Прошу сильно не пинать ногами за банальные, быть может, вопросы.
Поставлена задача сделать стабилизатор сетевого напряжения 10 кВт, 220 В.
На выходе хочу поставить пуш-пульную двухтактную схему. Трансформатор с отводом от средней точки (+ питания), на оставшиеся два конца - IGBT-транисторы. Ну, собственно, вся эта ботва управляться от ШИМ-контроллера будет. По входу - корректор мощности стоять будет.
Основной вопрос в следующем. Если мы используем здоровые трансформаторы на железе, то, скорее всего, никакой особой фильтрации не требуется. Сам транс будет являться фильтром. Однако, слишком уж здоровые они. Хотелось бы избавиться от такого монстра.
Вопрос знатокам. Если поставлю на пуш-пульный каскад ВЧ-транс на феррите, то габариты его будут, естественно, во много раз меньше. Однако, частота ШИМа отфильтрована не будет. По хорошему, надо ставить LC-фильтры после транса.
Нет ли здесь подводных камней каких, и не делаю ли я критическую ошибку какую?

Пуш-пул на 220 по входу, это сложно или бессмысленно, я так думаю.

Думаю, сам принцип не бессмыслен. Берём выпрямляем сеть. Бустер корректора коэффициента мощности повышает напругу. Пуш-пулом шимим синусоиду синхронно с входным напряжением, следя за выходным. Тут, сам принцип, по-моему, вполне жизнеспособен.
Вопрос в том, что можно ли комбинацией фактически высокочастотного ферритового транса и LC-фильтров получить на выходе нормальную синусоиду.

Есть одна неприятность - ферритовый транс должен работать на частоте 50 Гц.

Если бы одна... А габариты LC-фильтра, а напряжения на IGBT... (каких, кстати?)

Пред тем как начнете проверять идеи с пуш-пулом, транзисторами, ферритами - подойдите в ближайший сервис - посмотрите на реализацию готовых изделий.
Если в исходной задаче нет опечатки (действительно нужно 10 кВт?) - пуш-пул - не самое лучшее решение, больше подойдет мостовая схема.

Чем не подходят готовые стабилизаторы? На данный момент можно подобрать с любыми характеристиками - функциями. Если изделие единичное - дешевле купить готовое.

Напряжения на закрытых ключах в пуш-пуле - удвоенное напряжение питания плюс выбросы от индуктивности рассеяния. Но с ККМ эта проблема решаема - необязательно делать его "традиционно" повышающим, можно сделать SEPIC с выходным напряжением вольт эдак 200. Все ж полегше будет.


Похоже, автор уже посмотрел на готовые решения, проникся и теперь тож хочет потоптаться на этой лужайке.

Есть такая возможность, поэтому и спросил про количество.
Хотя как-то оно жесткова-то начинать сразу с 10 кВт Как показывает практика - лучше пройтись по лесенке 100 Вт - 500 Вт - 1кВт - 5 кВт - 10кВт, переходя к следующей ступеньке по мере накопления опыта).

Дык он же сказал, как оно началось:

Как говорил папаша Мюллер, - начальству легко фантазировать, у него нет конкретной работы.

Ну, так. Диверсификация производства в условиях экономического спада, вызванного мировым кризисом.
Только начальство - само из инженеров и принимает непосредственное участие в разработке. Решено, что всё равно придётся потыкаться со схемой. Пусть уж результатом будет готовый продукт.
Хотя помучиться предстоит много. В портфолио разработок по данной тематике пока только весьма слаботочные вещи, типа ИИП мощностью порядка 100 Вт, драйвера мощных LED-ов.


Это очень печально, конечно. Ну а то, что по нему будет гулять частота ШИМа, это не отменяет его "заточенность" под 50 Гц? Очччень не хочется раздувать габариты.

от жизнеспособного принципа до жизнеспособного изделия порой проходят годы.
для начала, поищите ключи под пуш-пул вольт на 1000-1200.
Потом, если уж трансформатор ферритовый, то попрощайтесь с 50 Гц, смотрите в сторону 50 кГц.
Иначе, он будет ровно в три раза больше, чем на обычном кровельном железе.
Ну и т.д. Доберетесь и до фильтров.
Не стоит штурмовать 10 кВт, если не набили руку на 10 Вт. Гораздо проще и дешевле для 1-2 шт взять в ближайшем супермаркете готовое что-нибудь.

Таки нет - поскольку от того, что синусоиду "нарежут" ШИМом, 50Гц в ейном спектре никуда не денется (её ж потом из ШИМа восстанавливать обратно в синус нада). Кстати, трансформатор, большой и железный, фильтровать, в принципе, может за счет своей огромной индуктивности рассеяния. Но эта весчь труднопредсказуемая. Лучше уж фильтровать LC-фильтром.

Сейчас наверное начнут но: мое мнение - 50 Гц в ферритовом трансформаторе делать нечего.
Самая грубая потолочная прикидка: Bm феррита - пусть = 0.3, для железа в среднем =1.
Для того, чтобы прокачать такую же индукцию как для железа - феррит должен быть раза в 3 больше по сечению, при прочих равных условиях.

Для уменьшения габаритов - поднимают частоту раз так в 1000 В итоге на выходе вторичной обмотки получится ШИМ сигнал частотой 50 кГц. Что с ним делать дальше - решать в зависимости от нагрзки на выходе источника.

Намного больше, поскоку в данном случае трансформатор будет намагничиваться и размагничиваться несимметрично - при формировании синусоиды вблизи нуля будет короткий импульс и длинная пауза, вблизи максимума - наоборот. Это эквивалентно тому, что трансформатор работает с синусоидальным сигналом 50 Гц. Тоись, вольт-секунды ему нужно будет считать не на 50 кГц, а на 50 Гц.

Дивер... чего? Конверсию - помню, а теперь, значит и до диверсий дело дошло. Вон оно как...
Тогда прислушайтесь к уже данному Вам совету - начните отрабатывать идею хотя бы с сотни ватт - мучения, может, и не сэкономите, но финансы - значительно.
Уже растолковали. Так что топологию, видимо, менять придётся к традиционной: AC/DC- конвертер со стабилизацией и уж потом модулятор и фильтр...

В общем и целом я так и не понял что именно надо сделать -)

но то что понял - 220vac (310vdc) 10квт и пуш пулл с отводом от середины -
АБСОЛЮТНЫЙ БРЕД.
так не делают.
Попробуй сделать хоть на полкиловата. поймешь почему.

Если килогерцы модулированы по амплитуде (фазе), а потом (после трансформатора)
синхронно детектированы, то это катит, с фильтром после детектора, естественно.
Или я чего-то упустил и не догнал?

Вот мои 5 коп:
Такого сорта стабилизаторы обычно делаются так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Как видно, трансформатор сюда не положен.
Верхних три транзистора обрабатывают положительную полуволну, нижние - отрицательную. Первый транзистор - бустер ККМ, за ним - ШИМ, третий отделяет плюсовое вых. напряжение от минусового. Эти транзисторы просто включаются каждый на время своей полуволны. Допустим, на выходе сейчас положительная полуволна. Без транзисторов VT3, VT6 напряжение с эмиттера VT2 пойдет прямо в диод VD6. И все .
Всяких защит и снабберов здесь не нарисовано, но защита по току практически обязательна, особенно при отладке. Также обязательно иметь защиту от постоянной составляющей на выходе. Эта схема может запросто ее создать, а даже 5-10 В на серьезной индуктивной нагрузке(скажем, асинхронный мотор или микроволновая печка) ее(нагрузку) убьют.
Кстати, более 3 кВт из одной фазы вытащить обычно не удается(в общем случае, из бытовой розетки). На нашем заводе, правда, когда-то делали автотрансформаторные стабилизаторы СНО-8 на 8 кВт. Мы тож хотели сделать импульсный, однако не взялись. Опыта не было, да и денег и времени на это не хватало. Я прикидывал, что надо полгода. Последнее - лучше делать модуль на 1-2 кВт. Палить дешевле, и если получится, их можно параллелить. Удачи.

Все правильно. Несколько подобных вариантов я делал. Изящно, красиво.. Но не вызвало доверия у меня, хоть я с этой идеей перед тем довольно долго носился.
В серию этого запускать не стану. Это как....ну, короче доска для серфа - хороший аттракцион, но не вид транспорта.... Хотя на ней тоже перемещаются с места на место...
По нескольким соображениям лучше все же выпрямить, зарядить емкость (емкости) - и с них, с той постоянки что вышла, нарезать уже синус.

Но физически реализуемо вполне, не хотелось бы отговаривать - может, у кого это получится хорошо.
Все решения сначала казались непривычными и доверия не вызывали... Даже ДВС.

Так что лучше бы делать стандартно, как Burner пишет. Еще более просто - выходной каскад как в мощном умзч, 2транзистора. Такой будет и реактивности нагрузки отрабатывать... приведенная схема - не очень хорошо относится к реактивностям. В остальном - поддерживаю...

Насчёт фазы не знаю, а АМ катит, конечно. Только кто её будет делать?

Казалось, что понял принцип, пока не встретил эту фразу.

В книжке Конева "Источники вторичного электропитания" 1983, хорошо рассказано
про инверторы. Может я чего подзабыл, но есть возможность модулировать несущую частоту
тремя разными способами. Завтра запощу скан, эта книжка у меня есть.



Пмсм, выпрямленную сеть запускать на PFC, получить (относительно) постоянное напряжение,
а дальше H bridge, трансформатор (с прибамбасами) в диагонали, на выходе трансформатора фильтр.
ОС по выходной амплитуде на модулятор. Модулятор (самое сложное) по вкусу.
Примерно так.

Ну да, на железном трансе так и будет. Хорошо обкатанное решение, можно и дельту так делать, и на полное пропускание. Вариантов немало, вплоть до относительно неплохого целиком аналогового (да, да...можно и так... с КПД до 90% ... сертификацию на помехи проходить будет одно удовольствие...).

Но в двутактнике можно с синхронным выпрямителем и ШИМ пропустить через импульсный транс, потом 50 Гц получить. Без синхронника тоже можно, но с реактивностью нагрузки проблемы... Даже можно с пропуском тактов получить синус, если резонансник делаем... Но вот есть оджно "но" - та самая реактивность влезет назад через синхронник и транс в первичный преобразователь, а дальше - аллах ведает, что будет...
Все проверено, в принципе рабочее... но нуегонах...чем серийнее выпускаешь, тем больше тянет на древние и тупые решения "в лоб" ... ну ортодокс я, что делать

Про инверторы и модуляцию.

Ещё страничка.

Если не составит труда, то найдите, пожалуйста!
Пытался найти - везде битые ссылки.



А ежели заменить VT3 и VT6 диодами? Ну, анод первого диода на эмиттер VT2, катод идёт на дроссель. Катод второго на коллектор VT5, анод - на дроссель.

Могу вечером намылить, пишите в ПМ.

Хорошо

Ну это как в том анекдоте: "Завидую, мужики, образованности вашей...А я сколько лет живу - только один способ модуляции изучил:" туда-сюда, туда-сюда" ".

Я ктому, что модуляция будет вероятнее всего ШИМ (ну, может на пропуск тактов замахнетесь, но едва ли при 10 квт).
А тонкости не так важны сейчас, как структура...




Эквивалентно перемычке с коллектора на коллектор. Класическая ошибка первый раз думающих об этой схеме.

Дык не без этого, лучше шима пока не придумали.
Вот, пока болеете, можно почитать. Слыхал, что в ваших краях модно фотогальваническое электричество,
соответственно и инверторы должны быть.

Вот тут желающие могут помоделировать в оркаде два варианта шима.

Подскажите, что нужно сделать, чтобы проект заработал в Orcad 15.7?

У нас, конечно, солнечнее, чем в центральной России, но всё равно не Ташкент. Да и летом пыльные бури, а зимой снег ложиться на этот источник фотогальванического электричества будет.

А по сабжу решили посимулировать, для начала, разные схемы. Сейчас вдвоём с шефом Мультисим насилуем.


Я попробовал Оркадом 9.2.3 сначала открыл дизайн, а потом запустил симуляцию. Она, правда, не пошла, т.к. симулятор решил, что нет моделей диодов. Заменил - всё заработало.

Да, модели там буржуины использовали из демо-версии, но можно ж заменить их на другие.

Спасибо, просмотрел с интересом... Но такие штучки пока что на развесе лепил - люблю, знаете ли, чтобы каждый фронт под контролем был, от старта до отключения...

Хотя - почему бы и нет?

- Ничего интересного. При открывании VT2 ток с + конденсатора пойдет через этих 2 диода и VD6 на ноль. И все.

Правильно ли я понял - транзисторы ШИМ работают синхронно?
И еще - в усилителях класса D обходятся только двумя выходными транзисторами - они открываются поочередно, поэтому сквозного тока нет. В чем выгода предложенной Вами схемы - вместо двух транзисторов - четыре? Чувствую, что есть в этом какая-то "серемяжная правда" - но не понимаю в чем она заключается?

Чтобы получить 220V на выходном каскаде из двух транзисторов (а получить-то хотца именно так, схемы с мостом на выходе требуют полной гальванической развязки для организации "нуля", и для больших мощностей не годятся) - нужно иметь транзисторы как минимум вольт на 800 (не работать же без запаса и без пульсаций на питании ). Естественно, получаются IGBT , и действительно так и делают. Медленно и неуклюже. А куда деться? Частота низкая, выходной фильтр большой (недавно обсуждали тут же где-то).

А в указанной схеме можно на каждое плечо использовать полевики, благо на 400-500 в не проблема, а коммутировать плечи с частотой 50 Гц уже медленными высоковольтными , хотя бы и IGBT. Тиристоры хуже, особенно с реактивной нагрузкой...Не видел,чтобы применяли.

Недостаток схемы (устранимый, правда) - на реактивной нагрузке синус искажается. Устраняется реализацией обоих половин (верхней и нижней) по той схеме, которую Вы упомянули...
PS Транзисторы ШИМ могут работать и синхронно, все равно пока одна половина работает - вторая без дела. Но смысла большого в этом нет.

Да, действительно! Спасибо за подсказку - об этом-то я и не подумал.



Т.е. заводится обратная связь на вход ШИМ-модулятора выходного каскада? А что мешает и здесь сделать также?



Чисто теоретически - если использовать трансформатор, то получается можно намотать две обмотки вторички и просто формировать на выходе полуволну синуса ШИМ модуляцией. А дальше двумя медленными транзисторами коммутировать их на выход. Понятно, что для таких мощностей трансформатор не очень хорошо использовать, но зато можно было бы применить низковольтные полевики с малой емкостью затвора.
Интересно, а как управляют выходными медленными транзисторами? - только оптрон/трансформатор или можно использовать стандартные IRF драйверы (low-side and high-side)?

Т. е. ставится чоппер не диодный, а с синхронным выпрямлением. Транзисторов становится 8 штук. Кроме всего, данная схема имеет в 2 раза меньшие потери переключения, чем просто полумост. При заявленной мощности это довольно важно. А импульсный транс на 10 кВт - тот еше девайс. Совсем не простой и не дешевый. Зачем?
2 Ortodox: все равно используют 600- вольтовые IGBT. Все-таки они выгоднее, на полевиках большое падение или слишком дорого. Да и импульсных перегрузок они боятся меньше.

Может понял неправильно, - в Вашей схеме сделано два симметричных плеча для формирования положительной и отрицательной полуволны. Если отбросить каскад корректора мощности, то есть просто двухполярное постоянное напряжение из которого понижающим преобразователем VT2, VD3 и L2 формируется положительная полуволна, а VT5, VD6 и L2 - отрицательная. Регулируя скважность этих транзисторов можно менять форму полуволн (при условии что нагрузка ток потребляет - если нагрузка емкость, то спадающая часть синусоиды может не получиться). Может быть "лишние" транзисторы появляются когда требуется разряжать емкость нагрузки? Но это вроде как не связано с обратной связью - если оставить диоды, то ОС просто не будет открывать транзисторы на спадающей части синуса и все?

Какие именно? И как справляются с динамическими потерями? Или все же тупо на низкой частоте работать? Выход фильтровать получается напряжно же... А снаббером тормозить на целую микросекунду - тоже та еще задачка... На 200 нан и то проблема... Или я слишком многого хочу?

Кроме последнего предложения, все правильно.
Кстати, забавно рассмотреть еще индуктивную нагрузку... тоже наводит на мысли о доп. транзисторах.


Или вообще не заморачиваться - как-то оно и так работает на большинстве обычных нагрузок.
Происходящие искажения не настолько существенны, как правило...

А я не знаю. Схема из какого-то модного упса, модуль вроде 2 кВт, подробностей не знаю. Я бы ставил чопперные транзисторы IRG4PC50U. При не очень большом токе(пиковых 30-40 А) им хватает снаббера на 0,1-0,2 мкс. Частоту бы выбрал 20-30 кГц. А насчет реактивной нагрузки - верно, форма сохранится только с синхронным транзистором.

Ну да, с фолл-таймом 130 нан оно конечно можно работать... Хотя бы чтобы баяны из полевиков не выстраивать на тот же ток.
Хотя IMHO, если уж городить IGBT, то использовать их высоковольтность и ставить просто пару на выход. 600В не катит.
Кстати, для схемы на одной паре где-то лежало забавное решение с двумя раздельными выходными дросселями... То есть примерно похоже на обсуждаемую схему, но на полный размах и без выходного коммутатора...

С индуктивностью тоже будет ж..па - совершенно согласен .
Но у меня другой вопрос дилетанта - вся эта схемотехника ориентирована на УПСы и пр. Пусть нагрузка чисто активная, но меняется. Тогда без обратной связи не обойтись - амплитуда на выходе должна быть фиксирована! Тогда что мешает ее использовать для корректировки формы сигнала - частота всего 50 Гц?

При активной нагрузке - можно. При реактивной - только двунаправленный по току выход.
Иначе обратная связь не поможет...
Вы все правильно понимаете. Доверяйте интуиции ...