|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Biến tần nguồn dòng hàn. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / thiết bị hàn Hàn, đúc, mạ kẽm và các công việc khác yêu cầu nguồn điện áp hoặc dòng điện chuyên dụng mạnh (đôi khi có hình dạng đặc biệt). Khi phân tích cấu trúc của các nguồn như vậy, người ta nhận thấy rằng các sơ đồ chức năng của chúng thực tế trùng khớp với nhau. Bài viết này cung cấp một ví dụ về việc triển khai bộ biến đổi điện áp kiểu cầu dựa trên mô-đun điều khiển vi điều khiển vạn năng. Bộ chuyển đổi này không chỉ phù hợp để sử dụng trong các nguồn điện hàn biến tần mà còn trong các hệ thống sưởi ấm cảm ứng, nguồn điện liên tục cho thiết bị điện tử, nguồn điện để mạ điện, bộ biến tần, nguồn điện cho máy phát siêu âm. Nguồn biến tần dòng hàn được đề xuất được cung cấp bởi điện áp xoay chiều 170...240 V và được thiết kế cho dòng tải lên tới 150 A trong 70% thời gian làm việc. Sự khác biệt chính giữa nguồn này và nguồn cổ điển là không có bộ sạc tụ điện lưu trữ riêng, cũng như khả năng thích ứng để giải quyết các vấn đề khác nhau mà không cần thay đổi mạch của bộ điều khiển mà chỉ bằng cách thay thế chương trình vi điều khiển. Về mặt chức năng, nguồn điện hàn bao gồm nguồn điện của các thành phần của nó, bộ chỉnh lưu điều khiển bằng trinistor, biến tần cầu IGBT tần số cao với các bộ điều khiển cách ly quang và bộ phận hàn bên ngoài. Sơ đồ nguyên lý của các khối được liệt kê được hiển thị trong hình. 1. Bộ chỉnh lưu và biến tần được điều khiển và kiểm soát bởi bộ quản lý và điều khiển vi điều khiển, mạch của nó được thể hiện trong hình. 2. Việc đánh số các phần tử trên các sơ đồ này là liên tục.
Khi các tiếp điểm của bộ ngắt mạch SA1 được đóng lại, điện áp nguồn xoay chiều được cung cấp cho cầu điốt, bao gồm các điốt VD1, VD5 và điốt của bộ chỉnh lưu nguồn chính VD11, VD12. Dòng điện được chỉnh lưu sạc tụ điện C4 theo biên độ của điện áp lưới. Nhiệt điện trở RK1 JNR10S470L giới hạn dòng sạc. Thông qua các điện trở R1, R2, R5 và R6, điện áp từ tụ C4 đi vào mạch cấp nguồn của bộ điều khiển chuyển đổi điện áp DA1 TOR233R. Từ thời điểm khởi động cho đến khi điện áp trên tụ điện C10 tăng lên 5 V, vi mạch DA1 hoạt động ở chế độ tự dao động. Khi đạt đến điện áp này, mạch đầu ra của bộ điều chỉnh tích hợp song song DA2 TL431ALP sẽ mở ra, khiến dòng điện chạy qua điện trở R9 và đi-ốt phát quang của bộ ghép quang U1. Transistor quang đã mở của bộ ghép quang này sẽ đóng mạch điều khiển của vi mạch DA1, đảm bảo rằng khóa đầu ra của nó được đóng và quá trình tích tụ năng lượng trong mạch từ của biến áp xung T1 bị dừng lại. Miễn là khóa này được đóng, năng lượng tích lũy thông qua các cuộn dây thứ cấp của máy biến áp sẽ đi vào tải của chúng. Tất cả các cuộn dây thứ cấp được cách điện với nhau và với điện áp nguồn. Để biết thêm chi tiết về hoạt động của bộ chuyển đổi điện áp flyback trên chip TOP233R, hãy xem tài liệu "TOP232-234 TOP663 Thiết kế dòng TOPSwitch-FX Linh hoạt, EcoSmart®, Bộ chuyển mạch ngoại tuyến tích hợp", pdf.datasheetbank.com/pdf/Power-Integrations/140 XNUMX.pdf. Bộ điều khiển và giám sát được thực hiện trên bộ vi điều khiển DD1 ATmega48-20AU. Mạch C34R59 trì hoãn việc khởi động vi điều khiển cho đến khi mức điện áp cung cấp ổn định được thiết lập. Khi kết thúc xung do mạch này tạo ra, bộ tạo RC xung nhịp bên trong của vi điều khiển bắt đầu hoạt động ở tần số 8 MHz. Tần số này được đặt khi lập trình cấu hình vi điều khiển. Điện áp hình sin chính thông qua các điện trở R34 và R35 được cung cấp cho cầu đi-ốt VD24. Dòng điện dao động được chỉnh lưu chạy qua đi-ốt phát quang của bộ ghép quang U7, được đảo chiều bởi điện trở R38. Gần quá trình chuyển đổi giá trị tức thời của điện áp lưới sang 7, dòng điện qua điốt phát dừng trong một thời gian và bóng bán dẫn đầu ra của bộ ghép quang U2 đóng lại, dẫn đến việc cung cấp tín hiệu đồng hồ mức cao cho đầu vào PD1 của vi điều khiển DDXNUMX. Xử lý sự kiện này, bộ vi điều khiển đặt tín hiệu mức thấp ở đầu ra PB3 của nó với độ trễ xác định. Điều này làm cho dòng điện chạy qua mạch bao gồm đi-ốt phát quang của bộ ghép quang U2 và điện trở R14. Bóng bán dẫn quang của bộ ghép quang U2 mở ra và tín hiệu từ điện trở R15 mở bóng bán dẫn hiệu ứng trường kênh p VT1. Thông qua bóng bán dẫn đã mở và điện trở R16 và R17, điện áp + 12 V từ bộ chỉnh lưu trên điốt VD6 đi vào mạch điện cực điều khiển của bộ ba Vs 1 và VS2. Trinistor mở. Điện áp nguồn AC cũng được cung cấp cho bộ chỉnh lưu cầu nguồn được hình thành bởi điốt VD11 và VD12 và bộ ba điện trở VS1 và VS2. Từ thời điểm chúng mở ra và cho đến khi cực tính điện áp anot-cathode bị đảo ngược, khiến các SCR đóng lại, tụ điện lưu trữ C17 được tích điện. Với mỗi lần chuyển đổi điện áp nguồn sang 5, bộ vi điều khiển sẽ giảm độ trễ mở, do đó quá trình sạc diễn ra suôn sẻ. Thời lượng của nó (trong biến thể đang được xem xét là khoảng XNUMX giây) được lập trình. Trong trường hợp khẩn cấp, vi điều khiển không tạo tín hiệu ở đầu ra PB3 cho phép mở các bộ ba, do đó chúng vẫn đóng. Các mạch R18C15 và R20C16 loại trừ việc mở sai các bộ ba dưới ảnh hưởng của nhiễu. Sau khi hoàn thành việc sạc trơn tru tụ điện lưu trữ C17, chương trình bắt đầu tạo xung để điều khiển các phím biến tần cầu nối ở đầu ra PB1 và PB2 của vi điều khiển, theo tần số 20 kHz (được đặt bằng phần mềm). Chu kỳ làm việc của các xung được điều chỉnh bởi một biến trở R33 trong khoảng 0,1 ... 0,9. Từ các đầu ra này, tín hiệu điều khiển bị trễ lẫn nhau một nửa khoảng tần số 20 kHz đi vào bộ điều khiển IGBT VT3-VT6 được tạo trên bộ ghép quang U2-U5. Vì các nút này giống hệt nhau nên trong sơ đồ của Hình. 1 chỉ hiển thị chi tiết một trong số chúng, được xây dựng trên bộ ghép quang U3. Nó được cấp nguồn từ cuộn dây IV của máy biến áp T1 bằng điốt chỉnh lưu VD9 với điện áp 25 V. Sơ đồ thời gian giải thích hoạt động của nó được thể hiện trong hình. 3. Bộ phát của IGBT VT5 do nút này điều khiển được kết nối với đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp âm tích hợp DA3. Do đó, điện áp cổng-bộ phát của IGBT, tùy thuộc vào trạng thái của bộ ghép quang, thay đổi từ +18 V, tại đó IGBT mở hoàn toàn, thành -7 V (IGBT được đóng an toàn).
Các xung từ đầu ra PB2 của bộ vi điều khiển thông qua điện trở R60 được đưa đến các điốt phát xạ mắc nối tiếp của bộ ghép quang U3 và U4, tương ứng điều khiển các IGBT VT5 và VT2. Do đó, các IGBT này mở cùng một lúc. IGBT VT3 và VT4 vẫn đóng tại thời điểm này, vì không có xung ở đầu ra PB1. Dòng điện chạy qua mạch dương bản tụ C17, IGBT VT2 hở, biến dòng T4, cuộn dây I của biến áp T5 (theo chiều từ đầu đến cuối), IGBT VT5 hở, biến dòng T3, bản âm của tụ C17. Điều này tạo ra điện áp trên cuộn dây thứ cấp của máy biến áp T5, được đặt dương vào cực dương của điốt VD21 và trừ vào cực dương của điốt VD22. Dòng điện hàn chạy qua cuộn dây II của máy biến áp T5, điốt VD21 hở, cuộn cảm L2 và qua mạch hàn. Trong nửa chu kỳ tiếp theo của biến tần, chương trình tạo ra một xung ở đầu ra PB1 của vi điều khiển, mở IGBT VT3 và VT4. Không có xung ở đầu ra PB2, vì vậy IGBT VT2 và VT5 được đóng lại. Dòng điện chạy qua mạch dương tụ C17, IGBT VT4 hở, cuộn dây I của máy biến áp T5 (từ đầu đến cuối), biến dòng T4, IGBT VT3 hở, biến dòng T2, tụ âm C17. Điều này tạo ra điện áp trên cuộn dây thứ cấp của máy biến áp T5, được áp dụng dương vào cực dương của điốt VD22 và âm vào cực dương của điốt VD21. Dòng điện hàn chạy qua cuộn dây III của máy biến áp T5, điốt VD22 để hở, cuộn cảm L2 và mạch hàn. Điều chỉnh dòng hàn bằng biến trở R33 gắn ở mặt trước của biến tần. Một điện áp được cung cấp cho đầu vào ADC2 của vi điều khiển thông qua mạch tích hợp R46C30, tùy thuộc vào vị trí của thanh trượt của biến trở này. Các điện trở R41, R42, R45, R47 dùng để loại bỏ khả năng làm hỏng đầu vào ADC2 của vi điều khiển trong trường hợp hở mạch trong biến trở R33. ADC của bộ vi điều khiển chuyển đổi điện áp được áp dụng cho đầu vào ADC2 thành mã và chương trình sẽ xử lý nó và tùy thuộc vào kết quả, thay đổi chu kỳ hoạt động của các xung ở đầu ra PB1 và PB2. Máy biến dòng T2 và T3 đóng vai trò là cảm biến bảo vệ dòng điện và sự cố tải IGBT. Trong trường hợp khẩn cấp, điện áp trên cuộn dây thứ cấp của các máy biến áp này tăng lên. Sau khi chỉnh lưu bằng cụm đi-ốt VD25 hoặc VD26, nó được cấp qua bộ chia điện trở R48R49 (tụ điện C29 khử nhiễu) đến đầu vào không đảo của bộ so sánh DA7.1. Điện áp mẫu ở đầu vào đảo ngược của nó tạo thành một bộ chia điện trở R54R55 với tụ điện khử nhiễu C32 (nó cũng được áp dụng cho đầu vào không đảo của bộ so sánh DA7.2). Khi tín hiệu nhận được ở đầu vào 5 vượt quá điện áp mẫu (điều này xảy ra khi có hơn 2 A chạy qua cuộn sơ cấp của máy biến áp T3 hoặc T30), một xung mức cao được hình thành ở đầu ra của bộ so sánh DA7.1. Thông qua mạch tích hợp R58C35, tránh hiện tượng dương tính giả, nó đi vào đầu vào đảo ngược của bộ so sánh DA7.2. Nếu thời lượng của xung khẩn cấp vượt quá 5 ms, thì tín hiệu sẽ được gửi đến đầu vào PD3 của bộ vi điều khiển từ đầu ra của bộ so sánh DA7.2, tín hiệu này sẽ cấm chương trình tạo xung điều khiển ở đầu ra PB1 và PB2. Máy biến dòng T4 đóng vai trò là cảm biến cho dòng điện hoạt động trong cuộn dây I của máy biến áp T5. Điện áp của cuộn thứ cấp của máy biến áp T23 được chỉnh lưu bằng cầu điốt của cụm VD27 và VD4 thông qua mạch tích hợp R52C31 sẽ đi đến đầu vào ADC1 của vi điều khiển. Nó sẽ được đo lường và xử lý bằng phần mềm. Khi dòng điện đo được vượt quá 25 A, chương trình sẽ hiệu chỉnh chu kỳ hoạt động của các xung điều khiển IGBT. Bảo vệ quá nhiệt được thực hiện trên điện trở nhiệt RK2 KTY81/210. Điện trở của nó và mức tín hiệu ở đầu vào ADC0 của vi điều khiển phụ thuộc vào nhiệt độ. Nếu vượt quá nhiệt độ cho phép, chương trình sẽ giảm chu kỳ hoạt động của các xung ở đầu ra PB1 và PB2 hoặc dừng hoàn toàn quá trình hình thành của chúng cho đến khi nhiệt điện trở nguội đi. Sau khi cấp nguồn cho bộ vi điều khiển và bộ tạo xung nhịp bên trong của nó được khởi động, chương trình sẽ đợi tín hiệu đến đầu vào PD2 của quá trình chuyển đổi giá trị tức thời của điện áp lưới qua mức 17. Khi nhận được tín hiệu như vậy, nó sẽ bắt đầu hai bộ hẹn giờ bên trong. Nội dung của thanh ghi đếm của một trong số chúng được sử dụng để kiểm soát tốc độ sạc của tụ điện CXNUMX. Bộ hẹn giờ thứ hai phục vụ cho việc bảo vệ biến tần. Nó khởi động lại bộ vi điều khiển trong trường hợp không có tín hiệu điện áp bằng 10 trong 9,95 ms, do đó chương trình sẽ bắt đầu lại. Sau 3 ms kể từ thời điểm nhận được tín hiệu vượt 3, chương trình sẽ gửi tín hiệu để mở trinistor, đặt mức cao ở đầu ra PB9,9 của vi điều khiển. Khi nhận được tín hiệu tiếp theo như vậy, mức ở đầu ra của PB0,5 xuống thấp. Tín hiệu tiếp theo để mở SCR sẽ được đưa ra sau 17 ms, vì vậy chúng sẽ mở lâu hơn 5 ms. Do thời gian trạng thái mở của các bộ ba tăng dần, tụ điện CXNUMX được sạc trơn tru. Sau khoảng XNUMXs vi điều khiển sẽ phát tín hiệu mở trinistor liên tục. Nó sẽ chỉ bị xóa trong trường hợp mất điện trong mạng cung cấp hoặc trong tình huống "Tai nạn". Cho đến khi tụ điện C17 được sạc đầy, chương trình không tạo tín hiệu điều khiển IGBT. Sau khi hoàn thành quá trình sạc, các chuỗi xung xuất hiện ở đầu ra PB1 và PB2 của vi điều khiển, sau khoảng thời gian 50 μs, dịch chuyển lẫn nhau trong nửa khoảng thời gian (25 μs). Thời lượng của các xung phụ thuộc vào điện áp cung cấp cho đầu vào ADC2 của vi điều khiển. Giá trị tối thiểu của nó là 2,5 µs, tối đa là 22,5 µs (2,5 µs còn lại của nửa chu kỳ là khoảng tạm dừng tối thiểu cần thiết để đảm bảo rằng các IGBT đã mở trước đó được đóng lại). Hành động bảo vệ khẩn cấp dựa trên việc chấm dứt sự hình thành các tín hiệu kiểm soát IgBt trong các tình huống "Tai nạn", "Tai nạn 2" và "Quá nóng 2". Tình huống "Khẩn cấp" xảy ra khi điện áp ở đầu vào ADC1 của bộ vi điều khiển tăng lên. Điện áp này được chuyển đổi thành mã nhị phân. Tùy thuộc vào giá trị của nó, thời lượng của các tín hiệu điều khiển IGBT đầu tiên giảm dần và nếu điều này không hoạt động, thì quá trình hình thành các xung hoàn toàn dừng lại. Khi tín hiệu mức logic cao đến đầu vào PD3, tình huống "Báo động 2" xảy ra không chậm trễ. Điều kiện để xảy ra tình trạng "Quá nóng 2" là điện áp tăng ở đầu vào ADC0 của vi điều khiển. Nó cũng được chuyển đổi thành mã nhị phân, kết quả phân tích là giảm thời lượng của các xung điều khiển hoặc tắt hoàn toàn chúng. Sau khi loại bỏ các nguyên nhân khẩn cấp, hoạt động của nguồn biến tần sẽ tự động được nối lại. File download chương trình vi điều khiển solder.hex được đính kèm theo bài viết. Cấu hình vi điều khiển phải được đặt như sau: byte mở rộng - 0xFF, byte cao - 0xDD, byte thấp - 0xE2. Lập trình viên được kết nối với đầu nối XP9. Về mặt cấu trúc, phần chính của các bộ phận của nguồn hàn được đặt trên một bảng mạch in có kích thước 140x92,5 mm, bản vẽ của các dây dẫn in được thể hiện trong hình. 4.
Ở mặt dưới của bảng mạch in (Hình 5) có các phần tử để gắn bề mặt, cũng như điốt VD11 và VD12, bộ ba điện trở VS1 và VS2, IGBT VT2-VT5. Ở phía trên (Hình 6) - phần còn lại của các yếu tố. Mạch nguồn được làm bằng dây treo có tiết diện ít nhất là 2,5 mm2. Các lõi từ của máy biến dòng T2, T3, T4 kích thước K20x12x6 làm bằng ferit 2000NM1 với cuộn thứ cấp chứa 200 vòng dây PEV-2 đường kính 0,25 mm được đặt trên các dây này.
Máy biến áp T1 được gắn ở mặt trên của PCB. Mạch từ của nó là một vòng kích thước K24x13x7,5 làm bằng hợp kim MP140, cách điện bằng một lớp vải dầu. Dữ liệu quanh co được đưa ra trong bảng. 1, và thứ tự quấn các cuộn dây tương ứng với số của chúng trong sơ đồ. Các vòng dây quấn I, VI và VII phân bố đều xung quanh toàn bộ chu vi của mạch từ. Mỗi cuộn dây khác được quấn trên đoạn riêng của mạch từ và không trùng nhau. Tất cả các cuộn dây được cách điện bằng vải véc ni. Bảng 1
Cuộn cảm L1 - EC24. Tụ điện C17 được cố định phía trên bề mặt trên cùng của bảng trên giá đỡ cao 20 mm. Họ nhấn các cánh hoa gắn vào các cực của nó bằng các dây được hàn vào chúng, được nối với các cực của tụ điện. Để kết nối dây nguồn với các đầu nối IGBT VT2-VT5, bộ ba VS1 và VS2, điốt VD11 và VD12, các miếng tiếp xúc có lỗ được cung cấp trên bảng mạch in. Các phần tử này được ép vào khối tản nhiệt thông qua các miếng đệm cách điện, như thể hiện trong hình. 7.
Biến áp đầu ra T5, cuộn cảm L2, điốt chỉnh lưu VD21, VD22 được đặt trên một bộ phận tản nhiệt riêng biệt. Dữ liệu cuộn dây của máy biến áp T5 được đưa ra trong Bảng. 2. Lõi từ của nó là lớp Gammamet GM414. 2 kích thước tiêu chuẩn OL64x40x30. Cuộn sơ cấp được cách ly với mạch từ và cuộn thứ cấp bằng hai lớp vải sơn mài. Bảng 2
Cuộn cảm L2 được quấn trên mạch từ ShLM20x32 làm bằng thép điện dày 0,08 mm với một gói năm băng đồng mềm dày 0,1 mm và có chiều rộng nhỏ hơn một chút so với chiều cao của cửa sổ mạch từ. Gói, được cách nhiệt bằng vải đánh vecni, được thực hiện bảy lượt. Mạch từ được ghép với một khe hở không có từ tính dài 1,8 mm. Giữa các khe tản nhiệt có hai quạt 80x80 mm từ bộ nguồn máy tính nối với đầu XP1 và XP2. Một quạt thổi xung quanh máy biến áp T5, cuộn cảm L2 và tụ điện C17. Luồng không khí của nó được hướng về phía máy biến áp T5. Quạt thứ hai được đặt giữa các tản nhiệt. Luồng không khí của nó hướng tới các điốt VD21 và VD22. Dây mạng PVA 2x2,5mm2 được kết nối với các đầu cuối 1 và 3 (phía trên) của bộ ngắt mạch SA1. Hai dây có tiết diện 2 mm được nối với các đầu 4 và 1,5 (phía dưới) của công tắc này2. Một trong các dây từ thiết bị đầu cuối 2 được kết nối với cực dương của bộ ba VS2 và dây còn lại với cực âm của điốt VD12 (không có kết nối giữa chúng thông qua các dây dẫn in). Một trong các dây từ thiết bị đầu cuối 4 đi đến cực dương của bộ ba VS1 và dây thứ hai đi đến cực âm của điốt VD11. Không có kết nối giữa chúng thông qua dây dẫn in. Một điện trở điều chỉnh dòng biến thiên R33 được lắp đặt ở mặt trước của vỏ và được kết nối với đầu nối XP8 bằng dây nịt ba dây. Thermistor RK2 được cố định trên tản nhiệt bằng giá kẹp. Có thể tải xuống chương trình vi điều khiển từ ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/03/weld.zip. Tác giả: A. Zharkov
Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024 Bàn phím Primium Seneca
05.05.2024 Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới
04.05.2024
▪ Biến vật liệu bình thường thành nam châm ▪ Hành tinh khổng lồ được phát hiện
▪ phần radio của trang web. Lựa chọn bài viết ▪ bài báo Cấp cứu đuối nước. An toàn vệ sinh lao động ▪ bài viết Từ đóng băng đến từ đâu? đáp án chi tiết ▪ bài viết Bộ chọn chồng hàng ướt và sợi bằng tay. Mô tả công việc
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này