Страница 1 из 1

2xFull-Bridge QCW DRSSTC от MuratovAS

Добавлено: 07 авг 2016, 21:27
MuratovAS
YZMGm2W5Rc0.jpg

Приветствую всех! Хочу рассказать о своей QCW DRSSTC и немного о основных моментах и “подводных камнях”, о которых по какой-то причине нет даже упоминаний.
максимальный разряд 2м (от сети 240в) на накачке 19м, бпс 1герц

 фото и видео разрядов
S6BXy8PvxbY.jpg
K0cbj6HLz48.jpg
11 (Time 0_01_01;02).jpg


 Предварительная силовая
В QCW куда эффективнее увеличить напряжение в контуре чем ток. Для этого необходим boost, либо же трансформатор вольт добавки.
Немного выгоднее использовать трансформатор (бжт) т.к это дешевле (не всегда), проще, надежней, нет необходимости в ФНЧ. БЖТ чаще всего имеет достаточно большой вес и габариты, это его единственный недостаток.
Я использую гальванически развязанный тс-380
Плавный старт реализован на 10 амперном реле, резисторе в 180ом и таймере на 555 с задержкой в 10 секунд.
После, стоит диодный мост на 10а 600в и конденсатор на 10000мкф с пленкой на 14.1uF 630в, разряжаемая резистором на 25к 25ватт

 Buck + драйвер
Buck можно назвать самой хрупким элементном всей конструкции, он пропускает через себя импульсы огромной мощности.
Крайне не рекомендуется использовать МК как ШИМ в бак, в большинстве случаев это приводит его к взрыву, по причине глюков МК от наводок. Автогенераторы можно сразу забыть, они крайне не стабильны и обречены на взрыв (именно в баке Теслы).
Лучший вариант генерировать импульс управления МК, затем преобразовывать его в аналог с помощью ФНЧ и уже потом подать на ШИМ управляющий транзистором. В качестве ШИМ можно использовать практически любую микросхему для ИБП (к примеру 494), либо же собрать его самому. Крайне аккуратным нужно быть с ОС бака паразитная индуктивность и емкость может быть крайне не желательна, и перевести к различным отрицательным эффектам. Если же ШИМ без ОС то стоит по заботится о различных защитах.
я же использую ШИМ 494 (т.к самое доступное), советую из ос выкинуть все кроме делителя напряжения (причем собрать его на резисторах в ~100K 1-2W). я так же повесил бусинку на провод ОС и скрутил его с земляным для уменьшения индуктивности, только после этого все стало работать нормально. Не стоит забывать про развязки между интером, ШИМом и драйвером транзистора, мне попали под руку HCPL-M601, хорошо себя зарекомендовавшие. питается от ТППшки в 1а. В качестве ключей использовал 2х 50b60 с резистором в 10 ом и бусинкой на каждый затвор, который тягается 8 амперным драйвером. в качестве обратного диода в нижнее плече использован FFH75H60S (наверно перебор, но за то с запасом). Дроссель в 140uH намотанный на железе 2 ШЛ с зазором в 6 мм. Зазор лучше сделать по больше для уменьшения шанса перенасыщения дросселя.

недостатки такого бака в отсутствии возможности выдавать на выходе 0в, стабильно держит напряжение без нагрузки (иначе на выходе напряжение питания), также возникает резкая просадка в момент старта из за тормознутости ОС.


форма напряжения на выходе бака

 Мост + драйвер
в силовой электронике все должно быть как можно короче и как можно толще. По этой причине провод с дросселя идет сразу на сдвоенный мост на 50b60, обвешанный пленкой в 30uF 630в. Пленка очень важная вещь, она должна быть Качественной, с запасом по напряжению. В идеале MKP, но я использую CBB22(не лучший вариант). на затворах стоят супрессоры на 24в, все это управляются через GDT на небольшом Epcos колечке (B64290-L647-X38, T38, R29.5х19х14.9) с коэффициентом 5:4. в первичной обмотке GDT стоит синфазный дроссель с одним витком.

В качестве драйвера используется Universal DRSSTC Driver 2.7C по классической схеме с питанием от ИБП на 23в + дополнительный конденсатор в питание на 4700uF. не советую использовать БЖТ по причине не стабильного напряжения, большого веса. Драйвер подключен к интеру через PC817, как оказалось её скорости вполне хватает для таких нужд.
Ещё одна не мало важная вещь это предиктор, без него температура кристаллов транзистора приблизится к температуре ада. я использую классический LR, индуктивность примерно 10-50uH, позже осознал что RC наверно работал бы немного лучше, т.к у LR напряжение с тт больше влияет на угол сдвига.
ТТ ОС намотал на одном советском феррите 2000HM, около 150 витков нагруженных резистором на 1W 46Ohm (как оказалось этого достаточно для старта с 10в в силовой).
ТТ OCD намотан на двух таких же колечках, но уже с коф. трансформации в 1225 и нагруженный резистором в 1W 22.5Ohm. защита настроена на 280А

UD2.7 минимальный драйвер для стабильной QCW. Для более крутых и мощных конструкций уже нужны специальные “плюшки”, такие как старт от принудительного генератора, контроль частоты, более быстрая OCD и прочие изменения (практически ПЛИС драйвер)


импульс на затворе ключей

 Контуры
Наверно самая сложная в изготовление и настройке вещь, имеющая большое количество тонкостей. Основная задача обеспечить уверенный старт на верхнем полюсе. вроде бы все просто, изготовить колебательную систему в которой частота вторичного контура ниже чем частота первичного. но не стоит забывать что при увлечение коэффициента связи и разницы между собственными частотами контуров, увеличивается расстояние межу полюсами, падает импедансное сопротивление на частоте между полюсами. это все приводит к ветвистым разрядам, скачущей резонансной частоте (с полюса на полюс), скачкам току, выходу из строя деталей.
Очень не мало важна добротность вторичного контура (особенно в схемах автогенераторных без старта на фиксированной частоте) часто это приводит к старту на нижнем полюсе. Для избежание этого используйте только ровную трубу, проволоку без скруток и волн, укладываете как можно плотнее и ровнее. Тороид стоит делать по больше, так же как и терминал. у MMC должен быть запас по напряжению >30% (рассчитать можно через реактивное сопротивление емкости) лучше всего подходят Epcos MKP, CBB81. Частота верхнего полюса рекомендованная в районе 300-450kHz, коф.связи 0.3 - 0.45, разница между собственными частотами контуров 20-1kHz.

У моей конструкции полюса 259kHz и 375kHz
коф связи 0.356.
импеданс на 259kHz(нижний) 13.5Ohm; 375kHz(верхний) 19.67Ohm; 316kHz(середина) 4.5Ohm,
разница между собственными частотами контуров 3kHz
MMC на 12nF 23kV (с напряжением перебор немного, но так было немного дешевле)

 Прерыватель и немного о управление
интер реализован на atmega8a + hc05 + кварц на 16MHz. Формирует 2 импульса, PWM пилу для buck и прямоугольник для драйвера моста. Управляется полностью через bluetooth с android, имеет достаточно большой функционал для классических QCW.
есть функция одиночного и циклического импульса.
позволяет регулировать:
амплитуду
время накачки
время паузы
время спада
амплитуду и время поджига (ступеньки)

немного о схемотехнике. питается интер от сетевого трансформатора стабилизированного 7805 обвешанной достаточно большой емкостью. экранировка кварца и тантал прямо на ноги МК решили проблемы с зависаниями. интер полностью гальванически развязан со всем остальными блоками.

немного о управление. для получения максимально низкочастотного звука от разряда необходимо сделать плавный спад продолжительность практически равной половине времени нарастания. для получения максимально ровных, мечевидных разрядов нужно стараться запускать теслу с минимального напряжения (напряжения которого хватает для старта автогенератора, в моем случае это 15в), но не стоит забывать что на низком напряжение увеличивается шанс старта на нижнем полюсе. для получения разрядов больше напоминающих классическую DRSSTC (ветвистых) можно использовать форму сигнала в виде полу-синуса, с длительностью немного меньше чем у обычная пилы.

немного о допустимой мощности. одиночный моста на 50b60 держит максимальный ток ~150а на BPS около 1Hz и накачкой 20ms,
на более высоких BPS под 20-25Hz ток падает до 60а, а мост на FGH60N60SMD держит до 80а в таком режиме. Крайне не рекомендую делать время задержки между импульсов короче времени накачки (заполнение должно быть меньше 50%).

 Корпус, охлаждение, заземление
Размером 46х14х46см выполнена из 10мм фанеры и окрашена. контуры располагаются на акриловой платформе на высоте 14см, сделано для уменьшения наводок, которые как оказалось весьма не слабые. вся управляющая электроника размещена в 2 металлических коробках от ATX
Охлаждается это все 4 вентиляторами (2 больших, 2 маленьких на мост) в общей сумме потребляющие 10 ватт.
Как оказалось заземление весьма сложная вещь. была сделана средняя точка на сеть через 100нФ 1000В к78-2, к ней подключаются 2 металлические коробки. каждый радиатор подключен через отдельный конденсаторы и на минус силовой, и на среднюю точку сети. Холодный конец вторичной катушки подключается либо на среднюю точку сети, либо на настоящее заземление.



больше фотографий и в большом разрешении
https://drive.google.com/open?id=0BzUnymVEkKGhSlAycl95M1NTYVE

Спасибо Глебу Алексееву, Сергею Закарпатскому, Сифун’у за полезные советы.

Re: 2xHalf Bridge QCW DRSSTC от MuratovAS

Добавлено: 07 авг 2016, 22:13
BSVi
Среъезный проект. А как с большим BPS? Или как и у меня БЖТ долго заряжает конденсаторы?

Re: 2xHalf Bridge QCW DRSSTC от MuratovAS

Добавлено: 08 авг 2016, 08:34
MuratovAS
BSVi писал(а):Среъезный проект. А как с большим BPS? Или как и у меня БЖТ долго заряжает конденсаторы?


Мост возможно и 2Hz и 3Hz выдержит, на таком токе, а вот бак скорее всего нет. Конденсатор заряжается достаточно долго. Поэтому было решено что 1Hz, даже после часа работы температура на радиаторах ненамного поднимается.

Re: 2xFull-Bridge QCW DRSSTC от MuratovAS

Добавлено: 17 сен 2016, 08:48
MuratovAS
Все же я рискнул запустить свою конструкцию на больших БПС. Максимально тестировал на 10герц 22мс на протяжение 30 секунд, как оказалось держит достаточно стабильно. Напомню, что у меня бак и мост собран на сдвоенных 50b60 и ток в контуре около 260а. Кап в питание через пару секунд основательно проседает, 2 метра есть только на первых 3-5 выстрелах, но ниже 1.6м не опускается. Мне кажется это предел для такой конструкции. Большие бпс это сила :)

Извиняюсь за такое плохое видео, снимал и управлял с одного телефона.


P. S При первом запуски и съемке видео произвел не мало кирпичей :lol:

Re: 2xFull-Bridge QCW DRSSTC от MuratovAS

Добавлено: 17 сен 2016, 16:15
iEugene0x7CA
Прочитал темку, очень жирнючая. Её бы в стейку на TQFP. :)

MuratovAS писал(а):Кап в питание через пару секунд основательно проседает, 2 метра есть только на первых 3-5 выстрелах, но ниже 1.6м не опускается. Мне кажется это предел для такой конструкции. Большие бпс это сила :)

Насчет проседающего капа — у буржуев они стоят целыми батареями, вплоть до 4-х штук в конструкции.
Правда, основная лажа скорее в дохлости наших проводок — решением может быть подключение к 3-фазной розетке, имеются во многих домах под электроплитку.

Re: 2xFull-Bridge QCW DRSSTC от MuratovAS

Добавлено: 04 янв 2017, 17:50
MuratovAS
Доброго времени суток. удалил код картинок из статьи, все же гугл закрыл дырку в своей системе, и фото исчезли. Теперь фото только на гугл диске.
Немного о изменениях в конструкции.
Заменил пленку между радиатором-заземлением на Y капы. я считаю, что это надежнее, и они не гудят. Опустил контуры на высоту 9см от электроники.
Поставил тс180-2 как автотрансформатор, теперь напруга не сильно проседает при больших бпс.
Теперь гоняю на 25Hz 4ms; 10Hz 20ms (пачкой); 0.5-2Hz 35ms, транзисторы вроде нормально себя чувствуют ^_^