Power Electronics

Более года был наблюдателем на форуме - решил показаться на свет.
В общем у меня задумка такова. Вдохновился на могучий сварочник.
Тема избитая - резонансник + чоппер.
Зачем - сам не знаю. У меня два сварочника на железе с выходом по постоянке и два инвертора промышленных.
Просто люблю я ковырятся с такими вещами (да пацана своего приучаю практически).

Основная проблема как я понял в резонансниках - это управление.
А с ним проблемы т.к. под различной нагрузкой изменяется индуктивность и соответственно возникают проблемы с управлением, устойчивостью резонансного контура.

Я решил избавится от независимого по частоте задающего генератора и сделать резонансный контур ведомым от собственной автогенераторной обмотки.

Силовая схема. самый обычный резонансный мост. (есть сомнения - а нужен ли теперь насыщающийся дроссель?). Имеется дополнительная сигнальная обмотка - для управления оптодрайверами.

Оптодрайверы - на дискретных элементах с триггером Шмидта.
оптопара - самая быстродействующая какие смогу купить. (имеется в наличии штук 30 оптодрайверов TLP250 - попробую с ними). плата с оптодрайверами напаивается непосредственно на вывода каждого транзистора - по самое немогу. т.е. непосредственно к корпусу. торчащие с другой стороны вывода - идут в силовую схему.
т.е. каждому транзистору - персональный оптодрайвер припаяный непосредственно на вывода транзистора.

входы оптопар включаются по два последовательно. ветви параллельно-встречно. схему ограничения тока через оптопары не обсуждаю (вариантов много - не хочу распыляться) - только сам принцип.

Питание оптопар - от вспомогательного источника типа обратноходовика. классический flay-back. Драйверам верхних ключей - персональное питание. для уменьшения межобмоточной емкости обмотки решил разместить хитрым образом. Имеется ферритовое кольцо 80*60*10. мне нужен источник тока с тремя источниками питания. ( нижняя диагональ моста - на общем минусе, хватит одного источника.) Делим окружность кольца на 6 равных частей. наматываем сетевую обмотку тремя частями - через одну пустую часть. (напоминает значек - опасно, радиация) на эти пустующие части кольца - наматываем обмотки вторички. таким образом -мы совершенно избавляемся (ну почти) от межобмоточной паразитной емкости. ну и соответственно микроплата с выпрямительными диодами и емкостями располагается прямо на кольце.
Питание оптодрайверов. Непосредственно на плате оптодрайвера - прямо на выводах питания ставится дополнительный фильтр в виде электролита и неполярного конденсатора. провода питания - витая пара на каждый драйвер.

На мой взгляд подобный подход позволит полностью избавится от паразитных наводок - и сделать схему резонансника до неприличия простой.
И самое главное - позволит резонансному контуру всегда работать на пике резонанса - независимо от нагрузки.
будет автоматически повышать частоту - в зависимости от нагрузки.
Возбуждение - от одиночного генератора импульсов - для примера на динисторе. (не обсуждается - очень много вариантов, да и не главное это) При возникновении генерации - цепочка возбуждения автоматически блокируется.

Если в автогенераторную обмотку ввести нелинейные элементы - типа стабилитрона - будет возможно менять режим работы автогенератора по насыщению сердечника. (пока не знаю зачем - мысль вслух)

Подача питания на сам мост от сетевого выпрямителя - через реле с задержкой. для обеспечения заряда конденсаторов питания драйверов. дабы избежать даже кратковременно включение ключей в линейном режиме.

Вторичка работает на фиксированое выходное напряжение около 60 вольт. от него уже будет питаться чоппер.

Блок схема несколько сыроватая - боюсь транзисторы продуют сквозняком. Есть задумка попробовать сделать задающий генератор на UC3825 - с внешним тактовым генератором (читай - автогенераторной обмоткой) поскольку у нее предусмотрев синхронизирующий вывод.
это позволит гарантированно избавиться от сквозняка поскольку dead-time в ней по минимуму уже зафиксирован.
Ну вроде все. больно не пинайте - моя спецификация силовой тиристорный привод на ж.д. транспорте. если что не так сказал - громко не смейтесь.

В общем мне нужна здоровая критика профессионалов - с указанием как можно больше слабых, уязвимых мест, а возможно и глупых ошибок в этом варианте резонансника.

Уважаемый ZAPAL!
Цель Вашего проекта сформулирована слишком широко и неопределенно.
Резонансник для выжимания мощи далеко не сахар. Чего стоит только одна
непрямоугольность токов ключей. Конечно с резонансом можно поиграть на
снижение массо-габаритных характеристик или использовать относительно
тихоходную элементную базу. Но при весьма разнообразных и порой противоречивых
требованиях, предъявляемых к сварочным источникам различного назначения,
сделать что-то универсальное и сверхмощное очень даже проблематично.

_________________
qaki

думаю сначала важно ответить на этот вопрос. Почему резонансник?
Если всётаки хочется резонансник, тогда на ветках этого форума можно поискать, Гиратор выкладывал схемы-модельки самовозбудов.
Полезно изучить.
Если интересно моё мнение, то оно вот. При применении современных, даже не самых последних айжебитов или мосфетов в качестве ключей,
потери выключения в хард топологиях это меньшая проблема, чем синусоидальная форма тока в резонансной топологии(большой ток вершины синусойды).И рулить первой топологией проще.
При использовании медленных ключей - другое дело. Или тиристоров.
Конечно он не нужен, выж формируете вах чоппером.
Я видел древнюю схему того что вы хотите. Самовозбуд на биполярах без драйверов, с пропорциональным токовым управлением, и чёппер.
И понятно зачем это городилось. В качестве ключей использовались оч тормозные биполяры, тогда других небыло, или были недоступны.

Понимаю что ситуация с резонансником далеко не сахар.
шишек наколочу скорее всего изрядно. да уж больно направление на мой взгляд перспективное и по своему интересное. Настольные макеты пока вдохновляют. не могу пока выйти на полное сетевое напряжение. конденсаторов нет. Заказал. ждем-с.

Подумав решил что дополнительная автогенераторная обмотка - именно в резонанснике не совсем правильное решение.
более перспективным будет управление с датчиком тока в первичке.
это позволит точно фиксировать момент завершения полного полупериода. Подходит вариант - резисторный датчик.
Резистор дополнительно зашунтирован встречно параллельными диодами. по два последовательно в плече. диоды разумеется высокочастотные.
таким образом сопротивление резистора определяет порог переключения моста по минимальному току. а шунтирование диодами - предел по ограничению напряжения на измерительном резисторе - независимо от максимального значения тока в первичной обмотке. т.е. фиксация на уровне около 1 Вольт. что вполне хватит для управления простейшим повторителем сигнала.

Нашел схему управления UC3825 - от внешнего тактового генератора - по синхровходу.
Никто не знает - у этой микрухи внутри нет частотных делителей.
Т.е. на входе одиночный сигнал - на выходе аналогично - переключение на другой выход.
было бы совсем восхитительно в этом варианте.

начал собирать макетку драйвера управления по входу синхронизации. буду думать как датчик тока прислюнить.
если будет что сказать отпишусь.

Подумав решил посоветовать вам освоить симуляторы. На этом сайте есть. Они полезны не сколько в формировании схемных решений, сколько в понимании процессов . Обучалка хорошая. Хотя при некотором умении составления моделек (паразитные ёмкости, индуктивности,сопротивления) можно получать результаты удивительно похожие на настоящие. Не пожалейте времени, и сил,(денех не надо, всё бесплатное), окупится, уверяю вас.

Хотел посоветовать то же самое, но oleg70 опередил.
Многие (и я в их числе) уже наступали на эти перспективные резонансные грабли, но поняли это только после того, как научились их моделировать.
Один товарищ даже сделал что-то очень интересное, но только потому, что сначала долго это дело моделировал.
Однозначно: без толкового моделирования в резонанснике очень трудно получить что-нибудь по-настоящему толковое.
Но у каждого, конечно, своя голова. Иногда она предпочитает шишки.

Спасибо. будем думать. просто предполагал что работа резонансника на емкостную нагрузку без К.З. (как при работе на дугу и зажигание) - будет более спокойной и предсказуемой.вот и задумал скрестить с чоппером. начнем осваивать симуляторы.