Сбой синхронизации БУСТ2

[antonsaitov]

Здравствуйте!

В настоящий момент на предприятии используем 15-20 связок ТРМ251+БУСТ2 для фазового регулирования первичной обмотки трехфазного автотрансформатора (звезда без нуля) связанного на низкой стороне с карбидокремниевыми нагревателями (звезда без нуля).
Промышленная сеть сильно загрязнена гармоническими искажениями, а в процессе работы регулятора, они, естественно, еще возрастают.
Происходит сбой синхронизации БУСТ2, трансформаторы пускаются в "разнос". Дальнейшее продолжение работы печей невозможно.

Эта проблема уже поднималась на форуме, но никакого ответа не поступило.
Однако, очень хотелось бы использовать связку ТРМ251+БУСТ2 и в дальнейшем, в перспективе поставить еще 20-30 таких связок.

Пожалуйста, помогите разрешить данный вопрос.

С уважением,
Антон Саитов.

[Пугачев Андрей]

Здравствуйте!


Происходит сбой синхронизации БУСТ2, трансформаторы пускаются в "разнос". Дальнейшее продолжение работы печей невозможно.


С уважением,
Антон Саитов.

Как это явление проявляется? В чем заключается сбой?

[antonsaitov]

Здравствуйте!

На мой взгляд, из-за гармоник по сети, БУСТ2 неправильно синхронизируется с сетью (DC компонента подмагничивает трансформатор), возникает перекос фаз, из-за превышения тока на одной/двух фазах выбивает предохранители.
Честно говоря, я не спец по магнетикам, так что не сильно судите мои суждения.

Для чистоты эксперимента, анализатором мощности Janitza UMG604E постоянно происходит сканирование сети. Могу сказать, что при использовании резервной промышленной сети, уровень гармоник, производимых регулятором, и уровень гармоник, имеющихся в сети, абсолютно не влияет на работу БУСТ2.
Но при работе на основной сети возникают проблемы, описанные выше.

Добавил файл, must have! для тех кто работает с регуляторами мощности, в частности описана проблема синхронизации в разделе circuit synchronization and timing, и то, почему нельзя использовать zero-cross метод для трансформаторно-связанной нагрузки.

С уважением,
Антон Саитов.

[antonsaitov]

Может всё-таки есть какое-нибудь решение? Или разработчики сталкиваются с этим впервые?
Может поставить RC-фильтр на вход, вроде low-pass или band-pass?

Жду ответа с нетерпением,
Антон Саитов.

[antonsaitov]

Пожалуй, трабл с синхронизацией придётся решать самостоятельно.
Хотя БУСТ2 + ТРМ251 мне в работе понравились. Если в ближайшее время решу проблему с синхронизацией, поставлю еще 20-30 комплектов, если нет - то PLL thyristor firing board поможет ну и конечно фильтрокомпенсирующая установка на промышленную сеть.

Однако, задам вопрос - снял осциллограммы при различных мощностях с ТРМ251 с одного канала БУСТ2, на один канал повесил дифф щуп на выводы +IG1 и -IG1, на другой повесил сеть с L1 и N.
Увидел странную картину - может я чего не понимаю.
Осциллограммы приложены. По порядку - Минимальная мощность 3%, мощность 20% и соответствующая пачка импульсов, и мощность 50%.
Почему на полупериоде синусоиды столько пачек импульсов, насколько я понимаю при тех мощностях на которых я снимал осциллограмму должна быть одна пачка импульсов на одном полупериоде в одинаковых местах на положительном и отрицательном значениях синусоиды. Например, если мощность 50% - генерируются импульсы на половине синусоиды как для полож. так и для отриц.

Помогите пожалуйста понять в чём дело.
С уважением,
Антон Саитов.

[Пугачев Андрей]

Извините, сейчас ответить не получиться. Разработчик появится на следующей неделе.

[Во Вик]

Однако, задам вопрос - снял осциллограммы при различных мощностях с ТРМ251 с одного канала БУСТ2, на один канал повесил дифф щуп на выводы +IG1 и -IG1, на другой повесил сеть с L1 и N.
Увидел странную картину - может я чего не понимаю.
Осциллограммы приложены. По порядку - Минимальная мощность 3%, мощность 20% и соответствующая пачка импульсов, и мощность 50%.
Почему на полупериоде синусоиды столько пачек импульсов, насколько я понимаю при тех мощностях на которых я снимал осциллограмму должна быть одна пачка импульсов на одном полупериоде в одинаковых местах на положительном и отрицательном значениях синусоиды. Например, если мощность 50% - генерируются импульсы на половине синусоиды как для полож. так и для отриц.

Помогите пожалуйста понять в чём дело.
С уважением,
Антон Саитов.

Картинка, которую вы видите - правильная, хорошая картинка. Там и должно быть две пачки импульсов в одном полупериоде сети, так как фактически приходится одновременно открывать два тиристора для разных фаз (ток не в нейтраль течёт а из фазы в фазу, стало быть надо открыть оба вентиля)..

Пачки импульсов - тоже нормально, они так и должны идти. Не смотря на то, что энергия одного импульса высокая, бывают "дубовые" тиристоры, которые с одного импульса не каждый раз открываются. Это, своего рода, подстраховка. Вреда от этого точно не будет :)

[antonsaitov]

Спасибо за ответ!

Получается на одном импульсном трансформаторе (+IG1 -IG1) я вижу импульсы не только для анти направленных тиристоров или симистора одной фазы, но также и для, например, соседней?

С уважением,
Антон Саитов.

[Во Вик]

Нет, это не так. Вы действительно видите импульсы для одной пары тиристоров (или одного симистора) для данной фазы. Просто они открываются два раза. Грубый пример. Мы наблюдаем за фазой А. Сперва мы видим импульс, который открывает тиристор, чтобы ток тёк из А в B, а затем, чтобы ток тёк из C в А. Полагаю, это будет отчётливо видно на малых углах открытия тиристоров - кажется, до 30 эл. градусов.

Что касается вашей догадки относительно использования фильтров, думаю, она верна, но надо дождаться нашего ведущего специалиста по данной теме, он должен выйти из отпуска на следующей неделе. Он сможет дать компетентный совет.

[antonsaitov]

Огромное спасибо за ответ!

Про импульсы понял, теперь всё понятно.
По фильтрам поэкспериментирую пока специалист в отпуске! :)
Кстати, нашёл хороший ресурс - симулятор трехфазного полностью управляемого выпрямителя, как раз там и описывается про зависимости управляющие импульсы/угол зажигания. http://services.eng.uts.edu.au/~venkat/pe_html/ch05s1/ch05s1p1.htm


Если рассматривать как вариант пассивный RC-фильтр на вход БУСТ2 - маловероятно, ведь частоты гармоник близки к основной частоте 50Гц, и сдвиг фазы на пассивном фильтре скорее всего будет значительным, но может, всё-таки, и надо попробовать.

[antonsaitov]

Фильтр рассчитал на 600Гц (3,9кОм+68нФ), чтобы сдвиг фазы был не таким уж сильным, получилось -4,7 град.
Посмотрел осциллом, на самом деле синусоида после фильтра (обозначена синим цветом) выглядит чистой и куда более приятной чем на входе (желтым цветом) (не знаю будет ли так сильно заметно на скриншоте).
Но вот в чем вопрос, завтра повешу идентичные фильтры на все фазы L1-L3, допустим сдвиг фаз будет одинаковым, так сказать равновесные условия для БУСТ2, но фактически на тиристоры будет приходит исходная синусоида, а БУСТ2 будет синхронизироваться по сдвинутой...

[antonsaitov]

Эксперимент завершился неудачно, фильтры нижних частот на трех фазах совсем не позволили БУСТ2 корректно работать, трансформатор снова задергался.
Думал насчет полосового фильтра, рассчитал чтобы в fц=50Гц сдвиг фаз был приближен к нулю за счет наложения сдвига фаз от частей полосового фильтра - нижних частот (4700 Ом+68 нФ) и верхних частот (470 кОм+68 нФ). Но в итоге сдвиг, всё равно, оказался значительным.

[Петрович НСК]

Добрый день!
БУСТ 2 с симистором ТС142-80 используется для регулирования мощности индукционного нагревателя на пром. частоте. Питание однофазное 220В, ток нагревателя 13 А, косинус 0,9, метод управления мощностью установленный DIP-переключателем - целочисленный.
Формы тока и напряжения на нагрузке показывают, что при любом уровне управления наблюдается нечетное число полупериодов, т.е. имеется постоянная составляющая тока. Например, для уровня мощности 50% один полупериод симистор открыт, затем 1,5 периода закрыт.
На чисто активной нагрузке, примерно такой же мощности, все работает без проблем.
На осциллограммах показаны (по порядку) ток и напряжение индукционного нагревателя при установке уровня мощности 30%, 50% и 70%, ток нагревателя и импульсы управления, ток и напряжение на чисто активной нагрузке.
Что следует предпринять для устранения эффекта?

[Геннадий Дементьев]

[QUOTE=antonsaitov;67420]Эксперимент завершился неудачно, фильтры нижних частот на трех фазах совсем не позволили БУСТ2 корректно работать, трансформатор снова задергался.

Уважаемый antonsaitov!
Для обеспечения высокой помехоустойчивости система синхронизации БУСТ-2 содержит ФАПЧ с цифровой фильтрацией сигналов от трех датчиков нуля фазы сети (ДН) и трех датчиков состояния тиристоров (ДС). Однако, необходимо выполнить правила монтажа схемы внешних соединений:
1. Непосредственно на силовых выводах тиристоров должны быть установлены снабберные компоненты.
2. Цепь подачи тока в затвор каждого тиристора должна быть выполнена отдельной витой парой проводников, от кл.+G, -G до соответствующих выводов VS.
3. Цепи от кл. L, ДС до VS в каждой фазе, так же отдельными витыми парами.
Если этих мер недостаточно при подключении нескольких БУСТ к одной питающей сети, требуются дополнительные:
4.Защитить собственное питание БУСТ от влияния помех.
5. В непосредственной близости от клеммника БУСТ, последовательно в цепи витой пары L, ДС каждой фазы установить слаботочные симметричные сетевые фильтры ЭМП:
http://lib.chipdip.ru/250/DOC000250685.pdf
6. Использовать схему подключения нагрузки "ЗВЕЗДА С НЕЙТРАЛЬЮ"
С уважением! Дементьев Г.

[Геннадий Дементьев]

[QUOTE=Петрович НСК;67459]БУСТ 2 с симистором ТС142-80 используется для регулирования мощности индукционного нагревателя на пром. частоте. Питание однофазное 220В, ток нагревателя 13 А, косинус 0,9, метод управления мощностью установленный DIP-переключателем - целочисленный.
Формы тока и напряжения на нагрузке показывают, что при любом уровне управления наблюдается нечетное число полупериодов, т.е. имеется постоянная составляющая тока. На чисто активной нагрузке, примерно такой же мощности, все работает без проблем.
Что следует предпринять для устранения эффекта?

Уважаемый Петрович НСК!
БУСТ-2 по назначению, для регулирования мощности в индуктивных нагрузках целочисленным способом(эл. двигателях, трансформаторах)не применяется. Чередование пауз и подключений питания индуктивных нагрузкок приводит к пусковым токам с большой частотой повторения, что и ограничивает области применения целочисленного способа.
В БУСТ-2 при целочисленном способе используется алгоритм Брезенхема, т.е. равномерное распределение полупериодов напряжения питания нагрузки на периоде сканирования 256. Количество полупериодов может быть как четным, так и нечетным. Задача четности полупериодов не ставилась.

[antonsaitov]

Здравствуйте!

Спасибо за ответ.
Я использую схему "ЗВЕЗДА БЕЗ НЕЙТРАЛИ", т.к. у меня в нагрузке и в трансформаторе просто общая точка. Поэтому датчики нуля фазы сети (ДН) не подсоединены в соответствии со схемой Б.9. РЭ БУСТ2. Но, например, в схеме Б.2. ДН соединены с N.
Для фильтрации питания БУСТ2 и всей автоматики использую ОВЕН БСФ-Д3-1,2.
Снабберы попробую установить непосредственно на выводы, они у меня стоят в 5-15 см от тиристоров.
Для подключения БУСТ2 к Блоку тиристоров недавно приобретен экранированный кабель КПСВЭВ 12x2x0.5.

[Геннадий Дементьев]

[QUOTE=antonsaitov;67485]
Я использую схему "ЗВЕЗДА БЕЗ НЕЙТРАЛИ", т.к. у меня в нагрузке и в трансформаторе просто общая точка. Поэтому датчики нуля фазы сети (ДН) не подсоединены в соответствии со схемой Б.9. РЭ БУСТ2. Но, например, в схеме Б.2. ДН соединены с N.

При использовании нейтрали в нагрузке, рис.Б2, путем замыкания кл. ДН на нейтраль датчики нуля напряжения коммутируются в звезду, а без нейтрали в нагрузке, рис.Б9, при отключенной кл.ДН от нейтрали- в треугольник для соответствия путей протекания тока в нагрузке, как в вашем случае.

[antonsaitov]

Уважаемый Геннадий!

Спасибо за ответ.
Значит использовать, всё-таки, схему "ЗВЕЗДА БЕЗ НЕЙТРАЛИ" как и было?
И какой номинал тока слаботочного дросселя-фильтра для кл. L и ДС выбрать?

С Уважением,
Антон Саитов.

[Геннадий Дементьев]

[QUOTE=antonsaitov;67520]
Значит использовать, всё-таки, схему "ЗВЕЗДА БЕЗ НЕЙТРАЛИ" как и было? И какой номинал тока слаботочного дросселя-фильтра для кл. L и ДС выбрать?

1. Для определения возможности оптимизации силовой части прошу выслать мне принципиальную электрическую схему установки с коментариями по адресу: gena@owen.ru
2. Входной ток ДС 1...2мА, поэтому следует выбрать фильтр ЭМП на самый малый ток и самый больший коэффициент подавления в dB.

[antonsaitov]

Здравствуйте!

Прежде всего хочу выразить благодарность за то, что уделили внимание к проблеме, в то же время прошу прощения за настойчивость.

Во время проведения технологического режима БУСТ2 выходит в ошибку по одной фазе (Индикатор 30 или L1), подключил осциллограф на эту фазу, увидел помеху по сети вблизи нуля синусоиды. По идее ФАПЧ должен был отработать нормально, но тем не менее проблема есть.
На приложенных осциллограммах видны моменты коммутации тиристоров, но помеха вблизи нуля от них не зависит.

Кабель расшит нормально, витые пары, на входах L и ДС симметричные фильтры как и было предложено.
Не могу ставить другие БУСТы пока не разберусь с этим.

[Во Вик]

Во время проведения технологического режима БУСТ2 выходит в ошибку по одной фазе (Индикатор 30 или L1), подключил осциллограф на эту фазу, увидел помеху по сети вблизи нуля синусоиды. По идее ФАПЧ должен был отработать нормально, но тем не менее проблема есть.
На приложенных осциллограммах видны моменты коммутации тиристоров, но помеха вблизи нуля от них не зависит.

Пожалуйста, поясните.

1. Что такое "технологический режим", какие ещё бывают?
2. Что значит "выходит в ошибку по одной фазе" - прекращает работу и индицирует ошибку? Какая это ошибка, какая при этом индикация?
3. Через какое время после запуска выдаётся сообщение об ошибке, какая при этом уставка прибора?

[antonsaitov]

1. Технологический режим - процесс термической обработки, это то время когда у нас работают печи.
2. Да, БУСТ2 прекращает работу и индицирует ошибку, индикатор 30.
3. При одной работающей печи ошибка проявляется когда температура в печи более 600 градусов, на подъеме и на выдержке (см. вложение). Но при работе более одной печи - ошибка на разных печах может произойти в любой момент времени.

Сегодня управление печи постоянно давало сбой, кое как дотянули до конца режима постоянным нажиманием на кнопку ПУСК БУСТ2.
Без нагрузки посмотрел синусоиду сети (т.е. до фидера не включен ни один тиристорный регулятор, только лампочки и др. приборы), см. осциллограмму во вложении (power line sine.zip).
Понимаю, что от таких искажений сети помогут только радикальные меры, и без них, БУСТ2 скорее всего работал бы прекрасно.

[antonsaitov]

Здравствуйте!

Хотел бы поделиться результатами по борьбе со сбоем синхронизации на БУСТ2.
Как было уже отмечено в теме, БУСТ2 сбоит из-за гармоник, никакие способы, включая предложенные, не помогают.
Как то спасает ситуацию установка ЭМИ фильтра для хоть какой-то чистки синуса питающего напряжения (см. рисунок, там видно откуда я беру синхронизацию для БУСТ2).
Скорее всего надо работать в этом направлении, чистить синус, но тоже не навредить, т.к. при установке слишком большого количества прибамбасов сихронизация сбоит уже из-за сдвига фазы.
Мне бы хотелось узнать каков прогресс по разработке более устойчивой схемотехники и алгоритмов для работы в "шумных" условиях.
А также хочу узнать как можно сделать дистанционное управление и индикацию состояния БУСТ2, с кнопкой наверное проблем не будет, просто параллельно ставим еще одну на щит, а вот со светодиодом "Работа" сложнее, что можете посоветовать. Понимаю, что гарантия на прибор в этом случае слетает, но как говорится "мы заплатим такую цену за хороший результат".

Заранее благодарен.