AC güç kaynağı

[taydin]

Bir süredir AC güç kaynakların takip ediyorum sahibinden.com ve benzeri sitelerde. Ama satıcılar iyice kafayı sıyırmış, 10 sene öncesinin teknolojisi olan cihazları on binlerce lira fiyat koymuşlar. O yüzden böyle bir cihaz kendim yapmanın yollarını düşünüyorum. Şu özellikleri istiyorum:

* 0 - 300 VAC, 1 kW tam sinüs çıkış.
* Frekans 50 Hz - 500 Hz arasında ayarlanabiliyor.
* Ayarlanan çıkış voltajı regülasyonlu olacak.
* Çıkış voltajı ON yapıldığı anda, sinüsün istediğimiz bir yerinde başlatılabilecek. Yani 0 dan da başlatabileceğiz maksimum değerden de.
* Akım sınırlama özelliği.

Şimdilik bu özellikler yeter. Sonradan daha gelişmiş özellikler eklenebilir. Böyle bir cihazın tasarımı nasıl olabilir?

 

[kesmez]

400 hz e kadar motor sürücü çalışmam olmuştu fakat bitmemişti.

 

[taydin]

Benim şu anda düşüncem, 1 kW lık, 450 VDC ile çalışan bir lineer amfi yapmak. 500 Hz bant genişliği yeterli olsa da, ben gene de çok daha yüksek bant genişliği olmasını istiyorum, çünkü ileride gürültü ekleme, faz dilimleme gibi özellikler eklersek bu ilave bant genişliği lazım olacak.

 

[taydin]

aklıma gelen en basit yol isrenilen güçteki bir saç trafo atıyorum 220v giriş 12v çıkışlı trafoyu 12 kısmından ac 0-15v ile sürmek. gerçi o zaman da 1v ac ile 18v alıyoruz pek hassas ve stabil bir şey olmaz herhalde. zaten 500hz de sac trafo verimi oldukça düşecektir.
kendi tezimi kendim çürüttüm.

Aslında yüksek voltajlı güç kaynağı projem de var (proje çok ama hepsi çok yavaş ilerliyor)

Yüksek voltajlı güç kaynağı

Hazır 2 kV, 15 mA lik bir güç kaynağı alma niyetindeydim. Ama cihazın servis manual'ını bulamadım. Ayrıca cihaz çok eski ve lambalı, kullanılan dirençler ve kapasitörler vs de standart olmayan tipler. O yüzden herhalde bundan vazgeçeceğim ve kendim bir tane yapacağım ve burada detayları anlatıp...

mekatronik.org

Bu projede trafo ile AC voltajı yükselterek 5000 VAC, 12000 VDC elde edeceğim. Bunda çok hassas regülasyon önemli değil, buradaki amaç daha çok izolasyon testi. Ama bu AC güç kaynağında regülasyon ve akım sınırlama önemli. Şebeke voltajı ile çalışan bir cihazı tamir ettikten sonra kontrollü bir şekilde buradan güç vereceğim.

 

[taydin]

Aslında voltaj hesabı yanlış oldu. Amfinin köprü çıkışlı ve ± 450 VDC ile beslenmesi lazım.

 

[taydin]

Benim aklımdaki de bu idi.
1000-1200W RMS MOS-FET çıkışlı ampli. Çıkış gerilimi max güçte 30V RMS olabilir.. Tercihen köprü çıkışlı olmalıdır.
1/10 yükseltici transformatör 1100-1200W.
XR2206 sinyal jeneratörü. 50Hz ten 500Hz e kadar sağlıklı ve stabil çıkış alınabilir.
Sinyal jeneratörünün sinüs çıkışı ampli ile yükseltilir. Ampli çıkış gerilimi 30V olduğunda trafo sekonderinden 300V elde edilecektir.
Çıkış gerilimi doğrudan amplifikatörün volüme seviyesi ile ilgili olduğundan rahatlıkla ayarlanabilir. Düşük voltaj seviyeleri için amplinin noise faktörünün en az -60db olması gerekmektedir. Bu gürültü seviyesi trafo çıkışında yaklaşık 10mV gürültüyü ifade eder.
Voltaj regülasyonu amplimizin DUMPING FACTOR değeri ile ilgili olup, yüksek çıkış akım kapasiteli amplilerde sorun yaratmaz. Bu sebeple MOS-FET önerilmiştir.
Akım limitör normal bir amplideki akım koruma faktörü olarak düşünülebilir. Ancak sadece aşırı akım koruma olarak tasarlanabilir.

Çıkışa trafo olunca orada artık kontrolü kaybediyoruz abi. Hem sinyal şeklini değiştirir hem de kısa devre algıladıktan sonra amfinin giriş sinyalini kesersek hala bir süre çıkış vermeye devam eder. Ama MOSFET olması mantıklı. BJT ye göre çok daha basit ve ucuz bir devre olur.

 

[taydin]

Şimdi SMPS tamir ettik ve AC güç kaynağından voltaj verdik. Ama SMPS aşırı akım çekiyor ve voltajı mesela 50 µs de kesmemiz lazım. Trafonun çıkışına röle koysan onun kesme hızı 10 - 20 ms olur SSR koysan onlar da sıfır geçişlerde kestiği için 20 ms ye kadar gecikme olabilir. Bu sürede de bizim SMPS yandı bitti kül oldu yav

 

[taydin]

Bu amfide distorsiyon hiç önemli değil. %1 distorsiyon bile OK. Önemli olan bant genişliği iyi olsun. Böylece biz girişteki sinyali kestiğimiz anda çıkıştaki sinyal de çok kısa süre sonra kesilecek.

 

[taydin]

Class D amfi de olabilir. Soğutma derdi falan olmaz.

Ticari bir cihazda olan özelliklerin ne olduğu konusunda fikir vermesi için bir örnek cihaz koyayım:

Programmable AC Power Supply | 54kVA -Welcome to ITECH

www.itechate.com

Buradaki IT7624 tam bana göre ama böyle şeylerin ikinci elini hiç görmedim. Sıfır da alamam.

 

[umk]

İnternette aratırken 1KW lık, mosfetle yapılmış bir ampli ye denk geldim.

1Kw Rms Mosfet Amplifier 1Kw Rms Mosfet Amplifier Shematic - Schematic Circuits Elektropage.com

1Kw Rms Mosfet Amplifier 1Kw Rms Mosfet Amplifier Shematic Schematic Circuits Elektropage.com

www.elektropage.com

Bu +-100V ile beslenmiş belki modifiye edilebilir. Sinüs için FPGA veya CPLD + DAC ile sentetik sinüs üretilebilir. Bu şekilde istenilen bir fazda başlatılabilir. Hızlı bir kontrol için de dsPic falan kullanılabilir.

 

[taydin]

Elimde 6 tane BUX98C var. 700 V, 30 A lik transistör. Üzerinde harcanabilecek toplam güç 250 W.

 

[ismaily]

D-class amfi ile V/F sürücü arası bir şey istediğiniz.

Aslında voltaj hesabı yanlış oldu. Amfinin köprü çıkışlı ve ± 450 VDC ile beslenmesi lazım.

Faz farklı iki ayrı çıkış ihtiyacı yoksa +450 V yetmezmi.
Çıkışta bir H-köprü yeterli.
Kontolcü olarakta smps serisi bir dsPIC.

 

[taydin]

D-class amfi ile V/F sürücü arası bir şey istediğiniz.



Faz farklı iki ayrı çıkış ihtiyacı yoksa +450 V yetmezmi.
Çıkışta bir H-köprü yeterli.
Kontolcü olarakta smps serisi bir dsPIC.

Evet H köprü olursa tek 450V yeterli olur. D class amfinin birçok avantajı var, ama ciddi bir dezavantajı, tepki süresinin çok uzun olması. En ideali full lineer bir amfi kullanmak, böylece yüksek voltaj/akım olan bölgede komplikasyon yaratacak bir bobin/kondansatör olmayacak. Giriş sinyali kesilince hiçbir yerde enerji depolanmayacağı için çıkış çok kısa sürede kesilir diye düşünüyorum.

 

[umk]

En ideali full lineer bir amfi kullanmak,

Nasıl birşey bu. Örnek olabilecek eskiz veya şema var mı?

 

[ismaily]

AC motor sürücüler 120 derece faz farklı 3 sinüs gerilimini üretebiliyorlar. Burada tek faz için aynı teknik yapı kullanılabilir.
Bana en zorlanılacak kısım AC voltajda akım sınırlamak olarak geliyor. Özellikle de yük endüktif/kapasitif olursa.

 

[taydin]

Nasıl birşey bu. Örnek olabilecek eskiz veya şema var mı?

Çıkışında kuplaj kondansatörü olmayan bir amfi. Yarım köprü veya tam köprü amfiler bu şekilde, çıkış doğrudan hoparlöre bağlı.

 

[taydin]

AC motor sürücüler 120 derece faz farklı 3 sinüs gerilimini üretebiliyorlar. Burada tek faz için aynı teknik yapı kullanılabilir.
Bana en zorlanılacak kısım AC voltajda akım sınırlamak olarak geliyor. Özellikle de yük endüktif/kapasitif olursa.

Hazır bir AC motor sürücüde bizim işimize yaramayan bir sürü ilave özellik olacak. Bana sanki bir UPS inverter ile başlamak daha mantıklı geliyor. UPS'lerde kısa devre algılama ve koruma var, bunun bir şekilde geliştirilmesi lazım.

Akım sınırlama işinde bir sürü tuzak var. Mesela burada sadece RMS akım üzerinden gidemeyiz, çünkü RMS akımının ölçümü bile en az bir cycle gerektirecek ki bu da 50 Hz şebeke frekansında 20 ms lik bir süre demek. Bir şekilde anlık akım da hesaba katılmalı.

 

[ismaily]

Saf omik yük için konuşursak, akım sınırlama fonksiyonunda fazın o andaki açısına göre mi limit belirlenmeli yoksa sinusun 90/270 derecelerinde mi?

 

[taydin]

Saf omik yük için konuşursak, akım sınırlama fonksiyonunda fazın o andaki açısına göre mi limit belirlenmeli yoksa sinusun 90/270 derecelerinde mi?

Pratikte yararlı olacak olan yöntem kullanılmalı. Mesela SMPS besliyoruz bununla ve akım limitini 200 mArms yaptık. Bu durumda akım sınırlama devresi sadece RMS akıma bakmamalı. Bu RMS akıma karşılık gelen pik akım ±283 mA. Koruma devresi 283 mA den fazla bir anlık akım görürse sınırlama moduna girmeli. Ama bunun gürültüden de etkilenmemesini isteriz o yüzden çok kısa bir süre geçmişe bakan bir ortalama kullanılabilir. Hedef olarak mesela 50 µs içerisinde akım sınırlama moduna girebilmeli. Bunun çok iddialı bir hedef olduğu ortaya çıkarsa 100 µs veya artık neyi yapabiliyorsak.

Mesela rezistif bir yük kullanıyoruz (saç kurutma makinası). O zaman da akım sınırlamanın sadece RMS'e göre çalışmasını isteriz, çünkü RMS ölçümü için geçen sürede geçen aşırı akım bir soruna sebep olmayacaktır.

 

[ismaily]

RMS dendiği anda 500 Hz için yarım alternans desek 1 ms nin altında akım ölçmek mümkün olmaz. 50 Hz için 10ms. Bu çok uzun bir süre değilmi?
RMS yerine sinüsün açısı ile orantılı bir ref. kullanmalı diyeceğim. Orada da gerilim/akım arasında faz farkı olursa ne olacak sorusu çıkıyor.