impulsowy 2kV 10 KW z regulowanym wypełnieniem impulsu

    0
  • #9 25 Gru 2013 20:01
    lesiulesio
    Poziom 10  

    Myślę o takim rozwiazaniu właśnie. Tranzystory Igbt pracowały by z częstotliwością okolo 100Hz -to raczej nie powinno być dla nich problemem. W takmim wypadku mógłbym ten driver tranzystorów Igbt podłączyć do generatora sygnału prostokątne go i uzyskał bym regulację częstotliwości i wypełnienia impulsu?

    Z racji tego, że kondensatory wyladowywane by były dużo krócej niż czas ładowania ich to czy przetwornica napiecia nie wystarczyłaby o znacznie mniejszej wydajności?

    Dodatkowo czy te tranzystory Igbt podlaczone od strony masy nie będą miały problemu z takim napięciem?

    Tak więc jeszcze podłącze źródło zasilania o regulowanym napięciu i wydajności i osiągnę mój generator?

    0
  • #10 25 Gru 2013 20:19
    tank_driver
    Poziom 16  

    1. Właśnie tak, a 100Hz to żaden problem dla IGBT.
    2. Dokładnie tak.
    3. Nie, chociaż SEMIKRON produkuje IGBT z przeznaczeniem do napięć <1700V - ale są moduły podwójne lub nawet poczwórne, w dodatku fabrycznie tranzystory połączone są w szereg - czyli przy takim podłączeniu mamy spory zapas napęcia (choć nieco trudniejsze sterowanie).
    http://www.semikron.com/skcompub/en/semitrans-83.htm

    4. Wydaje się że na tym można poprzestać.

    0
  • #11 25 Gru 2013 21:19
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Ciekaw jestem jak to będzie z tą regulacją napięcia i/lub prądu, zamknąć obwód tranzystorem prosta sprawa, jeśli potrzeba by tylko regulacji napięcia, to można wcześniej wyregulować napięcie na kondensatorach i IGBT pracował by tylko dwustanowo, ale co z prądem? wyładowania w gazie miewają wredne właściwości takie jak ujemna rezystancja dynamiczna, co powoduje że prąd trudno kontrolować.
    Zupełnie nie wiem jak będzie wyglądało w twoim zastosowaniu, możesz opisać czego się spodziewać?

    0
  • #12 25 Gru 2013 23:29
    lesiulesio
    Poziom 10  

    jarek_lnx no i tu zaczynają się kolejne schody:)
    Znalazlem układ sterowania tranzystorami Igbt, który w razie przekroczenia maksymalnego prądu tranzystora odłączy go i ochroni przed spaleniem. Natomiast ograniczenie pradu impulsu to w takim razie kol3jna kluczowa sprawa. W różnych opracowaniach na temat napylania do czytałem, że szeregowo do odbiornika powinna być jeszcze podłączona cewka, która by wlasnie ograniczała maksymalny prąd. W takim razie jak zabezpieczyć tranzystory podczas wyłączania pradu? Bo samoindukcja przy 2000v osiagnie napewno spore wartowsci?

    0
  • #13 26 Gru 2013 00:10
    tank_driver
    Poziom 16  

    Zastosowanie cewki ułatwi regulacje prądu, wtedy możemy pokusić się o podzielenie impulsu na szereg mniejszych, których to wypełnienie wpływa na
    (uśrednioną przez cewkę) wartość prądu. A o IGBT się nie martw, jeśli zastosujesz moduł z dioda to malo co go ruszy. A, i widze ze chcesz dyskutować tylko z Jarkiem, to ja juz się nie napraszam. Powodzenia!

    0
  • #14 26 Gru 2013 12:38
    lesiulesio
    Poziom 10  

    tank_driver oczywiscie, że nie tylko z Jarkiem! Jak narazie pomysl z tranzystorami igbt to najlepszy pomysł!
    A takie impulsy nie będą dodatkowym problemem dla tranzystorow Igbt? Rozumiem, że chciałbyś zastosować układ PWM do sterowania tranzystora? W takim wypadku nie wystarczy sam generator sygnału ale jeszcze uklad pwm?
    Apropo ukaldu z sterownikiem tranzystorow IGBT to co myślisz o tym: Link
    Uklad ma już zabezpieczenia i w razie czegoś niczego nie usmażę!
    Muszę jeszcze pomyslec nad dobraniem odpowiedniego tranzystora bo szczerze nie mam pojecia o Igbt!

    0
  • #15 26 Gru 2013 13:10
    vodiczka
    Poziom 43  

    lesiulesio napisał:
    po pierwsze bo lubie poszerzać swoje choryzonty,
    Nie, żebym był złośliwy w czasie Świąt ale może lepiej zacznij od poszerzenia horyzontów.
    lesiulesio napisał:
    Muszę jeszcze pomyslec nad dobraniem odpowiedniego tranzystora bo szczerze nie mam pojecia o Igbt!
    W takim razie mam dwie propozycje do wyboru:
    - zacznij od wykonania działającego modelu na niższe napięcia i prądy przy zachowaniu pozostałych parametrów
    - powierz wykonanie wykwalifikowanej firmie, która da ci gwarancję działania i bezpieczeństwa przy eksploatowaniu zgodnie z instrukcją.

    0
  • #16 26 Gru 2013 13:52
    lesiulesio
    Poziom 10  

    vodiczka rozumiem i pewnie masz rację! Szukam tu informacji w celu poszerzania właśnie HORYZONTÓW :p
    Zlecenie tego profesjonalistom to jest jakieś rozwiazanie, ale gdzie ja znajdę ludzi, ktorzy zrobią to dobrze i jednocześnie tanio? Nie ma tak łatwo, ale znalazłem informację, że czlowiek z Portal Naukowy edu.pl chętnie zajeliby się wykonaniem. Tylko nici z satysfakcji zrobienia czegoś od podstaw :)

    0
  • #17 26 Gru 2013 14:34
    tank_driver
    Poziom 16  

    Tak, dokladnie, z mikroprocesora sterujemy nie tylko czasem wypełnienia impulsów ale i pośrednio prądem. Możemy wykorzystać ten sam tranzystor (lub ich zespół) do regulacji obu czynników jednocześnie, jest to do zrobienia. Specjalizowane sterowniki IGBT posiadają zabezpieczenia przeciwzwarciowe i przed iż przeciążeń nowe, możemy je wykorzystać do określenia wartości maksymalnych układu. Jeśli chodzi o sam interfejs pomiędzy sterownikiem a tranzystorami to nie jest to aż tak proste, trzeba zastosować optoiolacje i osobny układ zasilający dla każdego stopnia IGBT. Jeśli chcesz to posiadm dwie uszkodzone płytki sterujące do wspomnianych juz ładowarek, możesz podejrzec jak to robią fachowcy - choć zdjęcia (bądź nawet cale płytki) mogę podeslac po nowym roku, a w działających układach mogę podejrzeń częstotliwość pracy IGBT (z głowy jest to ponad 50kHz).
    Wydaje się ze przy twoim podejściu cos może z tego wyjść, chociaż przydalaby się nauka programowania w C/ASM.

    0
  • #18 26 Gru 2013 20:05
    lesiulesio
    Poziom 10  

    Optoizolacja ma służyć do podania sygnału sterującego długością impulsów czyli po prostu sterownie sterowników igbt, kiedy ma sie otworzyć tranzystor i ewentualnie do sterowania PWM w celu regulacji prądu? Dobrze kombinuje?
    Mam jeszcze pytanie odnośnie podlaczeniu tranzystorów w taki sposób abym mógł sterować napięciem okolo3kV. Jak wyglada wtedy polpołączenie tranzystorów, jak można je połączyć szeregowo? Czy ewentualnie mam rozumieć z tego co piszesz, że stosuje dwa uklady zasilania po 1, 5kV i na końcu wyjścia tranzystorów łącze szeregowo i uzyskuje sumę napięć? O to chodzi? Jeśli tak to po prostu jak dwa zespoly tranzystorow nie będą w stanie wygenerować tego co bym chciał to w każdej chwili mogę dołączyć kolejny uklad i zwiększyć moc zasilacza?
    Przepraszam za trywialne pytania, ale im jasniejsze to bedzie dla mnie tym łatwiej będzie mi się budowało układ :)

    0
  • #19 26 Gru 2013 20:43
    tank_driver
    Poziom 16  

    1. Optoizolacja ma za zadanie ochronić sterownik w przypadku "usmażenia" IGBT oraz w celu dopasowania poziomu zera, gdyż sterownik każdej z bramek IGBT, w przypadku połączenia szeregowego tych tranzystorów będzie pracował ze swoim własnym źródłem zasilania. Do każdej bramki potrzebny jest osobny sterownik i układ zasilający z prostownikiem, stabilizacją itp. Poglądowo (choć tutaj pójdzie to w szeregu, czyli "wyjście" z emitera dolnego tranzystora) wygląda to tak:

    Zasilacz impulsowy 2kV 10 KW z regulowanym wypełnieniem impulsu

    2. Tranzystory połączymy szeregowo, wtedy maksymalne ich napięcia sumują się. Gotowe moduły o dwóch tranzystorach w szeregu mają oznaczenie GB, n.p. SKM145GB176D, SKM100GB12V itp. Źródło napięcia stosujemy jedno, o (w tym przypadku) regulowanej wartości odpowiedniej dla naszych potrzeb.

    3. Układ wyjściowy na pewno należy zbudować z naddatkiem, ze względu na (jak wspominali koledzy) trudny charakter obciążenia. Na popularnym portalu aukcyjnym pojawiają się czasem Semikrony - można w miarę tanio eksperymentować.

    0
  • #20 27 Gru 2013 19:00
    lesiulesio
    Poziom 10  

    1) Optoizolacja już rozumiem :)
    2) Połączenie szeregowe też już złapałem:) Chociaż martwię się ze względu na źródło zasilania i problemy z osiągnięciem odpowiedniej wydajności prądowej czy nie trzeba będzie postarać się zbudować układu na większej liczbie tranzystorów IGBT, ale to już nie będzie takim dużym problemem raczej.
    3) w układzie wyjściowym można by było pomyśleć o dodatkowym zabezpieczeniu! Znalazłem całkiem niegłupi sterownik tranzystorów IGBT - dba on o ich bezpieczeństwo i w razie czegoś odcina ich zasilania, żeby się nie przepaliły i robi to bardzo szybko!!! Przez te bardzo szybko i przez naszą induktancje na wyjściu generatora w momencie szybkiego wyłączenia potrafi zaindukowować się bardzo wysokie napięcie - czy są jakieś diody zabezpieczające przed tak dużymi napięciami, żeby dodatkowo zabezpieczyć jeszcze tranzystory?

    Ciekawy artykuł na temat przedstawionego sterownika jest tu: Link a i dodatkowo pokazane jest jak można zbadać co się dzieje na wyjściu układu.

    Na razie moim największym problemem jest zasilacz 1000V o wydajności powiedzmy 1A - mam nadzieje, że na początek taki wystarczy!

    0
  • #21 27 Gru 2013 19:35
    tank_driver
    Poziom 16  

    3. Racja, są takie sterowniki - na wspomnianych przeze mnie płytkach na pewno mam takie, tylko nie pamiętam modelu a nie mogę teraz sprawdzić, będzie to możliwe po nowym roku.
    Odnośnie diody zabezpieczającej to w modułach IGBT Semikrona zawierane są takie diody, wystarczająco mocne i szybkie by ochronić tranzystor.

    Zasilacz? Do prób wystarczy transformator 230V/4*230V (lub kilka pojedynczych), wtórne w szereg z przełączanymi obwodami i prostownikiem - uzyskasz kilka napięć wyjściowych a od mocy tego transformatora będzie zależeć czas ładowania kondensatorów.

    Żebyś wiedział z czym będzie Ci dane się zmierzyć:
    Zasilacz impulsowy 2kV 10 KW z regulowanym wypełnieniem impulsu
    Elementy po prawej, w części z czterema radiatorami oddzielonej izolacją w postaci laminatu bez elementów to właśnie sterownik dwóch IGBT:)

    0
  • #22 27 Gru 2013 19:39
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Przy szeregowym łączeniu tranzystorów trzeba zadbać o to, aby napięcie rozkładało się równomiernie, pomiędzy wszystkie tranzystory, w stanie statycznym wystarczą rezystory wyrównawcze, w czasie przełączania mogą być potrzebne kondensatory.
    Dlaczego to taki poważny problem? jeśli tranzystory nie załączą się jednocześnie (a wiadomo że zawsze są jakieś rozrzuty produkcyjne, nie dostaniesz idealnie identycznych elementów) ten który załączy się ostatni przejmie na siebie całe napięcie i ulegnie uszkodzeniu, potem kolejne aż do uszkodzenia ostatniego tranzystora.
    Poszukaj w google "series connected mosfets" znajdziesz trochę użytecznych informacji.

    0
  • #23 27 Gru 2013 20:01
    tank_driver
    Poziom 16  

    Jarek_lnx -> I to jest PRO użytkownik właśnie, krótko i konstruktywnie, dzięki.
    :idea:

    0
  • #24 28 Gru 2013 10:13
    vodiczka
    Poziom 43  

    lesiulesio napisał:
    Na razie moim największym problemem jest zasilacz 1000V o wydajności powiedzmy 1A - mam nadzieje, że na początek taki wystarczy!

    1000W zasilacz to żaden problem, ale może wystarczyć dla wypełnienia do 0,5% dla 5% potrzebny dziesięciokrotnie mocniejszy.

    0
  Szukaj w 5mln produktów