Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Berätta om dina pågående projekt.
idiotdea
Inlägg: 467
Blev medlem: 26 juli 2006, 16:11:34
Ort: Vasa, Finland
Kontakt:

Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av idiotdea »

Efter att tidigare tillfälligt fixat en spänningsregulator för en generator och lärt mig lite mer om hur generatorer fungerar är det nu dags att bygga en egen regulator (AVR). Från början tänkte jag mig att man kanske skulle kunna generera en finare sinus genom att kontrollera formen på strömmen genom rotorn. Det visar sig dock att induktansen i rotorn är så stor att det är bara att glömma något annat än långsam ändring av strömmen vid lastförändringar. Därför har jag tänkt att regulatorn får förbli rätt simpel (i likhet med de två ursprungliga jag har kikat på).

Det är enklast att börja med schemat för den tilltänkta konstruktionen.
avr_v1.png
Det finns enligt mig inga större konstigheter i konstruktionen. Huvudspänningen kommer in på vänstra sidan, likriktas, går genom en spänningsdelare till Q1. En referensspänning genereras av D5, och när spänningen i spänningsdelaren stiger tillräckligt högt börjar Q1 leda. Q1 och Q2 är kopplade som ett darlingtonpar, och när de leder drar de ner gaten på Q3, som då slutar leda. Från högra sidan likriktas spänningen från exciteringslindningen. Likriktad och glättad av C3 är den runt 170V. Q3 kontrollerar strömmen genom rotorlindningen, och fungerar nominellt med PWM på 100 Hz. Konstruktionen skiljer sig närmast från andra jag har sett genom att strömmen genom zenerdioden D5 inte direkt används för att styra transistorerna, utan den fungerar istället som en konstant referens. Detta närmast för att undvika "knäet" just när zenerdioden börjar leda.

Ifall ingen ser några uppenbara problem med konstruktionen bygger jag nog ihop en testenhet enligt detta. Möjliga problem jag kan tänka mig att kan uppstå är att störningar kan få Q1 att leda i förtid, och att konstruktionen inte har några speciella skydd mot överspänning. Komponenterna är dock valda för att ha rätt god marginal mot högre spänning.

Jag funderar också på om man kunde lägga till en "turboknapp" för att hjälpa till vid start av större laster. Denna momentana knapp skulle helt enkelt köra upp strömmen genom rotorlindningen för att spänningen inte skall falla så mycket vid lastpåslag. På grund av att kärnans mättning skulle spänningen vid tomgång inte stiga till orimliga värden. Vad tror ni om detta?
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
idiotdea
Inlägg: 467
Blev medlem: 26 juli 2006, 16:11:34
Ort: Vasa, Finland
Kontakt:

Re: Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av idiotdea »

Det är roligt när det går som tänkt. Första testet gjordes idag med en regulator uppbyggd enligt schema ovan, och det verkade fungera bra. Jag skall i varje fall ta fram oscilloskopet och se igenom signalerna lite noggrannare, så att det inte är någonting som ser skrämmande ut. Möjligtvis blir det ännu att lägga till lite funktionalitet för att vara säker på att mosfeten verkligen är fullt av eller på. Med test på labbänken var det inga problem att få den att halvleda. Med något ostabilt varvtal och varierande fältström tror jag dock inte att det blir några problem av detta i riktiga livet. Men det klarnar säkert till viss del med lite mer mätningar.

Ett par bilder av dagsläget nedan...
avr_testboard1.jpg
avr_testsetup1.jpg
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Janson1
Inlägg: 1338
Blev medlem: 1 december 2016, 09:06:02
Ort: Marks Kommun

Re: Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av Janson1 »

Jag har missat ditt första inlägg men det ser bra ut! Stresskör gärna runt där sluttrissan ev kan "halvleda". Sen det här med överspänningsskydd, vad blir det för spänning obelastat om det skulle bli full magnetisering? Det borde inte sticka astronomiskt i alla fall?
idiotdea
Inlägg: 467
Blev medlem: 26 juli 2006, 16:11:34
Ort: Vasa, Finland
Kontakt:

Re: Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av idiotdea »

Jag hade kunnat skriva någon uppdatering tidigare, men nu blev det inte så.

Som svar på förra frågan så går spänningen upp till 300 V vid fullt pådrag. Detta vet jag eftersom jag i misstag gjorde en kortslutningen när jag mätte, vilket resulterade i bl.a. en bränd diod och fullt pådrag :vissla:

Även om spänningen var stabil så var första versionen inte helt lyckad. Det blev ingen fin form på gaten till mosfeten, som följande två bilder visar.
avr004.png
avr006.png
Det blev alltså att gå tillbaka till ritbordet och göra lite ändringar. Till dessa (och egentligen också första versionen) togs en del inspiration från Ludens AVR. Största skillnaden är en "positive feedback pulse" som tvingar mosfeten att leda i minst en viss tid. Darlingtonkopplingen kunde jag också ta bort i samma veva. Efter ännu lite andra ändringar för att passa båda generatorerna och lämpa sig för kretskorsdesign så ser schemat nu ut så här (med nya komponentbeteckningar...):
avr_schematic_v2.png
Med lite kreativa kopplingar ser nya experimentkortet ut så här:
avr_testboard2.jpg
Med dessa ändringar verkar det fungera bättre också i praktiken. Följande bilder visar spänningen (mätt via en väggvårta) och gaten till mosfeten under tomgång, lastpåslag och lastad med 1kW resistiv last.
avr300.png
avr302.png
avr303.png
Med detta är jag tillräckligt nöjd för att designa ett kort och förhoppningvis också slutföra detta projekt inom en överskådlig framtid :)
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Janson1
Inlägg: 1338
Blev medlem: 1 december 2016, 09:06:02
Ort: Marks Kommun

Re: Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av Janson1 »

Det var ingen jätteskillnad på mosfeten trots belastningsskillnaden, huvudsaken är att det funkar.
Vad är en väggvårta?
Användarvisningsbild
tecno
Inlägg: 27022
Blev medlem: 6 september 2004, 17:34:45
Skype: tecnobs
Ort: Sparreholm, Södermanland N 59° 4.134', E 16° 49.743'
Kontakt:

Re: Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av tecno »

Janson1
Inlägg: 1338
Blev medlem: 1 december 2016, 09:06:02
Ort: Marks Kommun

Re: Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av Janson1 »

MAO borde det vara en liten transformator typ "batterieliminator" som dom kallades förr?
Användarvisningsbild
Oskar
Inlägg: 1804
Blev medlem: 6 september 2005, 15:11:36
Ort: Storsjö, Sorsele

Re: Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av Oskar »

Jag har expanderat "väggvårta" till alla små strömförsörjningsklumpar man sätter i uttaget, DC som AC utspänning - såsom mobilladdare, strömförsörjning till router osv. Mycket bra benämning tycker jag :)

Grattis också till ett lyckat resultat! regleringen av spänningen ser ju ut att fungera mycket bra även vid inkoppling av last. Fortsätt gärna uppdatera oss!
idiotdea
Inlägg: 467
Blev medlem: 26 juli 2006, 16:11:34
Ort: Vasa, Finland
Kontakt:

Re: Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av idiotdea »

Uttrycket väggvårta har jag lärt mig från forumet, men det är alltså en batterielminator som ni redan kom fram till :)

Projektet stötte på en liten motgång. På den ena generatorn som denna AVR var tänkt till är huvudlindningen och exciteringslindningen sammakopplade inne i generatorn. Detta innebär att den design jag har presenterat inte kan användas. Det tog lite på motivationen och därför har projektet framskridit rätt långsamt. Hur som helst så bestämde jag mig för att göra klart denna design, så får jag sedan ta mig en funderare på hur jag gör för den andra generatorn.

Jag har nu designat och beställt ett kretskort för denna från Elecrow:
board-3d.png
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
idiotdea
Inlägg: 467
Blev medlem: 26 juli 2006, 16:11:34
Ort: Vasa, Finland
Kontakt:

Re: Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av idiotdea »

Korten är levererade och komponenterna installerade. Jag har ännu inte kopplat denna till generatorn, så jag hoppas innerligt att den fungerar. Åtminstone fanns det inga uppenbara fel på kretskortet, vilket säkerligen är första gången för mig :)
avr_pcb.jpg
avr_pcb_components.jpg
avr_pcb_installed.jpg
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
stenD
Inlägg: 1347
Blev medlem: 23 september 2010, 21:53:35
Ort: Ljusfallshammar

Re: Spänningsregulator (AVR) till portabel generator

Inlägg av stenD »

om lådan vibrerar vore det nog bra med ett par kluttar silicon tex på kondingarna
Skriv svar