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UC3846电流模式10KW软开关交错并联推挽逆变
阅读: 12070 |  回复: 62 楼层直达

2014/04/04 12:01:27
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gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

QQ截图20160321155901  【测试分享大赛】那些年没整理的疑测笔记 一次发出来

QQ截图20160321155901  回帖有礼大咖亲测泰克MSO58波器首发





经过将近一年的业余时间的学习和制作,前期设想的10KW正弦波逆变已按照自己的思路即将制作完成。

其中参考了坛子上很多高手的经验,制作还算顺利!整个过程就烧了一只IRFP90N20(双管并联中的一只,估计是管子质量问题),想想之前制作的3000W的正弦逆变过程中生生烧了几十只90N20,还真应了高手的话,经验是烧出来的,当然,工程师大概也是烧出来的了。

目前,DC/DC部分基本上调试成功,下步调试EG8010-IGBT正弦波逆变部分,先晒晒这个过程,请各位提提指导意见。

 

 

一、   DC/DC部分:

设计功率10KW

初级电压48V(有效工作电压范围43.2—64V),次级输出直流380V

2相交错并联推挽拓扑结构,每相3变压器初级并联、次级串联。共使用6EE55

环路采用电压外环、电流内环双环控制。

输入过压、欠压保护,输出过压、过流、短路、超温保护,两路温控风扇控制。

控制部分如图:

 

 

1、  TL494部分

TL494产生互补同步脉冲。设置震荡频率200KHz左右,即输出PWM同步脉冲在100Khz左右。同时TL494的两个内部误差放大器作为直流输入电压的过压、欠压比较器,3脚通过两个IN4148分别连接UC384616脚,过压和欠压时3脚输出高电平关闭UC3846 PWM输出。

关键点:1、为了使系统开环时最大限度工作在最大占空比,在确保稳定输出同步脉冲前提下,调整TL4944脚电压使输出互补同步脉冲尽量窄。2TL494只需要输出同步电压信号即可,所以910脚对地的射极电阻取得较大,这样可以减小工作电流。

2、  UC3846部分

两片UC3846---U6U7提供交错并联的PWM输出。

电路参考:

U-100A(UC3842/3/4/5提供了低成本的电流模式控制)

U-111(电流模式电源的实际考虑)

UC3825 datasheet同步部分。

TL494输出的100KHz 互补同步脉冲同步UC3846使输出PWM50KHz。实际验证,这种被称为通用同步的同步方式既简单且稳定,同步效果比较好。

曾经为了这个“交错”“同步”费了不少功夫。参考了所有能查到的资料,有用3SG3525设计的,经仿真和实际搭焊电路确认实际上输出并不是交错PWM。有用数字电路产生同步脉冲控制UC3846CT脚的,还有用纯数字电路产生交错PWM的,都是太复杂,效果也未必好。

斜坡补偿部分采用射随器隔离的常规电路,和上述同步部分完美结合。

多处资料介绍UC3846容易受干扰,实际制作中除了仔细设计PCB外,同时将U6U7两路UC3846内部误差放大器接成射随器,VFB通过外部TL431直接控制U65脚,U6的射随输出控制U75脚,从而保证两路PWM脉宽一致。

3、  电流取样部分

6EE55分别采用电流互感器采集初级电流。电流互感器用高Bm小磁环绕制,匝比1:300,强制磁复位,电路如图。每相3个互感器并联。

 

 

标签 推挽

电源网-璐璐在2016-11-03打赏该贴 +5 电源币 打赏理由:

2014/04/04 12:37:16
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电源网-静静
电源币:4742 | 积分:5009 主题帖:301 | 回复帖:520
LV9
军长
谢谢楼主分享,抢个沙发!
2014/04/04 15:19:18
3
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

控制部分电路TL494-UC3846.pdf

正弦波部分电路EG8010-IGBT.pdf

2014/04/04 15:26:30
4
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长
 

功率输出和驱动部分

1、功率变压器

单个变压器设计功率1500-2000W,先绕次级Φ0.8漆包线7股并绕,内层5匝,绕2层共10匝,再绕初级0.3*32铜皮双线并绕5匝,之后再绕次级3 匝,、次级共13匝。这样每相等效为初级5+5匝,次级13*3=39匝。

2、整机共使用IRFP90N20功率管24只,驱动每个EE554只,两两并联。驱动采用12MIC4452,这芯片确实够力度,驱动两个IRFP90N20绰绰有余,输出脉冲上升下降沿和输入的PWM脉冲比较失真度非常小,感觉用到这里有些大材小用。似乎成本高了些,实际上购买这个片子每片才2元多,小算了一下,即使是用图腾柱驱动,成本也低不到哪里去,就这样吧。

我考虑单相若只用两片MIC4452驱动,驱动能力应该也可以,但因为这样的话,驱动部分的PCB要重新设计,况且因为单边12个功率管排列比较远,栅极驱动信号线路比较远,干扰不好处理。作为后期试验方案,驱动部分PCB 设计中将MIC4452设计成小插板,后期有兴趣了的时候可以将常规的驱动图腾柱做成插板更换。

3、每相3个变压器安装在一块单独的PCB板上,3个变压器中间位置安装串联谐振软开关的谐振电容,用接插件方便调整谐振电容大小。每边CBB-600V-0.1并联,最终确定  UF 

2014/04/04 15:43:39
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gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长
 

 关于吸收电路的调试过程

资料【《推挽变换器在软开关与硬开关工作模式下的比较研究》马小林,马皓】一文中观点说谐软开关推挽可以不需要吸收电路,可能是理想情况下。事实上这种定频串联谐振推挽属于不完全谐振,实际调试中也发现,在不同输入电压和不同负荷时并没有达到完全ZVSZCS,推挽功率管漏极尖峰仍然有,有时甚至很大,安全起见,选择一种低损耗的缓冲吸收电路还是很有必要的,个人倾向于无源的。

为此目的,参考推挽吸收的各种设计方案:

1、《CCFL推挽式缓冲电路》

2、《对推挽逆变器中变压器漏感尖峰有源钳位的研究》xzszrs(图3

3、《一种适用于推挽电路的低损耗型IGBT吸收回路》(图4

4、《一种适用于推挽式逆变器的低损耗缓冲吸收器及其对功率电路的影响》(图5

5、《一种用于推挽式电压型逆变器的低损耗无源吸收电路》(图6) 

1、图2 就是较常用的RCRCD缓冲电路。对于单个功率变压器的小功率逆变上采用这种电路比较简单有效,但用于这个10KW机子要用6套吸收电路,估计总损耗也很可观,所以没有采用。

3的电路在电源网帖中讨论得很热烈,因为是有源的,实现起来要麻烦些,如果参照我最后采用的吸收方案倒是可以一试。

5的方案在网上找的的仅有的资料介绍得不清不白,我自己也没有弄明白具体的工作原理,也懒得再试了。

4和图6的方案应该说属于同一种方案。图4的方案比较简单, D1D2MUR460C1选择0.2u,这个电容最佳值是可以通过测量次级漏感计算的。R1选择750欧姆5W 功率电阻,吸收尖峰效果还不错,电阻小些吸收效果会好些,但功耗也相应增大。图6的方案是用大功率稳压二极管串联一个几uH的电感代替R1,调试中采用1W的稳压管和NPN型大功率三极管接成等效大功率稳压二极管,稳压值稍大于最大电源电压,效果也可以。

 

2014/04/04 15:47:50
6
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长
 

另一种用PNP型功率管的替代方法应该也可用。

saber简单仿真这个等效稳压二极管如图。调整分压电阻可以调整稳压值。图示稳压值在63V左右。

 

 

但这种方案对推挽功率管在关断时漏极的尖峰震荡抑制效果不如直接用电阻的方案, R1通过D1D2跨接在初级绕组上,具有较强的阻尼,用稳压管的方式就没有这个阻尼作用了。但用稳压二极管的方案相当于对C1的电压钳位,间接对漏极尖峰钳位,直接用电阻的钳位效果要差些。

这两种缓冲吸收电路中,C1的电压基本上是直流,电压值稍大于二倍电源电压,只是在双边推挽管关断点上有一个对电容充电的尖峰,因为有D1D2的隔断,因此我设想将单边3个功率变压器的电容C1并联,然后3个变压器只用一个R1或者稳压二极管应该也是可以的,这个电阻可以用大个头的功率电阻安装在机子合适位置,将R1(热源)单独引出PCB板,可靠性提高,经验证效果很好。并联后的电容C的总容量为0.6uF,增大容量对改善吸收尖峰效果不明显。

实际验证,不论用电阻或者用稳压二极管在该支路上消耗的功率是相同的。因为在该支路上的压降都是稍大于电源电压的一个值,这样说的话,只要控制好尖峰并折中损耗,干脆就用电阻是不是又省心又可靠?

回头再说图3的有源吸收方案,将R1MOS代替,驱动其在两个推挽管关断时导通,驱动信号就用门电路(或非门)产生,不过要隔离驱动的,相对麻烦些,具体实验后再说。

 

2014/04/04 15:49:19
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gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长
 

一、   DC/AC部分

DC/AC部分采用EG8010-TL250A-316J驱动IGBT方案。认真学习和研究了萧山老寿的方案,借鉴其部分电路,驱动部分稍有不同,下管驱动采用A-316J,上管驱动用TL250,图腾柱加强驱动能力,辅助电源是常规的反激多路输出。PCB设计上考虑到安装的实际情况,将整机需要的两个数码显示接口画在一个板子上了,即PCB板子最上面的两个接口,仅使用辅助电源的5V提供数码管供电。

 

2014/04/04 15:49:54
8
gem1024
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LV5
营长
待续。
2014/04/04 16:21:23
9
gem1024
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LV5
营长

哈,升官了。从班长升排长!

 

2014/04/04 16:31:18
10
电源网-静静
电源币:4742 | 积分:5009 主题帖:301 | 回复帖:520
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军长
看楼主好兴奋
2014/04/04 17:08:44
11
hnzkwz
电源币:51 | 积分:1 主题帖:20 | 回复帖:502
LV7
旅长
表示对楼主这个两相交错比较感兴趣,支持楼主
2014/04/04 21:05:49
12
漩涡浩子
电源币:10 | 积分:0 主题帖:30 | 回复帖:157
LV6
团长
2014/04/05 09:05:08
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IGBT2010
电源币:189 | 积分:0 主题帖:17 | 回复帖:478
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师长
好东西啊,楼主威武啊!!
2014/04/05 11:06:10
14
jianguo5668
电源币:417 | 积分:0 主题帖:9 | 回复帖:154
LV5
营长
不错 学习啦
2014/04/05 23:11:10
15
chen2011qian
电源币:42 | 积分:5 主题帖:76 | 回复帖:329
LV8
师长
我也来板凳听课!能否交流学习一下QQ1353594643
2014/04/06 10:09:58
16
szw2014
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:25
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排长
真不错
2014/04/06 11:37:09
17
chen2011qian
电源币:42 | 积分:5 主题帖:76 | 回复帖:329
LV8
师长
你好朋友大家交流交流!加QQ
2014/04/06 19:43:52
18
xzszrs[荣誉版主]
电源币:2830 | 积分:62 主题帖:103 | 回复帖:1731
LV11
统帅
不错!希望能发出波形和实物给大家学习。
2014/04/08 16:43:00
19
联益光
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:17
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士兵
**此帖已被管理员删除**
2014/04/08 17:37:02
20
gem1024
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LV5
营长

谢谢各位的关注。上图。

2014/04/08 17:37:29
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gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

 

2014/04/08 17:38:08
22
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

2014/04/08 17:38:30
23
gem1024
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LV5
营长

2014/04/08 17:38:58
24
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

2014/04/08 17:39:57
25
gem1024
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LV5
营长

2014/04/08 17:45:35
26
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

 

 

调试中的JJ

2014/04/08 17:51:00
27
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

制作中加了一个48V上电接触器--48V/200A直流接触器,以改善加电打火,但感觉似乎没什么必要。

因为以后可以一直加电,启停控制PWM就可以了。

2014/04/08 17:54:36
28
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

控制板。

 

很业余,献丑了。制作工艺没法做得更好,自己晒板子效果没有专业制版好看,凑合了。

2014/04/08 21:14:33
29
szw2014
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:25
LV3
排长
很不错,顶!
2014/04/09 06:15:32
30
zhujinquan
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:27
LV3
排长
做出来就非常不错了,有拆解图就更好了
2014/04/15 16:05:27
35
chen2011qian
电源币:42 | 积分:5 主题帖:76 | 回复帖:329
LV8
师长
能做成这样算是有功夫的高手了像我们这些菜鸟想都不敢想自己做板!
2014/04/15 18:49:54
36
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

谢谢!高手不能算,我觉得自己还是很低手的,

 

不懂的东西太多,还有很多东西也一知半解。二十几年的职场生涯很无奈,很“锻炼”人。

只是保留着对技术和音乐的热爱,生活中多了很多的乐趣,也很充实。

很想多学些东西,毕竟不能和年轻人比了。业余时间有兴趣在自己喜欢的方面投入时间和精力,是寄托也是个小追求。也是因为没办法了才逼迫自己多学些,毕竟还是有些基础的。比如,不满意曾经的洞洞板加刀刻,学会了protel 99se,之前对UC3846同步的很多问题不很明白,网上也没有得到满意的答复,想仿真又不会,所以就静下心学了saber的应用,受益很多,也很有成就感哦

 

2014/04/17 17:21:12
40
chen2011qian
电源币:42 | 积分:5 主题帖:76 | 回复帖:329
LV8
师长
别这么谦虚嘛!能加QQ交流交流吗?
2016/02/23 03:50:50
52
大林电源
电源币:44 | 积分:0 主题帖:80 | 回复帖:623
LV9
军长
向你学习!现在很懒!静不下心来
2016/11/07 16:23:43
62
唯爱8858
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:21
LV2
班长
  功率够大购猛, 制作得不错,早点开发出成品,可以淘宝开卖了! 蛮多都是虚标功率!
2014/04/09 19:05:24
31
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长
针对xzszrs(钟工)的有源吸收方案,今天用Saber仿真了只用几个元件组成的隔离驱动电路,可以省去用集成门电路的麻烦,可以一试。

2014/04/10 20:00:03
32
haizhiyin
电源币:37 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:61
LV4
连长
2014/04/11 16:41:43
33
yueyunno1
电源币:26 | 积分:31 主题帖:19 | 回复帖:312
LV9
军长
2014/04/14 09:12:15
34
terryz168
电源币:0 | 积分:0 主题帖:9 | 回复帖:11
LV3
排长

先顶一下,高手是练出来的!

2014/04/16 14:46:12
37
hnzkwz
电源币:51 | 积分:1 主题帖:20 | 回复帖:502
LV7
旅长
楼主好快,已经组装完毕了。效率有多少?
2014/04/16 16:39:42
38
yueyunno1
电源币:26 | 积分:31 主题帖:19 | 回复帖:312
LV9
军长

大功率的东西,不错

2014/04/16 23:31:38
39
tshdf
电源币:24 | 积分:0 主题帖:12 | 回复帖:69
LV5
营长
好东东!
2014/04/21 16:51:30
41
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

因为正在组装DC/AC部分,前级一直没有再加电,准确的效率没有测,待整机完成后再说吧。

调DC/DC部分时简单测过前级效率,在92%以上甚至更高。大功率的机器必须最大可能提升效率。满负荷时整机效率就算有90%,1000多W的损耗也挺可观的。

打算设置根据负荷情况切换“单相/交错”,以提升小负荷效率。

2016/02/23 03:53:38
53
大林电源
电源币:44 | 积分:0 主题帖:80 | 回复帖:623
LV9
军长
看得出,你是真正做事的
2014/04/22 01:03:05
42
ouyanghui22507
电源币:20 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:41
LV4
连长

坐下来听课!

2014/04/24 19:56:01
43
alk_shi
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:46
LV4
连长

学习!

2014/05/04 10:00:03
44
javike
电源币:2911 | 积分:69 主题帖:167 | 回复帖:3081
LV12
元帅

3片3525可以实现交错的。楼主应该是参数设置的问题导致不交错,SG3525对同步信号和频率有比较高的要求,

具体看一看我的帖子里:【原创】3000W全桥交错式高频逆变器的设计

里面有详细的讲解。。。。。

2014/05/19 12:26:50
45
xushaoze
电源币:94 | 积分:0 主题帖:10 | 回复帖:67
LV5
营长
此贴真的很详细,顶先!
2014/05/19 12:27:38
46
xushaoze
电源币:94 | 积分:0 主题帖:10 | 回复帖:67
LV5
营长

如果再详细些就更好了,可以让我这种水平的学着做。

2016/02/15 19:50:52
47
迷雾的早晨
电源币:11 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:18
LV3
排长

看看

2016/02/17 03:55:42
48
tri4123
电源币:25 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:232
LV5
营长
高深。。学习
2016/02/22 19:42:33
49
qnwg
电源币:0 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:51
LV4
连长

大神啊,学习了

2016/02/22 23:56:45
50
huakehj
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:8
LV1
士兵
路过
2016/02/23 03:37:13
51
大林电源
电源币:44 | 积分:0 主题帖:80 | 回复帖:623
LV9
军长
有创意
2016/02/23 11:08:44
54
defendor
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:2
LV1
士兵
请教交错并联电路
2016/02/23 11:10:11
55
sj923748310
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:102
LV4
连长
2016/02/23 23:44:32
56
xfj1979
电源币:20 | 积分:0 主题帖:6 | 回复帖:20
LV3
排长
2016/03/15 17:29:29
57
Ailuer_dianyuan
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:8
LV2
班长

你好,我最近也要用3846做推挽,但不是逆变,是一个升压电源,电压很高,上千伏的。功率稍微大些,原边想用电流互感器采样,但不知互感器怎么接?如果串联在正上,串联一个,互感器基本工作在占空比大于50%,互感器的复位怎么处理,请不吝指教!

之前用的是3525做的样机,偏磁有点严重,想改电流模式的,但网上很少有推挽用电流互感器采样的,都用电阻采样,后来我串联的电抗器能稍微改善一下

2016/11/02 17:11:46
58
gem1024
电源币:25 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:45
LV5
营长

很长时间没有上电源网,对不住了。

这个机子14年已经做好一直在用,很稳定,所以就没有再关注。

在前期制做过程中设想很多方案比如控制、显示用单片机很容易就能实现,自己在单片机方面是弱项,所以近一年多来一直在自学单片机,目前51系列已经可以实际开发实用了。正在学习PIC单片机,这个也不难,但感觉再深入一步学习DSP估计成问题,很苦恼啊

2016/11/03 09:38:27
59
电源网-fqd
电源币:5053 | 积分:15064 主题帖:336 | 回复帖:4980
LV11
统帅
欢迎重新回来电源网
2016/11/03 10:52:43
61
电源网-璐璐
电源币:1088 | 积分:65 主题帖:175 | 回复帖:1382
LV9
军长
欢迎回来~~~
2016/11/03 09:59:43
60
电源网-fqd
电源币:5053 | 积分:15064 主题帖:336 | 回复帖:4980
LV11
统帅
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2017/01/13 18:36:40
63
云上月
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:7
LV1
士兵

楼主您好;

    请问您做过硬开关的推挽吗?或者做过类似的实验吗?

    最近在做推挽硬开关的实验,要求是:输入20-30V输出110V 20A,采用PQ5050的磁芯:初级2+2次级14。这样的变压器在漏感最小的时候可以做到带载8A,但是漏源之间的尖峰就达到了200V。如果带载20A那将会很大,RC吸收103   7.5R的电阻。

    怎么感觉大家的都很小呢?这是哪儿的原因呢?

    想四个变压器 初级并联次级串联,这样就改程序将闭环电压设置为30V这样在25A的时候漏源之间的尖峰将近180V。(30V25A和110V8A功率相近初级漏感上的能量差不多所以漏源之间的电压差不多。)

    但是大家做的硬开关的好像没这么大 啊?

2018/05/16 02:58:58
64
tianbh
电源币:7 | 积分:0 主题帖:59 | 回复帖:45
LV5
营长
学习一下
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