Jump to content

    

Защита ключей трехфазного питания 115В

Коллеги !

 

Есть схема управления трехфазной нагрузкой от переменного тока 115В. Включение нагрузки может быть треугольником и звездой. Нагрузка: резистивная до 6 кВт (до 2 кВт на фазу, ток: 13А), с некоторым количеством индуктивности (провода). Коммутация каждой фазы осуществляется MOSFET-ами включенными встречно-последовательно.  Коммутация осуществляется по нулю напряжения на транзисторах (вкл.) и нулю тока (откл.). Схема - ниже.

 

Вопрос: при отключении ключей при Uвх > 200В или при срабатывании защиты по КЗ - у меня появляются индуктивные выбросы существенной мощности. Попробовал прикрутить в схему ЦПВВ (цепь поглощения высоковольтного выброса, https://www.power.com/sites/default/files/forum/files/PI-DG-101_ClampSizing.pdf) однако есть проблемы:

1. Емкость надо слишком большую, иначе не будет эффективно съедать выброс.

2. При коммутации происходит бросок тока, т.к. включение транзистора происходит на напряжении примерно 10-12В.

3. Использование варисторов не спасает - потому что у них скорости включения не менее десятков нс.

4. Использование супрессоров невозможно, т.к. супрессоры на токи 200-300А (ток КЗ) - не существуют.

 

Есть ли у этой задаче какое-нибудь изящное решение ?

VT.PNG

Share this post


Link to post
Share on other sites

А что мешает поставить супрессоры параллельно паре транзисторов, тем самым они будут съедать перенапряжения. Для увеличения поглощаемой энергии можно скоммутировать несколько супрессоров последовательно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Можно конечно и супрессоры, но пиковый ток может быть до 200А, а супрессоры на 200-300 В выдерживают токи не более чем на 3-5А. Т.е. мне надо будет поставить впараллель 40 супрессоров.

Ну как-бы этого очень не хотелось...

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 минут назад, Atridies сказал:

пиковый ток может быть до 200А

А в предыдущем сообщении обещали лишь 13 А, которые схеме вполне соответствовали. Что изменилось с тех пор?

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 minutes ago, Plain said:

А в предыдущем сообщении обещали лишь 13 А, которые схеме вполне соответствовали. Что изменилось с тех пор?

Видимо поменялся шаг симуляции.
Теперь осталось поменять ключи на MOSFET-ы с реальным переходным процессом и еще что нибудь обнаружится. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

У автора 200 А тока КЗ чем-то заданы, т.е. где-то ещё зарыто три 1-омных резистора.

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 минуты назад, Plain сказал:

У автора 200 А тока КЗ чем-то заданы, т.е. где-то ещё зарыто три 1-омных резистора.

Может быть токи заданы по индуктивностям на время срабатывания защиты.

Хотя индуктивности очень уж маленькие, с учетом того, что 10м провода имеют индуктивность 15 - 20 мкГн, а электроподстанция наверняка не за стенкой находится.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Plain said:

А в предыдущем сообщении обещали лишь 13 А, которые схеме вполне соответствовали. Что изменилось с тех пор?

Ничего не изменится до тех пор, пока Вы не прочитаете полностью мое сообщение.

Рабочий ток: 13А (действующее значение). Ток КЗ - 200-300 А.

Время симуляции тут не при чем. И паразитные элементы тоже. Ну право же: у полевика Coss- 400 пФ. Током 200А он зарядится за единицы нс. И энергии от катушки не отберет нисколько (доли процентов).

55 minutes ago, Plain said:

У автора 200 А тока КЗ чем-то заданы, т.е. где-то ещё зарыто три 1-омных резистора.

Причем тут резисторы? Это КЗ. А ток задан - индуктивностью проводов и временем срабатывания защиты. По-моему это очевидно...

Share this post


Link to post
Share on other sites
21 hours ago, Atridies said:

Коллеги !

 

Есть ли у этой задаче какое-нибудь изящное решение ?

Коллеги правильно намекают, что нужно увеличить последовательные индуктивности, чтобы увеличилось время развития тока КЗ. Тогда можно будет успеть выключить транзистор при меньшем значении тока (например при 2-х кратном значении), но энергию всё равно надо будет куда-то девать, правда на это тоже будет больше времени. Или сделать импульсные регуляторы на транзисторах со стабилизацией напряжения и тока на каждую фазу. И это не шутка, если решили ставить транзисторные ключи вместо обычных автоматов:biggrin:.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 minutes ago, vladec said:

Может быть токи заданы по индуктивностям на время срабатывания защиты.

Хотя индуктивности очень уж маленькие, с учетом того, что 10м провода имеют индуктивность 15 - 20 мкГн, а электроподстанция наверняка не за стенкой находится.

1. Вы правы.

2. 1 мкГн - это индуктивность разводки внутри кабеля и входных/выходных разъемов. В большинстве случаев - индуктивность будет действительно 20-30 мкГн, однако есть несколько случаев, когда будет максимум 3-5 мкГн. И я не хочу, чтобы в этом случае у меня прибор выгорал...

7 minutes ago, MikeSchir said:

Коллеги правильно намекают, что нужно увеличить последовательные индуктивности, чтобы увеличилось время развития тока КЗ. Тогда можно будет успеть выключить транзистор при меньшем значении тока (например при 2-х кратном значении), но энергию всё равно надо будет куда-то девать, правда на это тоже будет больше времени. Или сделать импульсные регуляторы на транзисторах со стабилизацией напряжения и тока на каждую фазу. И это не шутка, если решили ставить транзисторные ключи вместо обычных автоматов:biggrin:. 

 

Коллеги могут намекать и на то, что надо мощность уменьшить, чтобы проще считать :).

Можно конечно поставить впослед еще дроссели... Нуу... можно подумать и в этом направлении.

 

Импульсные регуляторы в данном случае не нужны - это просто нагреватель. И вместо автоматов я ничего не собираюсь устанавливать  - автоматы и так будут, но они срабатывают не так быстро как хотелось бы. Увы.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Atridies сказал:

Ток КЗ - 200-300 А ... Время симуляции тут не при чем

Как раз таки при чём — по-быстрому накидали механические контакты вместо полноценной схемы на полупроводниках, отсюда и такая "точность" с прочим гаданием.

 

От перенапряжения — например, гистерезисные шунтовые стабилизаторы, т.е. мост, перехватывающий конденсатор и разряжающий его резистор, подключаемый ключом, но разумеется, сперва требуется знать среднюю энергию, которую требуется утилизировать.

 

Защищённые ключи делают по топологии источника тока, выключаемого при выходе из насыщения.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Atridies said:

Импульсные регуляторы в данном случае не нужны - это просто нагреватель. 

Не зарекайтесь. Это может быть не сложнее и не дороже "хитрой защиты",  в которой нужно бороться с непростыми режимами. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Plain said:

Как раз таки при чём — по-быстрому накидали механические контакты вместо полноценной схемы на полупроводниках, отсюда и такая "точность" с прочим гаданием.

 

От перенапряжения — например, гистерезисные шунтовые стабилизаторы, т.е. мост, перехватывающий конденсатор и разряжающий его резистор, подключаемый ключом, но разумеется, сперва требуется знать среднюю энергию, которую требуется утилизировать.

 

Защищённые ключи делают по топологии источника тока, выключаемого при выходе из насыщения.

Не при чем. Потому что значение тока получено не симуляцией, а расчетом. Большие ворота конечного тока обусловлены разными условиями работы и разным временем срабатывания защиты. Оно примерно 1...1,5 мкс. Можете сами пересчитать токи.

Средняя энергия: 50 мДж при КЗ и до 0,1 Дж при обычном отключении на напряжении >200 В.

С остальным - надо подумать...

 

1 hour ago, MikeSchir said:

Не зарекайтесь. Это может быть не сложнее и не дороже "хитрой защиты",  в которой нужно бороться с непростыми режимами. 

У меня есть рядом источник на 8 кВА 115В/400 Гц. По размерам он примерно 40*40*40 см. и массой порядка 10 кг. Подозреваю, что его можно сделать раза в 2-5 меньше. Но мне нужны размеры 150*150*50 мм (примерно). Первая версия изделия - готова и отлажена. Но вот с аварийными режимами - у него всплыли некоторые проблемы. Поэтому и обратился к сообществу, авось коллеги какие-то новые идеи предложат.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now