Jump to content
    

Однотактная схема индукционного подогрева. Проблема с надежностью.

Посмотрите на схему Elenberg IC-1900. Там сравниваются потенциалы горячей и холодной сторон колебательного контура. Точка включения - переход через ноль ( в плюс или в минус, зависит что от чего отнимать).

Да, видел в схеме Еленберг отводы от колебательного контура. Для себя решил, что по этому напряжению логика судит о перенапряжениях и наличии нагрузки. Осциллограммы рабочей плитки показали включение в минимуме коллекторного напряжения. AN-9012 тоже говорит, что включаться надо в минимуме. Видимо, я что-то недопонял.

Для себя рассуждаю так: чтобы ключ не грелся, надо переключаться при нуле тока или напряжения. Рассмотрим второе. Для низкодобротного контура это вытекает в переключение в минимуме напряжения, т.к. нуля коллекторное напряжение не достигает. Где я ошибаюсь? Чего не вижу?

При переключении в нуле контурного напряжения означает, что коллектор находится под потенциалом сети? В это время ток через контур(он же коллекторный) нулевой, так? Или как?

Интересненько, попробую промоделировать. Спасибо за пищу для размышлений.

Ту же мысль встречал в какой-то литературе. Года два назад я реализовал этот принцип, но не стал морочиться с кучей компараторов и фильтров, сделал на ATTINY26 20мгц, использовал встроенный компаратор. Его включение - на прерывание, а там можно включать хоть каждый период, хоть через один, менять длительность и момент включения и т.д. Все работало. Однако, здесь особое внимание следует обратить на контроль режимов - ток, напряжение на коллекторе, температура катушки и радиатора.

Моя реализация с обратной связью по коллекторному напряжению не оправдала мои надежды. Использовал прерывание у ATtiny261 на переход в ноль. Система работала и отслеживала изменения индуктивности контура при приближении нагрузки, НО, когда нагрузка велика, то коллекторное напряжение не достигало нуля и прерывания не происходило. :( А каким-то другим способом отслеживать минимум коллекторного напряжения я отказался. Так эту идею и оставил.

Было бы интересно познакомиться с Вашей реализацией.

Edited by sind-rom

Share this post


Link to post
Share on other sites

НО, когда нагрузка велика, то коллекторное напряжение не достигало нуля и прерывания не происходило.

Это лишь свидетельствует о том, что энергии контура при большой нагрузке недостаточно для поддержания необходимого размаха колебаний. Если не менять параметры контура, то нужно повышать питающее напряжение. На х.х. это может вызвать аварийный режим, поэтому питающее напряжение приходится понижать.

Загляните в соседнюю ветку. В схеме между выпрямителем и инвертором, стоит регулятор напряжения.

Плитки рассчитаны на более узкий диапазон нагрузок. Выход за пределы диапазона приводит к отключению инвертора.

Share this post


Link to post
Share on other sites

AN-9012 тоже говорит, что включаться надо в минимуме. Видимо, я что-то недопонял.

Если включаться в минимуме напряжения на коллекторе (как отследить? дифференцированием?) или в нуле, то что произойдет - или ничего (при коротком импульсе на затворе) или кз при очень длинном или просто начало нового колебания на контуре с новой фазой. Вообще, минимум коллекторного напряжения возникает в результате включения транзистора :rolleyes: Задача схемы - начать раскачивать контур, а затем поддерживать его колебания включая транзистор в фазе с ними (компенсируя потери в контуре). Точка включения - минимум энергии на конденсаторе. За период колебаний таких точек две - т.е. - исходное - импульс транзистора - конд. заряжается - транз. закрываем - конд. начинает разряжаться на инд. - 0 на конд. (здесь ничего не делаем) - конд. начинает заряжаться в обратную сторону за счет процессов в индуктивности (что приводит к росту напряжения выше сетевого на коллекторе) - кон. разряжается - 0 на конд. (здесь опять включаем транзистор) и т д. Все делал на параллельном контуре

В Elenberg IC-1900 потенциалы точек контура сравниваются на компараторе U2B, результат идет на контроллер (PAN-IRQ). Я делал проще - два одинаковых делителя, сигналы с них на встроенный компаратор. Можно делители сделать неодинаковыми чтобы поймать точку пораньше - больше свободы для программной подстройки момента включения. Если смотреть на осциллографе напряжение на контуре - почти идеальная синусоида при средней нагрузке. Без нагрузки перенапряжение до 1000в, поэтому все время смотреть за этим.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если включаться в минимуме напряжения на коллекторе (как отследить? дифференцированием?)

Ну вот и я не решил. Простых способов не нашел.

или в нуле, то что произойдет - или ничего (при коротком импульсе на затворе) или кз при очень длинном или просто начало нового колебания на контуре с новой фазой.

Я полагал, что в этот момент (когда ключ открыт) в контур передается энергия от сети (ну или конденсатора), которая после запирания ключа заставляет контур сделать следующее колебание. Разве не так?

Вообще, минимум коллекторного напряжения возникает в результате включения транзистора :rolleyes:

Не только! Ведь если не включать транзистор, то можно обнаружить несколько минимумов (во время отрицательных полупериодов свободных затухающих колебаний).

Ну а в общем Вы, конечно же, правы...

Задача схемы - начать раскачивать контур, а затем поддерживать его колебания включая транзистор в фазе с ними (компенсируя потери в контуре). Точка включения - минимум энергии на конденсаторе. За период колебаний таких точек две - т.е. - исходное - импульс транзистора - конд. заряжается - транз. закрываем - конд. начинает разряжаться на инд. - 0 на конд. (здесь ничего не делаем) - конд. начинает заряжаться в обратную сторону за счет процессов в индуктивности (что приводит к росту напряжения выше сетевого на коллекторе) - кон. разряжается - 0 на конд. (здесь опять включаем транзистор) и т д. Все делал на параллельном контуре

Но зачем подпитывать контур именно в минимуме напряжения на конденсаторе? Как обстоят дела с нагревом ключа? Ведь в таком случае переключение происходит под потенциалом сети.

В Elenberg IC-1900 потенциалы точек контура сравниваются на компараторе U2B, результат идет на контроллер (PAN-IRQ). Я делал проще - два одинаковых делителя, сигналы с них на встроенный компаратор. Можно делители сделать неодинаковыми чтобы поймать точку пораньше - больше свободы для программной подстройки момента включения. Если смотреть на осциллографе напряжение на контуре - почти идеальная синусоида при средней нагрузке. Без нагрузки перенапряжение до 1000в, поэтому все время смотреть за этим.

Посмотрите, пожалуйста, осциллограмы снятые мной с работающей плитки. В Вашем устройстве похожие? По-моему там отчетливо видно включение ключа в нуле коллекторного напряжения. Хочу знать Ваши мнение.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну вот и я не решил. Простых способов не нашел.

 

Я полагал, что в этот момент (когда ключ открыт) в контур передается энергия от сети (ну или конденсатора), которая после запирания ключа заставляет контур сделать следующее колебание. Разве не так?

Думаю, так

Но зачем подпитывать контур именно в минимуме напряжения на конденсаторе? Как обстоят дела с нагревом ключа? Ведь в таком случае переключение происходит под потенциалом сети.

В моем случае ключ грелся, но приемлемо. Вода кипятилась хорошо. Он в любом случае греется - недаром в оригинале мощный радиатор и вентилятор

Посмотрите, пожалуйста, осциллограмы снятые мной с работающей плитки. В Вашем устройстве похожие? По-моему там отчетливо видно включение ключа в нуле коллекторного напряжения. Хочу знать Ваши мнение.

Вижу. Наверное, есть в этом сермяжный смысл. Вся беда в том, что ноль на конденсаторе легко отследить, а минимумы при переменном размахе и частоте - трудно. Дифференцирующая цепочка не работает, т.к. для правильного дифференцирования для каждой частоты и размаха нужна своя постоянная времени RC. Вариант - непрерывно измерять период колебаний и отсчитывать четверть периода от точки нуля на контуре. Надо бы промоделировать. Городить схему как в еленберге не готов - да и мне не очень сейчас понятно, как она работает.

 

Кстати, режим с достижением коллекторного напряжения нуля - не рабочий (нет нагрузки или нагрузка - не ферромагнетик), поэтому его вообще нет смысла рассматривать.

 

вот что пишут в an-9012 "The turn-on time of the switching circuit is determined by comparing the sizes of DC-LINK and the resonant voltage (Vce)." Стр. 23

Share this post


Link to post
Share on other sites

В моем случае ключ грелся, но приемлемо. Вода кипятилась хорошо. Он в любом случае греется - недаром в оригинале мощный радиатор и вентилятор

Я видел в китайской плитке небольшой радиатор (конечно, это все субъективно), но с принудительном обдувом. Кстати, там стоял 15N120 и заявленная мощность 1800Вт.

Кстати, режим с достижением коллекторного напряжения нуля - не рабочий (нет нагрузки или нагрузка - не ферромагнетик), поэтому его вообще нет смысла рассматривать.

Ну почему же. В моем случае, когда нагреву подвергаются алюминиевые детали, такой режим актуален. Но это, конечно, специфика.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну почему же. В моем случае, когда нагреву подвергаются алюминиевые детали, такой режим актуален. Но это, конечно, специфика.

Интересно, на каких режимах греете алюминиевые детали - частота, потр. мощность. Перенапряжения компенсируете защитными диодами? Какие результаты на выходе (масса детали - нагрев до какой температуры? за какое время? Если возможно, покажите форму напряжения на коллекторе. И зачем это нужно - не работают другие способы?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я полагал, что в этот момент (когда ключ открыт) в контур передается энергия от сети (ну или конденсатора), которая после запирания ключа заставляет контур сделать следующее колебание. Разве не так?

 

Не только! Ведь если не включать транзистор, то можно обнаружить несколько минимумов (во время отрицательных полупериодов свободных затухающих колебаний).

Ну а в общем Вы, конечно же, правы...

 

Но зачем подпитывать контур именно в минимуме напряжения на конденсаторе? Как обстоят дела с нагревом ключа? Ведь в таком случае переключение происходит под потенциалом сети.

 

Посмотрите, пожалуйста, осциллограмы снятые мной с работающей плитки. В Вашем устройстве похожие? По-моему там отчетливо видно включение ключа в нуле коллекторного напряжения. Хочу знать Ваши мнение.

 

В установившемся режиме работы именно в нуле напряжения на транзисторе и надо его включать - когда открыт обратный диод. В этом заключается суть квазирезонанса. Во время открытого состояния ключа индуктивность (индуктор) набирает ток, тем самым пополняя энергию колебательного контура.

Включать транзистор в минимуме, а не внуле напряжения нельзя, если не прингимаются меры ограничения зарядного тока конденсатора ( скажем коммутирующая индуктивность последовательно с параллельным контуром, которая в свою очередь начнёт создавать на коллекторе выбросы самоиндукции в момент выключения, и придётся бороться с другим злом).

В статье из журнала по однотактам это хорошо разжовано.

Это и накладывает сильные ограничения на диапазон нагрузок такого генератора.

Edited by pantelei4

Share this post


Link to post
Share on other sites

Интересно, на каких режимах греете алюминиевые детали - частота, потр. мощность.

Частота в районе 30кГц, плюс минус 10кГц. Использовал с разными индукторами. Потребляемая мощность (без учета cosфи, принят за 1) 300-500Вт. Детали самые разные, массой до 80-100г. Задача: просто разогревать до 150-200 градусов. Время не критично.

 

Перенапряжения компенсируете защитными диодами?

Тут я еще в раздумьях. Были выходы их строя ключа от перенапряжения при том, что TVSы сохранили работоспособность. Как это вышло для меня все еще загадка. Поэтому я в цепь TVSов включил светодиод, а оператору сказал ЛАТРом снижать напряжения если светодиод загорается. Но это, конечно, не выход. Думаю этот процесс автоматизировать.

 

Edited by sind-rom

Share this post


Link to post
Share on other sites

Как определяете момент включения транзистора ( момент подачи управляющего импульса ) ?..

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

×
×
  • Create New...