Коммутация индуктивности.

Minzdrav,

У меня готова схема. Что бы разрядить магнит используется экспоненциальный разряд(ёмкость времязадающий элемент) ёмкости(не линейный, выбрал из общих соображений - большинство процессов протекают по экспоненте, этот так же наверно), она подключена на PWM(вертикальный регулятор). Длительность импульсов экспоненциально уменьшается, на выходе стоит D-защёлка, которая реализует реверс ключей с такой же экспоненциально убывающей задержкой на разряд. Перед сборкой силовой части я решил обсудить этот вопрос, так как мне кажется что не всё гладко пройдёт, из за сдвига фаз ключи не будут запираться. Что бы ничего не упалить, нужно разобраться в силовой части.

 

Вот сама схема, на рассыпухе без пик. Справа светодиоды - тиристорные оптроны, которые коммутировать должны мост.

 

Я не знаю Инде...
Это не мой уровень знаний.

 

Minzdrav,

Не важно, может кто есчо ответит.

 

Провёл первые тесты. Как оно работает понять врядле возможно из за тех самых сдвигов фаз. Ну или я не понимаю принципы работы фазосмещающих цепей (

Попробовал для начала на одном ключе, ну что бы встречно ничего не упалить. Для теста взял небольшой дроссель.

В первом тесте обычный 2x диодный мост, последовательно ему тиристорный оптрон. Результат - после включения ключа ток минимален, отключение не происходит после снятия сигнала(ключ не запирается).

Во втором тесте включен тиристорный оптрон последовательно с дросселем, но параллельно ему включен гасящий диод(что бы не спалить ключ). В результате ключ управляем, но при этом источник питания начинает звинеть, вероятно он накоротко замыкается через обратный диод, когда дроссель отключается. Что странно на осциле обычный полупериод. На всех элементах цепи.

 

Потестил разные включения ключей, кроче говоря хз как они запираются и как реализовать реверс. Что бы тир запёрся необходим параллельно включённый диод, иначе они не запираются ни при каком виде включения. Есть последний вариант поставить в параллель два тиристора прямо включённых(или через диодный мост), один отключать, второй отключать с задержкой. Это я не пробовал, но сомневаюсь что сработает. Так как включение диода параллельно другому никак не сказывается на цепи.. pn переходы и прочее. Можно подумать что эти приборы не пригодны для мостовой схемы, но на моторах отлично работают. Короче на данный момент ничего не ясно

Проще конечно собрать управляемый мост на мосфет, но они не держат такие мощности и не столь доступны как тиры. Странно что в сети нет конкретной инфы, видимо задача просто не решается.

 

Indy_, Как вы понимаете индуктивность? Если в двух словах...

 

Ronin_,

Инертный элемент цепи, который накапливает энергию в виде магнитного поля. При его отключении происходит обратное выделение энергии в цепь в виде самоиндукции. За счёт инертности происходит сдвиг фаз напряжения и тока, подобно ёмкости это реактивные сопротивления, которые не подчиняются омическим законам(некирхгофовские цепи).

 

Инде, рейлган изобретаете, что ли?

 

SadKo,

Он проще, там реверсировать не нужно сотни генри. Раз включил и энергия пошла через ключ в одном направлении.

 

Нет таких. Законы Кирхгофа - это просто расписанный по двум ортогональным переменным (u, i) закон сохранения энергии.

По теме - 20 лет паяльника не видел, но попробую посоветовать

• Тиристор не закроется, пока через него есть ток (или до смены полярности). В этом смысле "коммутировать" его бессмысленно - можно только включить.
  
• Если речь идет о высоких напряжениях (что у вас, я не понял), то лучше использовать не полупроводниковые приборы, а газоразрядные (ex.: водородный тиратрон ТГИ1-1000/25 - для коммутации импульсов с током до 1000 A при напряжении на аноде до 25 kV ).

 

gazlan,

Условно говоря не омические цепи, где те самые сдвиги фаз.

> Тиристор не закроется, пока через него есть ток (или до смены полярности). В этом смысле "коммутировать" его бессмысленно - можно только включить.

http://electricalschool.info/electronica/1813-upravljaemye-vyprjamiteli-ustrojjstvo.html

На скрине в вариантах A, B ключи запираются благодаря обратно влюченному диоду на L. Это запирает ключи и не даёт возникнуть высоковольтному импульсу. Что бы получить реверс нужно диоды заменить на ключи, но тогда параллельно им должны быть диоды.. Вариант C(без Ж/З) - ключи не запираются. Возможно нужно добавить ключи Ж, но тогда будет высоковольтный всплеск. Возможно нужно добавить ключи З..

> Если речь идет о высоких напряжениях

Их не должно возникать, благодаря шунтирующим диодам, в этом вся суть.

 

Никаких синусоид у вас нет (релаксатор), обратный диод предотвратит пробой тиристора, но не имеет отношения к запиранию (при смене полярности). Иными словами, длительность импульса определяется постоянными времени схемы. Они будут разными для прямого и обратного импульсов, но закрыть тиристор до окончания прямого импульса (смены полярности) не удастся. То есть, частота коммутации должна быть в несколько раз ниже "собственной" частоты релаксатора.

 

gazlan,

Не понимаю о чём вы говорите. Обратный диод блокирует фазовое смещение, без него ключи не запираются. А делает это он путём шунтирования L, когда начнётся обратное выделение энергии(самоиндукция). Дальнейшее что вы описали я не могу понять. У меня в схеме изначально предполагалось использовать динисторные силовые оптроны. Но из за их отсутствия пришлось простейший звуковой генератор собрать на 555, он коммутирует два транса на звуковой частоте - выход включает ключи. Это гальваническая развязка для моста. Но вопрос же не в этом.

Обратный диод корректирует сдвиг фаз. Защита от возникновения всплеска вторичная его функция, я же выше привёл матчасть.

 

Детали управления ключом (оптроны итп) сейчас неважны. Можете даже представить себе механический ключ, замыкаемый вручную и размыкаемый только после полного прекращения прямого така через него.

Ключ на тиристоре включается управляющим импульсом и выключается при прекращении через него тока (обычно, при смене полярности приложенного к нему напряжения). То есть, он полууправляем - его нельзя выключить управляющим импульсом, только включить. Никакие шунтирующие диоды ничего в этом не меняют.

Далее все просто. Полный период складывается из двух полупериодов: прямого - ток идет через тиристор и обратного - ток идет через шунтирующий диод. Величина, обратная времени полного периода и будет "собственной" частотой вашего генератора. Определить период проще всего простым замером по осциллограмме.

Частота коммутации (частота подачи управляющего импульса) должна быть ниже собственной частоты, чтобы ключи гарантированно успели закрыться, иначе они останутся постоянно открытыми .

Если при обратном ходе вы гасите энергию катушки на малом сопротивлении через шунтируюший диод , это может несколько сократить полный период (обратный период делается короче), но ничего не меняет в физике процесса. Фраза "блокирует фазовое смещение" просто лишена смысла.

 

gazlan,

> Детали управления ключом (оптроны итп) сейчас неважны.

Это так, цена на силовые igbt/mosfet не значительна, это если раз купить. Но при экспериментах их нужно множество, так как выгорит их много. Я выбрал именно тиристоры, потому что у меня они доступны, их навалом на любые токи. Мосфет элементарно убивается индуктивным всплеском, тиристоры же невероятно живучие, небольшой ключ выдерживает киловольты и десятки ампер, они не убиваемы. Это в виде мелких, а есчо есть побольше, которые тысячи ампер тянут, эти вообще никак не убиваемы.

> Ключ на тиристоре включается управляющим импульсом и выключается при прекращении через него тока

Да, я знаю как это работает.

> Никакие шунтирующие диоды ничего в этом не меняют.

А вот тут вы не правы. Если из примера выше исключить диод - ключи не запираются.

> Частота коммутации

Не имеет значения. Вопрос про проблему запирания, а не как ими управлять. Я же говорил - генератор звуковой и развязка через транс. Работает как часы".

> Если при обратном ходе вы гасите энергию катушки на малом сопротивлении через шунтируюший диод , это может несколько сократить полный период (обратный период делается короче), но ничего не меняет в физике процесса.

Когда отключается нагрузка на мосте она начинает возвращать энергию обратно в источник, напряжение при этом обратной полярности. Это включает диод и L замыкается через него накоротко и энергия рассеивается на активном сопротивлении L.

> Фраза "блокирует фазовое смещение" просто лишена смысла.

Так согласно теории выше, так это работает реально. Я нагрел много раз тиры, прежде чем тут отписать, из за их не запирания.

 

Не та у вас теория

До того как стать программистом, я не один год занимался промышленной автоматикой. В том числе, тиристорным приводом и высоковольтными генераторами импульсов. Если вы не видите связи между частотой коммутации и "проблемой запирания", то больше мне вам сказать нечего.

 

gazlan,

Классическая теория. При нулевом напряжении ток максимален, это фазовый сдвиг, который не даёт запираться ключам. Диод замыкает L(так как возникает обратной полярности всплеск -Li') при снятии с неё тока, из за чего L не отдаёт энергию и фазового сдвига нет. Согласно этому и отключается мост. Без диодов тиристоры не запираются, многократно проверено.

(К - напряжение, С - ток).

 

gazlan,

Если подать на последовательно включённый тиристор и L положительной полярности импульсы(с диодного моста), то после включения ключ остаётся всё время включённым, не смотря на нулевое напряжение до моста(затягивание тока"). Если параллельно ему поставить диод, то ключ запирается - в этой цепи фазовый сдвиг. Если поставить тиристор до моста в этой цепи он будет запираться, но будет всплеск наверно.

 

Indy_, все что можно, я уже сказал, но вы, кажется, не готовы слушать. Повторю в последний раз.

Забудьте, наконец, про фазовый сдвиг

Все что вам интересно - прямой ток через тиристор. Пока он есть, тиристор не закроется. Всплеск обратного напряжения не зависит от того, есть у вас шунтирующий диод или нет - он обусловлен электрической инерцией катушки - индуктивностью (aka "Электрический маятник"). Обратный диод просто позволяет быстрее погасить его.

Начальные условия: тиристор закрыт, индуктивность разряжена. Окочанием полного цикла будем считать момент возврата к начальным условиям. Полный цикл релаксатора складывается из двух полупериодов - прямого (ток течет через тиристор) и обратного (саморазряд индуктивности). При заданных RLC и E (напряжении источника), длительность прямого хода оказывается заданной, длительность обратного хода можно сократить, принудительно разрядив индуктивность через обратный диод. Величину обратную полному периоду назовем собственной частотой релаксатора. Определить ее можно прямо по осциллограмме.

Коммутировать тиристор с частотой большей собственной, значит подавать на него питающее напряжение в тот момент, когда он еще не закрылся, а катушка еще не разряжена. В результате, либо тиристор окажется открытым постоянно, либо противоэдс катушки будет направлено встречно питающему напряжению.

Таким образом, лимитирующим фактором оказывается длительность полного периода, которую можно несколько уменьшить, принудительно разряжая индуктивность через шунтирующий диод, но невозможно сделать меньше длительности прямого хода.