[SSerge 4]

Спасибо, но немного не то. Меня больше интересует практическая сторона, т.е. расчет элементов и в первую очередь импульсного трансформатора. Просто только-только начинаю осваиваться в силовой электронике и хотелось бы совершить по-меньше ошибок в процессе освоения.

Я пару постами выше попытался изобразить свои мысли по этому поводу, но видимо либо много написал, либо спрашиваю простые вещи, либо сильно наврал, что никто не берется прокомментировать эти строки :)

Замечания по расчёту импульсного трансформатора.

Я предлагаю сделать полшага назад и начинать с формулы U=w*S*dB/dt

ввиду её пригодности для напряжения произвольной формы и так сказать более широкой области применимости.

 

Если проинтегрировать по времени от 0 до T*D то получим:

 

U1*T*D = w*S*(Bmax - Bmin); (1)

 

где T=1/f - период,

Bmax и Bmin - индукция в конце и в начале интервала времени от 0 до T*D;

а U1 - напряжение на выводах первичной обмотки в этот момент, U2 - напряжение во второй части периода, и их разность равна U.

U = U1 - U2;

Ведь на разделительном конденсаторе будет какое-то напряжение!

 

Среднее значение напряжения на первичной обмотке за период должно быть нулевым:

U1*T*D + U2*T*(1-D) = 0;

получается, что

U1 = U*(1-D);

 

Так что слева в (1) будет U*T*D*(1-D), максимум достигается при D=0.5 когда в течение половины периода к обмотке приложено напряжение, равное U/2.

За это время сердечник трансформатора перемагничивается от -Bs до +Bs, т.е. от насыщения до насыщения.

Итак:

U*T/4 = w*S*2*Bs;

или

w = U*T/(8*S*Bs)

 

так что число витков получается в 0.8*8 = 6.4 раза меньше.

[=AK= 10]

Амплитуда импульсов драйвера 15В. На трансформаторе это напряжение будет видно как двойная амплитуда, от пика до пика. Амплитудное напряжение будет зависить от скважности: для короткого полупериода амплитуда больше (зато действует недолго), для длинного меньше. При скважности 2 амплитуда + и - импульсов становится равна. Очевидно, это и будет самым "плохим" режимом для первички трансформатора. То есть, надо считать для двуполярного прямоугольного сигнала амплитудой 7.5В и длительностью + и - импульсов по 50 мкс (частота 10 кГц)

 

Форма тока в первичной треугольная (если нет насыщения) и тоже двуполярная. в конце + импульса ток достигает максимума i+, в конце - импульса ток достигает максимума i-. Cоответственно, ровно в середине каждого импулса ток равен 0, в этот момент направление тока в первичке меняется на противоположное.

 

Значит, чтобы посчитать амплитуду тока в первичке, надо посчитать, насколько изменится ток в ее индуктивности L, если к ней в течении 25 мкс (т.е. четверти периода) приложено напряжение 7.5 В (т.е. половина напряжения источника)

[raider 0]

Принимая во внимание советы уважаемых форумчан, переделал немного схему и пересчитал ее элементы. Вот что у меня получилось:

Частота ШИМ 30 кГц, феритовое кольцо м2000нм к10х6х4.5 с 35-ю витками первички и вторички.

 

Решил попробовать промоделировать это дело в SIMetrix (большое спасибо =AK= за наводку, очь понравилось) и вот что получилось:

Это при коэффициенте заполнения D = 0.8. Меня смущает начало графика. Не будет ли из-за этого сквозного тока через два транзистора, находящихся в плече моста? Как можно избавиться от этого эффекта?

 

PS: При моделировании использовал силовой mosfet, а думаю реализовывать это дело на igbt (irg4ph30kd). Имхо, результаты моделированя будут не сильно отличаться.

Это файл SIMetrics'a: fet_control.zip

[labfab 0]

тож занимаюсь с недавних пор - IGBT и SCALE трейбером,

 

особенно управлением IGBT с помощьюConcept - SCALE трейбера. Существуют ли готовые схемы, мож кто разробатывал ?

 

в особености управление 3.3кВ IGBT

 

у меня есть один вариант, но не проверен на практике.

хотелось бы поиметь что то более стабилное. :)

 

и еще вопрос на засыпку, какое напряжение будет на Z - диодах?! (см. рисунок)

 

делится напрежение ровно, на каждай диод по 1/3 Ug?

 

на каждом диоде по 333V ? (справа)

 

предполагаемое напряжение Z - диода Uz0 = 1kV, Izmin

 

что будет если напряжение на диодах меняется и не достигает минимального Uz0?

 

существует ли какая либо зависимость? (формулы и т.д.)

 

 

[GeorgyBey 0]

и еще вопрос на засыпку, какое напряжение будет на Z - диодах?! (см. рисунок)

делится напрежение ровно, на каждай диод по 1/3 Ug?

на каждом диоде по 333V ? (справа)

Если ток (на схеме слева) стабилитрона около номинального, то каждом будет по 1кВ.

Ток нужно ограничить внешней цепью. Сам стабилитрон ничего не ограничит и спалит внешнюю цепь или выгорит сам.

На схеме справа напряжения распределятся случайным образом. От 333 на каждого (вряд ли :cranky: )

до 1000 на одном (лучшем по току утечки) и нуля на самом плохом. Хотя за счет мощности утечки произойдет подогрев лучшего, увеличение тока утечки - падения напряжения .... и все-равно распределятся хрен знает как :)

:cheers:

[SergeyTD 0]

labfab, для выравнивания напряжений на диодах надо ставить параллельные высокоомные резисторы. Это проблемно, надо поискать еще такие резисторы, чтобы они держали полное напряжение (3кВ или 1кВ). На них будет рассеиваться хорошая такая мощность :) Но они необходимы. Сопротивление выбирается исходя из токов утечки диодов. Сам сталкивался с подобной ситуацией. Хотя... Что-то у вас какой-то невнятный пост, я так и не въехал в вашу проблему. Может я всё не так понял?

 

По сабжу:

 

raider, расчет несиловых трансов, тем более трансов цепей управления - это ерунда. Как дважды-два :) Здесь не надо пытаться сделать максимально точный расчет, достаточно будет за пять минут по стандартной формуле всё просчитать. К тому же М2000НМ1 - самый распространенный феррит для таких целей, все им пользуются и опыта здесь предостаточно.

Гораздо важнее правильно его сконструировать, т.е. как мотать обмотки (совместно, секционно или как), какую изоляцию использовать и т.д.

Если мощности, напряжения и скорости переключения невысокие, то может проблем и не возникнет. Дай бог! А если нет - вот тут то и начнётся самое интересное...

 

Я, правда, полтора года как отошел от этой темы, сменил работу. За это время должно было появиться много драйверов для IGBT и MOSFETов. А те, что были раньше, при макетировании показывали кучи недостатков. Оптическая развязка отпадает 100%. Самое худшее, что можно придумать для управления IGBT. Даже при минимальной проходной емкости оптрона наводки в момент переключения силового ключа получаются очень серьёзные. Наводки проходят на схему управления (ШИМ или что-то другое) и возвращаются обратно на затвор.

Занимался я также IR-овскими драйверами, типа названных где-то здесь в сабже. Пожег их очень много. Так же пытался управлять трёхфазным мостом. С ними такая же фигня, когда появляются высокие напряжения и высокие скорости коммутации силовых ключей, начинается такой кавардак с наводками, что просто ужос.

 

И в конце концов выходит, что лучший вариант - это трансформаторная развязка. Нетехнологичный, дорогой вариант, НО самый беспроблемный. И во многих случаях - единственно возможный.

 

Кстати, raider, я как-то запускал трехфазный инвертор на двигатель с модулированным сигналом управления. То есть сигналы модулировались частотой около 1,5 МГц. Подавались на трансформаторы, на стороне затвора выпрямлялись и сглаживались маленьким кондёрчиком. Схема несложная. Результат отличный. Колечки трансиков - вообще миниатюрные, и число витков небольшое. Так что советую попробовать. Удачи!

[Georgy 0]

А каковы перспективы управления частотой выхода трехфазника? Можно ли например получить регулировкой какого-либо рода диапазон 40... 500Гц?

[Herz 4]

labfab, для выравнивания напряжений на диодах надо ставить параллельные высокоомные резисторы. Это проблемно, надо поискать еще такие резисторы, чтобы они держали полное напряжение (3кВ или 1кВ). На них будет рассеиваться хорошая такая мощность :) Но они необходимы. Сопротивление выбирается исходя из токов утечки диодов. Сам сталкивался с подобной ситуацией. Хотя... Что-то у вас какой-то невнятный пост, я так и не въехал в вашу проблему. Может я всё не так понял?

 

По сабжу:

 

raider, расчет несиловых трансов, тем более трансов цепей управления - это ерунда. Как дважды-два :) Здесь не надо пытаться сделать максимально точный расчет, достаточно будет за пять минут по стандартной формуле всё просчитать. К тому же М2000НМ1 - самый распространенный феррит для таких целей, все им пользуются и опыта здесь предостаточно.

Гораздо важнее правильно его сконструировать, т.е. как мотать обмотки (совместно, секционно или как), какую изоляцию использовать и т.д.

Если мощности, напряжения и скорости переключения невысокие, то может проблем и не возникнет. Дай бог! А если нет - вот тут то и начнётся самое интересное...

 

Я, правда, полтора года как отошел от этой темы, сменил работу. За это время должно было появиться много драйверов для IGBT и MOSFETов. А те, что были раньше, при макетировании показывали кучи недостатков. Оптическая развязка отпадает 100%. Самое худшее, что можно придумать для управления IGBT. Даже при минимальной проходной емкости оптрона наводки в момент переключения силового ключа получаются очень серьёзные. Наводки проходят на схему управления (ШИМ или что-то другое) и возвращаются обратно на затвор.

Занимался я также IR-овскими драйверами, типа названных где-то здесь в сабже. Пожег их очень много. Так же пытался управлять трёхфазным мостом. С ними такая же фигня, когда появляются высокие напряжения и высокие скорости коммутации силовых ключей, начинается такой кавардак с наводками, что просто ужос.

 

И в конце концов выходит, что лучший вариант - это трансформаторная развязка. Нетехнологичный, дорогой вариант, НО самый беспроблемный. И во многих случаях - единственно возможный.

 

Кстати, raider, я как-то запускал трехфазный инвертор на двигатель с модулированным сигналом управления. То есть сигналы модулировались частотой около 1,5 МГц. Подавались на трансформаторы, на стороне затвора выпрямлялись и сглаживались маленьким кондёрчиком. Схема несложная. Результат отличный. Колечки трансиков - вообще миниатюрные, и число витков небольшое. Так что советую попробовать. Удачи!

А Вам не приходилось пробовать схемку, на которую я ссылался в посте №12? Автор топика почему-то решил, что это "не то". Хотя по мне, как раз "то самое". Ну, ему видней.