Trofazni Tiristorski upravljivi ispravljač

Vec me neko vrijeme puca ideja napraviti kontrolirani tiristorski
ispravljač, trofazni, doma leži nekoliko trofaznih transformatora 100A, 200A pa bi sredio starom za varenje usput, a meni da ubijem zimsku dosadu, a i ima se nesto dioda/tiristora povađenih sa nekih uređaja. Uglavnom išao bi na koncepciju da bude iza sekundara 3diode/3tiristora ili svih šest tiristora u trofaznom grec spoju pa se dobije manji ripple (iako nije to bitno za varenje neka bude kad se ima djelova).
Sama elektronika za kontrolu mi nije problem, nebi komplicirao previše pa bi išao na TCA785 tri komada (za svaku fazu posebno).....jedino se mislim kako rijesiti galvansko odvajanje, iako tu nema što da se misli previše ubacio bi neke trafiće kojih ima okolo, a i po ebay ima dosta gotovih baš za okidanje tiristora po par dolara, iako mislim da kad bi uzeo drive trafić iz nekih pc napajanja ili akkvu malu prstenastu jezgru, te na svakoj strani namotao 50ak zavoja da bi stvar radila i više nego zadovoljavajuće jer se radi o impulsu, i radi se o 50Hz. isto sam kod jednog gotovog rješenja vidio okidanje tiristora sa optocouplerima......uglavnom zanimalo bi me ako netko ima sema od slicnih uredaja recimo za varenje i slicno, cisto da idim kako profici rijesavaju neke stvari.

Potpis

frffr

Mozes i sa tca 785 ali on je dosta skup oko 6-7 eur komad katastrofa,a jednostvno mozes resiti i na druge nacine recimo , a sto je najbitnije je sinhronizacija sa mrezom to jest sa fazom tako da tiristor otvori u datom trenutku ,a sirinom impulsa definises propusnu moc greca. Sve ovo mozes uraditi kombinacijom ne555 . Trafoe mozes naci u starim radio prijemnicima( mali trafoi u izlaznom stepenu pojacala) , ja sam to koristio vise puta i radi super uz malo modifikacije .
Tako je radio Rade Koncar u tiristorskim ispravljacima velike snage mada su to kopirali od sheseron-a stare nemacke firme koja je to radila sa OP741 i par tranzistora i radi i vise nego dobro . Obavezno je da imas povecu prigusnicu od recimo nekih 30kvadrata 35-40 navojaka .
Imao sam prilike da servisiram Murex-ove ispravljace 450A koji su imali u sebi trofazni grec sa sest tiristora to jest tiristori u modulu po dva komada i oni su bili odradjeni bez transformatora za okidanje kao sto si spomenuo.
Pozdrav i kada resis da krenes sa izradom reci da skockamo semu jer imam par ideja ,a ako imas nesto na papiru dobaci na forum da pogledamo

Potpis

http://darkoelektronik.webs.com/
[email protected]
tel : 0600806345

Hmm.....rade nebih išao sa 555 ili operacionim, naime jedan TCA tu kod mene košta 7eur ili duplo manje ako se kupi vani, a da ne spominjem koliko pojednostavljuje stvar, jer što se mene tiče to i nije neka cijena, a opet za testiranje mislim da ih imam par komada tu. Išao bi na svih 6 tiristora, znači full upravljivi grec i tako imam manji ripple nego sa kombinacijom 3 diode/ 3 tiristora. Što se tiče galvanskog odvajanja u samom grecu i ja sam vidio riješenje sa optocouplerima, iako je taj bio polu upravljivi spoj znaci 3diode/3tiristora. Iako pošto se radi o sekundarnoj strani trafa na taj način smo odvojeni od mreže, tako da recimo ulaz za sinkronizaciju sa fazama bi uzeo direktno sa trafa i slao ga u tca prkeo otpornika.......manje-više sve mi je u glavi, budem nacrtao neku semu na papir iz ovih skica što imam pa ću postati........još jedino valja riješiti povratnu vezu.....recimo TL431 i preko optocouplera nazad na ulaz za regulaciju, a s tim i neki OP tu......sad ne znam dali da uzimam za referencu napon, ili da ubacim shunt na izlazu pa pad napona sa njega vučem u feedback kontrolu. Inace i ja sam servisirao dosta tih trofaznih sprava, rijesenja su manje vise slicna vima sto smo opisali tako da u stvari treba naci kompromis izmedu jeftinog i dobavljivog!

Potpis

frffr

Ako ces ga korisiti za varenje i ne treba sa 6 tiristora da pojednostavis inace samo sa tri ,a kao feedback bih isao preko shunt-a ipak u ovom slucaju, mada je to moje misljenje i uglavnom tako radim pa zato. Sto se tice tca785 kao i sto kazes moze se naci jeftinije i ja sam za da skockam jedan ispravljac tako da mozemo nesto odraditi sa ovim kolima jer su upravo za to i namenski napravljena ,a i radio sam neke ispravljace sa njima u klasicnom grecu i bukvalno prorade iz prve sa izuzetno dobrom regulacijom .

Potpis

http://darkoelektronik.webs.com/
[email protected]
tel : 0600806345

Ma htio bi da mogu napajati xenonku od 2500W, a njoj treba biti ripple ispod 5% pa nek bude, a i mislim da imam tiristora viška :D

Nego, daj nabaci shemu po kjoj si radio ili ako imas od nekog industrijskog uredaja?

Potpis

frffr

Pozdrav svima!
Drugar,ti si u hrvatskoj,pa mozda lakse mozes doci do seme od ULJANIK aparata za zavarivanje.
U nekom zutom uljanik aparatu od 400A(kombinovan sa dodatnim TIG kutijom Esabove gradnje) sam video tiristorsku regulaciju sa tim 785 integralcem.
Pa ako nadjes semu,mozda ti moze dati ideju ili pomoci u sopstvenoj izgradnji neke regulacije.

Evo ti druze jednog mog sklopa za visokonaponske aplikacije. (u prilogu)
Kao autor naprave, ostavljam modifikacije i primenu po slobodnoj volji.

Naprava je u primeni, samo nisam stigao da modifikujem pcb u delu gde se monitorise napon HV BUS-a, jer je PCB napravljen za drugaciji tip merenja.
Prilozio sam pcb, pa je izmeni sam, nemam bas vremena za to.

Sprava je mocan regulator faznog zaseka, sa galvanski razdvojenim trigerima za tiristore, galvanski razdvojenim monitorisanjem struje mosta, galvanski razdvojenim monitorisanjem izlaznog napona.

Radi kao 6 pulsni most, i zbog kontinualnih struja gejtova nije osetljiv na raspored dovodnih faza, one mogu biti proizvoljno prikljucene.

Takodje se mogu podesiti limiti ugla zaseka (donji, gornji i inicijalni).

PID ili pak neki drugi servo (po drugacijoj zakonitosti) se eksterno prikljucuje.
To je zbog toga da bi se ovaj modul mogao univerzalno primenjivati (mrzi me da za svaku primenu pravim posebnu verziju :-).

Takodje, ima enable ulaz (+15V=on).
Ulaz za fazni zasek moze biti od 0-10V.

Bez ikakvih izmena dela za trigerovanje gejtova, ova naprava moze potpuno bezbedno pokretati tiristore u rasponu radnih struja (Itav) od 10-tak do 1000A.
Struje gejtova su kontinualnih 250mA, sto nije previse za manje tiristore, a sasvim dovoljno i za kiloamperske.

Zbog kontinualne struje gejtova, pobuda induktivnih potrosaca je savrsena, bez obzira na velicinu induktiviteta.

Za napajanje sklopa treba 24VDC stabilisanih, jer to automatski odredjuje sve ostale napone i struje gejtova.
Potrebno je napajanje sa nesto vise od jedan amper struje, a bolje je staviti 2A.

Na samoj PCB ces videti nacin drzanja dovoljno bezbednih margina za visoke napone.

Svakako da se ova naprava moze bez bitnih izmena primeniti i na niskonaponske aplikacije, dovoljno je samo prilagoditi napone sinhronizacije i otpornike za monitor napona HV BUS-a.

Otpornik za opterecenje strujnih trafoa treba podesiti prema svojim potrebama, vrednost treba da mu bude dovoljno mala tako da ga sekundari strujnih transformatora "vide" kao kratak spoj sa aspekta njihove impendanse.

Pozdrav

@marinbnm

Zaboravih da napomenem kao veoma vaznu stvar: namotaj na Rik16N30 (Epcos R16 N30) koji napaja primarnu stranu za HCNR200 je na HV Bus-u, stoga ga treba namotati OBUCENOM zicom sa veoma kvalitetnom izolacijom (PTFE), i taj namotaj ne sme dodirivati zice drugih namotaja na tom toroidu. Najbolje ga je izvesti na jednoj strani toroida, sa izvesnim razmakom od ostalih namotaja (koje namotas jedan preko drugog), a medjuprostore popunis acetonskim lepkom (OHO, UHU+ ili sl..).
Kada se koristi za HV aplikacije, tu je najkriticnija margina. Zice iz tog namotaja se vode direktno na grec kod HCNR, nikako sa PCB!

Zasto acetonski lepak?
OHO ili UHU+ su otporni na HF koji je ovde oko 350KHz. Ostali lepkovi se za par godina raspadnu kada su izlozeni HF-u (provereno radioamatersko iskustvo kod onih koji su pravili nekakve predajnike, pa lepkom ucvrscivali namotaje kalemova).


Takodje, ako se koristi za HV, triger trafoi (R12 N30, Epcos) se motaju obucenom PTFE (teflon) zicom, sa vecim razmakom izmedju primara i sekundara (sto veci to bolji, zenska logika :-).

Treba voditi racuna o distancama izmedju visokonaponskog i kontrolnog dela. One moraju biti min. 5mm na pcb, jer kada se pojavi kondenzacija na pcb (jer takve naprave mogu raditi u svakakvim uslovima), to ce biti dovoljno bezbedna margina.

Treba pogledati literaturu oko:
https://b2b.harting.com/Webhel...ge_and_clearance_distances.htm

To su vazne stvari, jer od njih zavisi bezbednost coveka i pouzdanost u eksploataciji.

Pozdrav

P.S.
I jos nesto: Trimerom od 200K se podesava amplituda testerastog napona na TCA785 na 10.0Vpk

Uz put: ripple JE bitan kod zavarivanja.

_{[Ovu poruku je menjao macolakg dana 26.11.2012. u 02:57 GMT+1]}

@marinbnm

Naravno, po obicaju sam nesto zaboravio:

Svi op amp su LM358, treba ih tri. Napajaju se sa +-15V, sto nisam nacrtao.
Takodje sam zaboravio da oznacim komponente na sekundarnoj strani HCNR200: zener 5V6, R68 470R/2W.

Trimerima fine_zero se moze veoma precizno namestiti prolazak kroz nulu, a dvostruki filter inace obezbedjuje imunost na tranzicije u mreznom naponu.

Sotki diode mogu biti i neke druge poput BAT41/43, ali moraju biti sotki, jer ce se u suprotnom zalecovati ULN2803 zbog negativnog bias na kolektorima (njegove body diode nisu dovoljne za ovaj slucaj).

Jezgra ne moraju biti Ringcore tipa, ali moraju biti za primene do 500KHz, jer ovde rade na 350Khz.

Zbog tako visoke nosece ucestanosti, ugaona greska pobude gejta tiristora je zanemarljiva, svodi se na 4-5 perioda ucestanosti 350KHz. Trigerovanje tiristora se stoga moze smatrati veoma, veoma preciznim.

Jos jedna napomena: 6 pulsni tiristorski most, u zavisnosti od karaktera opterecenja (induktivno, termogeno, sa ili bez zamajne diode), moze raditi i kao regenerativni ispravljac (vracati napon iz nekog motora nazad u mrezu, prilikom kocenja), a moze dati i negativan napon (obrnutog polariteta) na svom izlazu, kada je opterecenje induktivno i kada nema zamajne diode. Treba prouciti literaturu o tome.

Inace, za ispravljacki rezim, kada postoji zamajna dioda, ugao zaseka se krece od 0-120 stepeni, van toga nema smisla i moze dovesti do nepravilnog rada ispravljaca. Minimalni i maksimalni uglovi upravljanja se podese trimerima za tu namenu, a radna tacka se prilagodi izlazu servo kontrolera pomocu alpha_0.

Sa porastom napona na ulazu in_alpha povecava se ugao zaseka, tj. napon na izlazu.

Pozdrav

Svaka čast na sklopu i ono štivo o zaštiti i mjerama sigurnosti kod HV koje si postavio sam već gledao.....ovako sam i ja zamislio svoj kontroler samo dosta jednostavnije bez dodatnih drivera trafića i slično jer mi do nekih 200A i 30-40V nije potrebna takva sigurnost, a sto bude jednostavnije to je jednostavnije za servisirati. Dao si mi dobru ideju svojom shemom a to je ovaj ULN driver za trafa, ja sam mislio ići na klasiku i ubaciti za svaki trafo po tranzistor, ali s ovim ULN uštedim na prostoru :D
Sad jedno pitanje još.....vidim ti si išao sa izlaza TCA na diodnu matricu ovu (ajmo je tako nazvat) pa onda na driver i konačno trafoe.......zašto nisi direkt spojio izlaze iz TCA, preko drivera tj. svaki izlaz sa odgovarajučim tiristorom? I vidim da si išao na svakom ulazu na fino podešavanje svake faze....ja sam to mislio isto izvesti ali tako da bi ovaj pin 9 gdje je ramp spojio na svaki trimer pa da svakog od njih u fino mogu podesiti.


EDIT: Zanemariti dio pitanja vezan uz diode....razmišljao o polu-upravljivom sklopu dok sma gledao semu, a da nisam uopće pogledao most :D

_{[Ovu poruku je menjao marinbnm dana 27.11.2012. u 06:53 GMT+1]}

Potpis

frffr

@marinbnm

U mom sklopu, TCA785 "daju" na izlazima implse siroke tacno koliko traje mrezna poluperioda (pin 12 na masi).
Tako dugacak impuls ni jedan triger trafo ne moze podrzati, stoga sam gate trafoima uputio nosilac od 350KHz koji je amplitudno modulisan (100% modulacije) impulsom sa TCA785.
Ispravljen nosilac od 350KHz "daje" DC struju gejtovima tiristora u proizvoljnom trajanju, a pri cemu koristim veoma mala jezgra.
ULN2803 u ovom slucaju radi kao AM modulator.

Osnovni razlog takvog upravljanja je nevodjenje racuna o rasporedu faza, sto u bilo kom drugom nacinu vodjenja (dvostruki impuls i sl...) nije moguce bez dodatnih komplikacija (koje su znacajno vece od ove moje :-).
Istovremeno sam dobio zgodan izvor "lebdecih" napajanja, kojih mogu imati onoliko koliko namotaja namotam na trafo ili koliko dodatnih trafoa prikacim na master generator od 350KHz.

To je to.

Pozdrav

macola@
svaka cast na semi , perfektno odradjeno .
Video sam nesto slicno makar po semi koju sam cupao sa nekog uredjaja ali nije bas ovako lepo skockano .
Pozdrav

Potpis

http://darkoelektronik.webs.com/
[email protected]
tel : 0600806345

@Darko_zed
@marinbnm

Hvala na lepom misljenju momci!

Jednostavno, imao sam potrebu za zahtevnim galvanskim razdvajanjem, nevodjenjem racuna o rasporedu faza, a uz put sam modul malo nasminkao tako da se za svasta moze upotrebiti.

Nije jevtin, nije jednostavan, ali pruza skoro sve potrebno za njegovu namenu.

Kada nesto mora da radi godinama u veoma surovim uslovima, onda ne treba zaliti koju komponentu vise.

Kod malih serija usteda od koju desetinu eura ne znaci nista, a sa tom razlikom u novcu se moze dobiti dosta.

Svakako da imam scr driver sa MCU (PIC konkretno), ali bez obzira na stabilnost samog PIC-a, imunost ovog sklopa na teske varnice i kratke spojeve u blizini, je neuporediva u odnosu na bilo koju MCU opciju.

Iskustvo mi je pokazalo da je za scr kontrolu hardverska naprava , bez obzira na gabarite i cenu, ipak prava stvar, i uvek to radije upotrebim.

Veliki pozdrav

P.S.

Takodje se zahvaljujem Mr. Radojletu Radeticu, jer sam, bez obzira na vise od tri decenije iskustva sa energetskom elektronikom, ipak iz njegove knjige "Tiristorski pretvaraci" crpeo jos nekoliko dodatnih novih saznanja.

<sub>[Ovu poruku je menjao macolakg dana 28.11.2012. u 23:43 GMT+1]

[Ovu poruku je menjao macolakg dana 28.11.2012. u 23:47 GMT+1]</sub>