Инверторный источник питания. Часть 2

Компания «ДонКонт» продолжает работы по разработке инверторного источника тока для станций катодной защиты мощностью 1кВт.

Инверторный источник питания для станции катодной защиты позволит снизить габариты и вес СКЗ, а также повысить её КПД. В прошлой части мы рассказывали о подготовительной части работ и теоретических расчётах. Сегодня остановимся на описании силовой части схемы и первом макете будущего источника тока.

На рисунках 1,2 представлены осциллограммы напряжения на коллекторе при работе макетного инвертора на номинальную нагрузку 2,29Ом.

Рисунок 1 – Напряжение на коллекторе, Uвх=20В, Rном=2,29Ом
Рисунок 1 – Напряжение на коллекторе, Uвх=20В, Rном=2,29Ом
Рисунок 2 – Напряжение на коллекторе, Uвх=20В, Rном=2,29Ом
Рисунок 2 – Напряжение на коллекторе, Uвх=20В, Rном=2,29Ом

При увеличении скважности, растёт уровень импульсных перенапряжений. При использовании диодов Шотки при максимальной скважности, происходил электрический пробой диодов Шотки, который в итоге приводил к резкому скачку напряжения обратной ЭДС на первичные обмотки трансформатора и выходу из строя силовых IGBT-транзисторов. Следует отметить, что на уровень импульсных перенапряжений и форму импульса на коллекторе IGBT-транзистора влияет использование снабберной(защитной) цепи.

На рисунках 3, 4 представлены осциллограммы напряжений на коллекторе при использовании снабберной цепи с большой емкостью, более 10нФ. На них видно, что импульсные перенапряжения при закрытии IGBT-транзистора не большие, однако происходит заваливание фронта импульса и присутствуют колебания, при открытии противоположного IGBT-транзистора, второй момент является нежелательным.

Рисунок 3 – Напряжение на коллекторе, Uвх=20В, Rном=2,29Ом, Сснаб=10нФ
Рисунок 3 – Напряжение на коллекторе, Uвх=20В, Rном=2,29Ом, Сснаб=10нФ
Рисунок 4 – Напряжение на коллекторе, Uвх=20В, Rном=2,29Ом, Сснаб=20нФ
Рисунок 4 – Напряжение на коллекторе, Uвх=20В, Rном=2,29Ом, Сснаб=20нФ

Разработали плату управления силовыми ключами на базе микросхемы UC2825. Данная микросхема обеспечивает управление силовыми транзисторами по схеме PUSH-PULL. На рисунках 5,6 показана печатная плата.

Рисунок 5 – Плата управления силовыми транзисторами на базе UC2825-сторона ВЕРХ.
Рисунок 5 – Плата управления силовыми транзисторами на базе UC2825-сторона ВЕРХ.
Рисунок 6 – Плата управления силовыми транзисторами на базе UC2825-сторона НИЗ.
Рисунок 6 – Плата управления силовыми транзисторами на базе UC2825-сторона НИЗ.

Микросхема UC2825 имеет выводы для управления двухтактным силовым каcкадом. Ниже приводим основные параметры микросхемы.

Максимальный импульсный управляющий ток: 1.5 А.

Ток мягкого запуска: 9 мкА.
Опорное (образцовое) напряжение: 5.1 В.
Разница между максимальным и минимальным напряжением, задающим длительность импульса (Напряжение для сравнения) (Ramp Valley to Peak): 1.8 В.
Напряжение на выводе ограничения тока, при котором ток начинает ограничиваться: 1 В.
Минимальное напряжение питания: 9.2 В.
Максимальное напряжение питания: 30 В.


Получили осциллограммы напряжений на коллекторе силовых IGBT транзисторов. Из осциллограмм увидели, что макетный образец качественно работает в соответствии с теоретическим расчетом, однако в момент закрытия транзистора на коллекторе возникает перенапряжение, которое в отдельных случаях достигало 1кВ. Продолжили отладку макета и установили, что использовать в выходном выпрямителе диоды Шотки нельзя, так как у них обратное напряжение не превышает 150В, а импульсные перенапряжения во вторичные обмотки могут достигать 200В и более в импульсе.
Ниже представлены фотографии лабораторных испытаний макета, на которых получилось выполнить регулировку выходного напряжения от 1% до 100% при работе макета на номинальную нагрузку.

Фото 1 Фото 2 Фото 3 Фото 4

На рисунках 7 — 9 показаны макетная платы силовых цепей.

Рисунок 7 – Макетная плата силовых транзисторов PUSH-PULL.
Рисунок 7 – Макетная плата силовых транзисторов PUSH-PULL.
Рисунок 8 – Макетная плата выходной силовой цепи, мостовая схема выпрямителя.
Рисунок 8 – Макетная плата выходной силовой цепи, мостовая схема выпрямителя.
Рисунок 9 – Макетная плата выходной силовой цепи, двухполупериодная схема выпрямителя со средней точкой.
Рисунок 9 – Макетная плата выходной силовой цепи, двухполупериодная схема выпрямителя со средней точкой.

Продолжаем работу!

Если вас заинтересовал разрабатываемый источник тока или у вас появились идеи использования устройства в своих изделиях, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Сервисный модуль управления «СМ-СКЗ-ТМ»

У вас есть старые, но не выработавшие свой срок эксплуатации, тиристорные станции катодной защиты?
Вышла из строя электроника управления станции катодной защиты?
Если да, то это решение для ВАС!

Интерфейсный модуль RS422, CAN и RS485

Мы всегда что-нибудь разрабатываем или улучшаем, но не всегда успеваем публиковать подробности на сайте. Исправляемся.

Сегодня рассказываем о нашей свежей разработке интерфейсном модуле поддерживающем сразу три стандарта RS-422, RS-485 и CAN.

Модуль интерфейсный RS422/CAN/RS485

Универсальный модем GSM/GPRS/GPS ДонКонт

Полноценная страница со множеством технических характеристик нашего нового универсального контроллера-модема. Приятного чтения!

Универсальный модем GSM/GPRS/GPS ДонКонт