УИН с жесткой коммутацией, так ли все плохо? Опции

[Цинк]

Хочется узнать мнение специалистов по вот какому вопросу. Разрабатываю генератор на IGBT для индукционной установки. Мощность порядка 15-20 КВт, частота 8-12 КГц, назначение – нагрев под съем и посадку (т.е. значительно ниже точки Кюри).

Прежде чем взяться за работу, изучил соответствующую литературу, всю что смог найти, как смог перекопал инет, в общем обычный подход разработчика, не желающего изобретать велосипед. И вот нарисовалась такая картина – все производители делают «резонансные» девайсы, либо с последовательным, либо с параллельным резонансом. И практически никто не применяет жесткую коммутацию ключей (ЖК).

Известно, что резонансные инверторы строятся по параллельной и последовательной топологии. Так вот, если сравнивать параллельный инвертор и инвертор с ЖК, то однозначно параллельный лучше. Реактивная мощность не выходит за пределы контура, мягкая коммутация ключей и все такое. А вот если сравнивать последовательный инвертор и ЖК инвертор, то бешенные преимущества последовательного мне как то не очень очевидны.

Посудите сами:
1 И там и там через ключи и защитные диоды течет полный ток контура (в том числе реактивный), который их разогревает.
2 Для нормальной работы последовательного инв. нужна сравнительно сложная система управления с ФАПЧ, для инвертора с ЖК – простой ШИМ, т.е. система управления проще.
3 Мягкое выключение ключей в последовательном возможно только на резонансной частоте. Практически же, чтобы схема не ушла в разнос, в большинстве случаев частоту надо будет держать выше резонансной, особенно если у контура будет высокая нагруженная добротность. В итоге коммутация часто будет совсем не мягкой…
4 В ЖК инверторе требуется батарея конденсаторов по питанию силового моста и кондеры сравнительно небольшой емкости в снабберах. А в некоторых случаях снабберы могут быть не нужны. В последовательном инверторе та же емкость по питанию, снабберы нужны поменьше, а может и вообще не нужны, но зато появляется компенсирующая емкость, которая добавляет и вес, и размеры и стоимость…

Ну и еще можно что-нибудь найти. Но эти четыре пункта – основные.
В общем хочется мне спроектировать генератор с ЖК. Оптимизма добавляет еще и то, что все частотные регуляторы для асинхронников и большинство импульсных сварочных аппаратов также работают с ЖК, и ничего, работают – не жужжат... Хочу взять IGBT модули с большим запасом по току, благо частота небольшая, и думаю все должно получиться…

Ваше мнение, господа!?

[SAVC]

Можно НЕ использовать жёсткую коммутацию и НЕ использовать последовательный колебательный контур.
Квазирезонансный режим, когда выходные ёмкости транзисторов перезарежаются током индуктор + добавочный дроссель.

При этом в установившемся режиме включение будет происходить при нуле напряжения и тока.
Выключаться будет при нуле напряжения, но придётся рвать ток.
Который тут же подхватят снабберы и собственная выходная ёмкость ключей.
Дальше перезаряд выходных емкостей, резонансный процесс.
Задача - быстро разорвать ток. На небольшую мощность делать на полевиках.
Можно реализовать источник на 1МГц. Такая есть задумка.
На большую мощность с появлением опыта применить ESBT
IGBT в этом случае плохо подойдут.. не оптимальный вариант.

Ещё одно. При регулировании ШИМ не должен быть глубоким.
Чтобы ток через обратный диод не смог бы закончиться до открытия ключа.
Нужен комбинированный способ управления с пропуском импульсов.
Что может обеспечить глубину ШИМ около 30% и менее.
Здесь тоже есть тонкости, который ключ открывать в таком режиме.
Но это решаемо.

Можно и ЧМ заюзать, никто не мешает. Плюс пропуск импульсов.
Глубина ЧМ в этом случае тоже не будет большой.

Для высоких частот можно пускать импульсы пачками, что проще.
И не обращать внимание на возможное жесткое включение транзистора в начале пачки.
Но этот момент должен быть тщательно проработан.