Проблема обратной связи в индукционной печи

Блог им. zaman

Введение

Так уж вышло что, мой друг, учащийся в Киевском Национальном Университете им. Т. Шевченко на кафедре химии, ввязался в это дело, попутно подцепив меня. Так как не у него, не у меня нет нужного образования (я по образованию программист, год как работаю WEB-Программистом, заканчивал Черниговский Технологический Университет по специальности системное программирование. Схемотехнику и компьютерную электронику проходили, но как-то не все впитал, не все понял) то делается это все на чистом энтузиазме, догадках, и знаниях переваренных из цикла статей ИХХТ СО РАН по индукционному нагреву.
Неделя опытов и куча сожженных деталей дала результат, и индуктор заработал, но далее мы попали в тупик.

Схема и описание устройства

В процессе зажигательных экспериментов (2шт IRFP460, 3шт IRFP360, 10шт MAX4420) отказались от задуманного силового моста [статья 5] и применили несимметричный полу мост [статья 1 и 7], также отказались от применения MAX4420 из-за быстрого выхода их из строя, не всегда по понятным причинам, заменив их IR2110. Данными действиями мы добились стабильной работы при питании силовой части от ~30В, а также будущей совместимости с IGBT транзисторами (которые по нашему мнению не будут греться при питании силовой части от 311В из-за меньшей емкости затвора, тем самым менее искажая управляющий сигнал), в замену греющимся IRFPх60.
Схема получившаяся в результате опытов. Схема в P-CAD2006
Схема

В точке Т1 подключен заземленный осциллограф которым засекаеться резонанс контура, частота его подстраивается VR4 100k, имеем такую картину:
1) Резонанс в контуре ~170кГц с трансформатора тока(одна обмотка)

Если подключать осциллограф к трансформатору тока Т3 не подключаясь к минусу схемы не трансформатором не осциллографом, то видна такая картина:
2) Сигнал с дифференциального трансформатора тока
Компаратор MAX942 настроен так что от 0,4В он срабатывает и выдает +5В.

На этом этапе мы столкнулись с проблемой: мы не можем увидеть сигнал с компаратора осциллографом. Когда он заземлен то при включенной силовой части все горит к чему прикоснутся им, когда не заземлен то горит не зависимо от силовой части. Может есть способ это обойти?

На этом изображении сигнал с Т2, при этом выход компаратора не подключен к схеме, а подключен к земле через резистор 1к. Частотомер в данном месте показывает 1,4 МГц, на такое мы не рассчитывали.
4) Сигнал который должен идти на компаратор, снят трансформатором тока, заземлен 1 кОм

К трансформаторам Т1 и Т2, к каждому, параллельно подключен резистор 2к

Ожидаемый принцип работы

Было проверено что U3 генерирует меандр от 46 кГц до 530кГц. При включении U3 генерирует сигнал заданный резистором VR4, он должен быть минимальной частоты. С помощью VR1 C10 и VR2 C11 сигналу добавляется Dead Time 1мкс и поступает на драйвер U1, далее на индуктор.
Индуктор лучше всего запускается на своей частоте резонанса и с Т3 колебания резонансной частоты контура(частота больше нежели изначально поданная U3) поступают на U4 которая их преобразовывает в меандр с амплитудой 5В. Поступая на 14 ногу U3 сигнал сдвигается благодаря VR3 C21, тем самым компенсируя задержку переключения силового моста и других элементов схемы. Далее система работает на резонансной частоте контура, которая меняется при внесении в контур металлы, феромагнетики и тд.

Чего добились

T1

T2

T3

Индуктор


Когда дошло дело до тестирования компаратора, резистор R10 имел номинал 27 Ом, подавая на компаратор сигнал с Т1 с амплитудой 2-10В удавалось иногда поймать с него нужный сигнал, и система сама подстраивалась под частоту контура (латунь и большой ферит двигали частоту и это было видно осциллографом), но чтобы это сработало, приходилось настраиваться на резонанс резистором VR4, а после уменьшать частоту которая им задается.

Компаратор сменен несколько раз, каждый проверяется тестером и последний, срабатывает от 0,4В, от независимого источника. Но с Т3 он не работает, резистор на Т3 переменный и изменение его сопротивления ничего не меняет.

Итог

Просим, хоть какой-то помощи в решении данной проблемы, пожалуйста.

10 комментариев

avatar
Айда наматывать нормальный трансформатор?
Двухкаскадный 1к33 виткам.
Обвязать шоттки + стабиллитрон на 5.1В встречно (две цепочки параллельно противофазно. Ну и диодную вилку.
И нацепить его неплохо бы на сам индуктор.
avatar
Трансформатор двухкаскадный. как у нас Т3?
Диодная вилка это что? выпрямительный мост?
avatar
Я не знаю что там где?
Ни по тексту, ни по фото, ни по схеме не ясно что там у Вас стоит.
bsvi.ru/uploads/MalleusMaleficarum_13868/double_3.pdf отсюда требуются D 5 6 7 8 10 11. Д5 Д8 — диодная вилка.

bsvi.ru/transformator-toka/ — Вот вообще.
avatar
Надеюсь, вот этим я ответил, почему при подключении осциллографа все взрывается.
avatar
Спасибо за советы, смогли безопасно смотреть осциллографом сигналы.
На затворе нижнего силового транзистора такие вот выбросы:


Осциллограф выставлен 5В/дел 2мкс/дел.

Нужно ли бороться с выбросами, ведь они почти 7В, и как это сделать?
avatar
Конечно, нужно. Это — эффект Миллера (можешь погуглить, в интернетах много про это написано). Скорее-всего, не правильно разведена плата.
avatar
действительно, пустили землю от платы управления к ключам дополнительную и все прошло
avatar
Ну а как на работе сказалось? Стабильность есть? Интересно всетаки :)
avatar
да, в той части улучшения есть, но обратная связь все-равно плохо заводиться, хотя на выходе замены компаратора (диодами) имеем красивый сигнал
avatar
Измеряя сигнал на входе согласующего трансформатора (тот что перед индуктором)
на частоте намного выше резонанса контура

на частоте чуть выше резонансной

в резонансе

ниже резонансной


это нормально, или нужно подбирать количество витков в согласующем трансформаторе?
силовые транзисторы греются до 50 градусов примерно за 1 минуту, на дольше не включали из-за нагрева
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.