Индукционна нагревателна верига, използваща IGBT (тествана)

Индукционна нагревателна верига, използваща IGBT (тествана)

В тази публикация обсъждаме подробно как да изградим индукционна нагревателна верига с висока мощност 1000 вата, използвайки IGBT, които се считат за най-универсалните и мощни превключващи устройства, дори по-добри от MOSFET.



Принцип на работа на индукционния нагревател

Принципът, на който работи индукционното отопление, е много лесен за разбиране.

Магнитно поле с висока честота се генерира от бобината, присъстваща в индукционния нагревател и по този начин се предизвикват вихрови токове върху металния (магнитен) обект, който се намира в средата на бобината и го загрява.



За да се компенсира индуктивният характер на намотката, паралелно на намотката се поставя резонансен капацитет.

Резонансната честота е честотата, при която резонансната верига (известна също като кондензатор на спирала) трябва да бъде задвижвана.



Токът, протичащ през намотката, винаги е много по-голям от тока на възбуждане. Веригата IR2153 се използва, за да позволи работата на веригата като „двоен полумост” заедно с четирите контролирани IGBT STGW30NC60W.

Двойният полумост доставя еднакво количество мощност като пълния мост, но драйверът на порта в случая на първия е по-прост.

IGBT STGW30NC60W

IGBT STGW30NC60W пиноут за изображение детайли за индукционен нагревател IGBT

Използване на антипаралелни диоди

Големите двойни диоди STTH200L06TV1 (2x 120A) се използват под формата на антипаралелни диоди. Дори ако по-малките диоди с размер 30А ще са достатъчни за това.

STMicroelectronics STTH200L06TV1 двоен диоден модул, изолиран, 600V 120A

В случай, че използвате вградените диоди на IGBT като STGW30NC60WD, тогава няма да се изисква да използвате по-малките диоди или големите двойни диоди. Използва се потенциометър, за да се настрои работната честота в резонанс.

Един от най-добрите показатели за резонанса е най-високата яркост на светодиода. Със сигурност можете да създадете драйвери, които са по-сложни в зависимост от вашите изисквания.

Можете също да използвате автоматична настройка, което е едно от най-добрите неща за правене, което е курсът, приет в професионалните нагреватели, но има един недостатък, че простотата на веригата ще бъде загубена в този процес.

Можете да контролирате честотата, която пада в диапазона от приблизително 110 до 210 kHz. Адаптер с малък размер, който може да бъде или тип трансформатор, или smps, се използва за осигуряване на 14-15V допълнително напрежение, което се изисква в управляващата верига.

Изолиращият трансформатор

Изолиращ трансформатор и съответстващ дросел L1 са електрическото оборудване, което се използва за свързване на изхода към работната верига.

И двата индуктора присъстват във въздушната сърцевина.

От една страна, когато дроселът се състои от 4 завъртания с диаметър 23 см, изолиращият трансформатор, от друга страна, се състои от 12 завъртания с диаметър 14 см и тези завои са изградени от двойно жичен кабел (както е показано на фигурата, дадена по-долу) .

Дори когато изходната мощност достигне мащаб от 1600W, ще откриете, че все още има много възможности за подобрение.

Работната намотка на предложения IGBT индукционен нагревател е изградена от проводник с диаметър 3,3 mm.

Използване на мед за намотката

Медната жица се счита за по-подходяща за направата на работната намотка, тъй като тя може да бъде свързана лесно и ефективно към водното охлаждане.

Намотката се състои от шест завъртания заедно с размерите 23 mm височина и 24 mm диаметър. Намотката може да се нагрее, в случай че е подложена на продължителна работа.

Резонансният кондензатор е съставен и се състои от 23 броя кондензатори с малък размер, който има общ капацитет 2u3. Можете също така да използвате кондензатори от 100nF в дизайни като клас X2 и 275V MKP полипропилен.

Можете да ги използвате за тази цел, дори когато те по принцип не са предназначени или направени за такива цели.

Резонансната честота е 160 kHz. Винаги се препоръчва да се използва EMI филтър. Може да се използва плавен старт, за да се замени променливата.

Винаги бих ви препоръчал силно да използвате ограничител, който е свързан последователно с електрическата мрежа, като халогенни лампи и нагреватели с приблизително 1 kW, когато се включва за първи път.

Внимание: използваната индукционна отоплителна верига е свързана към електрическата мрежа и съдържа високо напрежение и може да бъде смъртоносна.

За да избегнете авария поради това, трябва да използвате потенциометър, който има пластмасов вал. Високочестотните електромагнитни полета винаги са вредни и могат да имат вредно въздействие върху носителите за съхранение и електронните устройства.

Значителното ниво на електромагнитни смущения се причинява от веригата и това от своя страна също може да причини токов удар, пожар или изгаряния.

Всяка задача или процес, който изпълнявате, е на ваш риск и отговорността ще бъде на вас и няма да нося отговорност за каквато и да е вреда, която възниква при провеждането на този процес.

Електрическа схема

IGBT базирана 1000 ватова верига на индукционен нагревател

220V AC до 220V DC мостова токоизправителна верига със защитна лампа

Дроселът L1

Дизайнът на дросела L1, използван в горната верига на IGBT индукционен нагревател с пълен мост, може да бъде засвидетелстван на даденото по-долу изображение:

Можете да направите това, като навиете 4 завъртания с диаметър 23 см, като използвате всеки дебел едножилен кабел.

Следващото изображение показва двойно навита въздушна сърцевина дизайн на изолационен трансформатор :

Можете да изградите това чрез навиване на 12 завоя с диаметър 14 см, като използвате всеки дебел удвоен кабелен кабел.

изолационна намотка за индукционен нагревател igbt

Работната намотка може да бъде изградена съгласно следната инструкция

изграждане на работна намотка

Моля, обърнете внимание, че ако намотката е плътно навита, може да са необходими само 5 завъртания. Ако се използват шест оборота, можете да опитате да разтегнете леко намотката за постигане на оптимален резонанс и ефективност.

АКТУАЛИЗИРАНЕ

Добавяне на текущ лимит

Следващата диаграма предполага как може да се добави проста функция за ограничаване на тока към описания по-горе дизайн на индукционния нагревател.

1 ква верига на индукционен нагревател с управление на тока

TIL111 Детайли за оптосъединители

TIL111 Детайли за оптосъединители

Тук резисторът в близост до L1 (да го наречем Rx) се превръща в токочувствителен резистор, който развива малко напрежение върху себе си до желаната точка, когато токът започне да надвишава безопасните граници.

Това напрежение в Rx се използва за задействане на светодиода вътре в прикрепения опто-съединител. Изходният транзистор вътре в опто реагира на задействането на светодиода и бързо провежда заземяването на Ct, щифт # 3 на основния драйвер IC IR2153.

IC се изключва незабавно, забранявайки всяко по-нататъшно покачване на тока. Когато това се случи, токът спада, което от своя страна елиминира напрежението в Rx, като по този начин изключва оптодиода. Това връща ситуацията към по-ранна нормална ситуация и IC започва да се колебае отново. Сега този цикъл се повтаря бързо, осигурявайки постоянна консумация на ток за товара, в рамките на предварително определените безопасни граници.

Rx = 2 / текущ лимит

Отзиви от един от посветените читатели:

Уважаеми господине - Успешно направих мост с индукционен нагревател 1/2 с 4 IGBT и искам да знам, че предложената лампа за нагревател с мощност 1000 вата трябва да бъде постоянно свързана към веригата или само до тестване за първи път.

Изображенията на резултата от теста са приложени тук под:

В очакване на отговора ви най-рано. Поздрави - Manish.

Решаване на верижна заявка

Скъпи Маниш,
Докато работите с индукционния нагревател, виждате ли някакъв блясък на серийната лампа?
Ако отговорът е „да“, тогава вероятно не може да бъде премахнат, ако лампата е в неосветено състояние и напълно „студена“ (почувствайте я, като я задържите), тогава тя може да бъде премахната.
за разбирането

Отзиви от г-н Saeed Mahdavi

Уважаеми Swagatam:

Най-накрая успях да накарам моята верига да работи отново след много повече опити. И заснех видеото с болт нажежено.

Надявам се да е полезно за тези, които се интересуват от индукционни нагреватели. Бихте ли ми казали как да увелича топлината, така че болтът да достигне точката на топене?

Напрежението в мрежата е 194 волта, а консумираният от веригата ток е само 5 ампера, а формата на вълната на осцилоскопа е доста синусоидална.

В моя прототип добавих няколко завъртания към RFC дросела, за да получа повече напрежение на работната намотка и да консумирам по-малко усилвател.

IGBT работеха съвсем нормално, без много отопление през работния период. Бихте ли ми казали какво трябва да направя, за да получа повече и да нагрея. Благодаря много

Саид Махдави

Видеоклип:




Предишна: Верига на детектора за отпадане на лампата за мигач на автомобила Следваща: Биполярна транзисторна верига за идентификационен щифт