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

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.

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

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.

Работната намотка може да бъде изградена съгласно следната инструкция

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.

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: