Вопрос по созданию ИБП 220В->20кВ

adamantan

Добрый день!
Некоторое время назад я занялся созданием блока питания для озонатора.
Немного опишу что я изготовил и с какой проблемой обращаюсь к общественности за помощью.
Итак, топология - косой полумост.
Мощность - примерно 1кВт
Описание к схеме:
J5 - вход 220В
J4 - вход 15В
J3 - разьем внутрисхемного программирования
U5, U3 - КРЕН на 5В - на питание вентилятора(PR2) и на питание логической части
PR1 - сюда при тестовом запуске подключаю лампочку для уменьшения тока
J2 - разъем подключения нагрузки (первичная обмотка трансформатора)

Как все должно работать: Задающим генератором служит процессор PIC12F683 со встроенным PWM. Частота 29 кГц. Сигнал с процессора поступает на драйвер IR2110, который в свою очередь выдает управляющие сигналы на ключи. При включении питания скважность =0 и начинает плавно увеличиваться до 50%(програмно реализовал на PWM процессора). Если при увеличении скважности с микросхемы IR2570 приходит сигнал о превышении тока (примерно 5А) через ключ, то драйвер IR2110 отключается и поступает сигнал на процессор. Скважность падает в 0 и опять повышается. Процесс повторяется.
Историю со скважностями я затеял для того,чтобы как то понять, что первичная катушка находится в насыщении и чтобы ничего не сгорело из за превышения тока, который будет расти при уменьшении индуктивности катушки, вызванного насыщением сердечника.
Если я подключаю в качестве нагрузки чайник на 1,5кВт, то все хорошо работает - показания осцилографа это подтверждают... При подключении индуктивной нагрузки у меня на плате перегреваются дорожки силового контура (прям от начала до конденсатора и далее до выхода)
Ясно, что это связано с индуктивностью нагрузки, сердечник переходит в насыщении, индуктивность падает и ток растет. И даже самой минимальной скважности хватает,чтобы перегреть дорожки.
Т.е. я так понимаю проходит импульс на 1% скважности, IR2570 видит превышение тока, говорит об этом процессору, тот опять начинает скважность с 0 и при следующем импульсе все повторяется... и так 29 тысяч рас в секунду... или еще хуже - некоторые пустые идут и в результате мы получаем уменьшение частоты в 4 раза, во столько же раз и падение сопростивления индуктивности с таким же ростом тока...
Вопрос:
Подскажите, что можно в данном случае использовать в качестве обратной связи- что будет давать информацию о насыщении индуктивности первичной обмотки без передачи в нее дополнительной энергии. Или может есть какое то другое, более простое решение? Я уже всю голову себе сломал...
Заранее огромное спасибо за критику, советы...
ЗЫ: расчеты трансформатора выполнял по книжкам, перепроверял 100раз. Расчетная индуктивность первичной обмотки совпала с измеренной и тд и тп

Реклама

Фунтик

adamantan писал(а):и в результате мы получаем уменьшение частоты в 4 раза, во столько же раз и падение сопростивления индуктивности с таким же ростом тока...

это как?

Реклама

adamantan

[uquote="Фунтик",url="/forum/viewtopic.php?p=4232510#p4232510"]

adamantan писал(а):и в результате мы получаем уменьшение частоты в 4 раза, во столько же раз и падение сопростивления индуктивности с таким же ростом тока...

это как?[/uquote]

Логика моих рассуждений следующая: Вот положим есть импульсы со скважностью 1% с частотой 29кГц. Если их прорядить, скажем в 4 раза, то по сути мы получим, что частота следования импульсов уменьшилась в 4 раза. Т.е. для трансформатора это будет выглядеть как падение частоты в 4 раза. Сопротивление индуктивности линейно зависит от частоты, т.е. при падении частоты в 4 раза Сопротивление тоже упадет. А раз упадет сопротивление, значит увеличится ток, а там тоже все линейно. Значит в 4 раза....

electroget

[uquote="adamantan",url="/forum/viewtopic.php?p=4232539#p4232539"]Сопротивление индуктивности линейно зависит от частоты...[/uquote]
Это если бы был синус.

Добавлено after 11 minutes 17 seconds:
[uquote="adamantan",url="/forum/viewtopic.php?p=4232488#p4232488"]расчеты трансформатора выполнял по книжкам, перепроверял 100раз. Расчетная индуктивность первичной обмотки совпала с измеренной...[/uquote]
Индуктивность индуктивностью, а материал сердечника по какой методике выбирали? Почему он так быстро входит в насыщение?

Реклама

charchyard

простое решение?

резистивный шунт, ТТ.
а смешные диодики tq10-045 часом не отдались богу душу?

Реклама

Фунтик

adamantan писал(а):Логика моих рассуждений следующая:

согласно этой логике для одиночного импульса (т.е. частоты, приближающейся к 0) индуктивное сопротивление отсутствует. Но это же не так? Нас же интересует не общее сопротивление цепи, а сопротивление индуктивности конкретному, в данный момент времени нарастанию тока. Именно вот этого, конкретного, в этом конкретном одиночном импульсе. То, эти импульсы потом будут повторяться - да пёс с ним, неизвестно это индуктивности. Вот транзистор открылся, пошёл рост тока. К 29кГц он отношения не имеет. У вас ключевой режим. Небыло тока - старается стать максимальным. Если б не индуктивности - ток со скоростью света нарастает. А вот индуктивность нарастание тока тормозит. Потом транзистор закрылся - идёт спад тока, тоже индуктивностью определяется. Но индуктивность же не знает, когда вы следующий импульс дадите? Как она может изменяться от частоты?

Как-то сумбурно, но может поймёте?

Реклама

adamantan

[uquote="charchyard",url="/forum/viewtopic.php?p=4232583#p4232583"]

простое решение?

резистивный шунт, ТТ.
а смешные диодики tq10-045 часом не отдались богу душу?[/uquote]
Про диоды - извиняюсь, там сейчас RHRP1560 (15A, 600В 35нс) -

У меня стоит микросхема, которая отслеживает падение напряжение на ключе, по сути тот же шунт. Я и писал, что скорее всего получается такая история: микросхема видит превышение тока, все отрубает, процессор уменьшает скважность и начинает ее увеличивать, пусть проходит импульс со скважностью 1% , а сердечник насыщен при этом. Ток превышен, опять все в ноль, опять импульс, но импуль же прошел. Да, дальше 1% не двигается, но он все нагревает ))

Добавлено after 3 minutes 23 seconds:
[uquote="electroget",url="/forum/viewtopic.php?p=4232574#p4232574"][uquote="adamantan",url="/forum/viewtopic.php?p=4232539#p4232539"]Сопротивление индуктивности линейно зависит от частоты...[/uquote]
Это если бы был синус.

Добавлено after 11 minutes 17 seconds:
[uquote="adamantan",url="/forum/viewtopic.php?p=4232488#p4232488"]расчеты трансформатора выполнял по книжкам, перепроверял 100раз. Расчетная индуктивность первичной обмотки совпала с измеренной...[/uquote]
Индуктивность индуктивностью, а материал сердечника по какой методике выбирали? Почему он так быстро входит в насыщение?[/uquote]

Ну честно сказать из того,что было... Но тут дело даже не в этом. Если в любой трансформатор без нагрузки подавать напряжение, то сердечник пересытиться. Вот и получается вопрос - как это отслеживать, если не по току первичной епи?

pavel2000

Для того, чтобы делать что-то, надо хотя бы минимально знать теорию.
Чтобы делать что-то "на 1КВт - надо знать, как работают устройства меньшей мощности.

Ну и надо понимать физику процессов....
А программирование временно надо забыть.

убери свой процессор нафиг, возьми обычный "Current-mode PWM-controller", типа UC384х.

А то слова "косой полумост" знаем, а "датчик тока" / "обратная связь" - нет.

Вот и получается вопрос - как это отслеживать, если не по току первичной епи?

Если по току первичной цепи будешь отслеживать - тебе по рукам кто-то бить будет?

adamantan

[uquote="Фунтик",url="/forum/viewtopic.php?p=4232601#p4232601"]

adamantan писал(а):Логика моих рассуждений следующая:

согласно этой логике для одиночного импульса (т.е. частоты, приближающейся к 0) индуктивное сопротивление отсутствует. Но это же не так? Нас же интересует не общее сопротивление цепи, а сопротивление индуктивности конкретному, в данный момент времени нарастанию тока. Именно вот этого, конкретного, в этом конкретном одиночном импульсе. То, эти импульсы потом будут повторяться - да пёс с ним, неизвестно это индуктивности. Вот транзистор открылся, пошёл рост тока. К 29кГц он отношения не имеет. У вас ключевой режим. Небыло тока - старается стать максимальным. Если б не индуктивности - ток со скоростью света нарастает. А вот индуктивность нарастание тока тормозит. Потом транзистор закрылся - идёт спад тока, тоже индуктивностью определяется. Но индуктивность же не знает, когда вы следующий импульс дадите? Как она может изменяться от частоты?

Как-то сумбурно, но может поймёте?[/uquote]

Да, да, я понял.... Ваши рассуждения моим не противоречат. Сопротивление первичной обмотки 0,3 Ом. И подключив постоянное питание мы получим ток 320/0,3 = 1066А Но как раз именно благодаря тому,что ток нарастает не мгновенно и существуют формулы расчета сопротивления индуктивности в зависимости от частоты XL=2*pi*F*L т.е. это работает для случая повторяющихся импульсов с определеной частотой..

Добавлено after 4 minutes 16 seconds:
[uquote="pavel2000",url="/forum/viewtopic.php?p=4232613#p4232613"]Для того, чтобы делать что-то, надо хотя бы минимально знать теорию.
Чтобы делать что-то "на 1КВт - надо знать, как работают устройства меньшей мощности.

Ну и надо понимать физику процессов....
А программирование временно надо забыть.

убери свой процессор нафиг, возьми обычный "Current-mode PWM-controller", типа UC384х.

А то слова "косой полумост" знаем, а "датчик тока" / "обратная связь" - нет.

Вот и получается вопрос - как это отслеживать, если не по току первичной епи?

Если по току первичной цепи будешь отслеживать - тебе по рукам кто-то бить будет?[/uquote]

Если я заменю процессор с аппаратным PWM на UC384х, то что это изменит?
В качестве датчика тока уменя применяется IR25750, ток смотрю по падению напряжения на ключе. он же дает сигнал на отключение драйверу ключей IR2110. По сути это и есть обратная связь.
можно конкретизировать по поводу обратной связи - как в данном случае лучше всего ее организовать, приняв во внимание, что во вторичной цепи киловольты?

adamantan, тебе не зря намекнули про одиночный импульс, но ты так ничего и не понял.
а при подключении "постоянного питания" работает совсем другая формула, и о реактивном сопротивлении индуктивности следует просто забыть.

electroget

[uquote="adamantan",url="/forum/viewtopic.php?p=4232609#p4232609"]Но тут дело даже не в этом. Если в любой трансформатор без нагрузки подавать напряжение, то сердечник пересытиться. Вот и получается вопрос - как это отслеживать, если не по току первичной епи?[/uquote]
Без нагрузки, если подавать в первичку импульсы с 1% заполнения, ток должен быть почти никаким. Поэтому, вопрос по материалу сердечника остаётся не закрытым. Второе. Ток нужно конечно же отслеживать в первичной цепи. Только делать это для начала лучше самым простым и понятным способом, токовым трансформатором:

pavel2000

>Если я заменю процессор с аппаратным PWM на UC384х, то что это изменит?

Почитайте даташит на UC и сравните с вашим алгоритмом управления. Изменится всё.

>В качестве датчика тока уменя применяется IR25750, ток смотрю по падению напряжения на ключе. он же дает сигнал на отключение драйверу ключей IR2110. По сути это и есть обратная связь.

Это не обратная связь. Это уже ближе к термину "аварийная защита".

>можно конкретизировать по поводу обратной связи - как в данном случае лучше всего ее организовать, приняв во внимание, что во вторичной цепи киловольты?

А кто вас там знает, как её организовать - я вот схему вторичной цепи не вижу от слова "совсем".
Но... есть такой термин "косвенная стабилизация", вдруг поможет.

adamantan

Я не против обучения и стараюсь всегда изучать что то. Но вот не всегда удается в каком то вопросе разобраться самостоятельно.
Постоянное питание - это просто такой "пролонгированный" вариант одиночного импульса. Я и рассчитал максимальный ток, который в этом случае можно получить. Около 1000А
В случае импульса напряжение возрастает не скачком. И теоретически ток при этом способен превысить возможности отвода тепла дорожек печатной платы )) Если я правильно понял, то речь идет про эту вероятность.
Если я все правильно понял, и положим, что причина неудачи в этом, то как же тогда при проектировании рассчитывать ток первичной обмотки без проведения экспериментов?
Не все программы для расчетов трансформаторов позволяют вводить напряжения выше 5000В ))) Да и интереснее самому все расчитать...
Вот положим есть методика расчета: https://fresh-web-studio.github.io/arte ... r.html#117
Для моего случая формула расчета максимального тока первичной цепи выглядит так: (см вложение)
Дросселя выходного у меня нет, с первым слагаемым все понятно. А вот во втором слагаемом мы видим ту самую зависимость сопротивления от частоты, про которую я говорил. И других формул расчета я не встречал, есть отличия, но суть примерно такая же. Может есть другие методики? Был бы конечно признателен за ссылку...

charchyard

то что это изменит?

это не зависнет никогда

ток смотрю по падению напряжения на ключе

падёж зависит от температуры. при 100С он уже *2

применяется IR25750

быстродействия ейного хватит?
а где картинки сигналлов та? а то клоунадой отдаёт слегонца

vertigo

Так если во вторичке < 5 киловольт, может быть пробивает изоляцию провода, со всеми вытекающими последствиями?

pavel2000

Берем школьный курс физики, ищем формулу индуктивности, которая с "dI/dT".
Берем шим контроллер. У него есть параметр "частота", но есть еще и параметр "максимальная скважность".
Совместно эти два параметра дают значение "максимальная длительность единичного импульса".
Вместе с значением "напряжение питания" это значение дает "максимальное значение dI".

Именно это и видно "во второй части формулы", а не то, что вам "кажется".

Далее из физики процессов еще надо понимать, что сердечник "может и не размагнититься", а также понимать "почему это может произойти".

Если такого понимания нет, то надо его получать на устройствах с мощностью на два порядка меньшей, чем ваше.

---------

Далее комментировать что-то очень сложно, потому что понимание у автора как-то пока скорее отсутствует, чем присутствует.
Аргументы к этому мнению:
- комментарий с фразой "Как-то сумбурно, но может поймёте?" - не понят должным образом.

- "пролонгированный" вариант одиночного импульса. Я и рассчитал максимальный ток, который в этом случае можно получить. Около 1000А
х-ня какая-то. Зачем нужен этот максимальный ток? Чтобы доказать, что устройство может металлизировать свой корпус материалом печатной платы и элементов схемы?

- "В случае импульса напряжение возрастает не скачком." - неверное мнение

- А вот во втором слагаемом мы видим ту самую зависимость сопротивления от частоты, про которую я говорил. И других формул расчета я не встречал

А я вот не вижу там зависимость сопротивления от частоты...

- И других формул расчета я не встречал, есть отличия, но суть примерно такая же.

Суть формул понята неверно.

vlasovzloy

А зачем чото выдумывать. Есть готовые тдксы от старых телеков. Генератор на 16 килогерц или на 100 герцовые 32 килогерца и вот оно готовое устройство

Фунтик

pavel2000 писал(а):А я вот не вижу там зависимость сопротивления от частоты...

там есть буква F - это частота. Только топик стартер не поймёт никак, что не частота повторения импульсов в данном случае важна, а частота сигнала, который фронт импульса. Который на осциллографе как вертикальная палочка выглядит. Вот именно его частота важна (а поскольку выглядит вертикально - значит величина огромна). И именно от этой частоты индуктивностть сопротивляется нарастанию тока. О частоте повторения импульсов индуктивность не догадывается.

И да, напряжение на индуктивности вырастает сразу, это ток потихоньку разгоняется.

pavel2000

(рукалицо).

adamantan

[uquote="charchyard",url="/forum/viewtopic.php?p=4232655#p4232655"]а где картинки сигналлов та?[/uquote]

Вы считате, что мне заняться нечем? С индуктивной нагрузкой картинок нет, там в начале будет небольшой всплеск сигнала. Сейчас на плате дорожга перегорела. Просто восстановить и опять включить - опять сгорит, думаю что случилось и что поменять.. Фото сигнала во вложении. Ничего сверхестественного

Добавлено after 17 minutes 12 seconds:
[uquote="Фунтик",url="/forum/viewtopic.php?p=4232673#p4232673"]не частота повторения импульсов в данном случае важна, а частота сигнала, который фронт импульса.[/uquote]
Так подождите! Действительно не догоняю, признаюсь в этом. Вот у меня есть картинка сигналов на выходе ключа. Я ее постом выше разместил. Частота повторения фронтов импульсов у меня всегда одна и та же, т.е. импульсы начинаются строго через одинаковый промежуток времени, но изменяется их длительность. Несколько раз прочитал ваше сообщение - вы говорите, что важна частота фронта импульса и эта частота не имеет ничего общего с частотой импульсов... как так? разве фронт импульса это не начало импульса?
Зы: по поводу нарастания напряжения и тока на индуктивности - да тут я согласен, конечно все так.

Добавлено after 7 minutes 27 seconds:
[uquote="pavel2000",url="/forum/viewtopic.php?p=4232661#p4232661"]Берем школьный курс физики.[/uquote]

Я с вами согласен. Вторая часть формулы именно это и показывает. И расчетный ток у меня получился около 5А на частоте 29кГц. со скважностью 0,5
Но от чайника 1,5кВт дорожки не выгорают, а от рассчитанной индуктивности выгорают )))) Положим, я не верно произвел расчеты первичной обмотки и ток значительно превышен. Хорошо, был бы признателен за ссылку или направление где искать правильные расчеты. Я несколько книг прочитал, тут привел ссылку того, что быстрее нашел для примера. Разве эта формула не верна?