Нужна помощь в работе с тиристорами

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Столкнулся с проблемой, к которой не могу никак найти решение. Может быть кто-нибудь поможет? Проблема заключается в следующем: в разрядном контуре схемы самопроизвольно открывается тиристор (возможно от наводок), что мешает переключению режимов (должен открываться либо один тиристор, либо другой, но у меня всегда открываются оба). Как защитить тиристор от непреднамеренного открытия? Заранее спасибо. Схему прилагаю, и маленькое описание к ней тоже.
Во вложении – выходная часть схемы. На ней черным цветом обозначено то, что там стояло изначально. Красным цветом – то, что я уже пробовал ставить, пытаясь избавится от проблемы (ставил я эти элементы в разных комбинациях, некоторые – уже “от отчаяния”). Зеленым цветом – то, что еще можно поставить (но имеет ли смысл?).
Теперь немного о схеме. Тиристоры VS1…VS3 коммутируют импульсы прямоугольной формы, скважностью 2, частота импульсов 200Гц, напряжение – 300, либо 400, либо 450 вольт в импульсе. Импульсы с тиристора VS3 поступают на “схему поджига”, в которой они многократно усиливаются, воздушный разрядник FV1 обеспечивает резкое нарастание тока (dI/dt), далее эти резкие высокие импульсы пробивают основной разрядник FV2, который продувается аргоном. Тем самым, эти импульсы ионизируют трассу в основном разряднике FV2.
Тиристоры VS1 и VS2 коммутируют такие же импульсы напряжения, которые поступают сразу в основной разрядник, но через катушки индуктивности L1 и L2. Номиналы катушек: 50мкГн и 1мГн. Переключение катушек обеспечивает либо искровой режим в основном разряднике, либо “псевдодуговой” (катушка, величиной 1мГн растягивает импульсы тока). Ток в основном разряднике FV2 течет уже по ионизированной трассе. Тиристоры управляются через оптосимисторы DA1…DA3, на которые поступают импульсы с микроконтроллера.
Теперь о проблеме. Тиристоры VS1 и VS2 не переключаются. Скорее всего они открываются по наводке от искрового разряда. Соответственно, во время искрения у меня всегда работают оба тиристора, и нет возможности переключить режим. Вопрос: как мне избавиться от этой наводки? Желательно без переделок в схеме управления тиристором.
Элементы в схеме:
VS1…VS3 – тиристоры 70TPS12
L1 – катушка индуктивности 50мкГн
L2 – катушка индуктивности 1мГн
DA1, DA2 – оптосимисторы MOC3051
DA3 – оптосимистор L4208
C14 – конденсатор 470пФ 15кВ
FV1 – разрядник воздушный, зазор регулируемый 1-5мм (я работал при 2мм)
FV2 – аналитический промежуток, расстояние 5мм
Т1 – трансформатор с коэффициентом трансформации примерно 1:40. Первичная обмотка – 3 витка медной лентой, индуктивность 50мкГн; вторичная обмотка – 135 витков проводом МГТФ 0,03 мм кв, индуктивность – 100 мГн. Каркас ETD59 с ферритом к нему.
T2 – трансформатор на тороидальном сердечнике с коэффициентом трансформации 1:2. Обе обмотки выполнены проводом МГШВ 0,75. Первичная обмотка – 14 витков, индуктивность – 45мкГн, вторичная обмотка – 28 витков, индуктивность 140мкГн.
VR5, VR6 – варисторы S20K320
C1…C3, C7…C9, C13 – конденсаторы металлопленочные 0,01мкФ 630В
R1…R3, R8…R10, R15, R16 – резисторы 1кОм 1Вт
R4, R11 – пробовал ставить 300Ом, 480Ом, 1кОм.
VD1…VD15, VD17 – ультрабыстрые диоды HFA30PB120
Номиналы элементов зеленого цвета не пишу, так как их еще не пробовал ставить.
Прикрепления:
Вложение1
Вложение2

15 комментариев к “Нужна помощь в работе с тиристорами”

  1. Включаются оба при управлении и 1-м, и 2-м каналом? А по-отдельности они работают? Т.е. не переключают, а включают конкретный режим. VR1-VR4 исправны? Тиристоры проверены высоким напряжением? Логика управления с МК правильна? Оптосимистор тоже штука капризная. Кусок схемы на VS3,DA3 работает нормально? Наводка с такими номиналами маловероятна, или косая схема, или деталям кырдык.

  2. msmmmm, Включаются оба и на первом, и на втором канале. По отдельности цепи работают нормально. На резистивную нагрузку они работают и вместе нормально, что в принципе понятно. Более того, они работают нормально и переключаются, если взять индуктивности 300мкГн и 150мкГн (вместо 50мкГн и 1мГн) и коммутировать импульсы 300В в импульсе. Если коммутировать уже 400В, то при работе цепи с 300мкГн, самопроизвольно открывается и цепь 150мкГн. А если работает цепь с 150мкГн, то в цепи с 300мкГн самопроизвольно тиристор срабатывает не всегда (раз 5-10 при работе в течении 1сек.).
    Кусок схемы с VS3, DA3 работает без нареканий. Но он и так все время должен открываться одновременно с VS1 и VS2.
    Оптосимистор-то да…. Но как он может срабатывать и как его защитить?
    Насчет проверки тиристоров высоким напряжением – честно говоря не знаю как их проверить. Могу просто перепаять на новые.
    С МК проблем нет – просто импульсики с заданной частотой. Вроде ничего сложного)

  3. Я особо не понял в принципе работы – кусок схемы. хотелось бы взглянуть на полную
    В моём видении – в корне не правильное управление

  4. Я правильно понял, что на выводах 1,2,3 схемы уже импульсы, амплитудой 300, 400, 450В относительно земли и на оптосимисторах синфазно импульсы на нужной ветке?
    Был у меня такой случай. На козловом кране самая малая скорость крюка задавалась трехфазным тиристорным регулятором. Скорость не регулировалась, но тиристоры звонились нормально. Сняли, сделали стенд для проверки, дали 220В – работают все. Подключили по 2кВт нагрузки – держат, регулируют. Дали 380В – пробой, регулирования нет. Дали опять 220В – работают. При чем все три одинаково. Все бы ничего, ведь тиристор, тот же динистор, только с облегчатором пробоя в виде управляющего электрода, да только макс напряжение их было 1200В. Потому лучше их проверить на напряжении, близкому к максимальному.
    Еще две подозрительные детали – оптосимисторы и варисторы. Очень неплохо было бы посмотреть осциллограммы на катодах тиристоров при максимальном напряжении входных импульсов.
    Я бы, наверное, делал так.
    1. Убрал бы (временно) варисторы VR1-VR4, они должны срабатывать только в аварийных ситуациях, а в штатной тиристоры защищаются RC-цепями.
    2. Если проблема сохраняется, выпаял бы по очередности оптосимисторы и посмотрел бы – есть ли включение соответствующего тиристора при управлении второй веткой при самых плохих условиях.
    3. Отсоединил бы по очередности управляющий электрод тиристора и подсоединил бы его к катоду через резистор 51 Ом. Если есть срабатывания – однозначно тиристор.

    Если проблема сохранится, значит все-таки наводка, или, что чаще, неправильная разводка плат. Индуктивности, надеюсь, расположены подальше?

    А на кой там VD18, VD19 сотоварищи? И какие они? Не подтягивает ли цепочка R1,R3,С2 управляющий электрод к + относительно катода? Тоже осциллограммку бы…

  5. msmmmm, -igRoman-, Вот схемка силовой части. Там правда диодики перед катушками не нарисованы, но они там есть. Перед выводами 1,2,3 – там кондеры, заряжаются до нужного напряжения, потом открываются тиристоры на разряд. С управлением… грубо говоря на симисторы, которые открывают зарядные тиристоры, приходят импульсы каждые 5мс, на разрядные – тоже каждые 5мс, но позже на 2,5мс относительно зарядных. Импульсы с контроллера ATMega8

    Добавлено (24.11.2014, 12:39)
    ———————————————
    msmmmm, Осциллограммы пришлю. Варисторы в принципе и защищают схемку от аварийных ситуаций. Оптосимисторы там в кроватках сидят. Так что я тут заметил такую зависимость:
    Если вытащить, к примеру DA1 (оптосимистор к первому тиристору с L1), и включить второй каскад (с VS2 и L2), то на катоде тиристора VS1 все в порядке, ничего не открывается. Тоже самое и в случае, если наоборот.
    А если оптосимистор оставить на месте и оборвать одну цепь (например, просто вытащить L1), то при работе тиристора VS2, тиристор VS1 также открывается и на катоде VS1 мы видим то же самое, что и на катоде VS2. Может все-таки симисторы глючат?…

    Добавлено (24.11.2014, 12:42)
    ———————————————
    msmmmm, Индуктивности конечно подальше! Но я пробовал их экранировать – нифига. Стабилитроны я не ставил, но где-то в дебрях интернета нашел схемку с ними. На кой – честно говоря, сам не понял)
    Цепочку R3 C2 пришлось снять, так как из-за нее схема коротит при длительной работе на макс напряжении
    Прикрепления:
    Вложение1

  6. Если VD18, VD19 не установлены, то есть смысл убрать и С3, С4, опять же нужно осциллограмму смотреть.
    А вот насчет обрыва… Как может открываться двухполюсник с обрывом в цепи? Тиристору, чтобы открыться, напряжение анод-катод нужно, током при открытии подтвержденное. А в данной ситуации – встречно-последовательное соединение диодов на выходе. Не сростается чегой-то… Пробивает без котушки VD4? А по чему делался вывод об открывании тиристора? Он не нагружен, фактически висящий в воздухе отдельный провод, тиристор должен быть закрыт, т.е. – почти изолятор, рядом многовольтные цепи, там таких привидений можно насмотреться… Нужно или датчик тока ставить, или нагрузить подозреваемый катод относительно земли.

  7. msmmmm, Да, я все поубирал с тиристора, кроме R2 C1. Об открытии тиристора я судил по напряжению на аноде. Осциллограмма одинаковая на аноде тиристора с обрывом и на аноде тиристора, который в данный момент работает. Но не факт, что я сделал правильный вывод) Может вместо симистора транзистор попробовать? Или если IGBT вместо тиристора поставить… правда схему управления придется переделывать.

  8. Я бы сильно шашкой не махал. Раз по-отдельности работа обеих веток устраивает, надо выяснить, почему вместе они подглючивают. Для определения, открывается тиристор или нет, поставить бы все-таки резистор 82 кОм 2Вт с земли на катод и так посмотреть. Я думаю, он и не откроется. Кстати, там будет 5 мА, можно последовательно и светодиод прилепить для наглядности.

    А в чем конечный результат, я имею ввиду в последнем искровом промежутке, по чему видно, что открыты оба тиристора?

    По напряжению на анодах ничего видно не будет. Тем более, что они закорочены :D.

  9. msmmmm, Второй электрод в основном разрядном промежутке – образец металла. Разницу видно по пятнам обжига на нем. Ой, я кстати налажал, перепутал опять анод с катодом!)) Конечно же смотрю на катодах тиристора.
    А с резистором какая идеология? Что-то я не очень понял.

  10. Цитата Moonchild ()
    Осциллограмма одинаковая на катоде тиристора с обрывом и на катоде тиристора, который в данный момент работает.

    Тиристор не откроется без нагрузки. См пост 7. Если, открывается, значит нагрузка откуда-то взялась, или сделан неправильный вывод об открывании. Смысл прост, дать небольшую активную местную нагрузку, чтобы избавиться от фантомных (мнимых) сигналов. Т.е. если на висящем в воздухе катоде 0, то нагрузка и подтянет его к 0. Если есть напряжение, то будет напряжение, хоть, возможно, и меньшее, куда ж оно денется.

  11. Цитата msmmmm ()
    Тиристор не откроется без нагрузки.

    так нагрузка тиристоров – варистор R25 и одновременно ограничивает напряжение
    Почитал даташит на тиристоры 70TPS12 одним словом монстры, и другие здесь и близко не катят, но он сам не запирается

    дальше мыслей нет

  12. Цитата Moonchild ()
    А если оптосимистор оставить на месте и оборвать одну цепь (например, просто вытащить L1), то при работе тиристора VS2, тиристор VS1 также открывается и на катоде VS1 мы видим то же самое, что и на катоде VS2.

    Я вообще-то об этом. Цепь оборвана, а тиристор чудом открывается.

    Цитата Moonchild ()
    Если вытащить, к примеру DA1 (оптосимистор к первому тиристору с L1), и включить второй каскад (с VS2 и L2), то на катоде тиристора VS1 все в порядке, ничего не открывается. Тоже самое и в случае, если наоборот.

    Т.е. без оптосимисторов тиристоры не открываются. А если не вытягивать полностью, а оставить только симистор? Тогда, если проблема сохранится, значит симисторы открываются от приложения какого-то напряжения, если нет – проблема может быть и в несогласованности управления.

    А зачем нужны гирлянды из резисторов и конденсаторов параллельно диодам. Не понятно, зачем установлены по 6 ультрабыстрых диодов последовательно с индуктивностями, если напряжение самоиндукции гасится диодом, а высокое с разрядника – выходным варистором. Диоды -то на обратное 1200В.

    Я так понимаю, что индуктивность 50 мкГн работает в импульсном режиме, ток треугольный, а 1 мГн – в режиме непрерывного тока? В импульсных источниках питания импульсный режим выходного дросселя заметно подкакивает в сигнал транзисторов выходного каскада. Но – там транзистор, форма изменилась, вернулась назад и работает, ну, нагрелся больше положенного.. А тиристор вкл. и висит, пока ток через него идет. Осциллограммы бы.

    Нагрузкой для импульсов должен быть не варистор, а ионизированный основной искровой промежуток, а это штука непредсказуемая. Рабочее напряжение варистора 420В, напряжение открывания варистора – 800В, чего и рядом нет на входе. Померить его сопротивление при 400В у меня возможности нет, но, думаю, очень большое, за МОм. Может причина где-то здесь, но, опять же ветки развязаны диодами.

    Уже просто требую установить нагрузочные резисторы на катоды и выложить осциллограммы. 8о).

    Фига се награфоманил. shok

  13. msmmmm, Диоды – это так уже, от отчаяния я ставил)
    На 50мкГн да, там острые импульсы тока. На 1мГн – длинные, они конечно прерываются, но паузы значительно меньше.
    Я, кстати, пока что умудрился решить эту проблему. Если интересно, то я просто разорвал дорожку между анодами этих тиристоров (VD17 и VD18 на схеме). Получил два отдельных контура – каждый с зарядом своей емкости и разрядом через свою индуктивность. И после разрядных тиристоров повесил по 2 диода и еще по одному после катушек. В итоге разрядные тиристоры не открываются, на 500 вольтах иногда срывается тиристор с меньшей индуктивностью при работе другого, но очень редко при всей длительности прожига. Не очень техниески грамотно получилось, да и режим переключения емкостей стал недоступен, но под конкретную задачу это годится, емкости пока не требуются) А у меня теперь есть время, чтобы спокойно разобраться с транзисторами)
    А осциллограммы выложу чуть позже, на следующей неделе вернусь к этому. Ну и грамотно оформлю, чтоб не было путаницы в схеме и картинках с осциллографа

  14. феска

    заглумил)) надо было сразу кидать схему а рисунки на листике не показывать и говорить что не так, почему 2 тирика

    VD17 и VD18 на схеме одновременно

  15. феска, msmmmm, Да уж, я немного озадачил всех)))) А тогда как мне сделать чтоб все работало без разрыва в анодной цепи тиристоров VD17 и VD18?)

Комментарии закрыты.