Всем привет. Кто меня помнит, отдельный привет. Решил обратиться к народу за консультацией. Есть задача: на входе 380В 50Гц три фазы, на выходе плавная регулировка напряжения в диапазоне от 0 до 1000В. Мощность блока питания 10 кВт. Размеры блока питания соответствуют блоку питания Б5-21 (1982 г. в.). Также требуется гальваническая развязка. Возможная структура: выпрямляем, получаем 550В для звена постоянного тока, далее инвертор (полный мост) на 20кГц на 1200В IGBT, инвертор без регулировки, раскачивает трансформатор. Трансформатор делаем немного на повышение, после выпрямления получаем 600В. Далее ставим SEPIC. И на нем и делаем всю регулировку, и повышаем до 1000В и понижаем почти до 0. Но вся сложность в транзисторе SEPIC. При входном напряжении 600В и выходном напряжении 1000В (рассматривая только звено SEPIC) на транзисторе пиковое напряжение составляет 2 кВ. Ставить ключ на 3 кВ дело вообще неблагодарное, и по частотным свойствам он плох и потери велики. Можно рассмотреть 3 ключа последовательно по 1 кВ, главное обеспечить распределение напряжений в динамике. Вариант с неуправляемым инвертором и трансом на 1000В и далее установка Buck, готов рассмотреть, но если пробьет ключ, нагрузка будет под ударом. Вариант с регулируемым инвертором и трансформаторами на повышение не очень бы хотелось рассматривать, так как двухтактный регулятор труднее настроить, чем однотактный. Хотя может с точки зрения КПД этот вариант и будет самым хорошим. Кто что может порекомендовать? Прикрепляю две схемы в Microcap. Номиналам дросселей и трансформаторов можно верить, намотка уже есть, лежит, пылится))

Делайте полумостовой резонансник.

Купите готовое.

Переделать сварочник типа такого Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вариант просто но без развязки, ступенчато - выпрямитель.
220 -> 300
220 с удвоением -> 600
380 с удвоением -> тысяча с лишним

Насчёт переделки думаю так: 3 своих трансформатора с мостовыми выпрямителями, 3 дросселя. Чтоб до 333 вольт - можно ставить обычные 400V электролиты. Соединить выпрямители последовательно. Переделать управление.

Для примера - моделька сварочника на 10КВт от трёх фаз . Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Разделённо-разнесённый мост, питание последовательное(используются 600В ключи), используются симметрирующие обмотки (по gyrator-у), в железе проверено.

Ценная вещь, конечно, но в примере не моделька, а только иллюстрация и уж больно неаккуратно нарисована... Нельзя ли поправить, раз уж Ваша воля поделиться?

Моделька выложена тут http://valvol.flyboard.ru/topic85-1305.html

Как сумел поправил . Нажмите для просмотра прикрепленного файла

При 1000В ток 10А, при 1В уже 10КА. Не слишком осётр велик? Может урезать с какой то стороны?

Видимо ловец осетров занимается их ловлей на любительском уровне.
Тем не менее, фазный мостик ему в помощь.

ПМСМ фазник для этой задачи подходит меньше. В переходных режимах возможен жёсткий режим. И при малых нагрузках сложнее обеспечить перезаряд снабберных емкостей.

Тут думаю подходящая топология, но снизить напряжение до нуля это проблема, как выше было сказано
Вам надо бы урезать хотелки Нажмите для просмотра прикрепленного файла


На картинке внутренности похожего устройства на 3.3кВт, так что настраивайтесь.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Правильно сконструированный фазник никогда не выходит из мягкого режима и вы это прекрасно знаете.
А вот рулить затворами ключей при наносекундных управляющих импульсах в топологии с голимой ШИМ, когда топикстартеру потребуется многократно уменьшить выходное напряжение, весьма проблематично. В фазнике такого геморроя, как вы опять же знаете, нет.

Спасибо. Теперь гораздо лучше.

Про фазник согласен.
Но при голимой ШИМ , схема работает в икающем режиме, и на затворах импульсы ненаносекундные. Основная неприятность- писк.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

А как ему не быть, когда задержка в тракте управления соизмерима с длительностью управлящих наноимпульсов?

Народ, все конечно, хорошо, только у меня нет опыта работы с резонансными и прочими продвинутыми топологиями, и уж как их настраивать, вообще не представляю. Поэтому давайте рассматривать только режим жесткого переключения. Опять же, давно понятно, что повышать напряжение неблагодарное дело, чем понижать. Прилагаю примерную схему силовой части преобразователя. Предполагается 3 преобразователя, каждый питается от своей фазы (фаза А, 0, фаза B, 0, фаза C, 0). Это позволит применить 600В IGBT. Тип IGBT IRGP4062D, заточены под Hard Switching. Частота переключения каждого инвертора 20 кГц. Таким образом, мощность каждого преобразователя составляет 3,33 кВт. Управление - поочередное, сначала отработал первый, потом второй, потом третий. Привожу расчеты потерь. Ориентировочный КПД без учета намотки составляет 97%. Резонансные топологии не значительно выиграют, так как преобладают статические потери. Суммарные динамические потери 108Вт. Суммарные статические 150Вт. Суммарные потери в выходных диодах 128Вт. Применение 3 трансформаторов последовательно дало возможность поднять максимальное выходное напряжение до 1500В. Речь идет о лабораторном высоковольтном источнике питания, не более того. Мощность 10кВт трактуется так: 1500В 6,66А, 1000В 10А, 500В 20А, при напряжениях ниже 500В токоограничение на уровне 20А. Трансформаторы: соотношение витков: первичка 25 витков, вторичка 50 витков. Индуктивность первичной обмотки 3,3 мГн, индуктивность вторички 13,25 мГн. При длительности импульса 22мкс (3 мкс - мертвое время) выходное напряжение на выходе составляет 1580В (по результатам моделирования). Чем плохо решение, предложенное мной? Тем, что оно непродвинутое?)))Давайте обойдемся без тухлых яиц и гнилых помидор, скажите где какие неточности, может рекомендации. Экономическую сторону можно не затрагивать, только техническую. Трансформаторы на базе сердечников ETD59, да, запас километровый, но зато витков меньше за счет величины Al. Например, вопрос с выходными дросселями, я их разделил для снижения тока, средний ток через каждый дроссель около 2,5А. И индуктивность хотелось бы побольше (пульсация тока поменьше), вот надо бы зазор прикинуть, опять же для ETD59. Выходные диоды CREE C4D02120A - отсутствуют потери на восстановление, в общем то им доверяю.

На тип диодов не надо смотреть, просто не заменен тип, входные диоды еще не выбрал

Что Вы будете делать с паразитными иголками?
Их амплитуда будет превышать полезное напряжение.

Смотря где будут выбросы напряжения, очевидно по вторичным обмоткам, так как магнитная связь между обмотками не равна 1. Соответственно параллельно каждой вторичке небольшие RC снабберы. Снабберы это отдельная тема.

Фазный мост в самом принципе это два меандра сдвинутые по фазе?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

А нельзя ли просто три источника включить по вторичкам последовательно? Обойтись тремя трансформаторами вместо девяти?

Пользователь perfect, схема, приведенная Вами весьма интересна, то есть регулировку осуществлять "дерганьем" 3 ножки U4? Но это не регулировка двумя меандрами, сдвинутыми по фазе. Это стандартная ШИМ-регулирование, только двумя ключами. Если мы говорим о двух меандрах, сдвинутых по фазе, то это подразумевает два инвертора, два трансформатора и суммирование меандров на вторичных обмотках благодаря последовательному соединению вторичных обмоток. При сдвиге меандров на 180 градусов выходное напряжение будет равно 0.

Пользователь Егоров, конечно можно просто три трансформатора, Вы имеете ввиду одновременное включение всех инверторов и отбор мощности одновременно с каждой из фаз? Кстати подумаю над Вашим предложением, тем более на ETD59 я думаю реально вытянуть 3 кВт при двухтактной схеме. Потому что я предполагал изначально поочередную работу инверторов, поэтому и по 3 трансформатора на инвертор.

Вам прекрасно видно, что R4 сейчас один, и его с избытком хватает. Просветите, куда Вы собрались воткнуть второй?

Вообще, новичкам хорошо тренироваться на кошках, т.е. демоплатах, типа такой:

http://www.digikey.com/product-detail/en/U...8920-ND/2676780

Понятно, что для таких нищих контор, как метрополитен или РЖД, 5 т.р. сумасшедшие деньги или год бюрократии, но речь ведь идёт об образовании, так что вполне можно купить и на личные средства.

Можно и одним обойтись.

Рулить можно и ЧИМ и смешанным образом ШИМ-ЧИМ, чтобы "нарезать" того "осетра", на коего замахнулся топикстартер.

Ну, дёргать, непонятно как понимать. - Попытка как-то влиять на сдвиг по фазе в этой схеме. Как-то - это как-нибудь, но я уверен что у izia это сделано правильно и, возможно, попробую чуть разобраться.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Я лишь просимулировал реальную разработку Мультика на основе народно любимой ТЛ494.
На его сайте есть вся инфа по этой примочке http://multikonelectronics.com/subpage.php?p=6&i=8#SCHIM, в т.ч. печатные платы.

При наличии извилин в сером веществе - не важно!

Не боитесь, что нейтраль отгорит (cenzored)! При наличии трехфазной сети -//////

Резонансные топологии просто курят в сторонке. Вы хотя-бы 90% получите
Судя по прошлой теме - флая на 100-200 Вт уже не помню точно, 10 кВт для Вас - крутизна, сильно малый промежуток времени, за который, Вы вряд-ли черпнули и переварили столько инфы, чтобы замахнуться на такое, но это мое личное мнение - не в обиду!
По поводу всяких разных схем фазо-сдвигающих контроллеров, есть готовые, их море, на кой ляд городить огород, понижающий надежность, увеличивающий суммарные затраты на разработку, изготовление плат, их пайку и т.д. и т.п. - Вы еще на лампах 6П1П сбацайте PSFB - контроллер.
Как было ранее предложено - резонансный полумост или мост, имеющий громадный динамический диапазон по перестройке и к тому-же Реальный КПД более 90%.

Хорошо бы допустимый размер чешуи разузнать.
Прилепил ЧИМ к разделёнразнесённику Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Для пользователя Plain: Привожу схему, которую я имел ввиду, два инвертора с меандрами, сдвинутыми по фазе. И рассмотрены 3 случая: сдвиг 0 градусов, сдвиг 90 градусов и сдвиг 180 градусов. Сложность только в системе управления, система управления должна менять угол сдвига, а не коэф. заполнения.

Для пользователя izia: Конечно можно обойтись и одним трансформатором, особенно в виртуальной модели)))))Чтобы повысить напряжение с 315В до 1500В, это нужно соотношение витков 10:47, и это при учете, что коэф. заполнения 100%. При коэф. заполнения 95% будет витков 55. И на каких кольцах? 4 кольца EPCOS R102? И мотать 50 витков? Частота то невысокая, 20 кГц. И ток 20А, трансформатор тот еще монстр получится)Ну и дроссель выходной соответственно тоже)Я изначально так и хотел, модули SKM75GB12V в мост, транс на R102 и дроссель на DT400-25. Но потери в модуле при жестком переключении выше, чем на дискретных транзисторах. А резонансные топологии я пока не обсуждаю)

Для пользователя perfect: схема на IR2153 прикольная, кстати по ссылке там приведена схема для получения модифицированной синусоиды. Надо будет помоделировать ее в Микрокапе).

Для пользователя Orbita: Нейтраль не отгорит, с чего бы ей отгореть? Классическая трехфазная сеть с нейтралью, конечно, поскольку инверторы работают поочереди, через нейтраль будет протекать ток, но если управлять всеми тремя инверторами одновременно, то нейтраль можно и не подключать. Кроме того, я приводил ранее расчет потерь, расчетный КПД при жестком переключении получается 96%. И также я отмечал, что преобладают статические потери во всем преобразователе, а не динамические.

Для пользователя нищеброд: А Вы моделируете реальную схему с паразитными параметрами? Просто она уж больно сложная, как я понимаю, там учтены паразитные емкости и активные сопротивления.

Вот с CD4066 вместо реле, хотя "регулировка" всё-таки релейная
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Пользователь perfect, так а если запустить два таких моста и регулировать угол сдвига фаз между ними, то может тогда появится плавность регулировки?

Так и есть два, - полумоста. Плавно - легко сказать , ступенчато пока.

Пользователь perfect, мы кажется с Вами похожи))Вы тоже профессионал с элементами любительствования?)))Я подумаю над этой схемой, микросхема IR2153 очень хорошая, но я вообще то имел ввиду 4 микросхемы и два полных моста, посмотрите схему ниже, но я еще не пробовал сам моделировать с IR2153.

Ну, не знаю, это у меня просто от незнания как это делается, а вместо того чтобы разбираться - изобретание велосипеда , пардон если сбиваю с толку.

Ну я бы не сказал, что это незнание))))Включение нескольких микросхем IR2153 с завязкой через 3 вывод, это уже больше чем просто любительство)

Схема содержит два косых моста с регенеративными (мультигираторными) снабберами на одном трансформаторе (разделённо-разнесённый мост). Есть симметрирующие обмотки (для предотвращения перекоса питания).
Из паразитных элементов есть только индуктивности рассеяния (ёмкости и сопротивления - это демпфирующие цепи, для борьбы с пар-р-разитными колебаниями и всплесками).
Допилил ЧИМ управу (теперь и напряжение, и ток ). Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Для ЧИМ это излишество можно убрать. Теперь схемка стала аккуратнее и считается значительно быстрее.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Прицепил регулировку
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Пользователь perfect, ни хрена себе схема получилась. Регулировка по принципу пропуска импульсов, как в микросхемах TinySwitch компании PI))Только тут или полное заполнение, или минимальное))Нестандартно) Мне нравится)А в какой программе Вы моделируете? Кстати схема пользователя нищеброд тоже очень неплохая, я разобрался в ней, только она далека от реальности)Первичная обмотка 400мГн, а вторичная 1600мГн))))))Это же сколько надо витков намотать и на каких кольцах, чтобы получить такие индуктивности? И все выходные диоды тоже надо киловольта на 3, поскольку схема двухтактная, а напряжение рабочее по проекту 1500В. Я начинал с этого) С двухполупериодного выпрямителя))С диодами на 3 кВ))И тоже в модели))

Как же вы разобрались, коль не можете заметить, что в первичке нищебродовского транса на феррите 13 витков (Sст=3см^2, Lср=30см , Gap=0,1мм) и модель силового трансформатора таки нелинейная. В то время как другой модельер занимается самообманом и обманом простодушных, балуясь школярскими модельками линейного трансформатора с идеальной сваязью между обмотками, коего в реальном мире не бывает и сердечник которого никогда не насыщается?
"Тщательнее надо, ребята" (с, ММЖ)

Пользователь izia, в первичке то может и 13 витков, но индуктивность 400мГн. Я не спорю, если мю виртуального сердечника тысяч 50, то вполне можно получить 400мГн при 13 витках)И потом, модельки модельками, но понятно где в модели неидеальности. И совсем не обязательно полностью моделировать со всеми индуктивностями рассеяния и т.д. Индуктивностями рассеяния можно пренебречь, и активными потерями тоже. Просто реальный КПД будет чуть ниже, чем в модели. А по поводу насыщения трансформатора в модели, так сначала сделать практический расчет, и подставить в модель величины индуктивностей, соответствующие реальному трансформатору.

К сожалению izia прав. Модель без реального сердечника дает только поверхностное представление о работе источника.

Да нет, не просто... Реальная схема "в железе" имеет полное право гореть синим пламенем в отличие от прекрасно работающей компьютерной модели из-за этих пренебрежений.
С такими-то напряжениями и мощностями...

По идее хочется чтоб ШИМило
Нажмите для просмотра прикрепленного файла



Век живи век учись©. Как моделировать реальные трансформаторы надо разбираться.

Естественно, как можно спорить не зная симулятора и не умея строить в нём модели реальных трнасформаторов?
А потом, вы всё время твердите об индуктивности, но мотает-то СТ оперируя витками, сечением, зазором, а уже потом измеряете эту самую индуктивность. Коллега perfect , в отличие от вас, симулятором пользоваться умеет, а вот моделировать реальные СТ так и не научился.
Симулятор, как и сам компьютер, многократно увеличивает некомпетентность пользователя.


Да уж пора бы разобраться, вон сколько учебных моделек понарисовали.

LTspice


Даже не пробовал ещё.
Да, не знаю в каком смысле коллега, я просто ремонтник сварочников, ну вы в курсе, наверное.

Это надо только аналогам гиратора, кои ленятся рассчитывать цепи ООС и потому допускают заход сердечников в насыщение на переходных процессах. В прежние-то времена "разработчеги питальников" обходились не токмо без нелинейных моделек, но и без самих симуляторов.

А вот по поводу моделек трансформаторов, так тут опытный глаз поможет. Можно конечно 10 кВт сделать на одном трансформаторе, но опять же, монстр будет еще тот)) Применив для 10 кВт преобразователя 9 трансформаторов на базе ETD59 я получаю и небольшое количество витков, и малый нагрев трансформатора. Почему именно 25 витков в первичке? - потому что я знаю, что при частоте 20кГц, напряжении 315В в мосте, и полном коэф. заполнения трансформатор тоже не будет в насыщении, а также я знаю, что потери в сердечнике зависят от дельта B и f. И соответственно, намотав больше витков, я уменьшу индукцию в сердечнике, и как следствие, уменьшу потери. И при этом понятно, что потери в меди возрастут, поскольку омическое сопротивление обмотки возрастет. Но потери в меди, как правило, меньше, чем в сердечнике. Это как весы, надо соблюдать баланс. Кроме того, для каркаса ETD59 мощность 1,1кВт вполне приемлема при двухтактном режиме, я думаю, на ETD59 можно выжать киловатта 3. И, конечно же, чем больше витков, тем лучше магнитное сцепление обмотки с сердечником и со вторичной обмоткой. Можно еще улучшить сцепление, если намотать сначала вторичку, а потом первичку, хотя это полезнее делать главном образом для снижения выбросов перенапряжений на вторичке. Чем лучше связь, тем меньше перенапряжение на вторичной стороне.

Знание-сила. Знающий может запросто зайти на интернет форум и поделиться своими знаниями.
А вот мне пришлось таки запустить свой примитивный резонансник в симуляторе

дабы убедится, что сердечник СТ не въедет в насыщение при сбросе-набросе нагрузки и при регулировании выхода от 1000 до 3 вольт.

Пользователь izia, а что это за программа, в которой Вы моделируете? И микросхема случаем не UC3875? А для чего зазор нужен 0,1мм? Для получения требуемой индуктивности?