Triac Vorregelung für Trafo, Teil5

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Autor
Triac Vorregelung für Trafo, Teil5
Suche nach: triac (3613) trafo (15616)

    







BID = 367646

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241
 

  


Ich habe wieder mal etwas Zeit und versuche mich wieder mal an meinem Netzteil.
Seit rund 5 Jahren versuche ich ein 10V 100A Netzteil auf 30V 50A umzubauen. Strom und Spannung sollen regelbar sein.
Da ich worst case keine 1,5kW verheizen möchte und der Trafo ohne Phasenanschnittsteuerung an 230V nicht so recht läuft brauche ich ein geeignete Ansteuerung für diese.

Hier gibt es Teil 1-3:
https://forum.electronicwerkstatt.d.....art=0
https://forum.electronicwerkstatt.d.....art=0
https://forum.electronicwerkstatt.d.....art=0
Es gab glaube ich noch einen Teil 4 aber der ist vermutlich verloren gegangen.

Mittlerweile habe ich einen ersten Prototypen für die Vorregelung aufgebaut und mehr oder weniger am Laufen.

Als Regelung habe ich einen Mikrocontroller verwendet, da ich mit diesem das Timing sehr präzise einstellen, verändern und begrenzen kann. Außerdem spart das viele Bauteile da ich sowhol die Regelung als auch die Phasenanschnittsteuerung samt Überwachung in einem IC habe.

Die Regelung soll die Spannung in den Elkos immer rund 5V über der Ausgangsspannung halten. Max. 250W Verluste am Längsregler sind bei 1,5kW Ausgangsleistung noch OK.

Damit der Triac sicher zündet und ich keine Probleme mit der Trafosättigung bekomme, habe ich den Zündwinkel auf 70° bis 160° begrenzt. Der Trafo ist also immer ein klein wenig an, aber maximal nur etwas mehr als die Hälfte. Dies sollte ja eigentlich nicht weiter schlimm sein, da bei einer Gleichrichtung sowiso nur das Spannungsmaximum der Sinushalbwelle interssiert.

OK3 erkennt den Nulldurchgang und startet einen Timer. Sobald dieser abgelaufen ist, wird ein 100us langer Trigger Impuls erzeugt, vorausgesetzt der Triac ist aus (wird über OK2 abgefragt).

Hier habe ich dann meherer Probleme:
Was soll die Schaltung machen, wenn der Triac zum Triggerzeitpunkt noch am leiten ist (was ja eigentlich nicht sein dürft) ?
a) In dieser Halbwelle keinen Triggerimpuls erzeugen.
b) Warten bis der Triac aus ist und dann einen Impuls erzeugen.
c) Bis zum Ende der Halbwelle einen Triggerimpuls erzeugen.

Ist es eigentlich schlimm, wenn der Triac nur jede zweite Halbwelle gezündet wird ? Eigentlich dürfte das ja egal sein, da der Triac solange leitet, wie Strom fließt. Und aufgrund der Induktivität fließt der Strom ja solange witer, bis die Fläche unter der Sinushalbwelle die der Triac am leiten war Null ist. Also wenn man den Triac z.B. bei Spannungsmaximum zündet wird er auch bis zum Spannungsmaximum der nächsten Halbwelle leitend bleiben.

Dies ist ja bei einem Zündwinkel von <90° der Fall. In diesem Fall ist der Triac bei jedem zweiten Triggerimpuls noch vom vorhergehenden Impuls leitend.

Kann der Trafo eigentlich überhaupt bei der Triacansteuerung in die Sättigung kommen, wenn der Zündwinkel >90° ist ?



BID = 367765

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
habe ich den Zündwinkel auf 70° bis 160° begrenzt

Definiere mal was du damit meinst. Stromflusswinkel, oder den Zündzeitpunkt in Bezug auf den Spannungsnulldurchgang ? Letzeres resultiert aber wegen der lastabhängigen Phasenverschiebung in unterschiedlichen Stromflusswinkeln.


Zitat :
OK3 erkennt den Nulldurchgang und startet einen Timer.
Ja, aber den Spannungsnullduchgang der Netzspannung, der von relativ geringem Interesse ist.
Dich interessiert der Stromnulldurchgang, denn da löscht der Triac und somit ist im Betrieb das dein Referenzzeitpunkt.


Zitat :
Was soll die Schaltung machen, wenn der Triac zum Triggerzeitpunkt noch am leiten ist (was ja eigentlich nicht sein dürft) ?
Dafür kann es mehrere Gründe geben.
a)Der Triac ist kaputt. Dann brauchst und solltest du keine weiteren Zündimpulse geben, und den Linearregler abschalten.
b) Du hast den Zeitpunkt falsch eingeschätzt. Das kann z.B. bei einem schnellen Lastwechsel geschehen, wenn sich die Phasenlage heftig ändert.
c) Der Triac wurde durch eine Überspannung aus dem Netz gezündet. Solche Spitzen sind meist sehr kurz und energiearm. Schlimmstenfalls hängt der Trafo dann für die Dauer einer Halbwelle am Netz. Da du aber den Zeitpunkt nicht kennst, sollte man wahrscheinlich das Ereignis ignorieren und mit dem normalen Betrieb fortfahren, damit es einerseits keine Spannungeinbrüche der Ausgangsspannung gibt und andererseits der Trafo sich entmagnetisieren kann. Der Linearregler muß eben in der Lage sein für ein paar Perioden die volle Trafoleistung zu beherrschen.


Zitat :
Ist es eigentlich schlimm, wenn der Triac nur jede zweite Halbwelle gezündet wird ?
Natürlich. Das weißt du doch längst, daß sich Trafos und Gleichstrom nicht vertragen.

Ich würde dir empfehlen den Gleichrichter B3 zu entfernen und mit dem OK3 genau wie mit OK2 die Spannung am Triac, aber die entgegengesetzte Polarität zu überwachen.
Das mit einer hohen Abtastrate, was sicher kein Problem darstellt, da der µC ja völlig unterbeschäftigt ist
Damit lässt sich ziemlich genau feststellen, wann der Triac löscht. Die entgegengesetzte Halbwelle bekommt dann ännähernd das gleiche Timing, damit der Trafo zufrieden ist.


Die Triac-Regelung darf wegen der geringen Abtastrate von 100 Hz sowieso nur ziemlich langsam reagieren, sonst könnte ein Verbraucher, der zufällig mit annähernd 50Hz hohen Strom zieht, dazu führen, daß die Triggerung unsymmetrisch wird und in Folge wegen des Gleichstroms in der Primärwicklung die Sicherung fliegt.
Die ausgangsseitige Siebung muß also schon einen hohen Energieinhalt haben.


_________________
Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 367846

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
perl hat am  8 Sep 2006 21:53 geschrieben :


Zitat :
habe ich den Zündwinkel auf 70° bis 160° begrenzt

Definiere mal was du damit meinst. Stromflusswinkel, oder den Zündzeitpunkt in Bezug auf den Spannungsnulldurchgang ? Letzeres resultiert aber wegen der lastabhängigen Phasenverschiebung in unterschiedlichen Stromflusswinkeln.


Ich meinte den Zündwinkel. Also 0°: Triac immer an, 180°: Triac immer aus.


Zitat :
Dich interessiert der Stromnulldurchgang, denn da löscht der Triac und somit ist im Betrieb das dein Referenzzeitpunkt.

Wenn ich vom Stromnulldurchang ausgehe, dan kann es aber sein, dass ich den Trafo im Spannungsmaximum einschalte und so maximale Spannung am Ausgang habe. Diese möchte ich aber Regeln.

Zitat :


Zitat :
Ist es eigentlich schlimm, wenn der Triac nur jede zweite Halbwelle gezündet wird ?
Natürlich. Das weißt du doch längst, daß sich Trafos und Gleichstrom nicht vertragen.

Ich sollte Strom und Spannung nicht verwechseln: Der Mittelwert der Spannung ist nämlich immer Null aufgrund der Induktivität.

Sagen wir ich baue die Schaltung so um, dass OK2&3 den Stromnulldurchgang der beiden Halbwellen messen.

Ich messe also die Zeit zwischen Zündzeitpunkt und Abschaltzeitpunkt. Dann warte ich 180°- gemessene Zeit und zünde erneut.
Jede zweite Halbwelle addiere ich zu der gemessenen Zeit noch den Korrekturwert der Regelung.
Den Spannungsnulldurchgang messe ich nicht. Beim Einschalten ist Spannungsnulldurchgang=Stromnulldurchgang (da der Triac aus ist) und so schalte ich das erste mal irgendwo kurz vor dem Nulldurchgang der Spannung ein, also bei einer Leistung fast bei 0.

Habe ich das so richtig verstanden ?

BID = 367900

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Ich meinte den Zündwinkel. Also 0°: Triac immer an, 180°: Triac immer aus.
Nööö. Bei 180° herrschen ja die gleichen Verhältnisse wie bei 0°, nur mit umgekehrten Vorzeichen. Also entweder verwendest du einen Thyristor, dann stimmt das für 180°, oder du verwendest einen Triac und schreibst "179°: Triac fast aus".

Zitat :
Wenn ich vom Stromnulldurchang ausgehe, dann kann es aber sein, dass ich den Trafo im Spannungsmaximum einschalte und so maximale Spannung am Ausgang habe.
Es kann sogar passieren, daß der Triac im Spannungsmaximum abschaltet. Das ist dann der Härtefall und es ist Aufgabe des Snubbers dafür zu sorgen, daß sich resultierende Spannungsanstiegsgeschwindigkeit im zulässigen Rahmen bewegt.
Beides kann aber nur passieren, wenn die Last rein induktiv ist, also kein Strom entnommen wird. Dann würde die hohe Sekundärspannung auch nicht sehr stören, da dann die Verluste am Linearregler trotzdem gering sind.

Sicher kann man mit dem Wissen über die Spannungsform des Netzspannung und das Verhalten der Siebkette, die Regelung auch optimieren, indem man die für verschiedene Belastungen durch Messung oder Simulation ermittelten erforderlichen Stromflusswinkel in einer Tabelle ablegt, sodaß der µC vorausschauend schneller auf einen Lastwechsel reagieren kann, als es durch reines Nachführen möglich wäre.


Zitat :
nd so schalte ich das erste mal irgendwo kurz vor dem Nulldurchgang der Spannung ein, also bei einer Leistung fast bei 0.

Habe ich das so richtig verstanden ?


Ja, ein derartiger Softstart empfiehlt sich sowieso, damit nicht die Dunkelheit einzieht, wenn du das Netzgerät einschaltest.


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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  9 Sep 2006 14:31 ]

BID = 367946

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Das ganze funktioniert wunderbar !
Die Zündpunkte sind ähnlich denen bei der Version mit Spannungsnulldurchgangtriggerung, aber eben nicht immer. Und das waren dann genau die Stellen an denen es vorher Probleme gab.

Wenn der Triac zum Zündzeitpunkt noch am leiten ist, wird eine Zündung in dieser Halbwelle übersprungen und erst in der nächsten Halbwelle gezündet. Weiterhin erlaube ich nur abwechselndes Zünden in positiver und negativer Halbwelle um eine Sättigung zu vermeiden.

Die Regelung funktioniert auch schon wunderbar: Die Spannung wird auf <5% genau gehalten. Nur bei Laständerung ist die Regelung noch etwas träge.

Jetzt muss ich nur noch günstige 100mF 50V Elkos auftreiben.


BID = 368375

Peda

Schriftsteller



Beiträge: 891

Wieso willst du bei max. Last den Triac nicht sofort zünden ?? Verträgt der Trafo keine 230V ??

Und wo bleibt die PFC ??

Und wenn wir gerade beim Thema Softstart sind, gibt es auch einfache Triac Schaltungen für Softstart ohne uC ??

Gruss Peter

_________________
Do you have Math Problems ?? Then call 0049-0800 sin(lg((10^45*tan(56))/(f(0)'->(45x^3/3x^2*3x^7)))

BID = 368414

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
Peda hat am 11 Sep 2006 08:23 geschrieben :

Wieso willst du bei max. Last den Triac nicht sofort zünden ?? Verträgt der Trafo keine 230V ??


Ja, bei bei 230V ist der Trafo schon ziemlich stark in der Sättigung und haut fast jedesmal die Sicherung raus, trotz Vorwiderstand.



Zitat :

Und wo bleibt die PFC ??


Das orginale Netzteil hatte auch keine, und da das Netzteil sowiso nie sehr oft läuft ist die PFC (zumindest mir) egal. Bohrmaschinen laufen ja auch noch ohne PFC.


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