Мостовой сварочный инвертор с микроконтроллерным управлением

Мостовой сварочный инвертор с микроконтроллерным управлением.
1
2
3
4
1
2
3
4
Out1
200
200
Out2
1
2
3
4
1
2
3
4
HCPL
3120
HCPL
3120
HCPL
3120
HCPL
3120
Ш5x5 2000НМ
зазор 0,2-0,3 мм
HER207
8
7
6
5
8
7
6
5
2К
100 мкф
x 25В
0,1
GAHigh
EAHigh
Вентилятор
на 220 В
24
витка
KBPC3510
24
витка
KBPC3510
Автомат
25А
HER207
2К
100 мкф
x 25В
0,1
GBHigh
EBHigh
~220В
HER207
8
7
6
5
8
7
6
5
2К
0,1
GALow
EALow
24
витка
100 мкф
x 25В
68
(пров.)
К1.1
2К
0,1
GBLow
EBLow
100 мкф
x 25В
BYV26C
22 мкф
x 400В
27
R1
82К* 510
BYV26C
1N4007
3x100 мкф
x 25В 33
витка
510
К1
24В
1
+12В
Экран
поверх
первички
150
витков
1,5KE200
BYV26C
680мк x 400В
4
PC817
7812
0,1
2
680мк x 400В
3
0,1
IRFD
120
Rele
100 мкф 100 мкф
x 25В
x 25В
1,8К
1
8
2
7
TNY
3 264
5
4
TL431
1000 пкф
10К x 1000В
1мк x 400В
1мк x 400В
1,5КЕ400СА
GND
4,3
IRG4PC50UD
GAHigh
IRG4PC50UD
4,3
GBHigh
2К
2К
BZX55С18
BZX55С18
EBHigh
EAHigh
4,3
IRG4PC50UD
GALow
IRG4PC50UD
7,5
GBLow
2К
2К
BZX55С18
EALow
Uвых.
Iвых.
BZX55С18
EBLow
2x1,5КЕ400СА
2 x 0,1мкф x 630В
150EBU04
HFA30PA60
“Держак”
“Маcса”
Шунт
100А
75мВ
E65 №87
зазор 3мм
7 витков
25кв.мм.
3x1мкф
x 250В
HFA30PA60
К28x16x9
25витков
1,5кв.мм.
R20
24K
0,01мкф
x 630В
15
0,01мкф
x 630В
15
3 виткa
4 провода
d=2мм
E65
№87
150EBU04
HFA30
PA60
2 x 0,1мкф
x 630В
18витков
d=2мм
150EBU04
1,5KE350CA
3 виткa
4 провода
d=2мм
8x1мкф
x 400В
На схеме изображена силовая часть сварочного инвертора с блоком питания и
драйверами силовых ключей. Плата блока питания с драйверами монтируется отдельно. От
силовой части её отделяет металлический лист, электрически соединённый с корпусом
сварочного аппарата. Проводники управления затворами ключей скручиваются попарно и
припаиваются близко к выводам транзисторов. Длина этих проводников не должна превышать 15
см, сечение не существенно.
Блок питания – классический флайбэк. Поверх первичной обмотки трансформатора блока
питания намотана экранирующая обмотка тем же проводом. Её витки должны полностью
закрывать первичную обмотку, а направление намотки должно совпадать с направлением
намотки вторичных обмоток. Все обмотки изолируются между собой лакотканью или малярным
скотчем. Настройка заключается в подборе сопротивления R1, для того чтобы получить
напряжение 20-22 В для питания реле.
Силовая часть инвертора особенностей не имеет, всё показано на схеме. Следует
предусмотреть существенные радиаторы для входного выпрямителя, силовых ключей и
выходного выпрямителя. От габаритов этих радиаторов и интенсивности их обдува будет зависеть
постоянная времени работы сварочного аппарата. Единственный термодатчик, который
используется в схеме управления нужно будет разместить внутри корпуса того радиатора,
который больше всего нагревается.
Блок управления.
+12В
10К
10 мкф x 25 В
10n
51К
100n 10 мкф
x 25 В
2,7n
1К
1К
1
2
3
4
5
4,7К 6
7
8
Vref
DT
OC
TL494 Vcc
Ct
Rt
C2
GND
E2
C1
E1
16
15
14
13
12
11
10
9
С1
220 мкф
x 10 В
R3
510*
Iвых.
360
Out1
100 мкф x 25В
360
Out2
GND
LM335
7805
“Up”
1,8K
100 мкф
x 16 В
1,8К
100 мкф
x 16 В
1,8К
R2
100n
5,1К*
20К
10 мкф
x 16В
20
1,5 мкф
x 50В
20
20МГц
Rele
620
120К
100 мкф
x 16 В
PIC16F876-20I/P
1
MCLR
RB7
2
RA0
RB6
3
RA1
RB5
4
RA2
RB4
5
RA3
RB3
6
RA4
RB2
7
RA5
RB1
8
GND
RB0
9
OSC1
+5В
10
OSC2
GND
11
RC0
RC7
12
RC1
RC6
13
RC2
RC5
14
RC3
RC4
22 мкф x 16В
“Down”
1,8K
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
LED BRIGHT BQ-M51DRD
или любой другой с общим анодом
8x200
b
f
a
e
d
h
c
g
a
f
e
An3
An2
An1
g
d
An0
КТ315Б
КТ315Б
1000 мк
x 10 В
КТ315Б
100n
КТ315Б
Uвых.
Блок управления построен на основе растпространённого ШИМ-контроллера TL494 с
задействованием одного канала регулирования. Этот канал стабилизирует ток в дуге. Задание
тока формирует микроконтроллер с помощью модуля CCP1 в режиме ШИМ на частоте примерно
b
c h
75 кГц. Заполнение ШИМ будет определять напряжение на конденсаторе C1. Величина этого
напряжения определяет величину сварочного тока.
Настройка инвертора
Силовая часть пока обесточена. Предварительно проверенный блок питания
подключаем к блоку управления и включаем его в сеть. На индикаторе загоряться все
восьмёрки с точкой в младшем разряде. Включаем осциллограф в провода Out1 и Out2.
Контролируем наличие двухполярных импульсов частотой 40-50 кГц с полочкой мёртвого
времени не менее 1,5 мкс между ними. Величину мёртвого времении можно
подкорректировать изменив напряжение на входе DT(4) у TL494. После этого нужно
осциллографом проверить напряжение на затворах ключей. Там должны быть
прямоугольные импульсы с фронтами не более 500 нс, частотой 40-50 кГц и амплитудой
15-18 В.
Если всё так, собираем полностью схему онвертора и включаем его в сеть. На
индикацию сначала будут выведены восьмёрки, затем должно включиться реле и
индикатор покажет 120 А. Если восьмёрки продолжают гореть, значит напряжение в
сварочных проводах не превышает 100 В. Ищем причину и устраняем её.
Если всё так, то кликая кнопками пробуем изменять задание тока. Если удерживать
одну из кнопок, то изменение задания тока будет происходить автоматически. Изменение
задания тока должно пропорционально изменять напряжение на конденсаторе C1.
Кликнаем обе кнопки одновременно. Переходим в режим отображения
температуры. Если показания температуры не верны, то подбирая сопротивление
резистора R2, добиваемся точных показаний.
Если всё так, устанавливаем задание 20 А и включаем в сварочные провода
нагрузочный реостат сопротивлением 0,5 Ом. Реостат должен выдерживать протекание
тока не менее 60 А. К выводам шунта подключаем вольтметр магнитоэлектрической
системы со шкалой на 75 мВ, например прибор Ц 4380. На нагружженном инверторе
пытаемся изменять задание тока и по показаниям вольтметра контролируем ток. Ток
должен меняться пропорционально заданию. Выставляем задание тока 50 А. Если
показания вольтметра не соответствуют 50 А, то на выключенном инверторе впаиваем
сопротивление R3 другого номинала. Подбирая сопротивление R3 добиваемся
соответствие задания тока измеренному.
Если всё так, можно попытаться варить, после 1 минуты сварки током 120 А
выключаем инвертор из сети и ищем самый горячий радиатор. В этот радиатор
необходимо вмонтировать датчик температуры.
Инструкция по эксплуатации.
При включении инвертора в сеть контроллер автоматически выставляет величину
задания сварочного тока 120 А. Если при включении напряжение в сварочных проводах не
превысит 100 В, то индикатор будет отображать восьмёрки, это свидетельствует о
неисправности. При нормальном запуске восьмёрки должны смениться отображением
задания тока 120 А. Кликая кнопками можно изменить величину задания в пределах от 20
до 160 А.
Если нужно контролировать температуру инвертора во время работы, необходимо
кликнуть обе кнопки одновременно, при этом индикатор будет показывать текущую
температуру радиатора.
Если температура радиатора во ремя работы превысит 75 градусов, то независимо
от режима индикации, которая была в этот момент, индикатор начнёт отображать
температуру радиатора, включится прерывистый звуковой сигнал. Работа инвертора при
этом не блокируется, но величина задания тока будет автоматически сброшена до 20 А.
Как только температура понизится ниже 65 градусов прерывистый звуковой сигнал
выключится, индикация будет той, которая была до превышения температуры. Задание
тока будет 20 А.
Если произойдёт обрыв датчика температуры, индикатор выдаст код ошибки Ert1,
включится прерывистый звуковой сигнал. Работа инвертора при этом не блокируется, но
величина задания тока будет автоматически сброшена до 20 А.
Если произойдёт замыкание датчика температуры, индикатор выдаст код ошибки
Ert0, включится прерывистый звуковой сигнал. Работа инвертора при этом не
блокируется, но величина задания тока будет автоматически сброшена до 20 А.
[email protected]
14 ноября 2010 года.
г. Хабаровск.