Dizajnirao sam rezonantni pretvarač klase D za upotrebu u aplikaciji za indukcijsko kuhanje koji prikazuje neobično ponašanje u svojoj izmjerenoj krivulji struje i frekvencije. Topologija, prikazana u nastavku, u osnovi je serijski RLC krug napajan naponom kvadratnog vala.
Konstruirani sklop u velikoj je mjeri zasnovan na staroj demonstracijskoj ploči za indukcijsko kuhanje ST, broj dijela STEVAL-IHC001V1:
U ovoj topologiji, kontrola snage postiže se promjenom frekvencije prebacivanja, a ne radnog ciklusa. Teoretska krivulja trenutne frekvencije prikazana je na donjoj slici:
Iz razloga koji su drugdje bolje navedeni, rad se preporučuje samo sa \ $ f / f_0 > 1 \ $. Radom otvorene petlje pretvarača i pomeranjem frekvencije u rasponu od \ $ 1,4 \ less Approx f / f_0 \ less Approx 2,7 \ $, u praksi se dobiva sljedeća krivulja strujne frekvencije:
Iako bi se očekivalo određeno odstupanje od teoretske, potpuno glatke krivulje, krivulja je osjetno nepravilna, a u nekim slučajevima postoje prilično široka područja u kojima nagib krivulje mijenja znak, što u našoj petlji za kontrolu temperature rezultirao bi, barem privremeno, pozitivnom, a ne negativnom povratnom informacijom.
Neka ispitivanja provedena su kako bi se točno utvrdio izvor tih nepravilnosti, ali čini se da nijedno nije imalo zamjetnog učinka na oblik krivulje:
- Postavljene su posude različitih geometrija i volumena;
- Induktori različitih geometrija (okrugli, kvadratni sa zaobljenim kutovima);
- PCB s znatno različitim izgledima;
Nemajući prethodno iskustvo s indukcijskim štednjacima, nemam pojma hoće li se te nepravilnosti otkriti ili simptom pogreške u dizajnu. Možda neki neočekivani način rezonancije u našem krugu ili neidealnosti u komponentama (tj. Induktivitet ili kondenzator koji mijenja vrijednost s primijenjenom frekvencijom). Možda glavni kondenzatori koji se koriste u krugu (C11 i C12 u gornjoj shemi, Mouser PN 871-B32914A5684M) nisu prikladni za ovu aplikaciju.
U završnici: Tražim prijedloge drugih potencijalnih izvora pogrešaka u krugu / sustavu koje bih mogao testirati i popraviti kako bih potencijalno pomogao u izglađivanju nepravilnosti, ili uvjeravanje da nepravilnosti ne treba brinuti.
AŽURIRANJE : kao odgovor na komentar Andyja aka, iako ne vjerujem da postoje pogreške u mjerenju, trebao bih spomenuti da postoji velika mjerna buka. Grafikon je generiran primjenom svake zadane frekvencije na zavojnicu tijekom 10 glavnih polu-ciklusa i prosječnom vršnom strujom izmjerenom za svakog od ovih 10 polu-ciklusa. Instrumentacijski krug je strujni transformator u seriji sa zavojnicom, nakon čega slijedi visoko precizni krug detektora vrha.
Da bismo bolje prikazali učinak mjernog šuma, evo crteža sirovih podataka (nije izvršeno usrednjavanje ), u rasponu od \ $ 2 \ less Approx f / f_0 \ less Approx 2.7 \ $. Jasno se može vidjeti da su određeni rasponi unutar grafikona "deblji", što znači da su trenutna očitanja, dok su primjenjivali ove frekvencije na zavojnicu, bila bučnija.
Međutim, želio bih još jednom naglasiti da ne vjerujem da je to samo učinak pogreške mjerenja. Jedno od provedenih ispitivanja bilo je priključivanje osciloskopa na sekundarni strujni transformator i mjerenje napona od vrha do vrhunca tijekom pomeranja frekvencije pretvarača. Budući da je izmjenjivan valni oblik izmjenične struje, pogreške se ne mogu pripisati visoko preciznom krugu detektora vrha. Iako nisam zabilježio mjerenje, jasno se prisjećam da se napon od vrha do vrha nije monotono povećavao smanjenjem frekvencije, već je pokazivao učinke koji su u skladu s onima prikazanima na krivulji trenutne frekvencije (tj. Područja napon se povećavao, a zatim malo smanjio i opet počeo rasti, sa sve manjom frekvencijom).
AŽURIRANJE 2 : Jučer sam sondiranjem mreže osciloskopom otkrio da valni oblik ima neka vrlo vidljiva izobličenja koja prelaze u napon istosmjerne veze mog kruga (oprostite, nisam slikala). Smatrao sam da bi to moglo objasniti dio nepravilnosti, pa sam stoga odlučio krug napajati istosmjernim naponom, a ne mrežom. Nažalost, sve što imam ovdje je 60 VDC, ali mislim da su rezultati prilično blistavi:
Frekvencija je pomerena s 23 kHz do 70 kHz, a prikazani su sirovi podaci. Većina nepravilnosti je nestala, vjerojatno zbog čišćeg napona (a možda i zbog činjenice da je istosmjerni, a ne mrežna frekvencija). Međutim, još uvijek postoje tri jasna padova na oko 25 kHz, 32 kHz i 45 kHz. Moram priznati da sam u početku bio sumnjičav prema komentarima @ Marle o harmonikama, ali sada sam zaintrigiran. Može li netko pretpostaviti koji je aspekt sklopa / sustava odgovoran za ove padove?
AŽURIRANJE 3 : Pokušao sam koristiti i drugu zavojnicu (različita geometrija, ali slična induktivnost) kao variranje udaljenosti između zavojnice i posude. Rezultati u nastavku:
Plava linija označava različitu zavojnicu, dok crvena i crna linija koriste istu (izvorna zavojnica), ali s različitim udaljenostima zavojnice (crna ima zavojnicu bliže ploči). Iako postoje razlike u trenutnim vrijednostima, padovi se pokazuju na gotovo istim frekvencijama. Meni ovo sugerira da kakav god da je ovaj fenomen, on potječe iz sklopa, a ne na razini sustava. Komentari su dobrodošli.