可控硅+变压器来实现调压,行的通吗? 点击:19942 | 回复:61



法师

    
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发表于:2010-11-29 09:29:36
楼主
现在,我用上图方案做了一个30KW直流电源,通过变压器不同抽头来分段粗调电压,可控硅细调,方案能实现吗。
可控硅控制角0-90度范围内调整,变压器用普通工频变压器,控制方式为单片机+TC787AP移相控制芯片。
有做过或了解的朋友提点建议。
我现在遇到的问题是,空载情况下变压器初级根本就加不上电压(当然加载也一样),很小的电压产生很大的电流,过流跳闸,己经确认变压器次级没有问题也没有任何形式的负载,也就是说变压器初级本身电流就很大,这个让我想不通,为什么?



chenli

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发表于:2010-12-10 08:14:12
41楼
软启动和变压器空载可不能一概而论。软启动带电机,尽管是感性负载,但功率因数比变压器空载要高很多的。楼主可以将假负载电阻和变压器并在一起,这样可以解决空载跳开关的问题。

李银午

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发表于:2010-12-11 16:47:54
42楼
引用法师 的回复内容:

调试时,先加的阻性负载,小于1A,相电压调整过程也正常,阻性负载下不同导通角下线电压波形如下图,串个限流电阻加到变压器初级感觉波形出问题,不对称,毛刺,等会出现,怀疑是触发电路功率不够吧



看了上面的波形,我怎么看,都觉得不太好。七十年代我用分立元件装配和调试过单向可控硅交流调压带变压器的电路,首先用灯泡作为负载,调试时用示波器观察输出波形,我记得波形不像上面的波形,纯电阻负载时,波形和书本上介绍的波形基本一样,比如说触发角等于90度时,就是正弦波的正半波和下半波都缺一半,要可控硅配对,使得波形对称(因为电路最终带的是变压器初级,感性负载)。

你说的“空载情况下变压器初级根本就加不上电压(当然加载也一样),很小的电压产生很大的电流,过流跳闸,己经确认变压器次级没有问题也没有任何形式的负载,也就是说变压器初级本身电流就很大,这个让我想不通,为什么? ”

根本就不应该空载变压器调试,应为空载变压器时就好比交流调压带的是一个大电感负责,要求波形对称更要严格,稍有不对称变压器的空载电流急剧增大,电感性负载可不容易控硅关断。在纯电阻负载观察波形正常时,还不如变压器直接带负载调试。

30kw功率不大,可控硅交流调压带动变压器工业生产中早有应用,别的行业我不清楚,在线缆和光缆生产中至今还在用,如挤塑生产线的铜线连续软化和光纤拉丝炉加温控制等,祝你成功!

法师

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发表于:2010-12-13 11:15:40
43楼

chenli和李银午两兄弟让我明白了,变压器不能空载运行,有道理。

对于三相调压输出电压波形,单相情况下,跟书上讲的是一模一样的,因为回路只有一个,很单纯,

三相情况下,对于某一相是要与其它两相交相导通,电压波形还会是书上讲的那样单纯吗,其实,我也没见过波形具体是什么样子,所以发出来征寻一下测试过的朋友,有什么不同的

法师

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发表于:2010-12-13 11:20:16
44楼

chenli的建议,将变压器与假负载并在一起,能提高变压器的功率因数吗?假负载应该接在变压器次级吧。

更改:变压器与假负载并在一起并不能提高变压器的功率因数,应该是提高可控硅负载的电阻性成分吧,提高可控硅负载的功率因数?

如何是这样的话,电阻需要多大合适,跟感抗比例多大合适?

我试着理解一下:如果不并联电阻,变压器功率因数空载为零,也就是电压电流差90度,要想能完全控制可控硅,脉冲必须大于90度的时间,即5mS

并联电阻的话,也就是提高可控硅负载的功率因数,假设电阻与变压器空载阻抗相等,即电压电流电角度差为45度,这时脉冲只需要2.5mS,

按我的理解,并联电阻与加宽脉宽,原理不一样但效果是一样的,你电镀电源并联电阻是因为脉宽己经固定,通过并联电阻提高了可控硅负载的功率因数,从面使脉宽变的够用了,不知道我的理解对吗?

还有一点,有效脉宽宽度,是指第一个单个脉冲的宽度呢,还是脉冲列的总宽度,我感觉应该是单个脉宽的吧,不然的话,后面的脉宽在时间上不会那么精确,也起不到按要求调压的可能,本来第一个脉冲是按300VAC时刻输出的,如果第一个打不开,第二个脉冲打开可控硅,可能这时输出的交流有效值己经变成250V了,是不是酱紫。

李银午

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发表于:2010-12-13 13:19:27
45楼
引用法师 的回复内容:

chenli和李银午两兄弟让我明白了,变压器不能空载运行,有道理。

对于三相调压输出电压波形,单相情况下,跟书上讲的是一模一样的,因为回路只有一个,很单纯,

三相情况下,对于某一相是要与其它两相交相导通,电压波形还会是书上讲的那样单纯吗,其实,我也没见过波形具体是什么样子,所以发出来征寻一下测试过的朋友,有什么不同”



楼主,我看了你发的电路图,三相变压器的接法,变压器的初级是Y形接法,你说的“三相情况下,对于某一相是要与其它两相交相导通,电压波形还会是书上讲的那样单纯吗?“你的想法有道理。我认为关键看你的变压器初级绕组的Y中线是否接电源中线,你的原理图是接中线的,并且同步变压器初级也接的相应的相电压,这样每相电流的路径经过双向可控硅,变压器相绕组,Y中心点到电源中线,用示波器看变压器的每相波形应该和单相波形一样的。这是我的理解,对于单相波形,我印象较深,三相交流调压带三相交流力矩电机的控制器我修控制器时,用示波器观察过波形,但不是直接带电机,而是用三个灯泡接成Y型接法,而且中心点接电源中线,这样你就可以看到三相交流调压波形了。

如果Y型中心点悬空,就存在对于某一相是要与其它两相交相导通,电压波形还会是书上讲的那样单纯吗?的问题。这个么,我想交流力矩电机控制器也使用了较长时间,现在还在用。我带电机没有观察过波形,建议你还是把中心点接电源中线。你又不是带交流电机(电机不可能有中线出头)

法师

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发表于:2010-12-15 08:29:18
46楼

接12月13的

接着理解,即使在变压器初级并联电阻能提高可控硅负载的功率因数,但对于变压器本身来说还是空载,空载照样会存在那些因空变压器空载而跳闸的机会,应该在变压器的次级也要接一定的负载,提高变压器的功率因数是正道。

滨州疯人

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发表于:2010-12-15 09:36:07
47楼
这才是真正的工控论坛,长见识。

法师

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发表于:2010-12-15 15:35:23
48楼

变压器初级中性线一直都接着。

今天还遇到一个问题,变压器空载,初级接380V工频电,50KVA的变压器,空载电流2A,上电瞬间20A的断路器都跳了,百度了一下说是变压器空载上电会有浪涌电流,搞不懂,变压器空载为什么会有浪涌电流呢,哪来的,什么原理?

李银午

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发表于:2010-12-16 10:34:04
49楼
引用法师 的回复内容:

变压器初级中性线一直都接着。

今天还遇到一个问题,变压器空载,初级接380V工频电,50KVA的变压器,空载电流2A,上电瞬间20A的断路器都跳了,百度了一下说是变压器空载上电会有浪涌电流,搞不懂,变压器空载为什么会有浪涌电流呢,哪来的,什么原理?




当空载变压器上电时,相当于LR负责通电时的过渡过程,正弦电流的包络线按指数曲线衰减。所以
上电瞬间20A的断路器都跳了,是浪涌电流。

李银午

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发表于:2010-12-16 10:45:41
50楼

发一个负载为带零线Y形纯电阻负责的三相交流调压相电压和线电压波形图(用EXCEL文件做的,触发角等于92度)

李银午

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发表于:2010-12-16 11:07:35
51楼

再发一个负载为不带零线Y形纯电阻载载(相电阻等于10欧姆)的三相交流调压各个波形图(用EXCEL文件做的,触发角等于92度),仅供参考:

 

李银午

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发表于:2010-12-16 15:35:51
52楼

三相可控硅交流调压电路,带动三相变压器,变压器接线是带中线的Y型接法。这种情况存在空载电流很大的问题,其原因我分析如下:

      一、可控硅交流调压的输出电压为非正弦波,对于三相负载用带中线的Y型接法,中线电流不等于零(三相正弦波中线电流等 于零)。假如三相平衡负载相电阻等于10欧姆,触发角等于92度时,三相负载电流和中线电流波形如下:

从上图可以看出中线电流的幅值为25A,频率150hz,是三倍的工频。

        二、中线电流对于纯电阻负载存在问题不大,对于单相变压器问题也不大,可是对于三相变压器来说就有问题了。问题不是电路问题,是磁路问题。

        众所周知,三相的铁芯结构,三相一次绕组分别套在三个铁芯柱上,按理铁芯结构应有公用铁芯柱,便于磁路闭合,各相磁场互不影响。由于它是按三相正弦电设计,三相正弦电中线电流等于零,所以我所说的公用铁芯柱就可不要。

        如果三相可控硅整流用现有的普通三相变压器的话,而且接法又是带中线的Y形接法,零线电流在变压器里产生的磁力线在变压器里就要和变压器的各相磁路发生冲突,三相磁路互相影响。

        由于上述原因,由于磁路问题,势必造成电路变压器空载电路过大,电路无法接通。

        解决办法如下:

        在电路其它不变的情况下,把三相变压器分别用三个单相变压器组合,这样初级和次级接法照旧Y型接法,这样可以解决磁路冲突问题,因为可控硅整流用于单相变压器次级低压大电流工业生产中例子很多,没啥问题,如果除变压器以外电路不存在其它问题的话,我分析的对的话,即可Ok。

法师

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发表于:2010-12-18 14:18:17
53楼

总结的有道理,三相可控硅调压用变压器做负载,磁路存在冲突,应该是初级电流变大的主要原因,可控硅调压在单相调压里面是有很多应用,上面我也提到过,单相试的时候没问题,可能也是这个原因,三只单相变压器代替三相变压器的方法应该也是可以的,分析的有道理。

现在我把方案改了,变压器+三相可控整流,这种方案太成熟了,一天时间工程配线改好,通电一次成功,可控硅调变压器的方案太让人头疼了,现在可控整流的方案唯一缺点也就是可控硅要选大电流的了,次级低压侧电流比较大,只能先这样了,公司急等着电源用呢,这是为我们公司自己设计的测试台用直流电源。

法师

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发表于:2010-12-18 14:18:35
54楼
我一直想用Excel做出三相可控硅调压的线电压波形图,前几天花了一天时间也没搞清楚线电压波形的算法是怎么做的,画出来的图都不符合逻辑,能否讲讲线电压波形的生成方法,真是遇到高人了,学习一下。

李银午

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发表于:2010-12-18 15:59:26
55楼
我在50楼和51楼发了两种三相可控硅交流调压波形,50楼发的波形我认为没啥问题,但是51楼发的三相可控硅交流调压负载不带中线的Y形三相负载电压波形发出后,有检查了一下,发现有问题。我还在琢磨错在哪里,等以后纠正以后,再发一个。

李银午

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发表于:2010-12-19 09:21:41
56楼
上图为更正51楼的可控硅交流调压波形而发,头一个图为三角形负载电阻电压波形,第二个图为无中线Y形负载电阻波形。

法师

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发表于:2010-12-29 09:07:29
57楼

又是经过一天的研究,带中线的星型负载电压波形图算是搞清楚了,但三角型负载还是没弄清楚,现先传上来让大家看看,等三角型的搞出来再继续上传,有好的建议也可指点一二。

控制角40度时的相电压波形

控制角40度时的线电压波形
控制角140度时线电压波形

李银午

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发表于:2010-12-29 13:20:35
58楼
回复内容:
对:法师 关于

又是经过一天的研究,带中线的星型负载电压波形图算是搞清楚了,但三角型负载还是没弄清楚,现先传上来让大家看看,等三角型的搞出来再继续上传,有好的建议也可指点一二。

控制角40度时的相电压波形

控制角40度时的线电压波形
控制角140度时线电压波形

 

控制角40度时的相电压波形和线电压波形:

 
控制角140度时的线电压波形

经过对照完全相符,等你的三角形波形搞出来传上来后,咱们再对照。

 

内容的回复:


完全正确,我也发个和你同样控制角的带中线的星型负载电压波形图,对照一下波形相同,只不过你的横坐标单位是弧度,我的波形横坐标单位是0.1ms。

shaogong

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发表于:2011-05-09 16:34:05
59楼
回复内容:
对:法师 关于
图太大了,缩一下,更清了。

 


你这个基本方案完全可行。从你试验的现象看,应注意检查两点:1。检查可控硅输出的三相交流电压是否平衡,正常三相电压应基本一致;2。试验时变压器次级不要空载,可以用几只200瓦左右的白炽灯做模拟负载,注意算一下电压。再试试!


内容的回复:

shaogong

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发表于:2011-05-09 17:09:31
60楼
最近,笔者就可控硅交流调压技术纯电感负载条件下应用做了点试验,使用通用的三相触发板,试验结果,发现可控硅不能实现0-100%的线性调压,起控电压在线电压在160左右(电源电压三相380V0,且稍加控制电压,可控硅就全部开通。敬请诸位专家赐教!


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