کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

[عباس جبراییلی]

پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

ZVS--ZCS بستگی به المانهای مدار دارد و اینکه در چه شرایطی یعنی ناحیه خازنی یا سلفی ; کار میکند و دست ما نمیباشد -درهیچ یک از مدار های رزونانسی هم -مدار در رزونانس کامل کار نمیکند زیرا شرایطی بوجود میاید که سوییچها درست سوییچ نمیکنند .و مثلا در فول بریج شما مداری طراحی میکنید که در رزونانس کار کند و شکل موجها را هم با اسکوپ میبینید و فکر میکنید که مشکلی وجود ندارد.زیرا همه حفاظتها را هم گذاشته اید و خیالتان راحت است که در اتصال کوتاه حفاظتها عمل میکند--سنسور دمای هیت سینک هم دارید ولی بعد ار مدتی خواهید دید که سوییچها میسوزد خوب پس مشکل کجا بوده؟مشکل در همین شرایط سوییچینگ بوده.برای مطمئن شدن از درست سوییچ کردن انها فقط دیدن شکل موج یک سوییچ در بار کامل کافی نمیباشد.زیرا اگر سوییچ دجار هارد سوییچینگ شود هیچ کدام از حفاظتهای گفته شده قادر به جلوگیری از سوختن ان نیست. در همان فول بریج باید شکل موج درین سورس و گیت هر سوییچ همزمان دیده شود و همه 4 سوییچ باید چک شوند زیرا در شرایط بد هارد سوییچینگ در 2 تا از انها اتفاق میافتد و 2 تای دیگر سافت سوییچینگ دارند.و دیدن یکی از سافتها نباید شما را فریب دهد و فکر کنید که همه مثل هم هستند.http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=we b&cd=4&cad=rja&ved=0CDoQFjAD&url=h ttp%3A%2F%2Fwww.google.com%2Fpatents%2FUS8395099&a mp;ei=R8y0Uf-wGJH64AOU_oCADg&usg=AFQjCNGo2gcN5HI6T33sP0WYty h5X5v0MA&bvm=bv.47534661,d.dmg

[شاهرخ مستقیمی]

پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

سلام مجدد.
اگه از تریستورهای فرکانس بالا برای ساخت کوره استفاده کنیم؛ مسئله ی هاردسوئیچ برطرف میشه؟ چون تریستور با کموتاسیون طبیعی خاموش میشه.
این رو از کسی شنیده بودم که کوره های توان بالا درست میکرد.(البته به گفته ی خودش از روی یه طرح خارجی نمونه میزد و کوره هایی هم که درست میکرد بالای 200کیلو وات بودن.اما میگفت که یه سری دردسرهایی هم داره، فقط خیلی دقیق توضیح نداد چه دردسرهایی؟ یه اشاره ای کرد که خازن رزونانس رو باید اتوماتیک وسط کار شارژ کرد؟!!! یا یه همچین چیزی! oo: )
حالا در حالت کلی سوال اصلیم اینه که به جای IGBT یا MOSFET که روشن و خاموش شدنشون دست ما هست و اگه در زمان صحیح خاموش نشن، هاردسوئیچ اتفاق میفته و سوئیچ بیچاره... چی میشه اگه از تریستورهای فرکانس بالا استفاده بکنیم که با کموتاسیون طبیعی خاموش بشن؟

[عباس جبراییلی]

پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

با سلام--اگر بخواهیم دقیقتر به مسئله بپردازیم قضیه از این قرار است که مدار رزونانس دارای المانهای سلف و خازن و بار اهمی میباشد و سوییچها دارای خازن پراکنده و مسیر اتصال همه اینها و خود ترانس دارای سلف پراکنده میباشد.و مدار کنترل به سوییچها فرمان قطع و وصل میدهد.در چنین مداری میتواند شرایطی بوجود بیاید که اگر مدار کنترل فرمان قطع سوییچ را بدهد سوییچ وصل باقی میماند زیرا خازن دو سر ان هنوز دشارژ نشده و در حال دشارژ شدن میباشد حالا اگر سوییچ پایینی در این شرایط فرمان وصل بگیرد هردو خواهند سوخت.چاره کار این است که اندکی زمان بدهیم تا خازن دشارژ شده و سپس فرمان بدهیم.همچنین اگر این تاخیر بیش از حد باشد تلفات داخلی سوییچ افزایش پیدا کرده و باز هم خواهد سوخت چاره کار این است که مدار به صورت خودکار این مسائل را ببیند و فرمانها را تنظیم کند.یعنی ان زمان مرده بین پالسهای سوییچها نباید مقدار ثابتی باشد بلکه بسته به شرایط مدار باید به صورت اتوماتیک تغییر کند.این مسئله ربطی به فرکانس بالا یا پایین ندارد و فقط تابع مقادیر المانهای مدار میباشد.و اگر مدار کنترل طوری طراحی شود که این شرایط را تشخیص دهد مسئله حل شده است.

[شاهرخ مستقیمی]

پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

استاد بی نهایت سپاسگذارم ازتون به خاطر پاسخهای عالی که میفرمایین...میدونم که کلمه به کلمه ی فرمایشات شما، حاصل تجربه ی چندین ساله هست،که راحت بدست نیاوردین و الان بدون چشم داشت دارین خالصانه در اختیار ما قرار میدین.امیدوارم که لیاقت داشته باشیم تا حداقل ازشون به نحوه احسنت استفاده کنیم...

علی الحساب طبق فرمایش شما، مدار درایور هر ماسفت باید جداگانه باشه یعنی این:




(این شکل رو از دیتاشیت میکروکنترلر PIC16F887 برداشتم.ماژول درایورH Bridge هست که Dead band قابل تنظیمی داره)


الان من اینطور متوجه شدم که جریان عبوری هر ماسفت رو جداگانه باید اندازه بگیریم تا زمان عبور از صفر رو تشخیص بدیم؟ و به محض عبور جریان از صفر ، اون ماسفت رو خاموش بکنیم.
یا اگه از تریستور استفاده بکنیم ؛ باز هم باید از صفر بودن جریان عبوری تریستور مطمئن بشیم ، بعدش دستور روشن شدن دوتا سوئیچ دیگه داده بشه؟

[عباس جبراییلی]

پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

با سلام-تقریبا بله --اگر به مقاله ای که در چند پست قبلی همین موضوع ارسال شده نگاهی بیاندازید متوجه خواهید شد که برای فهمیدن اینکه سوییچها در ZVS هستندیا خیر چندین راه وجود دارد که این روشی که شما اشاره کردید مدار را خیلی شلوغتر میکند و روشهای ساده تری نیز وجود دارد.و نیازی به تغییر فرمان در هر 4 ماسفت نمیباشد و فقط باید زمان مرده تغییر کند.البته فرمانها باید از هم ایزوله و جدا باشند باشند.همچنین باید یاد اوری کنم که روشهای زیادی جهت فرمان دادن به ماسفتها وجود دارد و فکر میکنم که دوستان فقط با روشهای متداول اشنا هستند که در انها فرمان سوییچها متقارن است مثل روش معمولی-روش شیفت فاز ولی روشهای دیگری وجود دارد که شبیه همین هاست با این تفاوت که انها متقارن نبوده و فرمانها با هم تفاوت دارند.که کاربرد خاص خود را دارند.ولی در کوره القایی معمولا با همین روشهای متقارن کار میشود و روشهای غیر متقارن خیلی جدیدتر بوده و برای افزایش راندمان و کسترش پهنای فرکانس سوییچینگ در عبور از صفر استفاده میشود.تا در بارهای مختلفی بتوان در ناحیه عبور از صفر کار کرد.اگر کسی به مقاله های IEEE دسترسی داشته باشد منابع بسیار بسیار خوبی در زمینه کوره القایی در انجا میباشد که میتواند بهترین راهنما باشد.

[sina_javan]

پاسخ : پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

و فکر میکنید که مشکلی وجود ندارد.زیرا همه حفاظتها را هم گذاشته اید و خیالتان راحت است که در اتصال کوتاه حفاظتها عمل میکند--سنسور دمای هیت سینک هم دارید ولی بعد ار مدتی خواهید دید که سوییچها میسوزد خوب پس مشکل کجا بوده؟مشکل در همین شرایط سوییچینگ بوده.

:surprised: :surprised: :surprised:
یه سوال . در این حالت که تمام حفاظت ها برقرار است چرا باید کلید بسوزد؟ بالاخره سوختن ناشی از داغ شدن است یا ولتاژ زیاد یا جریان لحظه ای شدید دیگه؟ :sad: خوب اگه همه این حفاظت ها را داریم، بالاخره به هر دلیلی باید کلید را محافظت کند دیگه ؟
یعنی منظورتون اینه که یکهو در اثر نداشتن ZVS یا ZSC داغ میشه و قبل از گرم شدن هیت سینک و عمل کردن ترمواستات کلید میسوزه ؟ میشه مکانیزم سوختن کلید علیرغم داشتن حفاظت را قدری بیشتر توضیح بدید؟

[شاهرخ مستقیمی]

پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

مجددا متشکرم ازتون. :nerd:
پس اگه بخواییم ساده کار کنیم، اما اصولی! باید زمان بین سوئیچ کلیدها(باند مرده) رو متغیر کنیم تا سوئیچها سالم بمونن. و اگه بخواییم پیشرفته تر کار کنیم باید دستور هر سوئیچ جداگانه و با توجه به عبور از صفر اون سوئیچ انجام بشه که البته در نتیجه مدار پیچیده تر میشه.
اما تو این پروژه که مد نظرم هست، با توجه به ثابت بودن فلز داخل Work Coil و متغیر بودن دما توسط کاربر روش مناسب و پیشنهادی شما چی هست؟(جنس فلز همواره ثابت هست و مطلقا از نظر مکان داخل Work Coil تکون نمیخوره یا تغییر داده نمیشه)

راستی اینکه فرمودین تو IEEE مقاله های خوبی هست، میشه اسم چندتا مقاله رو بفرمایین؟ شاید بتونم پیداشون کنم! :nerd:

[sina_javan]

پاسخ : پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

در صنعت جند کاربرد ویژه و بسیار جالب دارد یکی از انها بالا بردن توان فرکانسی سوییچها در توانهای بالا میباشدیعنی شما با این روش میتوانید چند سوییچ هم توان و با فرکانس پایین را با هم موازی کرده و به فرکانس بالاتری با توان یک سوییچ دست یابید.و علت ان هم محدودیتهای تکنولوژی در ساخت سوییچهای فرکانس بالا میباشدمثلا با استفاده از این روش شما میتوانید با 2 ای جی بی تی 100 کیلو هرتزی به فرکانس سویچینگ 200 کیلو هرتز دست یابید.و یا با استفاده از همین روش با 4 ای جی بی تی 100 کیلو هرتزی به فرکانس 400 کیلو هرتز دست یابید.بیشترین کاربرد این روش در این زمینه میباشد.

میشه لطف کنید و یکم بیشتر در این رابطه توضیح بدید؟ مثلا فرض کنیم شکل زیر را داشته باشیم:

میشه ترتیب کلید زنی را که میتونه باعث افزایش فرکانس بشه بیان کنید ؟ من که هرچقدر فکر کردم چیزی به ذهنم نرسید

[عباس جبراییلی]

پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

با سلام-در مورد سوختن سوییچها--هنگامیکه هارد سوییچینگ اتفاق میافتد تلفات داخلی سوییچه انقدر زیاد خواهد بود که فرصت انتقال دما به ایت سینکها را پیدا نخواهد کرد و دمای سطح نیمع هادی بشدت بالا رفته واز ناحیه کار درمنحنی دمایی خارج میشویم SOA و سوییچ میسوزد --در مورد اینکه قطعه ثابت بوده و تکان نمیخورد مسئله همچنان پابرجا ست زیرا با داغ شدن فلز فرکانس تغییر کرده و المانهای مدار مخصوصا سلف تغییر میکند و باز هم ممکن است که از ناحیه کلید زنی صفر خارج شده و سوییچها بسوزند.مگر اینکه المانهای مدار طوری طراحی شود که برای ان کار خاص در یک محدوده فرکانسی از کلید زنی در صفر خارج نشود.در مورد مقاله هم شما کافی است که عبارت adaptive controller for induction heating را سرچ کنید و اگر موفق به دانلود انها شدید در همین تاپیک قرار دهید تا دیگران هم استفاده نمایند.در مورد ترتیب سوییچ زنی فرض کنید ای جی بی تی های موردنظر 100 کیلو هرتزی باشند و بخواهیم 300 کیلو هرتز بدست اوریم.زمان تناوب 300 کیلو میشود3.33 میکرو ثانیه --اگر زمان روشن و خاموش شدن سوییچها را 110 نانو فرض نماییم 3 میکرو ثانیه زمان بین هر 3 سوییچ باقی میماند و اگر زمان خاموشی سویچهای بالا نصف سوییچهای پایین باشد 1.5 میکرو ثانیه زمان روشن شدن سوییچهای بالا و 1.5 میکرو برای پایین میماند.یعنی اگر سوییچهای بالا و پایین را یک سوییچ فرض کنیم با زمان تناوب 1.5 میکرو روشن و 1.5 میکرو خاموش میشوند.حال اگر این زمان را بین هر سه سوییچ به طور مساوی تقسیم کنیم یعنی شماره یک1.5 میکرو روشن وسپس 1.5 میکرو خاموشسپس 4 --1.5 میکرو روشن 1.5 میکرو خاموش سپس دو 1.5 میکرو روشن 1.5 خاموش سپس 5--1.5 میکرو روشن 1.5 خاموش سپس سه 1.5 روشن 1.5 خاموش سپس شش 1.5 روشن 1.5 خاموش با این روش هر سوییچ یک سوم فرکانس 300 کیلو سوییچ مینماید و تلفات حرارتی ان اجازه این کار را خواهد داد.ولی اگر میخواستیم با 300 کیلو سوییچ نماییم تلفات بسیار زیادی ایجاد میشد و سوییچ میسوخت.در کل باید منحنی های سوییچ مخصوصا transient thermal impedansرا با دقت مطالعه کرده و زمان تناوب مجاز را از انجا بدست اورد.

[sina_javan]

پاسخ : پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

فرض کنید ای جی بی تی های موردنظر 100 کیلو هرتزی باشند و بخواهیم 300 کیلو هرتز بدست اوریم.زمان تناوب 300 کیلو میشود3.33 میکرو ثانیه --اگر زمان روشن و خاموش شدن سوییچها را 110 نانو فرض نماییم 3 میکرو ثانیه زمان بین هر 3 سوییچ باقی میماند و اگر زمان خاموشی سویچهای بالا نصف سوییچهای پایین باشد 1.5 میکرو ثانیه زمان روشن شدن سوییچهای بالا و 1.5 میکرو برای پایین میماند.یعنی اگر سوییچهای بالا و پایین را یک سوییچ فرض کنیم با زمان تناوب 1.5 میکرو روشن و 1.5 میکرو خاموش میشوند.حال اگر این زمان را بین هر سه سوییچ به طور مساوی تقسیم کنیم یعنی شماره یک1.5 میکرو روشن وسپس 1.5 میکرو خاموش

با تشکر . ولی شما از اول فرض کردید کلیدها 100 کیلوهرتز بیشتر نمیتوانند سرعت داشته باشند. طبق فرمایشات قبلی شما در همین فروم، این به آن معنی است که مجموع rise time+ turn on delay time+ fall time + turn off delay time = 0.1*(1/100Khz)=1us یعنی کلا در هر پریود کلید زنی 1 میکرو ثانیه صرف این حالت های گذرا میشه. شما خودتون قبلا گفتید که کل پریود باید ده برابر این زمان باشه. احتمالا برای اینکه شکل موج مربعی در بیاد دیگه :question: یعنی ذوزنقه ای نشه . ولی اینجا در ادامه گفتید هر کلید 1.5 میکرو روشن - 1.5 میکرو خاموش. پس یعنی از اون تقریب 10 برابری قبلیتون عدول کردید و الان به تقریب سه برابری رسیدید. خوب اینکه ذوزنقه ای میشه ایرادی ایجاد نمیکنه ؟ یعنی فقط ایجاد همون تلفات کلیدزنی بوده که کلید را آسیب میزده و عملا با اینکار تلفات کلیدزنی بین سه تا کلید پخش شده؟ :redface:

[عباس جبراییلی]

پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

با سلام--همانطور که گفته شد این صرفا مثال بود و اعداد دقیق باید از روی منحنی های سوییچ استخراج شود--و در مورد تلفات دقیقا همینطور است و ما تلفات را بین سه سوییچ تقسیم میکنیم تا سوییچ در ناحیه safe operating area کار کند.ان 10 برابر هم برای کاربردهای معمولی میباشدو اگر بخواهیم در فرکانس بالا کار کنیم باید از روی منحنی های سوییچ همه چیز محاسبه شده باشداینکه ذوذنقه ای میشود بستگی به این دارد که تلفات ان از مقدار مجاز بیشتر نشود و بتواند ان را دفع کند.باز هم تاکید میکنم حتما باید از روی منحنی ها کار شود و همینطوری اله بختکی خیر..http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AN875-D.PDF-------http://www.muneda.com/pdf/publications/2008-09_Verification-of-Safe-Operating-Area-%28SOA%29-Constraints-in-Analog-Circuits.pdf

[sina_javan]

پاسخ : پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

با سلام--همانطور که گفته شد این صرفا مثال بود و اعداد دقیق باید از روی منحنی های سوییچ استخراج شود-اگر بخواهیم در فرکانس بالا کار کنیم باید از روی منحنی های سوییچ همه چیز محاسبه شده باشداینکه ذوذنقه ای میشود بستگی به این دارد که تلفات ان از مقدار مجاز بیشتر نشود و بتواند ان را دفع کند.باز هم تاکید میکنم حتما باید از روی منحنی ها کار شود و همینطوری اله بختکی خیر..http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AN875-D.PDF-------http://www.muneda.com/pdf/publications/2008-09_Verification-of-Safe-Operating-Area-%28SOA%29-Constraints-in-Analog-Circuits.pdf

من منحنی های دیتاشیت LUH75G1201 را به عنوان نمونه نگاه کردم و دو مورد زیر مربوط به فرمایشات شما میشود. البته بعضی آیجیبیتی ها هم محدوده SOA را هم دارند.


میشه لطفا یکم توضیح بدید که زمانیکه مثلا با استفاده از سه کلید میخواهیم به سه برابر فرکانس دست پیدا کنیم، چطوری باید از این منحنیها استفاده کنیم.
2- از روی نمودار ها معلوم است که تلفات زمان روشن شدن بیشتر از زمان خاموش شدن هستند. میخواستم بدانم آیا علت اینکه ZCS در ایجیبیتیها مهمتر از ZVS است همین مسئله است یا من اشتباه میکنم؟

[عباس جبراییلی]

پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

محاسبات ان زمان زیادی میبرد و متاسفانه زمانی برای اینکار نمیباشد.

[sina_javan]

پاسخ : پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

محاسبات ان زمان زیادی میبرد و متاسفانه زمانی برای اینکار نمیباشد.

جسارتا یک سرنخی ، ریفرنسی ، پی دی افی، توضیح کوچکی چیزی هم نمیشه لطف کنید و در این مورد ارائه بفرمایید؟ :eek:

[عباس جبراییلی]

پاسخ : کنترل توان کوره های القایی به روشPulse Density Modulation یا PDM

http://semiconductor.jonweb.net/images/artical/powermos4_0.pdf