Jump to content

    

Высоковольтный блок питания мощностью 10 кВт

Основная неприятность- писк.

А как ему не быть, когда задержка в тракте управления соизмерима с длительностью управлящих наноимпульсов? :biggrin:

Edited by izia

Share this post


Link to post
Share on other sites

Народ, все конечно, хорошо, только у меня нет опыта работы с резонансными и прочими продвинутыми топологиями, и уж как их настраивать, вообще не представляю. Поэтому давайте рассматривать только режим жесткого переключения. Опять же, давно понятно, что повышать напряжение неблагодарное дело, чем понижать. Прилагаю примерную схему силовой части преобразователя. Предполагается 3 преобразователя, каждый питается от своей фазы (фаза А, 0, фаза B, 0, фаза C, 0). Это позволит применить 600В IGBT. Тип IGBT IRGP4062D, заточены под Hard Switching. Частота переключения каждого инвертора 20 кГц. Таким образом, мощность каждого преобразователя составляет 3,33 кВт. Управление - поочередное, сначала отработал первый, потом второй, потом третий. Привожу расчеты потерь. Ориентировочный КПД без учета намотки составляет 97%. Резонансные топологии не значительно выиграют, так как преобладают статические потери. Суммарные динамические потери 108Вт. Суммарные статические 150Вт. Суммарные потери в выходных диодах 128Вт. Применение 3 трансформаторов последовательно дало возможность поднять максимальное выходное напряжение до 1500В. Речь идет о лабораторном высоковольтном источнике питания, не более того. Мощность 10кВт трактуется так: 1500В 6,66А, 1000В 10А, 500В 20А, при напряжениях ниже 500В токоограничение на уровне 20А. Трансформаторы: соотношение витков: первичка 25 витков, вторичка 50 витков. Индуктивность первичной обмотки 3,3 мГн, индуктивность вторички 13,25 мГн. При длительности импульса 22мкс (3 мкс - мертвое время) выходное напряжение на выходе составляет 1580В (по результатам моделирования). Чем плохо решение, предложенное мной? Тем, что оно непродвинутое?)))Давайте обойдемся без тухлых яиц и гнилых помидор, скажите где какие неточности, может рекомендации. Экономическую сторону можно не затрагивать, только техническую. Трансформаторы на базе сердечников ETD59, да, запас километровый, но зато витков меньше за счет величины Al. Например, вопрос с выходными дросселями, я их разделил для снижения тока, средний ток через каждый дроссель около 2,5А. И индуктивность хотелось бы побольше (пульсация тока поменьше), вот надо бы зазор прикинуть, опять же для ETD59. Выходные диоды CREE C4D02120A - отсутствуют потери на восстановление, в общем то им доверяю.

 

На тип диодов не надо смотреть, просто не заменен тип, входные диоды еще не выбрал

post-77308-1388671941_thumb.jpg

post-77308-1388671959_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Что Вы будете делать с паразитными иголками?

Их амплитуда будет превышать полезное напряжение.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Смотря где будут выбросы напряжения, очевидно по вторичным обмоткам, так как магнитная связь между обмотками не равна 1. Соответственно параллельно каждой вторичке небольшие RC снабберы. Снабберы это отдельная тема.

Share this post


Link to post
Share on other sites
фазный мостик

Фазный мост в самом принципе это два меандра сдвинутые по фазе?

post-55932-1388867541_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
Применение 3 трансформаторов последовательно дало возможность поднять максимальное выходное напряжение до 1500В.

А нельзя ли просто три источника включить по вторичкам последовательно? Обойтись тремя трансформаторами вместо девяти?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Пользователь perfect, схема, приведенная Вами весьма интересна, то есть регулировку осуществлять "дерганьем" 3 ножки U4? Но это не регулировка двумя меандрами, сдвинутыми по фазе. Это стандартная ШИМ-регулирование, только двумя ключами. Если мы говорим о двух меандрах, сдвинутых по фазе, то это подразумевает два инвертора, два трансформатора и суммирование меандров на вторичных обмотках благодаря последовательному соединению вторичных обмоток. При сдвиге меандров на 180 градусов выходное напряжение будет равно 0.

 

Пользователь Егоров, конечно можно просто три трансформатора, Вы имеете ввиду одновременное включение всех инверторов и отбор мощности одновременно с каждой из фаз? Кстати подумаю над Вашим предложением, тем более на ETD59 я думаю реально вытянуть 3 кВт при двухтактной схеме. Потому что я предполагал изначально поочередную работу инверторов, поэтому и по 3 трансформатора на инвертор.

Share this post


Link to post
Share on other sites
это подразумевает ... два трансформатора

Вам прекрасно видно, что R4 сейчас один, и его с избытком хватает. Просветите, куда Вы собрались воткнуть второй?

 

Вообще, новичкам хорошо тренироваться на кошках, т.е. демоплатах, типа такой:

 

http://www.digikey.com/product-detail/en/U...8920-ND/2676780

 

Понятно, что для таких нищих контор, как метрополитен или РЖД, 5 т.р. сумасшедшие деньги или год бюрократии, но речь ведь идёт об образовании, так что вполне можно купить и на личные средства.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Обойтись тремя трансформаторами вместо девяти?

Можно и одним обойтись. :biggrin:

1a0454864b69t.jpg

Рулить можно и ЧИМ и смешанным образом ШИМ-ЧИМ, чтобы "нарезать" того "осетра", на коего замахнулся топикстартер.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Пользователь perfect, схема, приведенная Вами весьма интересна, то есть регулировку осуществлять "дерганьем" 3 ножки U4?

Ну, дёргать, непонятно как понимать. - Попытка как-то влиять на сдвиг по фазе в этой схеме. Как-то - это как-нибудь, но я уверен что у izia это сделано правильно и, возможно, попробую чуть разобраться.

post-55932-1388937728_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
у izia это сделано правильно

Я лишь просимулировал реальную разработку Мультика на основе народно любимой ТЛ494.

На его сайте есть вся инфа по этой примочке http://multikonelectronics.com/subpage.php?p=6&i=8#SCHIM, в т.ч. печатные платы.

Edited by izia

Share this post


Link to post
Share on other sites
Опять же, давно понятно, что повышать напряжение неблагодарное дело, чем понижать.

При наличии извилин в сером веществе - не важно!

Прилагаю примерную схему силовой части преобразователя. Предполагается 3 преобразователя, каждый питается от своей фазы (фаза А, 0, фаза B, 0, фаза C, 0). Это позволит применить 600В IGBT. Тип IGBT IRGP4062D, заточены под Hard Switching. Частота переключения каждого инвертора 20 кГц. Таким образом, мощность каждого преобразователя составляет 3,33 кВт.

Не боитесь, что нейтраль отгорит (cenzored)! При наличии трехфазной сети -//////

Управление - поочередное, сначала отработал первый, потом второй, потом третий. Привожу расчеты потерь. Ориентировочный КПД без учета намотки составляет 97%. Резонансные топологии не значительно выиграют...

Резонансные топологии просто курят в сторонке. Вы хотя-бы 90% получите :biggrin:

Судя по прошлой теме - флая на 100-200 Вт уже не помню точно, 10 кВт для Вас - крутизна, сильно малый промежуток времени, за который, Вы вряд-ли черпнули и переварили столько инфы, чтобы замахнуться на такое, но это мое личное мнение - не в обиду! :rolleyes:

По поводу всяких разных схем фазо-сдвигающих контроллеров, есть готовые, их море, на кой ляд городить огород, понижающий надежность, увеличивающий суммарные затраты на разработку, изготовление плат, их пайку и т.д. и т.п. - Вы еще на лампах 6П1П сбацайте PSFB - контроллер.

Как было ранее предложено - резонансный полумост или мост, имеющий громадный динамический диапазон по перестройке и к тому-же Реальный КПД более 90%.

Edited by Егоров
нецензурщина и грубость

Share this post


Link to post
Share on other sites
Рулить можно и ЧИМ и смешанным образом ШИМ-ЧИМ, чтобы "нарезать" того "осетра", на коего замахнулся топикстартер.

Хорошо бы допустимый размер чешуи разузнать.

Прилепил ЧИМ к разделёнразнесённику post-75016-1388949341_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Для пользователя Plain: Привожу схему, которую я имел ввиду, два инвертора с меандрами, сдвинутыми по фазе. И рассмотрены 3 случая: сдвиг 0 градусов, сдвиг 90 градусов и сдвиг 180 градусов. Сложность только в системе управления, система управления должна менять угол сдвига, а не коэф. заполнения.

 

Для пользователя izia: Конечно можно обойтись и одним трансформатором, особенно в виртуальной модели)))))Чтобы повысить напряжение с 315В до 1500В, это нужно соотношение витков 10:47, и это при учете, что коэф. заполнения 100%. При коэф. заполнения 95% будет витков 55. И на каких кольцах? 4 кольца EPCOS R102? И мотать 50 витков? Частота то невысокая, 20 кГц. И ток 20А, трансформатор тот еще монстр получится)Ну и дроссель выходной соответственно тоже)Я изначально так и хотел, модули SKM75GB12V в мост, транс на R102 и дроссель на DT400-25. Но потери в модуле при жестком переключении выше, чем на дискретных транзисторах. А резонансные топологии я пока не обсуждаю)

 

Для пользователя perfect: схема на IR2153 прикольная, кстати по ссылке там приведена схема для получения модифицированной синусоиды. Надо будет помоделировать ее в Микрокапе).

 

Для пользователя Orbita: Нейтраль не отгорит, с чего бы ей отгореть? Классическая трехфазная сеть с нейтралью, конечно, поскольку инверторы работают поочереди, через нейтраль будет протекать ток, но если управлять всеми тремя инверторами одновременно, то нейтраль можно и не подключать. Кроме того, я приводил ранее расчет потерь, расчетный КПД при жестком переключении получается 96%. И также я отмечал, что преобладают статические потери во всем преобразователе, а не динамические.

 

Для пользователя нищеброд: А Вы моделируете реальную схему с паразитными параметрами? Просто она уж больно сложная, как я понимаю, там учтены паразитные емкости и активные сопротивления.

post-77308-1389026449_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
Для пользователя perfect: схема на IR2153 прикольная, кстати по ссылке там приведена схема для получения модифицированной синусоиды. Надо будет помоделировать ее в Микрокапе).

Вот с CD4066 вместо реле, хотя "регулировка" всё-таки релейная

post-55932-1389027068_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this