Bộ chỉnh lưu điều khiển ba pha thyristor

Tôi giới thiệu với bạn một bộ chỉnh lưu điều khiển ba pha trên thyristor, được điều khiển bởi vi điều khiển ATmega8.

Sau khi công bố bộ điều chỉnh nguồn AC ba pha , hóa ra bộ chỉnh lưu ba pha đang có nhu cầu cho người dùng . Tôi đã có một vài cuộc gọi đến thư về việc này. Đối với hầu hết các phần, cần có bộ chỉnh lưu để cấp nguồn cho bộ điện phân, không có yêu cầu đặc biệt về chức năng và độ ổn định, và một người đã yêu cầu biến anh ta thành nguồn để cung cấp năng lượng cho động cơ DC 440V. Dựa trên điều này, một thiết bị như vậy đã được lắp ráp.

Chức năng là tối thiểu - điều chỉnh điện áp đầu ra bằng chiết áp, nút Bắt đầu / Dừng, đèn chỉ báo trạng thái thiết bị, vôn kế (giống như chỉ báo) của điện áp đầu ra trên chỉ báo bảy đoạn. Khi được bật, trình tự pha được kiểm tra tính chính xác, cả ba pha đều được theo dõi trong quá trình vận hành. Bộ chỉnh lưu không có phản hồi. Nó không yêu cầu bất kỳ cài đặt nào, nếu nó được lắp ráp chính xác, nó sẽ bắt đầu hoạt động ngay lập tức.

Chú ý! Có một điện áp đe dọa tính mạng trong mạch! Dành cho người dùng có kinh nghiệm!

Mạch thiết bị để thuận tiện được chia thành các khối chức năng. Điều này làm cho nó có thể thực hiện các thay đổi và cải tiến hơn nữa cho thiết kế. Trong tương lai tôi có kế hoạch thêm phản hồi và thay đổi mạch đo của điện áp được chỉnh lưu.

Thiết bị này về cơ bản là phát triển nghiệp dư và không tự nhận là một kiểu dáng công nghiệp nghiêm túc. Do đó, nếu bạn lặp lại thiết kế này, thì tất cả trách nhiệm cho những thất bại phát sinh chỉ thuộc về bạn.

Bây giờ đến phần mô tả.

Mạch điện.

Tùy chọn 1 - bản quyền, đã được lắp ráp và thử nghiệm. Bảng và mô tả công việc ám chỉ đến tùy chọn mạch này.

Lựa chọn 2. Tôi đã có ý định kiểm tra nó, tôi chỉ đưa ra để xem xét, nó khó khăn hơn để lắp ráp nó, nhưng nó sẽ hoạt động.

Phiên bản của tác giả là dựa trên các mô-đun optothyristor mạnh mẽ MTOTO 80 - 12. Mỗi mô-đun chứa hai opto-thyristor tám-ampere song song. Ba mô-đun được sử dụng, bao gồm theo sơ đồ cầu Larionov. Sự lựa chọn của một mạch điện như vậy được thực hiện vì ba lý do.

Đầu tiên, độ gợn của điện áp được chỉnh lưu nhỏ hơn trong một mạch có ba van, do đó, khối lượng và kích thước của các bộ lọc đầu ra được giảm.

Thứ hai, dây trung tính không được tải, toàn bộ tải được phân bố đều theo các pha, trong một mạng xấu, điều này đặc biệt quan trọng, vì nó là dây dẫn trung tính thường bị quá tải nhất.    

Và thứ ba, trong một mạch như vậy, về mặt lý thuyết, có thể thu được điện áp được chỉnh lưu trong phạm vi 0 - 540 volt. Trong thực tế, các ranh giới sẽ ít hơn, vì với nguyên tắc điều khiển thyristor theo chiều dọc, việc vượt quá các góc điều khiển gần với giới hạn là có thể. Để tránh hiệu ứng này, giới hạn dưới được giới hạn ở mức 10-15 volt. Đầu chỉ bị giới hạn bởi chính mạng. Nếu cần, bạn có thể điều chỉnh phạm vi bằng cách đặt điện trở thành chiết áp chính.

Công suất tối đa trong các mạch như vậy chỉ bị giới hạn bởi dòng điện tối đa cho phép của các công tắc nguồn. Việc tôi sử dụng tám mươi ampe khóa là do số lượng cổ phiếu lớn. Chúng tôi cũng không nên sử dụng các khóa có cấp điện áp dưới 9 (900 volt). Sử dụng tối ưu các lớp 10-12 (1000-1200 volt), đặc biệt khi được cung cấp bởi động cơ DC. Các thyristor, mặc dù chúng có khả năng chống quá tải và quá áp, đôi khi thất bại trong các mạng của chúng tôi. Do đó, tốt hơn là chọn chúng có lề, vẫn tốt khi đặt lò phản ứng ba pha hoặc lò phản ứng ba pha giới hạn dòng điện ở đầu vào, và lò phản ứng dòng điện trực tiếp ở đầu ra. Khi kết nối một động cơ DC, bản thân nó có độ tự cảm, không cần thiết phải kết nối với đầu ra của cuộn cảm, nhưng tôi khuyên bạn nên kết nối một điện trở mạnh song song với động cơ, để phanh tốt hơn. Thông tin chi tiết về tất cả các sắc thái có thể được tìm thấy, ví dụ, trong [1] hoặc được tìm thấy trên mạng, có rất nhiều thông tin về vấn đề này.

Bắt buộc phải cài đặt mạch RC song song với thyristor. Trong phiên bản của tôi, đây là các điện trở PEV-10 39 Ohm và tụ điện MBM 0,1mkf 500v. Tôi không khuyên bạn nên tiết kiệm trên các mạch RC, nếu không có chúng, thời gian sống của thyristor sẽ được rút ngắn rất nhiều. Đó là khuyến khích để cài đặt chúng càng gần các đầu dẫn điện càng tốt. Trong thực tế của tôi, các mạch RC trong các thiết bị khác nhau với thyristor thường không thành công. Cần lưu ý rằng việc sử dụng đáng tin cậy nhất của điện trở dây PEV, v.v. và tụ điện trên giấy MBGO, MBHCH, v.v. Và ngược lại, điện trở MLT và tụ điện K73-xx không tồn tại lâu trong các mạch này. Trong quá trình hoạt động, điện trở và tụ điện có thể trở nên rất nóng, hãy xem xét điều này trong khi cài đặt.

Các mô-đun thyristor được cài đặt trên bộ tản nhiệt, chúng được làm nóng trong quá trình hoạt động, tải càng mạnh, yêu cầu tản nhiệt càng lớn.

Các xung điều khiển từ vi điều khiển được khuếch đại bởi các bóng bán dẫn hỗn hợp T7-T12. Bộ ghép nối hoặc máy biến áp xung được cung cấp bởi điện áp không ổn định 15V.

 Nó không được hiển thị trong sơ đồ, nhưng nó phải được cài đặt, ở phía mạng, bộ ngắt mạch cho tải tính toán, cũng nên cài đặt một bộ ngắt mạch riêng biệt, với dòng điện thấp, cho các pha của bộ đồng bộ hóa và nguồn điện.

Thiết bị được kết nối với mạng 3x380 volt tuân thủ xen kẽ các pha A-B-C, nếu xoay không chính xác, sẽ xảy ra lỗi. Hãy chú ý đến pha chính xác của mạch nguồn và mạch đồng bộ, các pha phải được kết nối chính xác như trong mạch.

Dây zero chỉ cần thiết để kết nối máy biến áp của nguồn điện, nếu cuộn sơ cấp của nó được thực hiện trên 220v.

Nếu vỏ được làm bằng kim loại, bắt buộc phải tiến hành nối đất bảo vệ vỏ thiết bị!

Mạch cấp điện

 Tôi nghĩ rằng nó không cần một lời giải thích, nó sử dụng hai điện áp - 15 volt không ổn định và 5 volt ổn định, mức tiêu thụ trong phiên bản của tác giả lên tới 350 mA, nó phụ thuộc nhiều hơn vào đèn LED và các yếu tố công suất được sử dụng. Bạn có thể sử dụng bất kỳ phần có sẵn, không có yêu cầu đặc biệt. Bạn cũng có thể sử dụng bất kỳ máy biến áp phù hợp nào cho điện áp sơ cấp 220-380 volt và thứ cấp 12-24. Điện áp thứ cấp tối đa bị giới hạn bởi điện áp đầu vào của bộ ổn định năm volt, điện áp không ổn định được sử dụng cho các bộ khuếch đại xung điều khiển. Bộ ổn định loại 7805 được lắp đặt trên bảng điều khiển, với bộ tản nhiệt ở dạng cấu hình đồng.

Đề án đồng bộ hóa khối

Mạch chứa ba kênh giống hệt nhau. Mỗi kênh được kết nối giữa hai giai đoạn, đó là. bao gồm một hình tam giác. Tại thời điểm điện áp pha-pha đi qua 0, một xung được hình thành được sử dụng để đồng bộ hóa trong MC. Chi tiết không quan trọng, nhưng bạn cần tuân thủ xếp hạng, để đồng bộ hóa chính xác hơn. Nếu có một máy hiện sóng hai kênh và bộ chia là 1: 100, bạn có thể chọn các điện trở R33 R40 R47, đặt chính xác hơn xung đồng bộ hóa tại thời điểm giao nhau bằng 0. Để làm điều này, bạn cần tạm thời chuyển đổi các kênh bằng một ngôi sao và đứng với một đầu dò giữa pha và mặt đất, chân kia ở đầu ra giữa mạch chung và đầu ra của bộ ghép quang. Điều này phải được thực hiện hết sức thận trọng, vì mạch được kết nối điện với mạng, có nguy cơ làm cháy bảng và máy hiện sóng. Không cần điều này, tùy thuộc vào tất cả các xếp hạng,

Bộ ghép quang AOT101 đã sử dụng có thể được thay thế bằng bất kỳ bộ tương tự nào, nếu chỉ chúng được thiết kế cho điện áp ít nhất 1000V. Bạn có thể tìm thấy một mạch dò 0 đơn giản hơn trên mạng và lắp ráp nó. Có các mạch đơn giản hơn, không có sự khác biệt, nếu chỉ có một xung đồng bộ được tạo ra tại thời điểm vượt qua 0. Rất nên sử dụng các cầu chì, như thể hiện trong sơ đồ, và sử dụng một bộ ngắt mạch riêng cho đơn vị này.  

Bộ điều khiển và hiển thị

Bộ vi điều khiển ATmega8 cung cấp các xung điều khiển cho các thyristor và cung cấp chỉ dẫn về các chế độ hoạt động. Các xung được khuếch đại bởi các bóng bán dẫn composite T7 - ​​T12.

Bạn có thể đọc về các nguyên tắc điều khiển bộ chỉnh lưu ba pha trong [1], tôi sẽ không mô tả nó ở đây. Bộ vi điều khiển được cung cấp bởi một máy phát nội bộ, tốc độ 8 MHz. Các cầu chì được hiển thị dưới đây trong hình. Đèn LED bảy ​​đoạn có cực dương chung, bốn ký tự. Nó được điều khiển thông qua bốn phím anode T1 - T4, các phân đoạn được chuyển đổi bằng thanh ghi thay đổi. Bạn không thể cài đặt chỉ báo, đăng ký và các mục liên quan nếu bạn không cần vôn kế. Bạn có thể cài đặt bất kỳ loại chỉ báo có sẵn nào, nhưng bạn sẽ cần chọn các điện trở giới hạn hiện tại trong chuỗi các phân đoạn. Đèn LED HL1 hiển thị trạng thái cơ bản của thiết bị.

Bắt đầu và dừng được thực hiện bởi công tắc SB1. Trạng thái đóng - Bắt đầu, mở - Dừng. Điều chỉnh điện áp đầu ra từ chiết áp R30. Núm điện trở phải được cách điện! Các điện trở dập tắt của bộ chia điện áp đầu ra R7, R9 - sử dụng công suất tối thiểu 1 W để ngăn ngừa sự cố trên bề mặt. Điện áp đầu ra được đo trên điện trở R8, không cách ly, do đó toàn bộ mạch được kết nối với mạng! Và mặc dù dòng điện bị giới hạn ở mức an toàn bởi các điện trở R7, R9, phải cẩn thận. Điện áp được chỉnh lưu bởi thyristor có hình dạng phức tạp, vì phép đo của nó sẽ đúng khi sử dụng bộ chuyển đổi RMS bên ngoài trên op-amp, nhưng tôi không muốn làm phức tạp mạch. Kết quả là, một kết nối không chuẩn của ADC MK đã được áp dụng và phần mềm lọc các bài đọc, với mức trung bình. Trong số các nhược điểm của giải pháp này - việc lựa chọn R8 là bắt buộc, trong phiên bản của tôi, nó bao gồm hai điện trở - không đổi ở mức 3,5K và điều chỉnh ở mức 1K. Có thể đạt được độ chính xác cao hơn với các bộ lọc phần mềm, nhưng hiệu suất của MK này chỉ đủ cho tất cả các tác vụ. Độ chính xác thu được trong vòng 1-3 volt, tùy thuộc vào điểm nào trong phạm vi (10-540V) mà phép đo diễn ra. Video cho thấy mức độ chênh lệch với số đọc vạn năng, nhưng trong thực tế điều này hóa ra là khá đủ. Ở các điện áp như vậy, không yêu cầu độ chính xác cao hơn, đặc biệt là do thiếu thông tin phản hồi, điện áp đầu ra sẽ phụ thuộc vào tải và vào điện áp nguồn tối đa.

Cuộn cảm L1 là bất kỳ kích thước nhỏ nào, cần thiết để lọc tốt hơn điện áp tham chiếu của ADC của vi điều khiển. Các công suất C5, C6 phải được lắp đặt càng gần càng tốt với các cực nguồn của MK và thanh ghi. Trong điều kiện dòng điện cao và nhiễu mạnh, chúng cần thiết cho hoạt động đáng tin cậy của thiết bị. Trong phiên bản của tôi, chúng được hàn vào chân của các con chip.

Mô tả công việc

Khi được bật, MK kiểm tra sự hiện diện của xung đồng bộ hóa và trạng thái của công tắc SB1.

Đèn LED nhấp nháy ở tần số thấp trên đèn báo E380 . Khi xung đồng bộ xuất hiện, xoay pha được kiểm tra, A-B-C, nếu xoay đúng thiết bị đã sẵn sàng để hoạt động. Trong quá trình luân phiên ngược, ACB được hiển thị trên đèn báo , đèn LED nhấp nháy ở tần số cao. Nó là cần thiết để trao đổi bất kỳ hai giai đoạn.

Nếu SB1 ở trạng thái mở không được phát xung điều khiển, thông báo TẮT   được hiển thị , đèn LED HL1 sẽ nhấp nháy ở tần số thấp. Nếu SB1 bị đóng, các xung điều khiển bắt đầu đi vào, LED HL1 liên tục bật. Nếu các xung đồng bộ biến mất trong hơn 7 giây trong khi khởi động hoặc trong khi hoạt động, chỉ báo sẽ hiển thị các chữ số 380 , đèn LED sẽ nhấp nháy ở tần số thấp và các xung điều khiển thyristor sẽ bị loại bỏ. Khi xung đồng bộ xuất hiện, thiết bị sẽ hoạt động trở lại. Điều này theo dõi sự thất bại pha của mạng.

Bảng mạch in ở định dạng Sprint Layout , cho đơn vị đồng bộ hóa và đơn vị điều khiển, cả trong kho lưu trữ, phần còn lại của cài đặt được gắn. Các bảng là một mặt, bảng đơn vị điều khiển chứa ba jumper, một trong số đó là dưới microcircuit, nó phải được hàn trước khi cài đặt microcircuit. Không có chi tiết độc đáo, mọi thứ được lắp ráp thực tế từ một sự phân rã. Hệ thống dây điện được thực hiện theo đèn LED bảy ​​đoạn  e40561-l-0-0-w  , chúng có sẵn trong các cửa hàng trực tuyến. Vi điều khiển ATMEGA8L-8PU  , đăng ký thay đổi  74LS595.

Các bóng bán dẫn được sử dụng hỗn hợp  KT973  và  KT972 , bạn có thể thay thế chúng bằng các loại nhập khẩu tương tự. Trong khối đồng bộ hóa là KT3102 , nhưng KT315 sẽ hoạt động  , nó được kiểm tra. Điốt cao áp   1n4007 hoặc KD209v , bạn có thể yêu cầu khác, một yêu cầu - điện áp ít nhất 800V. Điốt  thấp cd521hoặc bất kỳ cái nào tương tự Các chi tiết khác không quan trọng chút nào. Tôi đã khoan các bảng trên một máy khoan thu nhỏ, vì vậy các miếng đệm được làm nhỏ, để khoan thủ công, bạn có thể cần phải tăng chúng. Nên che phủ bảng đồng bộ bằng vecni bảo vệ để tránh hỏng hóc. Bộ vi điều khiển được cài đặt trong bảng điều khiển, nó được lập trình riêng trước khi cài đặt trong bảng. Tất cả các điện trở là đầu ra MLT-0.125, hoặc tương tự. Các điện trở dưới điện áp cao, nên sử dụng các loại MLT -0,5 hoặc tương tự, hoặc quay số từ một số kết nối nối tiếp. Điều này là cần thiết bởi vì quá áp ngắn hạn của biên độ lớn có thể xảy ra trong mạng, và sự cố điện trở trên bề mặt có thể xảy ra.

Các điện trở giới hạn hiện tại R10-R15 loại MLT-1, chúng được lắp đặt trực tiếp trên các đầu nối của mô-đun opt optpler. Các điện trở của bộ chia điện áp đầu ra R7, R8, R9 (xem mạch điện var 1.) cho ADC MK, ban đầu được lắp đặt trên bảng điều khiển, giải pháp này không hoàn toàn thành công, vì bo mạch sẽ có điện áp 540V, nhưng chiều dài của dây dẫn từ chân đầu vào bị giảm ADC MK đến dải phân cách và ít bị nhiễu hơn. Nếu không mong muốn có điện áp cao trên bảng, nó có thể được gỡ bỏ và gắn riêng.

Bộ vi điều khiển đã được flash với một lập trình viên năm dây dưới sự điều khiển của chương trình miễn phí được biết đến rộng rãi Uniprof

Phần sụn trong kho lưu trữ đính kèm, ở cùng một vị trí và tệp của bảng mạch in.

Các cầu chì được đưa ra để cài đặt trong chương trình này, khi sử dụng một cầu chì khác - Hãy nhớ rằng FUSE đi kèm là FUSE mà không có dấu tích!

Thiết bị được lắp ráp để kiểm tra hiệu suất, tôi áp dụng các dạng sóng của điện áp đầu ra ở các góc điều khiển khác nhau, tải hoàn toàn hoạt động 4 kW.

Dao động của xung đồng hồ với một trong các pha so với phổ biến.

Xung điều khiển kép trên bộ thu T7, tương đối phổ biến.

Văn học

• 1. Chernov E.A., Kuzmin V.P., Sinichkin S.G. Tài liệu tham khảo "Nguồn cấp điện cho máy CNC" 1986.
• 2. V.M. Hướng dẫn nghiên cứu "Nguồn điện của lò điện trở" năm 1982
• 3. A.V. Evstifeev "Bộ vi điều khiển AVR thuộc họ Mega, hướng dẫn sử dụng" 2007

Tệp đính kèm:

• cầu_3f_reg_user.rar (33 Kb)