Помогите с phase-shift bridge with ZVT, ИИП 2КВт с высоким кпд Опции

[frz]

Задача следующая: сделать ИИП Uвх=320В Uвых=40В+-5% Iвых=50А КПД хотелосьбы~90%, никаких требований к динамике(постоянная нагрузка), Из всех топологий больше всего привлекает мост с phase-shift. Прочитал пару унитродовских семинаров в которых говорится о ZVT (Zero Voltage Transition)
Ранее собирал мосты с ШИМ, но phase-shift c ZVT никогда не пробовал, из семинаров не очень понял как выбирается резонансная индуктивность (на схеме L1), если ктонибудь собирал что-то подобное пожалуйста помогите

[frz]

Воткнул в схему конденсаторы по 500пФ, и увидел все процессы которых раньше не разглядел- и в правду происходит ZVS, но не во всём диапазоне мощностей, пока добился приемлемых потерь на мощностях 1300-2000Вт, поэксперементировал с емкостями, без них - диапазон работы с ZVS увеличивается, сейчас размышляю применить или нет их в реальной схеме - всёже емкость транзисторов нелинейна, но если добавлять внешние конденсаторы - с большей емкостью нужна и бОльшая L1, дабы запасённой в ней энергии хватило на перезаряд конденсаторов, но в тоже время нельзя взять очень большую индуктивность- она ограничит мощность отдаваемую нагрузке..
Из экспериментов с моделькой L1=20мкГн, без конденсаторов- ведет себя более-менее оптимально,
Суммарные потери на транзисторах~110ВТ, стоят IRFP460, Частота 100Кгц, Мертвое время 400нс, Мощность в нагрузке 2047Вт

Сообщение отредактировал frz - Nov 14 2008, 07:36

[asdf]

Воткнул в схему конденсаторы по 500пФ, и увидел все процессы которых раньше не разглядел- и в правду происходит ZVS,

Из экспериментов с моделькой L1=20мкГн, без конденсаторов- ведет себя более-менее оптимально,
Суммарные потери на транзисторах~110ВТ, стоят IRFP460, Частота 100Кгц, Мертвое время 400нс, Мощность в нагрузке 2047Вт

Даааа действительно, у них собственная емкость такого порядка . Отвык я от таких, хорошая жизнь развращает .
В этом режиме у Вас потери на этих транзисторах должны быть максимум ватт 50.
А 75-100 - это суммарные потери во всех цепях вашего блока.
Вообще-то квазирезонансные и резонансные топологии обычно применяются дла получения высоких кпд на больших мощностях. Для 2 кВт желаемый кпд силовой части (без учета потерь выходных цепей) может быть под 97-98%. Если нужно меньше - то овчинка выделки не стоит - у них слишком много других недостатков - дополнительные элементы, сужение диапазона работоспособности по питанию итд.

По жизни в такие схемы стараются не вводить дополнительные элементы, а проектировать транс так, что бы работали только его паразиты (индуктивность рассеяния и межвитковая емкость плюс емкость ключей). Даже при отсутствии ZVS энергия переключения оказывается сниженной очень и очень существенно, что дает хороший приход, и часто дополнительные компоненты уже не увеличивают общий КПД за счет потерь в этих самых дополнениях.

В принципе я не против, но в данном случае большого выигрыша почему-то не видно.

[frz]

В этом режиме у Вас потери на этих транзисторах должны быть максимум ватт 50.
А 75-100 - это суммарные потери во всех цепях вашего блока.
Вообще-то квазирезонансные и резонансные топологии обычно применяются дла получения высоких кпд на больших мощностях. Для 2 кВт желаемый кпд силовой части (без учета потерь выходных цепей) может быть под 97-98%. Если нужно меньше - то овчинка выделки не стоит - у них слишком много других недостатков - дополнительные элементы, сужение диапазона работоспособности по питанию итд.

В принципе я не против, но в данном случае большого выигрыша почему-то не видно.

Пока из дополнительных деталей- одна катушка 20мкГн, потери смотрю на каждом транзисторе ~20-35Вт суммарно на транзисторах 110Вт, Вся схема потребляет 2140Вт,140 Вт потерь, кпд вей схемы= 100%-140/20=93%
Маловато? Конечно если есть способ не слишком усложняя схему сделать кпд получше, я б не отказался

Еще поэксперементирую с моделькой, уже заказал пару UC3875, такчто на следующей неделе начну собирать макет

Сообщение отредактировал frz - Nov 14 2008, 11:20

[asdf]

Пока из дополнительных деталей- одна катушка 20мкГн, потери смотрю на каждом транзисторе ~20-35Вт суммарно на транзисторах 110Вт

Вот это то и странно.
Для Ваших условий W=2000Вт, Vs=320В, транзистор IRFP460 рассмотрим:
1) Обыкновенную мостовую схему - шим 0.8.
Iтр=2000/(320*0.8)=7.8А
- статические потери Wt=2*0.8*0.22*7.8^2~22Вт (39Вт при 100град)
-потери на перезаряд Coss Wt=2*(150+500)*10^-9*320*2*10^5~83Вт
-потери на переключение канала Wt=2*0.75*7.8*320*(25+15)*10^-9/(5*10^-6)~30Вт
Всего -135Вт (152Вт при 100 град)
2) ZVS - шим 0.8
-потери на переключение- считаем отсутствуют
Для заявленной оптимальной индуктивности 20мкГн имеем рабочую точку
Vдр~130В
Vтр~190В
и амплитуду тока в дросселе - 26А
-статические потери Wt=0.8*2/3*26^2*0.32~115Вт (207Вт при 100 град)
3) ZVS - шим 0.9
Рабочая точка
Vдр~80В
Vтр~240В
ток дросселя- 17А
-статические потери Wt=0.9*2/3*17^2*0.25~44Вт (79Вт при 100 град)
Т.е с учетом прогрева структуры, потери на ZVS при шим 0.8 даже больше чем в простом мосте,
или для уменьшения потерь придется сужать диапазон по входному напряжению - шим 0.9
Есть еще один тонкий момент - что делать с выбросом напряжения при переключении.
Если с простым мостом у которого индуктивность рассеяния трансфоратора несколько мкГн и ток -8А - все более или менее ясно,
то что делать с ZVS с индуктивностью 20мкГн и током 26 или пусть даже 17А.
Втроенный в IRFP460 диод медленный -600нсек, значит и включается не быстрее 20-30нсек - вот и считайте выброс при Voss~5нФ - может быть более 100В, а открытие диода будет жестким и с большим шумом.
Так, что просто лишним дросселем отделаться скорее всего не удасться.

Маловато? Конечно если есть способ не слишком усложняя схему сделать кпд получше, я б не отказался

Простого способа скорее всего нет.
В принципе блок такой мощности уже должен иметь на входе фазовый корректор.
Если напряжение на корректоре будет 400-420В, а Ваш блок работает только при постоянной нагрузке (Ваш первый пост), то можно поднять шим до 0.95, а ХХ делать за счет пропуска тактов.
Тогда
Рабочая точка для дросселя 20мкГн (может быть уже и не оптимальный)
Vдр~60В
Vтр~340В
ток дросселя- 12.5А
-статические потери Wt=0.95*2/3*12.5^2*0.23~23Вт (41Вт при 100 град).