Список разделов Flyback.org.ru » SSTC Solid State Tesla Coil » DRSSTC Доктора Зло
Тему сейчас просматривают - зарегистрированных: 0, скрытых: 0 и гостей: 0
Зарегестрированные - Нет
тема: DRSSTC Доктора Зло
Ответить с цитатой

Доктор Зло
 


Приветствую участников форума!
Хочу представить на обсуждение мой первый более-менее оформленный агрегат.
Строится оно с большими перерывами (лень, а как иначе...) и многочисленными переделками уже года два,
и я решил, если не выложить, то протухнет совсем Smile.

[Топология]
Импульсная DRSSTC.

Физические параметры.
[Вторичная обмотка]
Высота - 400 мм.
Число витков - 2000 (примерно)
Провод - 0.18 мм, в лаковой изоляции
Диаметр - 125 мм (белая тонкая вентиляционная ПВХ труба, 500 мм длиной)
Покрытие - алкидно-уретановый лак ("Яхтный"), 2 слоя

[Тороид]
Материал - алюминиевая гофрированная вентиляционная труба
Диаметр гофры - 150 мм
Внешний диаметр тора - 480 мм

[Первичная обмотка]
Форма - цилиндрическая
Высота - 130 мм
Диаметр - 220 мм
Число витков - 10, лучший результат с отводом от 9 витка
Провод - 3 скрученных оголенных проволоки диаметром 2.2 мм (зачищенный мега ПЭЛШО)
Индуктивность - 22 мкГн (измеренная по резонансу, без вторички, на 10 витке)

[ММС]
Тип - полипропиленовый, noname, продавался как "CBB81", 0.1 мкФ, 1000В
Общая емкость ММС - 0.2 мкФ.
Номинальное напряжение ММС - 5 кВ
Структура - параллельно 10 цепей по 5 последовательных. Всего 50 шт.

Практическая резонансная частота системы - около 85 кГц.

[Конструктивные особенности]
Держатели витков первички из дерева, с центральной короткой оранжевой
канализационной трубой диаметром 160 мм (видно на фото). Думал, защитит от пробоев на вторичку,
нифига. Медная трубка есть, но жаба душит пока, поэтому обмотка пока из толстой скрученной медной проволоки.
Только вышел на более-менее стабильный результат и определил
область работы транзисторов. Надеюсь, сделаю потом аккуратнее. Когда только
нашел этот форум, сразу принялся строить SGTC из хорошего материала, потратил
много, работало плохо (опыта никакого не было, естественно). С тех пор укололся и
делаю в джанк-стиле, попроще. Вернусь к хорошему материалу уже с высоты некоторого опыта.
(отвлекся я...)

Первичка кроме страйк-ринга имеет дополнительную спираль для защиты
от попадания разряда в обмотку(видно на фото).

Нижний конец вторичной обмотки на уровне верхнего витка первичной (скрыто в оранжевой трубе).
Коэффициент связи не считал, видимо маленький, но если увеличить, то шьет на вторичку.

Заземление установки через оплетку силового кабеля (видно на фото), и на батарею.

[Силовая часть]
Мостовая схема на IGBT транзисторах IRG4PC50UD.

Драйверы с питанием через импульсный трансформатор с 4 вторичными обмотками, на основе оптоизоляторов
Avago ACPL-P343, дальше каскад усиления тока и размаха примерно как у Стива, на комплементарной паре.
Выход трансформатора (питание каждого драйвера) несимметричный, выпрямление через 2 диода и 2 конденсатора
(эмиттер IGBT к их средней точке), таким образом выход во включенном состоянии +24 вольт,
в выключенном -15 вольт (относительно эмиттера IGBT)

[Система управления]
Контроллер собственной разработки на базе EP1C3T100I7 (FPGA фирмы Altera, серия "Cyclone") и ATmega128.
Делал так с самого начала, по описаниям принципов работы DRSSTC, "аналоговой" фазы развития не проходил.
Два трансформатора тока: амплитудный и фазовый.
Реализована фазовая автоподстройка частоты с контролем опережения переключения, регулировка
числа периодов накачки с принудительным поддержанием колебаний, регулировка dead-time и др.
Управление с компа через USB и оптические кабели Versatile Link (дуплекс).
Передатчик Avago HFBR-1521Z, приемник Avago HFBR-2521Z (на обоих концах, т.о. два приемника и передатчика).
Прошивки шьются по ним же.
Из-за особенностей алгоритма принудительного поддержания колебаний на установленной амплитуде
заданное число периодов все 4 канала управления разные и имеют непредсказуемый вольт-секундный баланс,
поэтому применение в качестве драйверов более простого и дешевого GDT невозможно.
Делал я все это изначально с прицелом на "большие" КТ, там цена будет зарыта не в драйверах.
Правда не знаю, когда решусь на такое масштабное для меня дело...

[Питание]
Для питания контроллера применяется аккумулятор на 12 вольт 7АЧ. Так оказалось удобнее.
Силовое питание - до 400 вольт. Для этого был разработан отдельный блок PFC,
его фотографии и описание позже.

[Комментарии к видео]
Предварительный просмотр у меня имеет проблемы с кодировкой комментариев к видео, поэтому комментарии здесь
Испытания проводились на балконе днем, с зашторенной светомаскировкой (просвечивает все равно).
_Image1.avi - 200 Гц, 15 периодов, 1.5 кВт, 500А
_Image2.avi - 100 Гц, 25 периодов, 1.6 кВт, 500А, удачные кадры, хотя USB быстро завис
_Image3.avi - 100 Гц, 25 периодов, 1.6 кВт, 500А
От конца терминала до стены и потолка около 1.3 метра.

Схемы позже, и так простыня получилась для первого раза.

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 1:00 am
_Image 042.jpg (245.98 Кб)
Общий вид
_Image 044.jpg (237.2 Кб)
Общий вид
_Image 046.jpg (89.04 Кб)
Тор
_Image 008.jpg (125.03 Кб)
Первичка
_Image 021.jpg (124.14 Кб)
Плата ключей
_Image 023.jpg (111.02 Кб)
Плата ключей и кулер
_Image 026.jpg (104.5 Кб)
Сборка
_Image 029.jpg (139.09 Кб)
Контроллер изнутри
_Image3.avi (3.62 Мб)
_Image2.avi (1.84 Мб)
_Image1.avi (3.48 Мб)
Ответить с цитатой

Шурик
Злодей


Айс. Классная катюха. До чего же любу, что б всё аккуратненько.
С нетерпением жду схемы и, конечно же, технологию изготовления плат. отлично

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 1:19 am
Ответить с цитатой

Seriyvolk
Бездельник


Зачётнейший девайс! отлично И весьма кошерный результат для этих ключей! отлично С нетерпением жду схемы!
А главное аккуратненько Smile платки а-ля китай-стайл детектед смех
Offtopic:
Шурик, гад, опередил


Добавлено: Fri Aug 10, 2012 1:25 am
Ответить с цитатой

Vasiliy
 


Очень серьёзный подход, да и результат впечатляет! drink отлично
Но схема действительно нужна, или это очередной страшный секрет?

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 1:33 am
Ответить с цитатой

Тёма
Больше не студент


Зачет. отлично

Кстати, давно интересно, что значит DR, HF, I в SSTC ?

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 1:51 am
Ответить с цитатой

Electricman
Бес заземления


Тёма, ну совсем..
Двойной резонанс, высокая частота, интераптер и полупроводниковая катушка тесла соотв. Smile

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 1:56 am
Ответить с цитатой

Тёма
Больше не студент


Ну, "полупроводниковая катушка тесла" это я знаю, имелось в виду в аббревиатуре SSTC Smile Спасибо. Smile

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 1:59 am
Ответить с цитатой

Stalin
Аудиоманьяк


Пиздато! И платы заводские зелёные, смотрицо охуенно!

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 2:03 am
Ответить с цитатой

VAL
Властелин колец


ЗдОрово!! Очень даже. drink

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 2:49 am
Ответить с цитатой

Шурик
Злодей


IDRSSTC - Interrupted Dual Resonance Solid State Tesla Coil.
Прерываемая ДуалРезонанснаяПолуПроводниковаяКатушкаТесла.
Первичный и вторичный контур настроены на одну частоту.
Прерываемая, т.к. Пачки импульсов этой самой резонансной частоты, задаются прерывателем.
Вот, как-то так. подмигивает

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 2:49 am
Ответить с цитатой

barmaley
 


неплохая катушка, а как определил область работы транзисторов? подмигивает имхо, если поставить ключи без прокладок, то можно гнать по току, да и по частоте дальше ...

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 11:23 am
Ответить с цитатой

Пружина
Экзорцист


Мне очень понравилось, отдельно благодарю за информацию о режиме накачки.

Добавлено: Fri Aug 10, 2012 11:35 am
Ответить с цитатой

Доктор Зло
 


Поскольку было много переделок, схему приходится рисовать фактически заново.
Полезно, кстати, немного обобщить сделанное.
Итак, силовая часть. Приводится текущий вариант, с которого видео.
На фотографии платы ключей были видны не установленные детали.
Это я вначале пытался ставить RCD снабберы. Оказалось, они почти не дают эффекта.
Намного лучше, если точно подрегулировать опережение и выставить dead-time на минимум.
Сейчас dead-time 100 нс. Выбросы на коллекторах при 500А не более 20% амплитуды,
Очень полезно оказалось ставить 24В TVS на затворы. Если что, дохнут
вместе с транзисторами, но драйвер всегда живой, к тому же срезают выброс,
получается одинаковый красивый управляющий сигнал при любом токе.
Почему-то tif в миниатюре не виден, думал только в предварительном просмотре так.
Но открывается. jpg получается тяжелый и размытый, поэтому tif.

Добавлено: Sat Aug 11, 2012 10:54 am
bridge_106.jpg (73.25 Кб)

_Image 025.jpg (97.57 Кб)
Плата с конденсаторами.
Видны пины для соединения с
платой ключей

Ответить с цитатой

Доктор Зло
 


barmaley писал(а):
неплохая катушка, а как определил область работы транзисторов? имхо, если поставить ключи без прокладок, то можно гнать по току, да и по частоте дальше ..

Ну если не бахает, значит можно... Когда 10Гц, то и 750А можно, но если выходить на мощность 1.5-2кВт, то больше 500 никак не получается, несмотря на хорошие осциллограммы.
К тому же если укорачивать пакет и повышать амплитуду, длина разряда снижается и
он начинает срываться с произвольного места тора а не со штыря, аля sgtc, и бить в ближайший предмет.
У меня сзади в 40 см дверца шкафа с металлической окантовкой, в нее.
А по частоте гнать мне показалось бесперспективным в этом размере. У меня есть такая же вторичка на 150 кГц,
с нее 70 см максимум получается.
При той же амплитуде тока и емкости ММС меньше реактивная мощность первичного контура с повышением частоты. Только если ММС переделать на меньшую емкость и большее напряжение...
Прокладки слюдяные только у двух "нижних"(по схеме) транзисторов, без них никак, анодирование не спасает.

Добавлено: Sat Aug 11, 2012 11:21 am
Ответить с цитатой

Доктор Зло
 


Драйвер.
Показан один канал и схема трансформаторного питания, управляемая с FPGA.
Частота схемы питания 100кГц, коэффициент заполнения в установившемся режиме 40%, что обеспечивает
несимметричный выход после выпрямления: +24В и -16В.
Во избежание пробоя затвора VT2:2, на FPGA сделано плавное нарастание коэффицента заполнения
управляющих меандров на входы DA2 при запуске питания драйвера.
Цепь 20В идет со стабилизатора и задается точно, это напряжение влияет на размах драйвера.
Также источник 20В имеет строго прямоугольную ВАХ с детектированием провала напряжения при достижении
потребления около 0.5А (это на плате с FPGA, ее принципиальную схему еще предстоит восстановить после
переделок). Если мост неожиданно сдох, то пока сидишь офигевший от разрядов и въеба,
успеет сгореть и драйвер там, где закоротило затвор IGBT (их при сгорании всегда почти коротит),
а эта фишка реально спасает.
Все резисторы и неполярные конденсаторы SMD, размер 1206.

Добавлено: Sun Aug 12, 2012 9:51 pm
driver_561.jpg (69.61 Кб)

Ответить с цитатой

barmaley
 


Доктор Зло писал(а):
Если мост неожиданно сдох, то пока сидишь офигевший от разрядов и въеба,
успеет сгореть и драйвер там, где закоротило затвор IGBT (их при сгорании всегда почти коротит),
а эта фишка реально спасает.


smd 0805 перемычка или любой низкоомный маломощный резистор в затворе разве не проще? перед резистором стабилитрон. они по идее должны спасти драйвер при вылетании ключей. супрессоры на ключах(коллектор-эмиттер) имхо, тоже не нужны. а вот банок в питание я бы добавил, не зря у буржуеф там по 4700-15000мкф Smile ... нужность pfc при средней потребляемой мощности 1.5кВт тоже под сомнением.

Добавлено: Mon Aug 13, 2012 5:42 am
Ответить с цитатой

Доктор Зло
 


barmaley писал(а):
банок в питание я бы добавил, не зря у буржуеф там по 4700-15000мкф ... нужность pfc при средней потребляемой мощности 1.5кВт тоже под сомнением.
Там предусмотрен хомут для толстого конденсатора, приберу на балконе и попробую.
Не хотел ставить, пока не отлажу, а то хилая плата после разряда такого конденсатора ремонту не подлежит.
PFC 390 вольт дает под нагрузкой, а говеная алюминиевая сеть - 250 (выпрямленное). И я его на вырост делал, а на такой мощности да, не особо разница есть.

Добавлено: Mon Aug 13, 2012 8:58 am
Ответить с цитатой

Legate
 


Доктор Зло, может схему PFC показать?

Добавлено: Mon Aug 13, 2012 9:05 am
Ответить с цитатой

Доктор Зло
 


PFC на UC3854. Схема из даташита, пересчитана для другой частоты и мощности.
Частота около 35 кГц. Работает начиная примерно от 150 вольт.

Все емкости и резисторы, для которых специально не указан тип - для SMD монтажа, размер 1206.
Земля на схеме - это не земля а минус выхода, землить нельзя, будет КЗ. Так нагляднее схема.
Вентилятор можно питать и от обмотки для питания контроллера PFC,
но обязательно через свой диод, гасящий резистор и фильтрующий конденсатор,
иначе не он даст контроллеру запуститься.
У меня отдельная обмотка конструктивно удобнее.
При 100 Вт нагрузки вентилятор уже крутится почти в норме.
Кнопка разрешения полезна тем, что дает возможность использовать PFC как
простой выпрямитель при наладке схем пониженным напряжением через ЛАТР.
Феррит от строчника, 60 х 60 х 18мм, проницаемость 3000.
Чуть шире, чем ТВС-110, но той же толщины и высоты.
Контроллер и его обвязка на отдельной небольшой плате, впаянной в основную.

Схема испытана 30 минут при мощности 2.5кВт.
Замеченные косяки.
1) Нельзя такие блоки параллелить по выходу - мешают друг другу из-за шунтов в минусе.
Надо заменять шунт на что-то вроде датчика холла CSNX25, тогда можно.
Сообразил слишком поздно, а так я хотел в тот корпус, что на фото, их два упаковать.
2) Выпрямителю нефиг делать на радиаторе с транзисторами и ВЧ диодами - греется заметно
и греет остальное.

Добавлено: Tue Aug 14, 2012 12:09 am
uc3854_199.jpg (81.89 Кб)

_Image 014.jpg (55.99 Кб)

_Image 011.jpg (107.15 Кб)

_Image 010.jpg (84.77 Кб)

Ответить с цитатой

Abramov
 


Фундаментально. Видна рука профессионала.
А для чего VD1, VD2 и R1?

Добавлено: Tue Aug 14, 2012 4:58 pm
Ответить с цитатой

Доктор Зло
 


Если вопрос про PFС, то R1 для первичного запуска. У микросхемы UC3854 есть напряжение включения, ниже
которого она не потребляет и есть напряжение выключения, если она уже работает. Напряжение включения выше
напряжения выключения. Это дает возможность через резистор R1 подзарядить электролит в цепи 18В (C16).
При достижении порога PFC включится, отработает несколько тактов на этом электролите и он (C16) уже
будет подзаряжаться от вторичной обмотки дросселя. Если нагрузка на выходе маленькая, то ШИМ выдает очень короткие
импульсы и этого будет недостаточно для поддержания С16 заряженным, т.к. потребление работающей микросхемы
не зависит от заполнения ШИМ. В этом случае PFC будет работать пачками примерно раз в секунду,
по мере подзаряда С16. От 100Вт и выше уже работает непрерывно.
VD1 и VD2 - для отладки были, сейчас не нужны.

Добавлено: Tue Aug 14, 2012 7:57 pm
Ответить с цитатой

neon
ПИЗДАБОЛ


не проще было нормальный дежурный источник сделать и питать им всё? Конструкцию можно было сильно упростить, много нагромождений, особенно в управлении силовыми транзисторами.

Добавлено: Tue Aug 14, 2012 8:58 pm
Ответить с цитатой

Seriyvolk
Бездельник


Offtopic:
Неон, не проще. Сделал бы сам хоть что-то отдалённо похожее.


Добавлено: Tue Aug 14, 2012 9:01 pm
Ответить с цитатой

neon
ПИЗДАБОЛ


Offtopic:
Seriyvolk писал(а):
Сделал бы сам хоть что-то отдалённо похожее.
у меня пока о другом голова болит


Добавлено: Tue Aug 14, 2012 10:12 pm
Список разделов Flyback.org.ru » SSTC Solid State Tesla Coil » DRSSTC Доктора Зло
    Просмотр темы целиком



Лицензионное соглашение

(c)Flyback.org.ru
Российское общество любителей высоких напряжений.
Использование материалов с данного сайта и форума возможно только с разрешения администрации.