Трансформатор для высоких частот, Как оптимизировать намотку для работы выше 100 кГц Опции

[VVS_]

У меня было все тупо, сначала ток задавался при помощи ШИМ, как было в старом варианте. Потом ШИМ был задвинут на порог 150А как экстренная защита и я управлял частотой, без всяких ОС, прямое задание частоты ручкой. выигшрыша КПД по сравнению с обычным ШИМ не увидел, в обоих случаях ключи грелись сильно, но работало хорошо, варил мягко. Частота держалась стабильно, емкости были хорошие, ничего не плавало.

Коллега вообще просто сохранил ШИМ управление но сделал все на 30 кГц. Ключи были чуть теплыми и больше грелся транс т.к. сечение у него там меньше было. В итоге при практически одинаковых макисмальных мощностях у меня накалялись ключи, а у него транс.

При прогоне на балласт продолжительная мощность при полном Кзаполнения у меня составила 3.5 кВт, ключики грелись слабо, транс спустя час работы набрал 70 градусов. Как только заполнение ШИМ уменьшаю, ключики резко набирают, что справедливо т.к. коммутация происходит уже совсем не при нулевом токе.
При управлении частотой тоже нету честного нулевого тока т.к. просто сдвигается фаза синусоидального тока относительно фазы меандра на ключиках. И честно говоря, как управлять так, чтобы соблюдать эффективный режим коммутации мне не понятно. Разве что применять управление пачками со 100% заполнением.

Остается один увесистый плюс, как бы не было плохо ключам, это решаемо. А вот то что транс и диоды релаксируют - это результат.
Но похоже в прямоходе они релаксируют не меньше

Но у нас два глобальных отличия кроме частоты. У меня Uxx 75 вольт а у него от силы 45 вольт.
Моделирование моего случая показало, что при резонансе по ключикам всегда бегает ток в районе 40А, не важно какой Кзаполнения или частота при этом. Ток бегающий по цепи ключей и обратных диодов приблизительно равен выходному току/коэфф. трансформации.
И если сварочник работает на КЗ и на выходе держит свои 150А, то по ключам вынь и полож 40А RMS всеравно бежит. Что крайне не выгодно потому что в случае ШИМ управления ток через ключи будет минимальным.
Рассеиваемая мощность в моем случае имеет большую долю активной составляющей и нагрев ключей правомерен.

Сообщение отредактировал VVS_ - Mar 18 2010, 08:16

[Integrator1983]

Это у вас параллельный контур или дополнительная балластная реактивность параллельно трансу? Откуда 40 A RMS на хх? Схему или модель можете выложить?
А параллелить обмотки в разных слоях - бессмысленно. Считайте, что у вас останется одна обмотка - в нижнем слое. И ток в ней - почти полный.

[Praktik84]

судя по описанию.. и тому что есть дроссель - в первичке последовательный контур ... реактивности паралельно нету...
ограничение тока скорее всего насыщением дросселя... оттого и шьет его меж витками
НО это только мое предположение
чтото модельку прикрепить не могу "неудачная загрузка. Вам запрещено загружать такой тип файлов"

Сообщение отредактировал Praktik84 - Mar 18 2010, 11:22

[Integrator1983]

Так а откуда в последовательном контуре 40 A RMS на хх????

[VVS_]

Контур последовательный с трансом. И не на ХХ а на КЗ.

Резонансный дроссель намотан проводом КСПВ 16х0.4 у которого толстая внешняя изоляция и сами жилки в достаточно толстой изоляции. В итоге обеспечивается и хорошая изоляция и расстояние между жилами/витками которое устраняет эффект близости. Дроссель работает изумительно и греется не сильно.

Я испытал частично свой маленький трансик для флая с описанный выше намоткой. Индуктивность рассеяния на порядок ниже! В обратноходе демпфер по перенапряжению стал холодный вообще. На полную мощность пока нет возможности погонять, жду платку под этот транс где есть нормальная разводка выходной части с выпрямителем.
При таком качественном показателе можно будет этот флайбэк безболезненно и без лишних грелок до 200 ватт делать имхо.

Если слои параллелить нельзя, то преследуя намотку не скрученным плоским жгутом, встает большая проблема с обмотками в которых очень большое количество жилок. А так, похоже что не скрученный жгут намного лучше чем любые его скрученные варианты.
Компромисс, делать плоский жгут из жилок состоящих из трех скрученных проводков, потому что три скручиваются идеально по любому.

[Andrey_Y]

Ну вроде однотактный лучше...
Там даже по постоянке немало есть полезного...
Кстати, если переплетенный как косичка литц помогает - то и намотка под разными углами, как раньше мотали...для чего там? емкость малую получали, кажется... - тоже должна помогать не менее. Если еще мотать каждую группу с шагом 1.5-2 D. Другое дело, что мало витков так намотать трудно...

Да, собственно, все равно. В разы выигрыш не получится, и всегда платишь заполнением по меди.

Да всё понятно, Orthodox.
Ещё картинок добавлю. Я уравнял рабочие частоты для наглядности. Прямо на вопрос топикстартера не отвечают, а задуматься стоит. Не забыть про индукцию и выпрямитель.

PFC у меня на неразрывных токах. 4 слоя монолитом. Z намотку упразднил за ненадобностью - не заметил ожидаемой пользы.
Попробуйте всё же резонансник кГц на 100-200. Эффект от правильного литцендрата сразу проявится. Заполнение по меди - это расплата.

А по-серьезному... Если количество жил соответствует геометрически плотной упаковке -3, 4, 7..., то толщина свитого жгута постоянна. Беды в том, что внешние жилы ныряют и выходят наружу не могу увидеть. Цена "фирменного" литцендрата такова, что лучше на фирменный гвоздь и шоколадку для Танечки потратиться. Преимущества же его сомнительны.

Microwatt, Вы словно выше не читали.

[Burner]

Господи, ну нас-то, шаражников, понятно - но его то за что?

За проявление вредного характера А эгоцентризм - штука в общем вредная.

[VVS_]

Мда, судя по картинкам... Двухфазный прямоход, да в котором еще удобно синхронное выпрямление сделать, похоже может поспорить с прочими.
На Dmax вообще у двухтакта все плохо, или платим эффективностью заполнения.

Сообщение отредактировал VVS_ - Mar 19 2010, 04:56

[Guest_orthodox_*]

Мда, судя по картинкам... Двухфазный прямоход, да в котором еще удобно синхронное выпрямление сделать, похоже может поспорить с прочими.

Не только синхровыпрямление (не всегда так уж просто, кстати)...
А еще отлично прицепляются нон-диссипативныек снабберы, и на включение и на выключение.
потери в ключах практически сводятся к статике, это доставляет.
Двутакт так не может.

[VVS_]

А еще отлично прицепляются нон-диссипативныек снабберы, и на включение и на выключение.
потери в ключах практически сводятся к статике, это доставляет.
Двутакт так не может.

Можно плиз подробнее что подразумевается под такими снабберами? Просто емкость между коллектором и эмиттером IGBT?
Я в двухтакте пытался так делать, не понравилось, потому что при открывании ключа есть потери на заряд этой емкости, в однотакте не пробовал такие емкости в силу того что мало их делаю и обхожусь простым RCD в маломощных.

[Andrey_Y]

Мда, судя по картинкам... Двухфазный прямоход, да в котором еще удобно синхронное выпрямление сделать, похоже может поспорить с прочими.
На Dmax вообще у двухтакта все плохо, или платим эффективностью заполнения.

Если говорить в принципе, то не всё так однозначно.
Что лучше для Вас это Вам решать. Ну, а в принципе... вот ещё картинка:

Может быть вариант с двумя ключами, но мне кажется, что для мощных применений всё-таки
лучше с четырьмя. Оба варианта могут быть с разделительной ёмкостью, но разделительныя конденсатор д.б. очень качественным.
В общем, берите карандаш, включайте симуль, считайте.
По поводу демпферов можно почитать. Например вот  snabber.rar ( 137.29 килобайт ) Кол-во скачиваний: 192
, добрые люди отсняли.

Гиратора говорят, забанили...

Считаю, что Гиратора нам не хватает. А характер..., так вон Ортодокс тоже признаётся, что он "хороший==не дай Бог".
На самом деле, и я плохой парень. Фиг с ним, с характером и собственным тщеславием. Главное, чтобы интересно и полезно.

[Guest_orthodox_*]

Можно плиз подробнее что подразумевается под такими снабберами? Просто емкость между коллектором и эмиттером IGBT?
Я в двухтакте пытался так делать, не понравилось, потому что при открывании ключа есть потери на заряд этой емкости, в однотакте не пробовал такие емкости в силу того что мало их делаю и обхожусь простым RCD в маломощных.

Ну, есть у мну небольшая коллекция - подберу и на Шараге выложу, я сейчас стараюсь электроникс не перегружать, тем более всего 1 мег к посту можно приаттачить.. Нафлудил я тут, в свое время даже музыку в оффтоп выкладывал... теперь компенсирую...покаяние...
Ссылку выложу...

А с двутактом на IGBT и нет прямого решения, кроме разделения дросселями, но тогда это уже практически два однотакта.
Есть наметки как играться с этими дросселями, чтобы основное полезное свойство не ушло - чтобы продолжал жестко держать напряжение, не превращаясь в стабилизатор тока - но это у мну в работе пока еще... Кажется, Мультик имеет свое решение с разделением обмоток - но я не въехал пока в чем прелесть...

[monos]

Можно плиз подробнее что подразумевается под такими снабберами? Просто емкость между коллектором и эмиттером IGBT?
Я в двухтакте пытался так делать, не понравилось, потому что при открывании ключа есть потери на заряд этой емкости, в однотакте не пробовал такие емкости в силу того что мало их делаю и обхожусь простым RCD в маломощных.

--> http://multikonelectronics.com/subpage.php?p=8&i=11

Кажется, Мультик имеет свое решение с разделением обмоток - но я не въехал пока в чем прелесть...

Одна из прелестей заключается в том, что разделение первичек в двутакте дает возможность повесить снабберы на ключи...

[VVS_]

Если говорить в принципе, то не всё так однозначно.
Что лучше для Вас это Вам решать. Ну, а в принципе... вот ещё картинка:

Ога, точно. У меня в загашнике моделирования тоже есть такая схемка, когда-то придумал, но не придал особого значения. Эдакий двухтактный косой мост. Подумал что он будет полезен когда внутренние диоды у ключей медленные.

Но я в железе собирал половинный ее аналог, полумост. Двухтактный полумост, первичка разделена на две, дальше все напоминает эту схему если по середине провести вертикальную ось симметрии.
Ключ диод первая обмотка
второй ключ второй диод вторая обмотка. Обмотки сходятся в среднюю точку меж двух емкостей. На практике работало отлично. Превращение ее на ходу в обычный двухтакт путем соединения концов обмоток действительно увеличивало нагрев ключей, но всего процентов на 10. Мощность ПН была 300 Вт. Я решил что это из за медленных внутренних диодов и стал ставить IGBT с быстрыми диодами, забыв про эту топологию.
Но как грелся провод в трансе я не отметил тогда (

Сообщение отредактировал VVS_ - Mar 20 2010, 15:04

[Andrey_Y]

Ога, точно. У меня в загашнике моделирования тоже есть такая схемка, когда-то придумал, но не придал особого значения. Эдакий двухтактный косой мост. Подумал что он будет полезен когда внутренние диоды у ключей медленные.

Но я в железе собирал половинный ее аналог, полумост. Двухтактный полумост, первичка разделена на две, дальше все напоминает эту схему если по середине провести вертикальную ось симметрии.
Ключ диод первая обмотка
второй ключ второй диод вторая обмотка. Обмотки сходятся в среднюю точку меж двух емкостей. На практике работало отлично. Превращение ее на ходу в обычный двухтакт путем соединения концов обмоток действительно увеличивало нагрев ключей, но всего процентов на 10. Мощность ПН была 300 Вт. Я решил что это из за медленных внутренних диодов и стал ставить IGBT с быстрыми диодами, забыв про эту топологию.
Но как грелся провод в трансе я не отметил тогда (

На вопрос потерь в обмотках для двухтакта одиночной обмотки или разбитой закон Ома ответа не даёт. Вроде бы то на то получается.
Однако ведь неспроста картинки показывал. Наличие постоянной составляющей облегчает ситуацию с эффектом близости.
На разбитой ещё и демпферы прикрутить можно. В сравнении с однотактом должны были заметить, что мощность последнего в два раза меньше.
Справедливости ради ещё отмечу, что потери в феррите пропорциональны частоте и квадрату индукции, которую в двухтакте необходимо
контролировать. Но с сердечника тепло отвести гораздо проще нежели с обмотки.
Хочу, чтобы Вы поняли достоинства двухтактов, но и подставить боюсь. Если нет времени на эксперименты делайте наверняка, а всё это
оставте себе для проработки.