Нужен можный ШИМ с напряжением до +310В для муфельной печи

[iddqd84]

Приветствую форумчан!

Дано:
1) дачная электросеть 5кВт и злые соседи.
2) PID регуляторы REX C100 или Овен ТРМ 251.
3) Муфельная печь 3-4 кВт.

Проблема: при работе C100 напряжение прыгает, как будто кто-то подключил древний сварочный трансформатор. И это будет заметно у всех, кто сидит на моей фазе.

Хочу сделать преобразователь импульсов от PID-регулятора в ШИМ управление постоянным током. Грубо говоря, сгладить и растянуть импульсы, а при равномерных импульсах сделать пропорциональную скважность

Примерную схему нарисовал. Драйвер N-MOSFET и микроконтроллер питаются через изолирующие DC-DC преобразователи. Между PID-контроллером и Atmega, а также между Atmega и драйвером стоят оптопары. Земля у микроконтроллера и земля входа DC-DC, естественно, никак не связаны.

Снимок экрана от 2025-06-21 02-33-16.png

(30.05 КБ) 160 скачиваний

Транзистор выбрал IPW60R060P7 из имеющихся в ЧиД за умеренную цену и с подходящими параметрами.

Снимок экрана от 2025-06-21 03-09-22.png

(65.8 КБ) 153 скачивания

В даташите на драйвер приведен такой вариант подключения. Подскажите, какой искать трансформатор и параметры конденсаторов и левого диода.

Снимок экрана от 2025-06-21 02-34-16.png

(41.36 КБ) 138 скачиваний

Интересует конструктивная критика правой части схемы. С микроконтроллером и программой разберусь.
Нужны ли стягивающие резисторы на 7 выводе оптопары и 2 вывод драйвера?
Какая максимальная скважность возможна в таком режиме? Если не более 50% то по какой схеме добавить второй транзистор?
Какие подводные камни и как дополнительно обезопасить схему?
Всем заранее спасибо за ответы.

[Alex-lab]

Делайте просто понижающий преобразователь (buck converter) с небольшой входной емкостью (1-2мкФ). Я подобный делал для управления мотором вместо тиристора. Там даже сглаживать ничего не нужно, просто режете синусоиду с помощью шим и через дроссель на нагрузку. Что б не мудрить с драйвером ставьте HCPL3120 или подобные с питанием от маломощного транса или дсдс.

[iddqd84]

Какой из вариантов будет лучше работать, если потребуется скважность, например, 95%?

[Alex-lab]

Понижающий работает от 0 до 100%.

[Martin76]

Хочу сделать преобразователь импульсов от PID-регулятора в ШИМ управление постоянным током.

Мощность от сети будет потребляться точно та же самая, да еще на пиках синусоиды, обрезая ее вершины и так же просаживая напряжение. Обрезанная синусоида очень не понравится насосам, холодильникам и так далее ваших соседей.

[iddqd84]

Понятно, что среднее значение то же самое.
Непонятно, что хуже - нагрузка короткими импульсами через твердотельное реле (что видно в виде мерцания освещения) или боле-менее равномерная нагрузка через выпрямитель.

Допустим, когда нагрев закончился, и идет поддержание заданной температуры, то будут импульсы, например, по 1 секунде с интервалами в 9 секунд.
Мне кажется, через выпрямитель и ШИМ со скважностью 10% будет лучше, чем короткими импульсами на полную мощность.

И, самое главное, у меня есть REX C100 реле -LA с управлением 4-20ма. А вот Овен ТРМ-251 с программой технолога на реле 4-20мА стоит огрномных денег.
Вроде, такие реле вносят ещё большие искажения в сеть.

[igorka]

Используйте метод регулировки с пропуском полупериодов (периодов) сетевого напряжения. Регулирующий элемент будет симистор. На этом принципе, можно реализовать так называемый, медленный ШИМ. Как Вы и писали, 1 секунду вкл, 9 секунд выкл. Код на три строчки...

[tonyk]

Используйте метод регулировки с пропуском полупериодов (периодов) сетевого напряжения.

Только полные периоды. Иначе в сети появится постоянная составляющая напряжения и тОков.

так называемый, медленный ШИМ

Этот метод регулирования называется число-импульсным.

Вот тут всё про это написано:
https://www.meandr.ru/trm-1m

[Муркиз]

Соседи все равно заметят мерцание напряжения. И даже радиоприемники будут недовольны, хотя по сравнению с ним помех будет меньше.

Тут лучше использовать метод дробления обмотки нагревателя.
И регулировать лишь питание дополнительным маломощным нагревателем. Процентов в 20, например.

[vlasovzloy]

Полуручная регулировка типа. Еще вариант на автоматическом фазовом шим регуляторе вместо рекса
Например T2117 в инкубаторы такие ставят

[Муркиз]

Можно и все на автомате реализовать. Зонное регулирование тем же пидом.

[valentinovich]

Похоже что все предлагаемые варианты не спасут от заметного соседями "мерцания" на линии данной фазы. А регулятор желаемый ТСом на такую мощу будет неплохой печуркой для всего дома.
Имхо вижу для ТСа выход только двумЯми вариантами:
1 - заказать в еВойной энерго конторе подключение 3-х фазки с доработкой муфеля на новое напряжение или
2 - (для однофазки) приколхозить ЛАТР - стабилизатор напряжения с сервоприводным принципом регулирования напряжения. Подавать в виде уставки управление (предположим) от ПИД-регулятора.
1 - проще и похоже будет даже не сильно дорого, а 2 - для такой мощности довольно дорогой трансформатор и требует несколько доработать схему регулирования.

[Муркиз]

Да, конечно, можно и отдельную электростанцию поставить с дизель генератором посоветовать.

Но реально что можно сделать - это уменьшить мощность коммутации - и если вместо 5 кВт коммутировать всего 500 - 1000 Вт, да ещё с редкой скважностью, то соседи такие помехи даже и не заметят.