我的长脉宽DRSSTC【爆炸弧】【SmallMonster】
继承上一台DRSSTC的脚步。
在寒假的最后几天。我把寒假慢慢准备的一些材料给组装起来了。
这次我做的是一台长脉宽DRSSTC。可以说和上一台DRSSTC V1.1(内编号)版本做对比。
有几个不同点:
1:OCD设为600A
2:ontime长度1.5mS~2mS
3:使用了全新的MCU驱动板构架。
178174

由于制作的时间很短。几乎是两三天之内完成的。所以没有拍内部照片。
抱歉了!
从图上可以看到六个组件。
全桥。MMC。控制盒。接线排。CT/OCD互感器。电源变压器。
构成DR的也就是这些电气元素和机械元素了。

从全桥图片正面上看。是一个RIFA大水塘。两只EACO的吸收电容。
机械上通过水塘的电机螺丝和铜排相互固定支撑。
与底座通过四根基座螺丝固定连接。结构非常扎实稳定。

控制盒组成另一个基座。同样通过M3螺栓与亚克力底座固定。
这样的排布符合布线最短性原则。较短的连接线有利于减少能量的损耗。以提升DR的整体性能。
所以说一个好的排布原则对DRSSTC来说也是非常重要的。
178175

接线排的背面则是控制器的面板。
旋钮用来调节ontime和BPS。
三个指示灯分别起PWR/INT/OCD指示的作用。
拨动开关起切换电源的作用。

从图中还能看到GDT。由于是ry7740kptv版主几个月前寄给我的。
我仔细观察了一下。采用得是16T的1:1:1的绕制规则。
使用碳膜电阻做Rg。双向TVS限压。
实测波形会有一个跌落。应该还是漏感太大。由于我使用到了Vm=30V。
震荡的低峰点也远远高于IGBT的维持电压。将就着用也没问题了。

驱动板则是自主设计开发的SmartDR-X。利用脉冲触发MCU产生中断。
有移相功能和状态锁存。保证大电流下IGBT模块的安全。驱动板就不单独开贴了。
以下为设计Sch电路和Pcb3Dview效果。

电路使用中断原理。控制脉冲个数达到调制ontime的效果。
在和萝莉控的怪蜀黍交流中发现我的设计没有他的资源分配得好。有点蛋疼的感觉= =
不过也算是一款不错的驱动板了。
拥有LR移相功能。无比较器。MCU还负责一些婆婆妈妈的电源管理。温度/风扇控制之类的作用。
不过在这台DR上只用上了基础功能。

178177

这是PCB了。全贴设计。为了焊这板子。我特意买了台热风焊台。
不过后来还是用白光刀头拖焊解决的。
这台DR里后面的四路悬浮驱动信号源没用上。直接从TC4428中取驱动信号给外接图腾。

178178

然后初级线圈用亚克力骨架。同样踩上去都不会坏。亲身验证过。
178180

电气联接完毕。清爽整洁。
  178179
  
最后组装成机。
厚重的底座配上模块桥。和V1.1相比透着一股狂野的感觉。
这也是我把它命名为SmallMonster的原因。
+50  科创币    虎哥   2013-02-28   好看。
+100  科创币    ehco   2013-02-28   亮骚极品啊!
+25  科创币    wzh19940105   2013-03-01   值得欣赏的艺术品
+100  科创币    拔刀斋   2013-03-01   赞移相功能,求详解,是控制电流和电压的相位差吗?
+125  科创币    ry7740kptv   2013-03-01   很不错
+25  科创币    baiwenglong   2013-03-01   做得好
+20  科创币    badboy-fly   2013-03-01   艺术品啊。。。
+25  科创币    闪电侠007   2013-03-07   今天才看到这个作品,做工非常好!
+40  科创币    猎鹰   2013-05-19   高质量发帖
+200  科创币    任某人   2013-05-21   额鹅鹅鹅饿我怎么能今天才看到!!
来自 特斯拉线圈
2013-2-28 23:10:39
rb-sama(作者)
1楼
下面我介绍一下这台DR的工作模式。
之前大家都会很注意ontime这个参数。这个参数指的是灭弧信号的使能时间。
在频率固定的DR中。ontime的大小直接影响到cycle数的多少。
cycle个数直接影响到槽路能蓄积多少能量。

一般在DRSSTC中为了减小损耗。一般会把ontime取得很短。Don也很小。
典型值分别是在40~200uS@5‰~1%。
而长脉宽TC的ontime一般会在1~10mS。所以对模块的体质和驱动电路抓零点的准确性带来很高要求。
发热量也会相对比S路线的DRSSTC大。

但是长脉宽TC会有一个很有趣的特点。一次shot(放电)对应得是一个ontime的长度。
而S系DR一次shot中会有很多个ontime。所以会形成飘带电弧。
178181

而长脉宽TC电弧则非常明亮。放电端较粗。末端会变成微弱的电弧。从形态上来看很像一棵树。
且会有多个分叉。放电声音非常沉闷。会产生很像爆竹炸响的声音。
178182


这种强行通过大能量打开电离通道的方式产生的电弧的魅力就是在于一次shot中携带的能量。
我用SmallMonster的电弧击打乐事薯片的铝膜包装。能够直接在包装表面激起一小片离子云。
击中区域涂料瞬间蒸发。
178186

没有特意拍下。用击打墙照片做代替。这时候供电50V AC。

长脉宽DR能够产生类似马克思发生器的电容放电效果。从电路等效上来看相当于全桥作为一个大功率泵向离子通道充能。
这和S系的电弧是不同的。也是非常危险的。
但是他很强力。

我喜欢 = 。=
+10  科创币    逆天   2013-02-28   惊现管制器械。。。
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2楼
惊现楼主,求视频
+1  科创币    rb-sama   2013-02-28   别急嘛= =
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3楼
为饱眼福,刷新n次[s:274]
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rb-sama(作者)
4楼
其实理论部分介绍得差不多了。
然后来欣赏电弧吧。。。= =
---------------------------------------------华丽丽艺术分割线--------------------------------------------------------
178196

电弧没有任何规律。
178195

但是偶尔会按着电场分布规律释放。
178197

有时候会产生好几条分叉。分叉点也没有任何规律。
178198

和自然界的闪电非常像。声音也像。
我想长脉宽DRSSTC才是真正用来做微景雷电最好的模拟器吧 =0 =
178199

这张图片是电弧毫无疑问的击中了初级线圈。
是的 系统工作完好。它没有被自己的电弧毁灭。交流屏蔽再一次发挥了作用。

------------------------------------------华丽丽艺术分割线--------------------------------------------------
视频在这里。
http://v.youku.com/v_show/id_XNTE5OTEwNDQ4.html
上传到优酷居然被转码崩掉了。让电弧看起来是像开了burst模式一样。断断续续的。
但是实际上是一直按固定频率灭弧的。
希望不要误导了大家。
这台长脉宽DR-SmallMonster的视频我一共上传了8段。
分别是用不同输入电压,ontime,BPS调制的视频效果。

为了防止看起来很杂乱。在这里我就放一个视频了。
还是欢迎大家到我的优酷空间看其它的视频。其中包括低BPS大ontime的效果。

最后重复一下固有DRSSTC格式。
Ontime:1.2~1.5mS
BPS:2~80Hz(?)
InputVolmax:150V AC
Ipk=600A



= 0 =
+10  科创币    cccyl   2013-02-28   厉害
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2013-3-1 00:00:57
rb-sama(作者)
5楼
最后
感谢E❀对我的栽培。是E❀给了我学习MCU的信心。
两代MCU驱动板都经过了实际装机之后。能够这么稳定的工作其实是出乎我的意料之外的。
我非常高兴!
而且基于前几天我和萝莉控怪蜀黍的交流。找到了很多新思路。
所以我的PLD驱动板也正在开发中了。PLD在实现逻辑方面应该比MCU更加得心应手。

我手中的DR驱动板从DR4-A DR4-S SmartDR 一路走到如今的DR-X。
这么四个大系列。十多种测试版。把它们稳定下来。定型下来是很不容易的事情。

我也是业余时间做做。有时候面对自己的软件弱项。真的有点力不从心的感觉。
但是我还是坚持下来了。希望以后能走得更远吧![s:228]

然后对于一些事情。我还是希望能消除隔阂和误会。一双手的力量永远比一只手的力量大。
这个道理我也是明白的。

The end
+1  科创币    清纯小萝莉   2013-03-01   E❀  亮了。。。。
+1  科创币    焓熵`   2013-03-01   最後一句亮瞎~期待B版迴歸
+1  科创币    山猫   2013-03-01   易❀ 。。。。亮了
+50  科创币    咸鱼超人   2013-03-01   厉害啊!
+50  科创币    听我说瞎话   2013-03-01   每次都是精品,我等在您面前就等于小白啊.....
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6楼
值得欣赏的艺术品
+1  科创币    rb-sama   2013-03-01   多谢夸奖。
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7楼
赞移相功能,求详解,是控制电流和电压的相位差吗?
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8楼
电弧长度如何啊
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9楼
非常不错,长脉宽之前也玩过,不过没这么长电弧。
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rb-sama(作者)
10楼
回 7楼(拔刀斋) 的帖子
这款MCU的控制器是用LR硬件移相。
保证电流和电压相位差为0。
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rb-sama(作者)
11楼
回 8楼(咸鱼超人) 的帖子
如图所示嘛。估计有1.2~1.3m的样子。
这台DR工作在S模式。电弧更长。没录视频。
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12楼
你真是惊喜不断啊
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13楼
回 11楼(rb-sama) 的帖子
这次用的是小模块啊
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rb-sama(作者)
14楼
回 13楼(咸鱼超人) 的帖子
好早以前ry寄给我的CM100DY-12H。
搁在那再不用就变成专门砸核桃的东西了 = =

这台OCD设800A的话。电弧过1.5m是没问题的了。
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rb-sama(作者)
15楼
来一张V1.2和V1.1的合影[s:227]
178262

物理结构差不多。但是Ctop小了些。

178263

工作中的控制盒指示灯的状态。我很喜欢蓝色LED作为PWR。有很静谧的感觉。
178264
  
这样的连接方式很牢固。能耐受大电流。Nice!
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16楼
这种电弧看起来不太一样呢,,似乎是类似于马克思发生器的放电呢。。貌似电流比较大额、、、
这个电弧真的很漂亮,,让我想起了某科学某电磁炮某炮姐[s:274][s:178]
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17楼
谐振调好后,最好在底座上打孔来通过初级连接线,这样显的专业[s:274]
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rb-sama(作者)
18楼
回 17楼(rudolf) 的帖子
其实这样也挺好的。
只是调好谐振之后打孔大小要等于铜鼻的外径。
有点讨厌。
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19楼
回 18楼(rb-sama) 的帖子
反正你的线长有富余,可以剪断重接,不过就是麻烦些。
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20楼
這玩意好[s:274]
+1  科创币    rb-sama   2013-03-01   ❀
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21楼
看起来不错……
好吧,我只是路过刷分的……
+1  科创币    rb-sama   2013-03-01   .........
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2013-3-3 01:12:14
2013-3-3 01:12:14
rb-sama(作者)
22楼
上传一段很短很短的放电视频。
@120V AC
M4H03375.MP4

High ontime
Low BPS
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2013-3-7 00:55:03
2013-3-7 00:55:03
23楼
回 14楼(rb-sama) 的帖子
您是怎样做好交流屏蔽的?我的电压稍高,就击穿管子。每次都是一边的上下两管三脚全通。
+1  科创币    maxlongint   2013-03-09   呵呵,我的情况跟你一样,已经击穿8个开关管了。
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rb-sama(作者)
24楼
回 23楼(kcltxinshou) 的帖子
管子的击穿和我说的交流屏蔽是没有关系的。
我说的意思只不过是将高电压导入到地端。

你的情况可能是全桥的吸收没有做好。如果全桥的吸收电容品质太差或者使用容量太小的话。
击穿管子是非常正常的。
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rb-sama(作者)
25楼
吸收电容的功能不仅仅是滤去杂波。
更大的意义在于把负载L的反相电动势通过IGBT的体D带来的尖峰钳位。
起到保护IGBT不至于使其超压的作用。

这是我用在这台DR上的吸收电容。
178739
+1  科创币    山猫   2013-03-07   天明电容+1
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2013-3-9 20:55:38
2013-3-9 20:55:38
rb-sama(作者)
26楼
本帖最近评分记录: 共 1 条评分 科创币 +1 隐藏
山猫 科创币 +1 前天 12:07 天明电容+1

是ry买的。。我之前一直以为这是EACO的。。。。 [s:275]
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2013-5-19 01:15:46
2013-5-19 01:15:46
27楼
回 26楼(rb-sama) 的帖子
这种模块的DATASHEET中显示,最大脉冲电流200A,您怎么能设置在800A?
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rb-sama(作者)
28楼
回 27楼(kcltxinshou) 的帖子
为什么不能呢? [s:274] 要想一个ontime就打出这样的电弧。
必须要大能量来堆的。
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29楼
回 28楼(rb-sama) 的帖子
如果从打出长电弧这个角度讲,当然可以了。但这样会把IGBT击穿啊。IGBT不光是电压击穿吧?
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rb-sama(作者)
30楼
回 29楼(kcltxinshou) 的帖子
实际上并没有击穿啊
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31楼
回 30楼(rb-sama) 的帖子
这么长时间以来,经过无数次炸管,我认识到击穿一般有三方面原因:
1、漏源之间的电压尖峰——可以通过吸收电容来解决;
2、热击穿——可以通过减小Ontime、加装散热片、做好栅极驱动等来解决;
3、电流峰值太大而击穿——可以加装OCD来保护。

对于第3点,有几个疑问:
1、OCD的保护点的设置是否要参考DATASHEET?具体怎样做?
2、OCD互感器使用时,次级是否要处在接近短路的状态?STEVE的电路中,次级取样电阻10欧姆是不是太大了?
3、OCD互感器的初级由TC初级引线直接穿过,这算几圈?穿过的引线是否越粗越好——尽量与磁环口径相当,可以使漏感尽量小?
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rb-sama(作者)
32楼
1:没必要。按实际情况定。
2:阻抗变换后 串入阻抗为10/33/33≈10mΩ
3:如果开路即为L=AL。实际工作情况下为Lk(Leakage Inductance)。
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33楼
回 32楼(rb-sama) 的帖子
嗯......怎么说呢......其实许多理论方面的东西我都一知半解,您在上面给出的这三点建议,并不是很懂。
1、DATASHEET中的ICM应该是管子所能承受的电流峰值吧;如果按实际情况来确定,那总得有个依据吧?
2、我还没有用到模块,只是50UD这样的小管子,初级电流不是很大,因此互感器只用了一只磁环,1:30,取样电阻用0.33欧姆。这样行吗?
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2013-5-21 21:50:28
2013-5-21 21:50:28
34楼
这个[s:178]……185999

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35楼
加上接地保护吧。。。。。
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rb-sama(作者)
36楼
回 35楼(石振宏) 的帖子
表示毫无压力。只是一次shot击中了初级。没有损坏。
+1  科创币    石振宏   2013-05-22   你的DR够危险的……
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2013-5-22 21:12:36
rb-sama(作者)
37楼
回 36楼(rb-sama) 的帖子
何谈危险?电弧击中初级。并不会损坏全桥。我是有电路保证安全的。
为什么我把最大电压加到150V 就是因为在S线路下工作或者继续把电压加上去。电弧击中次级线圈的底部概率会增加。
在这里我只是把初级线圈当保护圈来使用了。
而电路本身能够抗高压的话。也就不需要保护环了。
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