0 / 0 / 0
Регистрация: 25.04.2010
Сообщений: 36
1

Управление полевиками мощной нагрузкой

28.04.2010, 15:19. Показов 15269. Ответов 12
Метки нет (Все метки)

У меня возникла идея попробовать управлять достаточно мощной нагрузкой не с помощью симисторов, а с помощью полевиков (естественно предварительно превратив переменку в постоянку). Нагрузка представляет из себя 9 галогенок(1,5KWt каждая) включенных в три параллельных цепочки по три лампы, включенных последовательно. Вся эта конструкция будет использоваться для нижнего подогрева ИК паяльной станции. Примерный набросок схемы в прикрепленном файле (SPlan7, там два канала управления, второй для верхнего нагревателя, номиналы резисторов в цепи затвора нарисованы чисто приблизительно)
Кто-нибудь делал что-либо подобное? Какие подводные камни могут ожидать на этом пути?
Управление предполагается от ATmega16. Для предварительного нагрева спиралей ламп я предполагаю в первоначальный момент подать на управление серию коротких импульсов, а только потом подавать полную нагрузку.
В принципе ту же задачу можно решить не заморачиваясь с постоянкой и используя симисторы, но фазовое управление потребует отслеживания перехода напряжения через ноль и повлечет за собой необходимость применения достаточно мощных дросселей для подавления помех в сеть, от чего я хотел избавиться перейдя на использование постоянного напряжения :)

[6.67 Кб]
__________________
Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь
0
Programming
Эксперт
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
28.04.2010, 15:19
Ответы с готовыми решениями:

Управление мощной нагрузкой постоянного тока
Добрый день. Случилаь необходимость управлять двигателем, плавно запускать/останавливать. Собрал...

управление мощной нагрузкой алгоритмом Брезенхема
обдумываю регулятор мощности активной нагрузкой (нагреватель порядка 5 кВт). Остановился на...

Управление мощной нагрузкой с помощью твердотельного реле
Приветствую всех ! Нужно управлять мощностью большого количества тэнов (6 тэнов по 3 группы в...

управление полевиками
при подключении полевика по схеме http://iosyitistromyss.ru/img/storters/MOSFET/mosfit3.GIF...

12
SWK
28.04.2010, 15:41 2
Цитата Сообщение от mt368
Для предварительного нагрева спиралей ламп я предполагаю в первоначальный момент подать на управление серию коротких импульсов, а только потом подавать полную нагрузку. В принципе ту же задачу можно решить не заморачиваясь с постоянкой и используя симисторы, но фазовое управление потребует отслеживания перехода напряжения через ноль и повлечет за собой необходимость применения достаточно мощных дросселей для подавления помех в сеть, от чего я хотел избавиться перейдя на использование постоянного напряжения :)
С точки зрения генерации помех, без разницы, чем коммутируется нагрузка. Полевик будет всегда включаться и выключаться при полном напряжении питания, давая броски тока не меньше тиристора. В этом отношении тиристор, если его включать при малых напряжениях (ближе к 0), даже предпочтительнее.
Для подавления помех в сеть придется с полевиком использовать очень большие емкости в выпрямителе, что вызовет огромный бросок тока на заряд этих емкостей при включении устройства в сеть. Малые же емкости при большой нагрузке неэффективны. И большие высоковольтные емкости дороги.
В остальном же разница не особо велика. Еще полевику надо подавать управляющее напряжение постоянно, тиристору же достаточно только для включения в начале полупериода. В общем, есть как плюсы, так и минусы, в обоих случаях.
Обычно силовые схемы на тиристорах получаются проще и дешевле.
0 / 0 / 0
Регистрация: 17.03.2010
Сообщений: 903
28.04.2010, 16:20 3
Ну вот, пока на ковер ходил - SWK все написал...
В принципе, прогрев можно сделать через емкость...
а для управления я бы использовал все-таки тиристоры.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 25.04.2010
Сообщений: 36
28.04.2010, 16:51 4
а использование частот более высоких чем 100Гц (скажем 10кГц или 100кГц) не позволит уменьшить емкость электролитов? В импульсных блоках питания компьютеров(мощность порядка 500Wt) стоят емкости порядка 200мкФ, т.е. в моем варианте возможно хватило бы 1000мкФ?
Честно говоря мне больше хочется избавиться от необходимости отслеживания перехода напряжения через "0" для реализации фазового управления включением симисторов, что существенно упростило бы алгоритм управления нагревом и соответственно снизило бы вероятность возможных сбоев в управлении (а соответственно понизило бы вероятность финансовых потерь в результате эксплуатации). Управление станцией осуществляется с компьютера через USB и мне хотелось бы практически полностью отказаться от использования прерываний в работе контроллера. Я просто получал бы информацию с датчиков температуры через АЦП и выдавал бы данные для управления нагревом на таймеры микроконтроллера, в противном случае мне надо будет привязываться к прерываниям микроконтроллера, при переходе напряжения через "0"...
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 17.03.2010
Сообщений: 903
28.04.2010, 17:12 5
Цитата Сообщение от mt368
а использование частот более высоких чем 100Гц (скажем 10кГц или 100кГц) не позволит уменьшить емкость электролитов? Честно говоря мне больше хочется избавиться от необходимости отслеживания перехода напряжения через "0" для реализации фазового управления включением симисторов, что существенно упростило бы алгоритм управления нагревом ... мне хотелось бы практически полностью отказаться от использования прерываний в работе контроллера. Я просто получал бы информацию с датчиков температуры через АЦП и выдавал бы данные для управления нагревом на таймеры микроконтроллера, в противном случае мне надо будет привязываться к прерываниям микроконтроллера, при переходе напряжения через "0"...
Ну тогда зачем плодить лишние сущности? Есть твердотельные реле с контролем перехода через нуль. Почему бы не использовать, например, их?
0
SWK
28.04.2010, 17:13 6
Цитата Сообщение от mt368
а использование частот более высоких чем 100Гц (скажем 10кГц или 100кГц) не позволит уменьшить емкость электролитов? В импульсных блоках питания компьютеров(мощность порядка 500Wt) стоят емкости порядка 200мкФ, т.е. в моем варианте возможно хватило бы 1000мкФ? "...
В компах потребляемая мощность меняется незначительно. У вас же коммутируются киловатты, тут никакие емкости (в разумных пределах) не спасут. Только что если использовать ШИМ на достаточно высоких (20-100кгц) частотах... И менять мощность через ШИМ плавно, не допуская резких изменений. Но это усложняет конструкцию.

Честно говоря мне больше хочется избавиться от необходимости отслеживания перехода напряжения через "0" для реализации фазового управления включением симисторов, что существенно упростило бы алгоритм управления нагревом и соответственно снизило бы вероятность возможных сбоев в управлении (а соответственно понизило бы вероятность финансовых потерь в результате эксплуатации). Управление станцией осуществляется с компьютера через USB и мне хотелось бы практически полностью отказаться от использования прерываний в работе контроллера. Я просто получал бы информацию с датчиков температуры через АЦП и выдавал бы данные для управления нагревом на таймеры микроконтроллера, в противном случае мне надо будет привязываться к прерываниям микроконтроллера, при переходе напряжения через "0"...
Можно использовать для управления мощными симисторами маломощные оптосимисторы, которые сами отслеживают 0, а управлять мощностью пропуская часть периодов, по возможности равномерно. При достаточной тепловой инерции нагревателей это вполне подходит. Вот только лампы в помещении могут иногда мерцать...
Пожалуй, все-таки лучше плавное регулирование с ШИМ мощными полевиками. Но хорошие конденсаторы дороговаты, а плохие не выдержат большой реактивной мощности, неизбежной при таком методе.
0 / 0 / 0
Регистрация: 21.04.2010
Сообщений: 1,890
28.04.2010, 18:51 7
Ну от помех ты не избавишься - в схеме с полевиками они будут просто другие.
Так как у тебя лампы нетребовательны к пульсациям, они могут спокойно потреблять выпрямленное пульсирующее напряжение, т.е. в первом приближении 100 Гц фильтровать не надо, но придется фильтровать помехи от ШИМа, потребуются наверняка высокочастотные дроссели и конденсаторы, но тоже меньшей емкости чем обычно, т.к. нагрузка инерционная - ей пофиг, сама сгладит ;)
Осталось просчитать фильтры чтобы напряжение по питанию не проваливалось ниже напряжения управления. Ну и с обратной связью повозится чтобы усреднить все помехи на нагрузке.
Проблемой будет избавится от широкого спектра помех, которые будут излучать все лампы и провода к ним :)

Какой у тебя диапазон управления лампами? скорее всего от 200В до 300В на лампе, тогда можно делать двухзонную регулировку - т.е. два последовательно включенных источника питания, один только включает и выключает 200В(первая зона), второй ШИМ который регулирует от 0 до 100В(вторая зона).
Первая зона - один ключ включается первым и всегда выдает 200в. Вторая зона - регулируемый ШИМом мост с выходом на трансформатор, ко второй обмотке выпрямитель, фильтр.
Выгода в том что фильтровать придется не весь диапазон 0-300В, а только 0-100В, а также мощность преобразователя меньше в 3 раза.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 25.04.2010
Сообщений: 36
28.04.2010, 20:51 8
Цитата Сообщение от Mykysoft
Ну тогда зачем плодить лишние сущности? Есть твердотельные реле с контролем перехода через нуль. Почему бы не использовать, например, их?
Если бы в качестве нагревателей использовались керамические ИК нагреватели, то проблем бы не было вообще и твердотельное реле было бы идеальным вариантом. Нагреватели имеют определенную инерционность и для них пропуск даже 99% полуволн вполне приемлем. В случае с галогенками будет сильное мерцание. Приемлемым вариантом может быть либо симисторы с фазово-импульсным управлением, либо шим на полевиках

Какой у тебя диапазон управления лампами? скорее всего от 200В до 300В на лампе
от 0 до 300В, но большая часть времени на лампы идет от 0 до 50% мощности
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 14.02.2010
Сообщений: 268
28.04.2010, 22:02 9
Эту тему уже обсуждали, и пришли у выводу (что подтверждается просмотром готовых решений от проверенных "брендов") - для коммутирования подобной нагрузки как раз чаще используют пресловутые тиристоры (фазовое управление). При этом как ни странно помех от них меньше и они проще фильтруются нежели от MOSFET/IGBT т.к. у первых в отличии от последних намного более пологий фронт, который дополнительно легко сглаживается и становится ещё более пологим. Утранзисторов же пологий фронт ведёт к значительному нагреву, а резкий - к сильным броскам тока, которые очень трудно сгладить/отфильтровать.

Так что IMHO детектор нуля (выберите слаботочное оптореле для этого, тогда не будет мощных резисторов на входе - хватит и 1/2Вт) + тиристоры(лучше трёхквадрантные) + минимум обвязки = готовое решение. Никаких гигантских ёмкостей и дросселей.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 25.04.2010
Сообщений: 36
29.04.2010, 00:36 10
Так наверное и сделаю, тем более что мне подсказали вариант простой реализации фазово-импульсного управления симисторами, использующего существующие аппаратные возможности таймеров микроконтроллера. Осталось сделать нормальный детектор перехода через ноль.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 14.02.2010
Сообщений: 268
29.04.2010, 08:59 11
На днях выложу схему своего аналогичного устройства (но без USB) - там стоит оптопара h11aa1, которая работает при входном токе 0.5 - 1 mA, так же можно посмотреть HCPL-070A - у неё заявлен минимальный входной ток 40uA. Это позволяет избавиться от многоватных гасящих резисторов на входе.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 25.04.2010
Сообщений: 36
29.04.2010, 23:57 12
А не проще с трансформатора питания взять переменку (трансформатор практически не нагружен) и на операционнике компаратор замутить? переход через ноль вполне можно ловить, а то у меня с детства какое-то настроженное отношение к резисторам, гасящим сетевуху :)
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 14.02.2010
Сообщений: 268
30.04.2010, 21:58 13
Если есть трансформатор - то конечно лучше с него :) Другой вопрос что далеко не в каждой схеме он есть, в моей не было - по этому я и выбрал оптопару. Гасящий резистор на 0.5 - 1мА получается смешной мощности, вовсе не страшной.
0
IT_Exp
Эксперт
87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
30.04.2010, 21:58

Управление мощной лампой накаливания.
Хочу соорудить схему управления мощной лампой накаливания (200 ватт, 220 вольт) через МК - AVR....

Управление нагрузкой
Сейчас занимаюсь разработкой устройства управление нагрузками через МК. МК будет управлять 14...

Плавное управление нагрузкой
Нужно при помощи шим Atmego328p плавно регулировать напряжение на нагрузке (до 9 вольт от кроны)?...

Управление емкостной нагрузкой
Доброго всем времени суток! Подскажите пожалуйста, как можно подключить параллельно нагрузке...

ШИМ управление индуктивной нагрузкой
Необходимо управлять электро клапаном. Ток срабатывания 3А, ток удержания 1А. Напряжение 12в....

Управление нагрузкой через полевик с защитой от КЗ?
Здравствуйте! Подскажите, как можно грамотно реализовать управление нагрузкой от МК с помощью...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
13
Ответ Создать тему
Опции темы

КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin
Copyright ©2000 - 2022, CyberForum.ru