Перейти к содержанию

Синхронный Симисторный Регулятор


Рекомендуемые сообщения

Обычный диммер, являющийся простейшим устройством регулировки переменного тока является фазным симисторным регулятором и представляет собой схему, открывающую напряжение в нагрузку в определенной фазе.

Недостатком фазного управления является сильный скачок напряжения в момент включения нагрузки и требует подавление помех с помощью дросселей.

Я же хочу представить идею синхронного регулирования. В этом типе регулирования нагрузка включается всегда при переходе напряжения через ноль, а регулирование осуществляется соотношением числа волн которые были поданы в нагрузку и числа пропущенных волн.

Преимуществом его является практически полное отсутствие высокочастотных помех.

С другой стороны недостатком является "моргание", то есть изменение средней мощности в нагрузке с низкими частотами, так что диммировать этим способом лампы освещения крайне не рекомендуется. Зато он отлично подходит для управления мощными нагрузками вроде обогревателей, и в особенности, двигателями вентиляторов, насосов, так как на них крайне неблагоприятно воздействуют те самые броски напряжения, что выдает схема фазного регулятора при включении.

Простой аналоговой схемы которая бы отслеживала переход через ноль, и включала целое число волн с нужными соотношениями не существует, поэтому я пошел путем контроллера.

В качестве такового подойдет почти любой простейший контроллер, имеющий два входа АЦП и по крайней мере еще один цифровой выход. Я же использовал PIC16HV616. Он имеет собственный регулятор питания, встроенный источник тактового сигнала, так что схема получилась с минимумом обвязки.

post-148052-0-16901400-1467912380_thumb.gif

Итак, прежде всего сетевое напряжение попадает через резистор на оптотранзистор. Диод VD1 защищает его светодиод от обратного включения.

На вторичной части питание контроллера через резистор подается на фототранзистор и - вход АЦП контроллера AN7. Резисторы R2 и R3 нужно подобрать так, чтобы волна имела полную амплитуду от 0 до 5 вольт.

На вход AN6 подается аналоговый сигнал который отвечает за регулировку мощности.

Далее вывод RC5 через резистор R4 открывает оптосимистор MOC3022, который уже открывает силовой симистор BTA-41. Корпус ВТА-41 изолирован от внутренностей, так что он смазывается термопастой и сажается прямо на радиатор, который для защиты пользователя от удара током в случае повреждения симистора, заземляется.

Программа контроллера должна быть устроена следующим образом:

Выводы AN6, AN7 выбираются аналоговыми, остальные - цифровыми.

Выводы, соответствующие AN6 и AN7 делаются входами, остальные - выходами.

Настраивается прерывание по завершению преобразования. Первое преобразование запускается из main.

Прерывание строится следующим образом.

Работа устройства делится на 2 цикла: отслеживание напряжения и чтение аналога регулировки.

Отслеживание напряжения делится на 2 фазы - фаза включения и фаза выключения.

Фаза включения начинается когда значение аналога превысит около 900-1000 (из 1023). При достижении этого значения увеличиваем переменную состояния на значение мощности. Если она переполняется (после увеличения стала больше чем была), значит выставляем RC5 единицей (открываем симистор).

Далее предсказываем следующее её увеличение. Если после следующего увеличения она не переполнится, значит перед следующей волной нужно выключить симистор, соответственно выставляем флаг нужно или не нужно будет его выключить. Устанавливаем флаг что фаза включения обработана.

Фаза выключения начинается когда значение аналога станет ниже ~500. Читаем флаг потребности выключить симистор и если он установлен, устанавливаем RC5=0. Далее выставляем флаг ожидания фазы включения, меняем адрес читаемого аналогового входа на чтение из RC6, и выставляем флаг цикла чтения аналога регулировки.

В цикле регулировки переводим прочитанный аналог в значение мощности типа int следующим образом

power=analog << 6;

power+= analog >> 4;

таким образом изменению значения аналога 0..1023 будет соответствовать изменение значения переменной мощности от 0 до 65535.

И наконец, меняем адрес читаемого аналогового входа на чтение из RC7 и выставляем флаг цикла отслеживания напряжения.

Значение аналога когда нужно открывать симистор выбирается с помощью осциллографа. Если у вас нет осциллографа, приемлемое значение можно установить на слух. Когда включение нагрузки происходит при существенном напряжении, происходит характерный щелчек. Его хорошо слышно от паяльника, чайника и других приборов. Если вы нашли нужное значение, включение нагрузки при открытии симистора будет беззвучным.

Управляться данная схема может как с помощью переменного резистора вручную, так и с помощью различных приборов и автоматики.

Например можно легко приспособить к ней термосопротивление, согласовав его с аналоговым входом контроллера с помощью операционного усилителя, получив тем самым терморегулятор. Из автоматики идеальной будет та, что способна выдавать аналоговый выход, либо цифровой высокочастотный. Вы сможете легко согласовать такие устройства с данной схемой, избежав тем самым использования щелкающего реле.

Для использования в регулировке трехфазной нагрузкой рекомендуется включать каждую из фаз при переходе через ноль (для схемы "звезда"), тем самым здорово снизив коммутационные токи двигателей. Для этого потребуется отслеживать напряжение в каждой из фаз и задействовать 3 аналоговых входа и 3 цифровых выхода. Оставшиеся 3 входа можно использовать например, для отслеживания токов по каждой фазе для защиты двигателей при обрыве фаз и прочих неприятностях.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Я же хочу представить идею синхронного регулирования. В этом типе регулирования нагрузка включается всегда при переходе напряжения через ноль, а регулирование осуществляется соотношением числа волн которые были поданы в нагрузку и числа пропущенных волн.

Вам, наверное, оптроны типа MOC3063 и подобные незнакомы? И схемы из прошлого века регулирования мощности паяльника, ТЭНа и пр. путем пропуска полупериодов/периодов тоже?

Для использования в регулировке трехфазной нагрузкой рекомендуется включать каждую из фаз при переходе через ноль (для схемы "звезда"), тем самым здорово снизив коммутационные токи двигателей. Для этого потребуется отслеживать напряжение в каждой из фаз и задействовать 3 аналоговых входа и 3 цифровых выхода. Оставшиеся 3 входа можно использовать например, для отслеживания токов по каждой фазе для защиты двигателей при обрыве фаз и прочих неприятностях.

Смысл в таком регулировании для двигателей? Частота при этом не меняется, следовательно, обороту движка тоже. Тупо снижается максимальная мощность на валу.
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

Вам, наверное, оптроны типа MOC3063 и подобные незнакомы?

Доселе невидел :lol: Спасибо за ликбез
И схемы из прошлого века регулирования путем пропуска полупериодов/периодов тоже?

Не, я конечно, догадывался, что нечто подобное существует, однако оно по-видимому мало распространено. По меньшей мере все симисторные регуляторы, что я видел в продаже - фазные.

Смысл в таком регулировании для двигателей?
Устройства плавного пуска. Такое простое снижение мощности требуется когда двигатель раскручивает систему с большой инерцией. Так-же полезно в мощных насосах, чтобы избежать ударов в трубах от запуска.

Как эта схема ведет себя насчет джиттера?

Если имеется в виду блуждание частоты сети, то устойчива. Она же переход через ноль непосредственно контролирует.

Изменено пользователем POlSS0N
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

Софт-стартер, говорите. Опыты на реальных движках под нагрузкой проводили? Если да или если впоследствии будет - поделитесь впечатлениями.

Нынче все чаще для таких целей используют частотно-регулируемые электроприводы (ЧРЭП). Благо на сами частотники цены уже не так кусаются. Правда, не каждый может себе позволить. :(

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

Нет, не "блуждание частоты сети". Колебания точки открывания из-за несовпадения реального "попадания" момента открывания в одну и ту же точку сетевого напряжения вследствие дискретности программной отработки управляющего сигнала МК. То, чего нет в принципе в аналоговых системах регулирования. Там есть, конечно, свои источники неточностей, но меня интересует именно озвученная.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

я догадывался, что нечто подобное существует, однако оно по-видимому мало распространено. По меньшей мере все симисторные регуляторы, что я видел в продаже - фазные.

Фазовое регулирование применяется в основном только для регулирования яркости ламп накаливания. Там число-периодное регулирование не применимо из-за сильного мерцания. А регулирование мощности нагревателей практически 100% построено именно по такому принципу. Оптрон МОС3063 и ему подобные как раз и обеспечивает коммутацию только в нуле синусоиды.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Чтобы не было джиттера, делают прерывание по входу, на который подключен детектор нуля. Видно, что топикстартер никогда не читал "Мурзилку" "Радио". Там схем с таким принципом управления, более того - с пропусканием чётного количества полуволн, чтобы симметрично нагружать сеть, хоть на логике, хоть на МК - за последние лет 15 был не один десяток.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Нет, не "блуждание частоты сети". Колебания точки открывания из-за несовпадения реального "попадания" момента открывания в одну и ту же точку сетевого напряжения вследствие дискретности программной отработки управляющего сигнала МК.

Время одного преобразования - 4 мкс. Обработка результата преобразования - два int сложения и if с неравенством - около 20 инструкций по 0,5 мкс каждая. Итого дискретный шаг слежения - в районе 15 мкс.

Скорость нарастания напряжения - 2*pi*50*sqrt(2)*220*cos(0)=~100 КВ/с. Умножаем - получаем неточность открытия вызванная дискретностью - 1.5 вольта, то есть порядка падения напряжения на самом симисторе. Так что попадание довольно точное.

Софт-стартер, говорите. Опыты на реальных движках под нагрузкой проводили? Если да или если впоследствии будет - поделитесь впечатлениями.

Проводил моделирование, никаких причин для беспокойства не заметил. В целом пуск через симисторы таким способом получается гораздо мягче чем через пускатель. Естественно постоянная работа в режиме пропуска волн не рекомендуется, но если нужно чтобы насос плавно подал давление, то секунда-две в таком режиме движку не повредит.

Изменено пользователем POlSS0N
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Моделирование (симуляторы) или эксперименты (на реальном двигателе)?

По поводу определения нуля и дальнейших отсчетов - я в свое время задействовал дискретный вход, прерывания и таймеры.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Здесь вел тему.

http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=153320

Все нормально работает для насосов и вентиляторов. Испытывал на насос с трехфазным асинхронником. По реализации и по кпд получается лучше частотников.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

dkg10, пробежал бегло Вашу тему. С утверждением о лучшем КПД регулятора с пропуском периодов по сравнению с обычными стиральными порошками не названными частотными регуляторами, категорически не согласен. Асинхронные моторы плохо поддаются регулированию скорости фазоимпульсным способом и уменьшением напряжения питания, и пропуск периодов здесь не будет исключением. Физика у АД такая, что скольжение идет в потери, а увеличенное - в увеличенные потери. Маленькие моторы при этом дополнительно нагреваются, более-менее мощные горели бы.

Изменено пользователем J_Ohm
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

обычными стиральными порошками

А к чему это вы написали здесь?! Может мозги не будем пудрить друг-другу!?

Асинхронные моторы плохо поддаются регулированию скорости фазоимпульсным способом

Про фазоимпульсный способ речи вообще не вел. Там возникают высшие гармоники и естественно -потери. Хотя , справедливости ради, можно упомянуть те же тиристорные приводы , которые были популярны в эпоху, предшествующую ЧП. Многие из тех решений неплохо справлялись со своими задачами и , забыты не заслуженно , наверное.

уменьшением напряжения питания, и пропуск периодов здесь не будет исключением
Есть в ж Радио статьи по поводу регулирования скорости электродвигателей таким способом. Там убирались периоды микроконтроллером.
Физика у АД такая, что скольжение идет в потери, а увеличенное - в увеличенные потери

Дело в том, что при уменьшении числа периодов меняется и частота питания двигателя ( по основной гармонике ) и , одновременно, уменьшается питающее напряжение, что в общем то и имеет место в реальном ПЧ , вот только достигается это не с помощью двойного преобразования (как в ПЧ, а все они работают по одному принципу 1. двойное преобразование и 2. синтез требуемой частоты), а более простым (сказал бы даже естественным ) способом у которого кпд выше по определению. Никаких перегревов статорной обмотки двигателя насоса, с которым проводились эксперименты мной замечено не было.

. Маленькие моторы при этом дополнительно нагреваются, более-менее мощные горели бы.
В экспериментах мотор был на 1,5 Квт, обычный трехфазный асинхронный. Изменено пользователем dkg10
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

"Там возникают высшие гармоники..." - не поверите, но и в данном методе они возникают тоже. Разница в спектре и амплитудах составляющих.

"Дело в том, что при уменьшении числа периодов меняется и частота питания двигателя ( по основной гармонике ) и , одновременно, уменьшается питающее напряжение, что в общем то и имеет место в реальном ПЧ..." - глупости. Основная частота не изменится. А питающее напряжение в данном случае не просчитывали. Уверен.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Основная частота не изменится. А питающее напряжение в данном случае не просчитывали. Уверен

В осуждении, которое по ссылке один из участников анализировал гармонический состав при удалении каждого второго периода напряжения. Получается, что основная и вправду меняется. Становится при этом вдвое ниже. Есть при этом и высшие, но основная из высших - 75Гц получается , на мой взгляд вполне терпимо и не приводит к существенным потерям (на рассеяние например)

, одновременно, уменьшается питающее напряжение, что в общем то и имеет место в реальном ПЧ..." - глупости

А там соотношение есть напряжения к частоте , которое постоянно должно быть . Например, если при частоте поля 20 Гц вы оставите напряжение 220В (как при 50Гц) у вас перегрев обмоток неизбежен, поэтому напряжение тоже уменьшают. Грубо говоря , как в трансформаторах. При неизменном количестве витков в обмотках при уменьшении частоты питания необходимо снижать напряжение, чтобы избежать насыщения сердечника магнитопровода

Изменено пользователем dkg10
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

А к чему это вы написали здесь?!

К необоснованности заявления о непонятно каком лучшем КПД по сравнению с неизвестно чем, при отсутствии цифр.
Дело в том, что при уменьшении числа периодов меняется и частота питания двигателя ( по основной гармонике ) ....
Итак, при пропуске каждого 10-го периода, частота "по основной гармонике" должна стать, вроде бы, 45Гц..?

Однако анализ Фурье показывает, что она по прежнему 50Гц с величиной в 90%. Амплитуда же гармоники 45Гц примерно 10%, как и гармоник 40, 35, 30Гц ... (исходное напряжение с амплитудой 10В). То есть, попытка снизить синхронную частоту не увенчалась успехом.

post-180592-0-26416200-1468195230_thumb.png

So_named_main_harmonic.zip

Никаких перегревов статорной обмотки двигателя насоса, с которым проводились эксперименты мной замечено не было... В экспериментах мотор был на 1,5 Квт, обычный трехфазный асинхронный.
Возможно, что мотор был сильно недогружен или с большим сопротивлением ротора. Или и то и другое. Замечено, что примерно на рубеже такой габаритной мощности, асинхронные моторы посылают с попытками запустить их от примитивных тиристорных "фазокривителей". Изменено пользователем J_Ohm
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

В осуждении, которое по ссылке один из участников анализировал гармонический состав при удалении каждого второго периода напряжения...

Частный случай.

А что будет, если, к примеру, пропускать каждый десятый. Нижняя (ее обычно берут за основную) гармоника будет 5 Гц. И что, движок будет в десять раз медленнее вращаться?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Я думаю надо смотреть на эти расчеты спокойнее. Ну стала одна гармоника с большим весом. А в результате совокупная частота упадет. Пусть даже и не синхронная , то что ?

Да и важно, собственно, не снижение частоты мотора в принципе , а производительность приводимого им агрегата. Если эту производительность можно теперь регулировать - это уже большой плюс, - подключаем схему управления с МК и ООС и все получается в ажуре безо всяких ЧП

Возможно, что мотор был сильно недогружен или с большим сопротивлением ротора. Или и то и другое. Замечено, что примерно на рубеже такой габаритной мощности, асинхронные моторы посылают с попытками запустить их от примитивных тиристорных "фазокривителей".

Обычную воду мотор качал. Конечно для начала включил его на полную (он наружного исполнения), чтобы воды набрал, а потом снижал плавно . Мощность подавалась по алгоритму Брезенхема с минимизацией паузы между включениями

Частный случай.

А что будет, если, к примеру, пропускать каждый десятый. Нижняя (ее обычно берут за основную) гармоника будет 5 Гц. И что, движок будет в десять раз медленнее вращаться?

Ну почему в десять. Вы хоть воображение включайте иногда! И расчетами инженерными надо интересоваться, вообще что это и как...Кстати, сегодня и некоторые осциллографы умеют Фурье анализ проводить. Подал на него частоту и смотри себе на результат

Изменено пользователем dkg10
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Мне кажется, что частота вращения снижается не за счет изменения спектральных составляющих, а за счет снижения действующего напряжения.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

от примитивных тиристорных "фазокривителей".

А мнение было, что в старину были уже такие подобные даже с коммутацией ещё тиратронами вроде как циклоконвертеры назывались

Мне кажется, что частота вращения снижается не за счет изменения спектральных составляющих, а за счет снижения действующего напряжения.

Вращающее поле то все равно меняется. Если каждый второй период убирается там основная гармоника получается 25 Гц, хотя и другие есть , но с меньшим весом.

Изменено пользователем dkg10
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

А мнение было, что в старину были уже такие подобные даже с коммутацией ещё тиратронами вроде как циклоконвертеры

Уж не об этом ли речь? - Привод станка с коллекторным двигателем и фазоимпульсным управлением на тиратронах.

В 1937-ом уже было известно о неважной управляемости асинхронных моторов по скорости, даже с переменным сопротивлением ротора:

post-180592-0-69230100-1468230438_thumb.jpg

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 3 недели спустя...

Кстати, разобрал промышленный софт-стартер, и там именно так понижается стартовая мощность. При пуске он дает 1 волну из 3-х, затем в течении 0,5с увеличивает подачу до 100% и далее шунтирует симистор релешкой.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Все правильно. Он поэтому и получается меньше частотника по габаритам раза в 2--3. Там нет двойного преобразования, соответственно нет батареи конденсаторов, IGBT сборки - тоже нет , следовательно и ...вентилятора тоже нет

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
×
×
  • Создать...