Мощный генератор напряжения произвольной формы Опции

[vrmsumy]

Добрый вечер!

Разрабатываю интересный проект - генератор напряжения мощностью от 0 до 5кВт, амплитуда выходного напряжения 10-300 вольт, форма выходного напряжения - любая (непериодическая, несинусоидальная, несимметричная относительно нуля). Форма обеспечивается ШИМ с минимальной шириной импульса 50мкс.
Пока нахожусь на этапе моделирования схемотехники в LTSpice. В основе - два параллельно работающих прямоходовых преобразователя - один обеспечивает положительную "полуволну" напряжения, второй - отрицательную.

Столкнулся с такой проблемой - как обеспечить быстрое размагничивание сердечника импульсного трансформатора так, чтобы при этом минимум энергии попало в нагрузку?
Сейчас получается, что при закрывании ключа происходит размагничивание сердечника через размагничивающую обмотку, при этом на нагрузке возникает импульс напряжения отрицательной полярности. Как сделать так, чтобы этого импульса не было или он был минимальным? Поставить диод в цепь нагрузки - очень нежелательно.

Буду благодарен за любые идеи.

[Iptash]

Лучше начать с маленького, с макета, Ватт так на 5 и вольт так на 12, и посмотреть что получится. Получить нужной вам формы сигнала и т.п. в макете.

[vrmsumy]

Лучше начать с маленького, с макета, Ватт так на 5 и вольт так на 12, и посмотреть что получится. Получить нужной вам формы сигнала и т.п. в макете.

Пока начал с модели в LTSpice.

Правильно вам сказали что берете любой изолированный источник и ставите на его выходе мост или полумост. и управляете им через ТГР или оптодрайверы

Понял, спасибо. В принципе вполне рабочий вариант, такой же как и два отдельных (отдельные трансформаторы, отдельные схемы управления) параллельно работающих классических прямохода (один на +, второй на -).

Но хотелось бы совместить два в одном, на одном трансформаторе. Думал, что для этого достаточно решить проблему с максимально быстрым размагничиванием сердечника.

[Plain]

Но хотелось бы совместить два в одном, на одном трансформаторе.

О чём Вы? В типовом одном БП, о котором сказано выше, один трансформатор и есть.

Если Вы настолько невнимательно читаете, то лучше Вам действительно пока иметь дело только с бумажными высоким напряжением и киловаттами.

[vrmsumy]

О чём Вы? В типовом одном БП, о котором сказано выше, один трансформатор и есть.

Я о своем варианте с двумя отдельными форвардами на двух отдельных трансформаторах. Про вариант одним БП и мостиком, который будет менять полярность подключения нагрузки - написал выше, что понял этот вариант. Что вариант имеет право на существование.
Извините за некоторую нечеткость изложения своих мыслей, постараюсь в дальнейшем писать максимально однозначно.

Вариант с одним БП и мостиком не нравится по причине, что не хотелось бы во вторичную цепь ставить никаких полупроводников. Вообще.

Приложил схему с идеей принудительного размагничивания сердечника с помощью отдельной размагничивающей обмотки. В этой обмотке 100 витков (в 10 раз больше по сравнению с количеством витков в первичной и вторичной обмотках). Ключ размагничивающей обмотки открывается сразу же после закрытия основного силового ключа на время, в 10 раз меньшее, чем был открыт основной ключ. Напряжения в схеме - на рисунке. Красная линия - напряжение на нагрузке, синяя - затвор основного ключа (нижний по схеме), зеленая - затвор ключа размагничивающей обмотки (верхний по схеме).

[SergCh]

Приложил схему с идеей принудительного размагничивания сердечника с помощью отдельной размагничивающей обмотки.

Размышления даже над казалось бы тупиковыми задачами конечно двигают прогресс, но в данном случае вы пытаетесь обмануть физику.
Посмотрите ток намагничивания трансформатора в вашей схеме, он там наверняка килоамперами измеряется.

[vrmsumy]

Размышления даже над казалось бы тупиковыми задачами конечно двигают прогресс, но в данном случае вы пытаетесь обмануть физику.
Посмотрите ток намагничивания трансформатора в вашей схеме, он там наверняка килоамперами измеряется.

Вы имеете ввиду ток обмотки размагничивания?
Наверное, его, потому что ток первичной и вторичной обмоток ничем не отличается от токов обычного "классического" прямохода.
По поводу тока обмотки размагничивания - он во столько раз меньше тока первичной обмотки, во сколько раз количество витков в обмотке размагничивания больше количества витков в первичной обмотке. Коэффициент трансформации, однако.

Магнитный поток: Ф=L*I - по закону коммутации не может измениться мгновенно.
Энергия магнитного поля: W=L*I^2/2 - накапливается в магнитном поле первичной обмотки трансформатора, при разрывании тока ключом возвращается через обмотку размагничивания в источник.

Интересно, как вы представляете сигнал с периодом 10с пропускать через нежелезный трансформатор?

ШИМом.

Я бы, наверное, сделал так: Поставил бы сетевой 50Гц трансформатор, выпрямитель и инвертор напряжения с ШИМ, который хорошо работает с изменяющейся нагрузкой. Врядли надежно получится развязать ШИМ сигнал с основной частотой 0,1Гц. Тут что-то вроде выходных трансформаторов от ламповых УМЗЧ требуется...

Понял, спасибо. Сетевой трансформатор - имеется ввиду для гальванической развязки с питающей сетью?

Почему нагрузка должна быть гальванически развязана?

Такая особенность использования этого источника. На данном этапе можно считать что этот источник лабораторный и используется для испытания электроники на воздействие "неправильного" входного напряжения.

если усилитель мощности запитать от отдельного БП а уже вход УМ гальванически развязывать от источника сигнала.

Во вторичной цепи может быть нагрузка любого вида, в том числе с большой индуктивностью, собственными коммутационными процессами, собственными источниками энергии. В принципе, в крайнем случае можно сделать так, как Вы предлагаете, только продумать защиту выходных полупроводников от возможного негативного действия со стороны нагрузки. Спасибо!

Сообщение отредактировал vrmsumy - Feb 25 2013, 17:16

[SergCh]

Вы имеете ввиду ток обмотки размагничивания?
Наверное, его, потому что ток первичной и вторичной обмоток ничем не отличается от токов обычного "классического" прямохода.
По поводу тока обмотки размагничивания - он во столько раз меньше тока первичной обмотки, во сколько раз количество витков в обмотке размагничивания больше количества витков в первичной обмотке. Коэффициент трансформации, однако.

Магнитный поток: Ф=L*I - по закону коммутации не может измениться мгновенно.
Энергия магнитного поля: W=L*I^2/2 - накапливается в магнитном поле первичной обмотки трансформатора, при разрывании тока ключом возвращается через обмотку размагничивания в источник.

Я имею ввиду ток подмагничивания сердечника, как сумму токов всех трёх обмоток с учётом коэффициета трансформации каждой и направления протекания тока в них. В симуляторе этот ток вполне может быть и 100 ампер, а вот в реальном устройстве увы, всё заканчивается раньше чем успеешь понять что случилось.