Mostek tyrystorowy sterowany, sześcio pulsowy

Cześć wszystkim !

Jakiś czas temu dostałem od dobrego znajomego ( pozdrawiam ) części z dużej mocy mostka tyrystorowego.



Zdjęcia przedstawiają poszczególne elementy owego mostka tyrystorowego.

Chcę uruchomić ten mostek tyrystorowy, mam do niego zastosowanie w nagrzewnicy indukcyjnej. Chciałbym zrealizować sterowanie za pomocą mikro kontrolera. Na wejścia ADC uC podać wartości z sprzężenia zwrotnego- wartość napięcia wyjściowego oraz wartość prądu pobieraną z mostka. Napisać program który podczas zwiększenia poboru prądu do maksymalnej ustawionej wartości będzie włączał wcześniej tyrystory. Sprzężenie zwrotne będzie odpowiedzialne za ustawienie napięcia wyjściowego. Fajnie było by uzyskać regulację napięcia wyjściowego. Za pomocą już zastosowanych transoptorów będę wykrywał momenty przejścia sinusoid napięcia zasilania przez zero, odliczał ustawiony za pomocą mikro-kontrolera czas w postaci zamierzonego ustawienia napięcia wyjściowego, i po odpowiednio przeliczonej wartości napięcia na czas będę załączał odpowiednio tyrystory. Tyrystory będę włączał zmieniając opóźnienie względem wykrycia przejścia przez zero. W czasie włączenia jednego z tyrystorów w grupie katodowej, na innej fazie w tym samym czasie trzeba będzie włączyć tyrystor z grupy anodowej. Trzeba będzie go włączyć w tym samym momencie.




Ustawienie kolejności włączania tyrystorów wymaga operacji zwanej fazowaniem. Tą operacje wykonam później, najpierw chcę zrozumieć kilka innych kwestii, i zbudować płytkę z logiką i zasilaniem.

Jest część mocy z trzema tyrystorami podwójnymi, zabezpieczeniami przeciwprzepięciowymi.

Kolejna płytka to część sterująca, bez logiki. Na tej płytce znajdują się: transformatory sterujące bramkami tyrystorami, część sterująca transformatorami, część odpowiedzialna za wykrycie przejść przez zero, rezystory pomiarowe przekładnika prądowego, rezystory dzielnika napięcia wyjściowego z mostka prostowniczego.
Sygnał z przekładnika prądowego (domyślam się że założonego na przewód już wyprostowanego napięcia wyjściowego z mostka) podany jest do wzmacniacza operacyjnego. Tak samo jest podany sygnał z rezystorów dzielnika napięcia napięcia wyjściowego, wyprostowanego. W tym wzmacniaczu operacyjnym następuje kompensacja i sygnały dalej są podane na płytkę logiki.

Nie posiadam płytki logiki. Złącze go którego była podłączona płytka logiki ma wyprowadzone sześć sygnałów do sterowania tyrystorami. Przez złącze od płytki logiki było podawane napięcie zasilania płytki sterowania. Napięcia niestety nie znam. Wiem do tej poty iż wzmacniacz operacyjny sprzężeń zwrotnych ( pomiar prądu i napięcia wyjściowych) ma zakres napięć zasilania -18/+18VDC, zasilany na płytce z +VDC i -VDC bez podłączonej masy (TL084ACN), transoptory (HCPL2200) podłączone są miedzy masą o +VDC a ich zakres pracy to od 4.5VDC do 20VDC. Komparatory (LM311M) przy transoptorach są zasilane również między masą a +VDC, do max. 32VDC. Masa dla całej płytki jest połączona. Układy na które jest podane napięcie + i - VDC część dodatnia zasilania jest połączona, taka sama jak dla układów zasilanych tylko między masą a dodatnim zasilaniem.

Połączenie sterowania transformatorów jest, jak wspomniałem od złącza do którego podłączana była płytka logiki. Po drodze, te sześć sygnałów przechodzi przez jakby bufor, układ którego nie mogę znaleźć w sieci. Jest napisane na nim 55A30VE, i pod spodem 2002A z symbolem Texas Instruments.
Każdy sygnał sterowania przed dojściem do jakby buforu przechodzi przez zabezpieczenie w postaci transili dwukierunkowych 1.5KE24CA. (24V napięcie zadziałania). Kondensatory są na 63VDC.
Napięcie zasilania które podam do układu sterowania to +/- symetrycznie po 15VDC i sprawdzę przebiegi na bramkach tyrystorów, działanie całej płytki.

Dodatkowo mam trzy takie same dławiki, na zdjęciu pokazałem tylko jeden.

Teraz czas na moje pytania.

Czy sygnał włączający tyrystory powinien być kluczowany jakąś nośną ? Przeglądając kilka schematów i książek spotkałem się z takim rozwiązaniem że czas włączenia tyrystorów był impulsem, jakby obwiednią w której był przebieg prostokątny o częstotliwości od 10 do 20KHz. Tzw. burst. Czy wiecie może czemu to służy, czy w przypadku moich tyrystorów będzie potrzebne taki zabieg ? Moje tyrystory to SEMIKRON SKKT 91/14E

Nie do końca rozumiem idei wstawionych transoptorów i rezystorów do wykrywania przejść przez zero. Wydawało mi się że powinno to być zrealizowane w taki sposób: od każdej fazy wyprowadzony przewód do podłączenia transoptora przez rezystor do przewodu PEN, neutralnego. A tu jest tak że są trzy kombinacje między każdą z faz, bez wspólnego punktu neutralnego. Wiem że to jest proste ale jakoś nie potrafię tego przejść, wyobrazić w głowie przebiegów międzyfazowych.

Miałem jeszcze kilka pytań ale spróbuję je sam przemyśleć. Jak nie będę pewny, zapytam jeszcze tutaj. Na razie czekam na wasze odpowiedzi.

Pozdrawiam !

Witam . Przy obciążeniu gdzie prąd narasta powoli (obciążenie indukcyjne ) powinno się stosować impulsy bramkowe długie lub tryb burst . Co do transoptorów to taka tania i dosyć często stosowana metoda synchronizacji z siecią . Ja swój sterownik do mostka zbudowałem na mikrokontrolerze PIC .

Cześć!

Miło, że już ktoś napisał

Te trzy transformatory sieciowe są między fazą a przewodem neutralnym, służą jednocześnie do zasilania układu i wykrycia przejść przez zero ?
Długie impulsy bramkowe, czo możesz mieć na myśli ? Gdzieś wyczytałem że najlepiej dać ok. 5µS.
Czy używasz regulacji napięcia, sprzężenia zwrotnego prądowego ?

Pozdrawiam i dziękuję za przedstawione zdjęcia, układ nie wygląda na zbytnio skomplikowany.

Witam . Transformatory (3 szt) to zasilanie mikrokontrolera i komparatorów + synchronizacja z siecią . Co do impulsów to długie impulsy to impulsy o długości dochodzącej do kilku milisekund . Ja u siebie zastosowałem tryb burst 10kHz . Sygnał 10kHz jest generowany także przez mikrokontroler . Co do regulacji napięcia to jest bardzo prosta . Po prostu jest potencjometr który podaje napięcie na wejście ADC mikrokontrolera .

Poznałem burst, to chyba siódmy tranzystor od góry, na płytce sterownika
Moja konstrukcja będzie trochę podobna. Dałeś mi do myślenia i już wiem co zrobić z transformatorami które kiedyś, gdzieś znalazłem i nie miałem dla nich przeznaczenia

Zrezygnuje z napięcia zasilania symetrycznego, w sumie jest ono chyba niepotrzebne. Ale transformator zasilający sterownik będzie osobny, większy minimum 20W.



Ps. Znalazłem też ciekawy schemat, w stu procentach analogowy. Nie rozgryzłem jeszcze gdzie jest podłączone wyjście z dolnych wzmacniaczy operacyjnych odpowiadających za sprzężenie. Może jestem ślepy

Schematem warto się podzielić więc zamieszczam:

Witam . U mnie sterownik ma służyć do regulacji napięcia z transformatora 3 fazowego w migomacie . Troszkę przesadziłem z tym sterownikiem , ale dzięki rozbiciu na moduły będę mógł wymienić płytkę procesora na moduł z prockiem który będzie realizował więcej funkcji . Regulacja napięcia jest liniowa gdyż połówka sinusa została zapisana w tablicy do 1000 komórek .

Dodano po 16 [minuty]:

Co do schematu to strasznie rozbudowany . Z tego co widzę to regulacja napięcia która powinna być podawana z sprzężenia zwrotnego powinna być podłączona w miejscu oznaczonym czerwoną strzałką .

To jest rozrysowana część sterowania tyrystorem z fabrycznej płytki. Wszystkie wartości oryginalne po za diodą sygnałową na wejściu sterowania. Jest tam chyba BAV94 ale to odpowiada jej 1N4148. Chyba, na pewno jest to dioda sygnałowa
smd której nie mogłem znaleźć po odczytanym oznaczeniu. Ta sama dioda pojawia się wszędzie i jestem pewny że odpowiadać jej będzie 1N4148.

Co do strzałki, to faktycznie, masz racje. Te miejsce oznaczone jest ledwo widoczną literą A. Coraz bardziej zastanawiam się nad wykorzystaniem tego schematu. Nie mam dużego doświadczenia w mikro kontrolerach i chyba jeszcze nie czuje się na sile żeby napisać taki program. Spróbuję wykonać to ze schematu i sprawdzić czy będzie to spełniało moje oczekiwania. Zobaczę jak układ się zachowuje, pomierzę, przetestuje i moze następnym krokiem będzie kolejna wersja z uC

Pozdrawiam

Dodano po 1 [godziny] 16 [minuty]:

Wymyśliłem sobie ogólny schemat części mocy. Będą tu zamontowane transformatory sprzężenia i zasilania. Tak aby płyta sterownika nie była zasilana z niebezpiecznego napięcia. Jednak masa wyjściowego napięcia zasilania z mostka tyrystorowego łączy się z masą sterownika w punkcie pomiaru napięcia wyjściowego. Jakiś pomysł, może liniowy transoptor ? A może to nie stanowi potencjalnego niebezpieczeństwa, ale wątpię.
Jeszcze jedna wątpliwość. Są trzy transformatory sieciowe zasilone między fazą a neutralnym. Za ich pomocą chcę zrobić wykrycie przejścia przez zero i dostosować do tego schematu w pełni analogowego. Ale te wszystkie diody za transformatorami chyba są źle podłączone albo, tak tylko mi się wydaje. Nie jestem pewien.

Witam . Odnośnie sprzężenia zwrotnego pomiaru napięcia może by zastosować klasyczną wersję z TL431 i transoptorem . W wielu przetwornicach jest to stosowany patent w celu stabilizacji napięcia. Natomiast jeśli chodzi o detektor zera to ja zastosowałem taki jak na zdjęciu .

Dziękuję za kolejną odpowiedź. Dobrze, można zastosować taki układ detekcji przejścia przez zero, ale co na niego podać ? Czy takie połączenie diod prostowniczych z transformatorami detekcji będzie odpowiednie. Skończę robić kilka zadań domowych i zobaczę rozwiązania TL431 z transoptorem

Witam . Do detekcji nie potrzeba tych diod . Ja podłączyłem wejścia detektorów zera bezpośredni pod osobne uzwojenia transformatorów .

Przy uruchamianiu warto mieć generator 3 fazowy . Ja na szybko zmontowałem sobie mały generatorek na PIC12F1822 który daje 3 sydnały prostokątne przesunięte o 120° każdy .

Tylko że mój schemat trochę się różni od Twojego. U mnie wykrywane jest sześć impulsów, to polega na wykryciu połówki. Cyba będę musiał to zrobić w ten deseń :

Witam . Na wyjściu detektora masz przebieg prostokątny . Czyli masz informację o dodatniej jak i ujemnej połówce . Zamiast stosować 3 dodatkowe detektory wystarczy prosty układ aby za pomocą jednego detektora sterować górną i dolną połówką .

Masz racje, można to tak wykonać. Ja chyba zrobię jednak to z trafami. Z ciekawości zrobiłem symulacje w przeglądarce web jak będzie działał układ ze schematu, w pełni analogowy. Jako regulacja ze sprzężeń zwrotnych podałem stałe napięcie, na zdjęciu akurat +12V. Gdy napięcie wynosiło 0V to przebieg sterujący jako zielone prostokąty był najszerszy. Zwiększając o jeden wolt napięcie od zera uzyskałem skrócenie impulsu bramkowego. Widać na obrazku. Aż nie chce mi się wierzyć że to jest takie proste !

Cześć !

Z dnia na dzień rozwiewam coraz więcej wątpliwości. Czuje że jestem coraz bliżej uruchomienia tego mostka. Jednak powstają kolejne pytania.

Czy nie popełniam błędu zasilając transformatory synchronizacji poszczególną fazą względem PEN (tu jest ok) a daje jeden transformator zasilania sterownika między PEN a jedną z faz ? Nie wprowadzam wtedy błędnego przesunięcia fazy na dodatkowo obciążonej fazie zasilania ? Zauważyłem że w projektach które widziałem zasilanie sterownika jest zrealizowane z każdego transformatora synchronizacji, drugiego odczepu- tak że sterownik równo obciąża każdą z faz.

Witam . Zasilanie sterownika z transformatora z jednej z faz nie powoduje najmniejszych problemów . Ja zasiliłem sterownik z trzech transformatorów (dodatkowe uzwojenia na transformatorach synchronizacji ) tylko dlatego że były dostępne 3 uzwojenia wtórne a grzechem było by ich nie wykorzystać . Połączyłem je w trójkąt i nie dość że mogę pobierać większy prąd z takiego zasilacza to dodatkowo mniejsze tętnienia .

Cześć, jestem coraz bliżej uruchomienia tego ustrojstwa. Puki co muszę nawinąć jakiś dławik na wyjście z mostka. Na razie to wygląda tak: