Sebeke voltaji altinda calisacak paralel rezonans devreli induksiyon isitici

[Mikro Step]

300V DC besleme ile calistirilacak paralel rezonans devresini hayal edin.

Boyle bir LC devresini rezonansa getirmek uzere ilk anahtarlama aninda minumum duty ile baslasak bile bos bir kapasitoru 300V DC ile bulusturmak durumundayiz.

Bu da anahtarlama elemanindan cok kisa sureligine de olsa kapasitor voltaji 300V olana dek devasa bir akim akisi anlamina gelir.

Pratikte bu olaya engel olmak icin besleme hattina seri direnc mi baglanip daha sonra bir role ile vs kisa devre mi ediliyor?

 

[birisim]

SSR'ın ani akım değerleri normalin bir kaç katı.
Bridge'le paralel rezonans devre arası küçük (rezonans frekansı etkilemeyecek) değerinde seri induktans eklenirse düşük duty'lerde akımın pik değelerine ulaşmasını önler.

 

[Mikro Step]

Eger kopru kullaniliyorsa evet is gorur. Fakat tek anahtarlama elemani varsa bu kez de voltajla basimiz derde girecek.

 

[birisim]

Bu post'dakı refdesignlarda konu anlatılmış olabilir. Tek igbt'li tasarım da var.

B

'Ark demir eritme ocağı' konusundaki mesaj

Çarşamba saat 22:34

takribi olarak 700 ile 1000watt arası güç yeterliymiş

Pek inandırıcı gelmiyor ama, denemek istersen hazır refdesignlar var mufak için 1kw üzerinde:

https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN5030.pdf

AS048-EVK - Energy Efficient Single Burner Induction Cooktop Reference Design

The single-plate induction cooktop design, using the iW248 smart IGBT driver and controller single-chip solution offers high-efficiency and high-reliability.

www.renesas.com

https://www.onsemi.cn/pub/Collateral/AN-9012JP.pdf

https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/00001718B.pdf

eğer elindeki mosfetleri değerlendirmek istersen - max Vds ten yola çıkman gerekecek. Mühtemelen Hbridge...

• birisim

 

[Mikro Step]

Bahsettigim sorun icin hic onlem alinmamis. Kapasitor kucuk oldugu icin darbe akiminin suresi de cok kisalacagindan IGBT dayaniyor anlasilan.

 

[birisim]

https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN5030.pdf

Tahminlerim aşağıda:
Belki start coockware detection fazında yapılanlar bize cevap verebilir.
Frekans 20kHz biraz üstünde (Figure 11)
IGBT gate'e ilk sırada 10usec uzunluğunda kısa pulse gönderiliyor.
Vce de o kadar da fazla gerilim değişmiyor - Ch3 Max 3.6V diyor. Bu grafiği nasıl çıkarmışlarına dair sadece tahmin yapabiliri - belki Ch3 -300V şeklinde söyleyebilirdim ama Figure 11 de full cycle için 5.44V yazıyor.
Yani bu kısa 10usec gate pulse sırasında igbt tam açılamıyor ve igbt rezonans devreye giden akım için direnç rölü üstlenerek akımı sınırlandırıyor.
Süre yeterince kısa olursa igbt üzerine düşen yük ısınmaya da yol açmıyor.

Anlaşılan İGBT'nin start fazında bozulmaması için yazılımda önlem alıyorlar:

Devrede ayrıca L1 induktans var, belki bahsettiğimden ziyade C2 şarjı akımı sınırlandırıyor olabilir. C3 ise C2'den enerji alıyor.

 

[Mikro Step]

Sistem bir kez baslayinca sorun kalmiyor zaten. Bahsettigim olay sadece power on ardindan ilk ateslemede (sistemi tamamen off edip ilk harekete gecirmede).

L1 in bahsettigim olayda akim sinirlama ozelligi yok. C2 deki birikmis enerji de bahsettigim sorunun ortaya cikmasi icin yeterli.

Soyle dusunulebilir;

Bos bir 0.3 uF kapsitor 300V'a sarj oldugunda ne kadarlik enerji biriktirmis olur hesaplayalim.

E=0.5*0.3E-6*300*300=0.0135 J

O halde eger kapasitor bu enerjiyi depoluyorsa en kotu durumda tek bir akim darbesiyle bu enerjiyle MOS zorlanabilmeli.

Bu da 13.5mJ eder.

Eger bu enerji secilen IGBTde bir kereligine harcanamiyacak kadar buyukse o zaman akim darbe suresi olabildigince dusurulmeli ki IGBT tahrip olmasin.

 

[birisim]

L1 in bahsettigim olayda akim sinirlama ozelligi yok.

Devrede ayrıca L1 induktans var, belki bahsettiğimden ziyade C2 şarjı akımı sınırlandırıyor olabilir.

Yani, L1 nin akım sınırlaması fonskyonunda israr etmedim. Lakin fonskyonu farklı olabilir.

O halde eger kapasitor bu enerjiyi depoluyorsa en kotu durumda tek bir akim darbesiyle bu enerjiyle MOS zorlanabilmeli.

Evet, igbt datasheet'ine bakınca 10usec fazla uzun olur. IGBT Ton 1usec'ten daha az.

Grafiğe bakınca tasarımda bunu çözüyorlar söyleyebiliriz - elips içindeki Ch1 igbt Vge parçalı ve Vce_igbt ile senkrone.

Bunu igbt akımını ölçerek yapmıyorlar - adc cycle zamanı yetmiyor (2.5 usec). Geriye kalan - 3.5 clause'da bahsedilmiş noise detection kalıyor - pwm çıkışıyla AND yapılınca Vge sıfıra çekme imkanı var.

edit: veya, başlanğıç pulse'ı bir kaç tane küçük pulse'tan oluşturuyorlar.

Refdesign'nın yazılımı ve BoM'u paylaşmamışlar. Orada daha net gözükürdü.

 

[Mikro Step]

Sirf bu sorundan dolayi bile benzeri islerle ugrasacak olsam seri rezonans devresi ile ugrasirdim.

 

[birisim]

Akım ölçerek da yapılabilir limitleme. Basit LM311 yeterince hızlı bu iş için.
Seri veya paralel olsun, donanımda acil kırmızı buton gerekecek.

 

[Mikro Step]

Basindan beri semadaki IW248 olan cipi MCU olarak dusunuyordum. Bu isler icin uretilmis bir cipmis. MCU bile degil.

https://www.renesas.com/en/document/dst/iw248-datasheet?r=1564106

 

[birisim]

Kolay olsaydı sanayide arduino gibi satılırdı.