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【工程师6】+实践类+基于EG8010的60V/3000W正弦波逆变器 解决单极性调制单边桥臂发热的一种方法
阅读: 2395 |  回复: 70 楼层直达

2019/08/13 18:01:18
1
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长

QQ截图20160321155901 内容精选】管理员精心选择的优质内容 快来讨论吧


   令人期待的大赛又开始了,我这个菜鸟也来凑下热闹。以往大赛各位大师的作品让人膜拜不已,自己学到了不少的东西。

   这次准备做一个离网正弦波逆变器,SPWM芯片用EG8010,电路相对简单,对于业余水平比较容易做成功。

输入电压:60V

变压器:单个双磁芯EE55

目标功率:3000W

常规结构:前级推挽,后级H桥,单极姓调制交替驱动。

相关芯片:SG3525 EG8010

   以往也做过逆变器,感觉还不是很满意,借着这次机会重新做一个,准备采用左右对称布局,变压器在中间,左右各一块散热器,推挽的管子左右各装一半,H桥的管子也是左右各装一个桥臂。由于EG8010采用单极性调制方式,高频臂频率高,开关损耗相对大,会造成两块散热器发热不均,决定采用单极姓交替方式来实现均热。不考虑采用双极性调制,虽然发热均匀,但各管都工作在高频下,总的开关损耗比单极性大,影响整机效率。  

   下面研究下怎么实现单极姓交替调制。  拜读过老寿先生的“【用EG8010驱动大功率IGBT模块的驱动板】一帖,深受启发,非常佩服老寿先生的精湛技术!老寿先生是为了获得更大的死区时间,用RC延时+逻辑门方式另建死区,经一系列逻辑门最后实现单极性SPWM交替输出,达到两桥臂发热一致的目的。

    本次不需要改变死区时间,保留EG8010内建死区时间,因此电路相对简单,只需要在EG8010后加一片逻辑门芯片,就可以实现交替驱动。其实原理很简单,以下作简单分析,有错误的地方,敬请大师指点!

  先看下图,对比下单极性和单极姓交替波形时序图的区别,常规的H桥:

EG8010单极性波形

  单极性工作过程,在正弦波的正半周(正负只是相对而言)内(即10ms),左上管Q1进行SPWM波开关动作,右下管Q4则一直导通,两者共同构成通路,向负载输送电流,此时左下管Q2进行着与左上管Q1反相的开关动作,作用只是给滤波LC提供续流放电回路,并不参与向负载输送电流。右上管Q3则一直关闭。在负半周期内,上下管的动作则相反。变为左下管Q2进行SPWM波开关动作,与右上管Q3构成主通道。此时左上管Q1作用是提供续流,右下管Q4则一直关闭。就这样一直循环轮流工作。左桥臂的两管始终进行高频开关动作,右桥臂的两管始终进行低频开关动作,因此左桥臂天关损耗肯定大于右桥臂。

  单极姓交替波形:

  上图是每半个周期(10ms)交替一次的单极性波形时序图。通过对比发现,交替方式在正弦波的正半周内,各管的开关动作和单极性是一样的,不同的是负半周的动作:右上管Q3进行SPWM波开关动作,与一直导通的左下管Q2构成主功率通道,此时右下管Q4提供续流,左上管Q1则一直关闭。一直循环交替工作,实际就是在另半个周期内,Q1和Q4,  Q2和Q3对换了位置。这种方式两个桥臂的工作状态相同,发热情况则相同。

    但严格来说,这种每半周交替一次的方式,只是两个桥臂发热情况相同,并非是每个管的发热相同,因为上管比下管压力大,SPWM波主功率开关动作都是由上管完成的,此时下管要么只是提供续流回路,要么一直导通。开关损耗低于上管。但总体比单极性好! 

  其实这种交替方式,可以简单理解为用一个四刀双掷的开关进行切换。如图:

因此用一块逻辑门就可以实现切换,74HC157,四路2选1数据选择器,迟点贴上仿真文件。

2019/08/14 11:41:24
2
hylylx
电源币:115 | 积分:40 主题帖:2 | 回复帖:1825
LV9
军长
高,干货太少
2019/08/14 16:09:22
3
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长

先来仿真单极性电路,电路图用Multisim 14.0画的,方便直接进行仿真,由于Multisim很多器件没有,EG8010也不会有,只能用函数发生器加比较器搭了一个电路来产生SPWM波,来模拟EG8010的单极性SPWM波,如下图,为了看清楚SPWM,特意将调制频率设成只有1khz,基频为50HZ

然后在后面加上一个简单H桥,经RC滤波后,得到正弦波

下面加入四路2选1开关74HC157来实现交替驱动

交替驱动最后得到的正弦波是一样的。

74HC157一脚为通道选择脚,低电平时选通A路,高电平时选通B路,直接接入一路50HZ的基波进行选通刚好达到需要,就能实现上半周选通A路,下半周选通B路。15脚为使能端,低电平时工作,高电平时关闭输出,可以接到保护电路,在某种情况时可以关闭输出。

贴上仿真文件.RAR,版本Multisim14

74HC157输出为同相信号,适合直接连接IR2110之类的驱动芯片,如需要输出反相信号,可用74HC158,比如驱动光耦

2019/08/14 22:18:46
4
水乡电源[版主]
电源币:301 | 积分:51 主题帖:9 | 回复帖:698
LV9
军长

楼主的思路很好,

请问楼主,CD4001或者4011是不是也可以?能仿真一下吗?

2019/08/14 23:03:19
5
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长
找了一下,CD系列好像只有两通道4选1开关
2019/08/14 23:58:50
6
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长

CD4001是四2输入端或非门  不行的,或门的意思是,两个输入端,任何一个有信号输入,就会有输出,如果两个同时加信号,就变成了“混合”输出了

CD4011四2输入端与非门    与门,的两个输入端,其中一个作为信号入,另一个做控制信号。可以实现由控制信号来控制是否输出,用一片应该是无法实现想到的结果的,下面是仿真结果

注意看圈出的地方,上下管作为基频时相位相同,是要炸机的,必须是反相的

2019/08/15 09:03:06
7
水乡电源[版主]
电源币:301 | 积分:51 主题帖:9 | 回复帖:698
LV9
军长

看了一下4011的结果,看来4011要加点什么才可以,


Multisim 14.0 你是 怎么装成功的?我之前装过,装不好

2019/08/15 23:07:13
8
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长
两片4011一起工作也能实现,只是相对麻烦一点。我是下载一个破解版,有安装教程的,安好之后,用破解工具生成许可证文件,然后导入就可以了
2019/08/15 23:40:27
10
水乡电源[版主]
电源币:301 | 积分:51 主题帖:9 | 回复帖:698
LV9
军长


我用楼主的原文件试了一下,与门+反向器,这是1K的,

下面是20K的



这是我试了之后的 ,搞这些小信号,还是楼主厉害


2019/08/17 14:58:04
22
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长

版主的逻辑方法是可以的。只是深入考虑,如果是带了死区的SPWM,直接反相其中一路信号来获得另一路的话,会丢失原来死区时间。

其实可以版主的方法,可以简化成下面的等效电路

2019/08/15 23:36:43
9
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长

其实还可以实现一个工频周期甚至两个周期交替一次,增加一块D触发器CD4013,对50HZ的选择信号进行二分频或四分频,这样的话H桥每个管都有机会扮演每个角色,真正意义上每个管工作情况一样。

但按这样搭电路试验时,发现无法与EG8010的VFB稳压反馈端所需要相位匹配,导致无法稳压,EG8010稳压反馈是要求对应29脚左上管,输出SPWM主功率波时,有相应的馒头波峰值反馈,才能进行稳压。如果不需要稳压则可以用这种方案,否则只能用半个周期交替一次了。

这几天都在搭电路试验,试验成功,再整理下电路图,再画板

2019/08/16 10:40:52
11
水乡电源[版主]
电源币:301 | 积分:51 主题帖:9 | 回复帖:698
LV9
军长

楼主为了做逆变器,考虑4管温升问题,用8010+逻辑门,为何不考虑用EG8011,8011直接输出4路单极姓交替方式、每个管工作10mS的SPWM,

你还省了74HC157

2019/08/16 22:00:26
12
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长
是的,EG8011确实能直接出来四路交替的SPWM波,我也买过搭过电路试过,没有问题,只是脚太小焊接有点困难。我之所以要用EG8010,是想在过载短路保护时,可以对高频臂和低频单独控制。即可以实现所谓的“软压缩”,有利启动冲击负载。EG8010可以实现在交替之前进行单独控制,EG8011则直接出来的已经是交替的SPWM波,无法直接单独控制。不知版主是否了解软压缩?
2019/08/16 23:02:14
14
薄浩楠
电源币:82 | 积分:7 主题帖:3 | 回复帖:50
LV4
连长
EG8011需要搭隔离电路吗
2019/08/16 23:13:07
15
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长
EG8011可以不用隔离的,可以直接高低端驱动芯片,IR2110之类
2019/08/17 00:06:56
18
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长

花了几天时间,完成大概布局,CAD画的。几乎是全对称的布局,采用单个变压器EE55双磁芯,双铁硅铝磁环,前级8管。后级8管,双管并联,前后级驱动电路在同块小板上,独立的反激辅助电源

2019/08/17 13:25:52
19
gxg1122
电源币:1434 | 积分:12 主题帖:164 | 回复帖:1592
LV10
司令
楼主厉害,模拟电路应用的很熟练,经验丰富。多讲解,来学习了。
2019/08/17 13:27:34
20
gxg1122
电源币:1434 | 积分:12 主题帖:164 | 回复帖:1592
LV10
司令
楼主能上传分享下你仿真的源文件吗?自己在摸索学习下。
2019/08/17 14:28:06
21
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长

74HC157交替仿真.rar

2019/08/16 23:01:23
13
薄浩楠
电源币:82 | 积分:7 主题帖:3 | 回复帖:50
LV4
连长
大佬,这个逆变器您用的2104驱动么
2019/08/16 23:16:19
16
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长
我打算用光耦TLP250或350驱动,且用多路独立的正负电源供电,更可靠。IR2104驱动电流较小,适合驱动功率较小的管
2019/08/16 23:37:09
17
薄浩楠
电源币:82 | 积分:7 主题帖:3 | 回复帖:50
LV4
连长
嗯嗯,谢谢哥的分享
2019/08/17 17:24:26
23
水乡电源[版主]
电源币:301 | 积分:51 主题帖:9 | 回复帖:698
LV9
军长

楼主玩仿真厉害,

楼主在仿真软件里有见过TL494吗?或者SG3525之类的芯片输出2路PWM的,

我找遍了都没

2019/08/17 19:13:46
24
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长
软件自带应该是没有的,只有一些常规的,用这类芯片得另外安装元件库
2019/08/19 21:28:42
25
水乡电源[版主]
电源币:301 | 积分:51 主题帖:9 | 回复帖:698
LV9
军长








74ALS08+74ALS32交替仿真.rar



楼主,这样的可不可以?

2019/08/19 22:59:46
26
FQCAD
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LV5
营长
可以的,版主厉害,想法很新颖,用与门加或门来实现,分析得知:当SPMW与50HZ基频分别同时输入或门时,和同时输入与门时,恰好得到两路,所需要的交替波。过程中不影响SPMW波到原来带死区的时间
2019/08/19 23:56:05
27
FQCAD
电源币:45 | 积分:10 主题帖:2 | 回复帖:56
LV5
营长

花了大量时间搭电路试验,然后整理一下电路:前后级电路在同一驱动板上,其实叫信号发生板更合适,因为板上不带直接驱动功率管的元件。驱动元件在主板上,设计PCB时驱动电路尽量靠近功率管效果更好,容易得到理想驱动波形。

驱动板电路

   SPWM信号在进行交替前,加入短路保护和防共通保护,用逻辑芯片实现,短路动作时进行“逐周边沿触发关断”,用RS触发器CD4044+与门74HC11来实现,经试验效果相当理想。防共通保护,主要考虑EG8010是单片机,难免可能出现失常的时候,最怕就是上下管同时输出高电平,那样会直接炸管,用与门实现防共通,当检测到上下管都为高电平时,与门输出高电平去关断后面的74hc158,由于要用低电平去驱动光耦,后面用了74hc158输出交替的并是反相的信号。

主板电路

  主板前级用常规推挽电路,MOS管用图腾柱驱动,加入了“驱动开机渐加速电路”来减小开机瞬间对MOS管的冲击,利用RC延时的原理来控制MOS管线性导通,改变图腾柱供电内阻来实现。

  开机瞬间烧前级管的情况相信很多朋友都遇到过,原因就是开机瞬间高压电容充电电流大,MOS管电流上升太快,变压器引起DS尖峰电压过大击穿MOS管。用软启动(即脉宽由窄慢慢变宽的过程)的方法有一定的缓解的作用,但是单个脉冲电流上升依然是很快的,因此还是有烧管的可能。其实最有效方法是降低MOS管的开启时间,开启慢,电流上升也会慢。但是增加开启损耗,单为了开机安全,要令整个工作时间增加损耗是不可取的。加入这个电路就可以实现是开机瞬间慢慢上升,经过数秒后,恢复正常状态。经试验此电路可以开机瞬间,GS上升时间由2US左右,渐渐加速到正常的200多ns,大概两秒时间内完成,实测开机瞬间DS波形的毛刺明显减少,非常有效。 

  后级H桥用8个IGBT ,IBGT并管虽然并不会明显提高效率,减少发热,但抗冲击能力要强很多,用TLP350光耦隔离驱动,全部独立供电,正15V驱动,负5V关断,由一个独立的EE19反激电源提供多路电压。相对上管用自举供电方式要可靠得多,负压关断有效抑制上下管开关过程因相互干扰而可能引发的误导通。只是电路相对复杂,成本也高。

2019/08/20 08:20:04
28
水乡电源[版主]
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LV9
军长

楼主用三极管做图腾来驱动前级,这样的驱动很不好哦,

建议楼主直接用专驱芯片来驱动前级,波形漂亮、驱动能力也强悍,

三极管驱动前级这么多管子,是有问题的,无论什么三极管,都是行不通的。

2019/08/20 08:21:34
29
水乡电源[版主]
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LV9
军长

楼主的原理图中,8010的脚位号似乎不对呢?

输出4路信号的4个脚是27、28、29、30,楼主怎么搞成了32脚了?

2019/08/20 08:23:38
30
水乡电源[版主]
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LV9
军长

在8010到TLP350之间,楼主加了这么多东西,太复杂了,会不会影响信号的速度?

东芝的TLP350、250不是随时货源都充足,VO3120大把货

你应询问你的材料供应商,是否货源随时OK

2019/08/20 08:36:26
34
FQCAD
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LV5
营长
实测8010到TLP350之前过程只延迟了不够100NS,CMOS器件的响应速度还是很快的,TLP350最大延迟为500ns,实则为300ns左右。业余制作,不是量产,用不了那么多货
2019/08/20 08:24:17
31
FQCAD
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LV5
营长

是哦,搞错了,马上改过来

2019/08/20 08:33:22
32
水乡电源[版主]
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LV9
军长

SOD1H1-1H8.pdf


SODF1-F7.pdf

SOD4001-4007.pdf

那些VCC整流的二极管,用这些SOD-123FL封装的,会缩小很多地方,很好用

2019/08/20 08:37:59
35
FQCAD
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LV5
营长
我用的是SR160贴片的,封装和1206一样大,尺寸可以了
2019/08/20 08:35:12
33
FQCAD
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LV5
营长
其实没有多大区别,就三极管驱动响应延时比芯片稍大一点,用过UCC27324驱动过同样的一路4个管,管型号一样,GS电阻同样用4.7欧,芯片的上升时间还没有三极管的快,UCC27324为250NS,D882+B772能达到140ns,也有可能买到UCC27324非正品
2019/08/20 08:39:27
36
水乡电源[版主]
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LV9
军长

27324有个鸟用,你前级8只MOS,要上MIC4452,

MIC4452.pdf

2019/08/20 08:52:01
37
水乡电源[版主]
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LV9
军长

楼主,你的有没软压缩?

用了393,4个单元,有一个单元是多余的吧?U7B不要吧?

如果确实要用393的4个单元(2片393),那直接用1片LM339(4个单元)。性能一样

2019/08/20 09:16:14
38
FQCAD
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LV5
营长
有软压缩的,和短路区别不大,四个单元都是要的,两个是分别保护左桥臂和在右桥臂,只是阀值不一样,U7B是给UB6触发的,UB6是过载保护,用RC延时大概5秒,达到阀值U7B翻转,可以加一个二极管翻转后锁定。用两个393而不用339主要是考虑布线方便点
2019/08/20 09:45:20
39
FQCAD
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LV5
营长

4452,12A的电流太夸张了,一路就驱动4个小管,大材小用了。用三极管便宜,简单,主要是可以直接配合”开机渐加速电路“,原理就是在驱动电源上”作手脚“,用芯片的话可能导致芯片不能正常工作,有些芯片具有欠压保护。

开机过程,MOS上升波形由斜慢慢变陡,大概两秒时间,C2表示MOS管的等效输入电容

渐加速驱动仿真文件.rar

2019/09/03 21:31:23
40
FQCAD
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LV5
营长

最近有点忙,现在来更新进展

驱动板图

主板

 主板采用几乎全对称布局,驱动器件靠近功率管,比较容易获得理想驱动波形。

打板前自己先做了个驱动板来测试是否有问题

用雕刻机雕的

装上元件,前后驱动都在一块板上,看上去芯片有点多,分别是EG8010,CD4044,74HC11,74HC158,SG3525,LM324,LM393,NE555

2019/09/03 22:13:40
41
FQCAD
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LV5
营长

前级驱动波形

后级左上,左下管波形

后级右上,右下管波形

目前来看,波形基本和预期一样,待打板回来,再测试主板

2019/09/04 21:59:07
42
水乡电源[版主]
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LV9
军长

楼主啊,雕刻太麻烦,

PCB画好了,打个样,双面10CM*10CM以内,5片板,5-20元包邮

2019/09/04 22:46:47
43
FQCAD
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LV5
营长
因为画板时全部手工连的线,没有任何网络,怕连错了,先自己做一块确认是否正常,不然打样回来全部有问题就不好了。打样我问了好几家,小板都要50元起步。
2019/09/05 08:15:53
44
水乡电源[版主]
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LV9
军长

站内信联系你,我介绍你去打样,5-20元


我这板工艺还可以吧?












2019/09/05 14:57:26
45
FQCAD
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LV5
营长
工艺不错,丝印清晰,这是一款开关电源吗?
2019/09/05 14:59:08
46
FQCAD
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LV5
营长

板回来了,看上去还不错,就是有几个孔画小了

2019/09/05 15:04:03
47
FQCAD
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LV5
营长

开工,先埋点铜,然后装了些基本元件,测试了辅助电源,多组输出电压正常,正15.3V负5.2V。60V输入空载电流7.2ma。

光耦用TLP252,传输延时很小,最大200ns,TLP350=500ns TLP250=1.5us

2019/09/05 19:51:01
48
FQCAD
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LV5
营长

绕电感和变压器花了大半天时间,变压器原边线太多,绕起来相当困难。

电感用40的铁硅铝磁环,导磁率90,1.5的线80圈左右,感量大概750uh,两个共1.5mh,应该能满足需要了。

变压器用EE55双磁芯骨架,原边8根1.1的线4匝,副边2根1.1的线25匝,副边前半》原边1》原边2》-副边后半的 结构绕制

2019/09/05 20:11:29
49
水乡电源[版主]
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LV9
军长

楼主的电感和变压器做的很漂亮,

变压器初级用铜皮好一些吧

2019/09/05 22:44:01
50
FQCAD
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LV5
营长
以前用过铜皮做,铜皮引出线太难处理,用铜线引出,太占空间,理想是用扁铜条作引出最好,但手头上没有。
2019/09/06 09:30:03
51
grass
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连长
楼主防真玩得很熟
2019/09/06 14:27:21
52
水乡电源[版主]
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军长

期待楼主的正弦波快点传上来,

楼主,8010如果加那个与门和或门仿真,死区时间有没影响?

2019/09/06 17:27:18
53
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士兵
好帖子
2019/09/06 21:59:47
55
FQCAD
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营长

今天花了一天时间装好全部零件,并进行了简单的波形测试

焊好的驱动板,有些元件调试好了再焊,先用土制的驱动板调试

主板,前级用8只075N15,100A7.2毫欧,60V3000W,电流大概50多A,每只管承受6A多的电流,没有问题

整流用RURG3060快恢复二极管,恢复时间很快,只是压降有点大,实际使用中发热还是比较大的,

滤波电容用两个450V470UF,后级用8个K50H603IGBT,50A600V 饱和压降1.8V,IGBT并联,并没有传说中那么困难,主要还是均流问题,实际两管并不需要分担完全一样多的电流,并上去的管只需分担一部分,另一管则轻松很多,两管分散热量更快,抗电流冲击非常强,主要注意布线时尽量靠近驱动芯片,各方面条件尽量相同即可

2019/09/06 23:03:31
56
FQCAD
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营长

装好元件,通电测试,如果电路有问题,会造成严重的损坏。

为了安全起见,对于逆变器我一般遵循一个流程:

1.先单独给驱动电路通电,确认到功率管的驱动波形正常。

2.单独测试前级变压器升压

用一电流较小(2A可以了)电源测试,即使有问题,也不会造成严重损坏。测试时断开高压母线,以空载电流大小,场管DS波形为判断依据,正常情况前级频率30K左右,空载电流一般在100-150ma左右,频率越高,初级感量越大,电流就越小。可以通过调整频率,使DS波形达到最佳状态,实际频率大小与变压器的初级感量(匝数)有关,频率过高或过低会造成DS波形上沿振荡。通电时除了监测空载电流和DS波形,还要观察母线电容电压,在开环情况下,电压应符合匝比,如果波形有尖峰,电压则会虚高一点,切不可让电压超过电容耐压!空载情况下,MOS管是不会有温升的,变压器会有温升。

3.单独测试后级,

  用一电流较小的可调压电源接在母线电容上,先调到十几伏左右,然后给驱动通电,如果电路正常就会输出正弦波,交流电压约等于0.7倍母线电压,同时空载电流只有几MA,然后慢慢调高电压直到三四百V,空载电流始终只有几MA,同时观察各管的GS DS波形是否正常,同时可带些负载看是否有异常。

4.整机通电,

如果以上都正常,一般都可以大胆通电,如果实在不放心,可在高压母线保险得串入一个几十W的白炽灯,作为保险,正常的话因为后级H桥空载只有不到10MA的电流,灯泡只会微微发光,如果灯泡很高,后级肯定有问题。

以下整机通电,正弦波呈现,电路应该是没有什么问题

波形不够圆滑,应该是滤波电感量不太够。

过零处放大,没有尖峰,只有一点尖角在过渡的地方。EG8010死区设定为500NS,经过一系列逻辑门和光耦后,实际到达IGBT管的死区为600NS,下次EG8010改300NS,看波形会不会好点,IGBT体二极管恢复时间100NS内,应该没有问题

2019/09/07 00:27:04
57
FQCAD
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营长

按照分析是不会对死区造成影响的,可以进行仿真验正,我在你此前的仿真文件,在与门和或门之前增加了用RC+与门搭的死区电路,里面数值死区时间大概8US。

对死区造成影响的情况

1.是对全部信号进行反相,又依然用原来的电平驱动,比如说原来是用高电平驱动的,反相后就不能再用高电平驱动了。否则不但没死区,而且信号还有重叠

2.是对只其中部分信号反相。

加入死区的与门和或门仿真.RAR

2019/09/06 21:32:39
54
FQCAD
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营长
业余的
2019/09/07 07:39:35
58
水乡电源[版主]
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LV9
军长

这个尖点在过度的地方,是不是8010的信号经过74HC158引起的?


你这个板大部分都是大管子,

只有前级8只TO-220的管子,把前级改成IRFP4568(TO-247),那板上就是全部清一色的大管,多漂亮

2019/09/07 21:44:43
61
FQCAD
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LV5
营长

波形过度的地方的尖点,应该很多人都遇到过,单极性也是如此,我认为可能和调制脉宽,死区有关,也有可能与功率器件的响应有关。

小管和大管相比其实就是散热效果没有什么好。主要还是看参数,同样参数的话肯定大管好,还要考虑成本问题,大管贵啊。目前发热是H桥比较大,

2019/09/07 18:01:50
59
tianyao9393
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LV5
营长
楼主的机器相当漂亮,至于折腾怎么多,为了4路平衡花了很多心思可敬  啊!,我最近也有折腾了超级便宜的单片机2块左右,直接发4路平衡的SPWM波出来,也能发与8010一样的波形,通过焊桥选择,至于这些都不是事,其实楼主通过硬件软压缩是有好处就是降压启动峰值高,他的缺陷就是过载萧鼎的时候发出滋滋声,长时间萧鼎管子也必将热比较严重,为此我也用软件解决这个问题,过载的时候,软件实现降压,是一个完整的正弦波降压,这样电感既然也没有声音,管子也不会增加多余的损耗,过载电流约大,降的越低,也可以设置一个阈值比如最大降压175V,电流小了以后又恢复,跟硬件的效果一样。这种办法不管哪种极性都可以软压缩,
2019/09/07 21:36:56
60
FQCAD
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营长

对,其实要实现4路平衡直接用EG8011即有单极姓交替输出,只是为了实现大的冲击电流时,能单独控制高低频桥臂,实现软压缩。直接硬件动作更快更可靠,另外还加入了RS触发器,来实现逐周限流保护,即当过流时,触发比较器翻转,会马上关断驱动信号,然后当过流信号消失时,驱动信号并不会马上恢复,而是等待驱动信号下个周期到来,才重新恢复工作。

  对于另一种软压缩也试过,不削波,依然是正弦波,只是整体降低正弦波的幅度,即降低电压。也是用EG8010,原理是当冲击电流达到阀值时,比较器马上动作,去提高稳压反馈电阻的分压值,EG8010的VFB反馈端检测到采样电压过高,则会降低占空比,达到降压的目的,降压值可设定。由于EG8010存在响应时间,实际降压动作会有一个延迟,功率管依然要承受较大的冲击。这种定值降压方式,不能像削波降压方式那样可以根据负载冲击情况自适应调整削波程度,调节降压值,相当是恒流。

2019/09/07 22:44:55
62
FQCAD
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LV5
营长

今天对机子作了一些测试

输入60.5V,整机空载电流0.21A,冷机时0.23A,前级开关频率33.5K,全开环状态

前级场管空载DS波形

前级场管带载1500W,DS波形,没有装散热器,每次只敢带载30秒,后级H桥比前级热,还没到很烫的程度,大概有50多度

DS波形在硬开关下,上沿和下沿都的振荡,这是无法避免的,用准谐振方式则可以完全没有尖峰,板上留的谐振元件位置,有空调下谐振,谐振最大的问题还是前级电容严重发热问题,毕竟谐振状态下,前级电流波形几乎由0到峰值呈正弦变化,波纹非常大,电容不断地充放电,肯定发热严重,高频低阻的电容也不行,应该得大量电容并联才行

开机GS波形渐加速软启动,有效避免开机烧管现象

附上视频文件

开机GS波形渐加速.RAR

2019/09/07 23:13:06
63
FQCAD
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营长

对H桥的IGBT GS DS 进行了波形观察,下管波形很理想,上管驱动波形在空载脉冲很窄时,和带载时,上沿有振荡

下管空载时GS和DS波形,黄色为GS,青色为DS,

下管带载时(1500W)GS上沿和DS波形

下管带载时GS下沿和DS波形

由于上管的关闭,导致下管的DS电压在GS上升前就下降到0了,所以下管基本都是0电压下开通的。

上管空载很窄脉冲时波形,GS上沿有振荡,这是SPMW前几个脉冲,也就是正弦波刚要上升时,应该是LC滤波电容充电电流大导致的,

空载脉冲较宽时就不会振荡

上管带载1500W时波形,驱动上沿会振荡

下沿也有些振荡

通过观察发现,上管的工作状态始终没有下管的理想,毕竟是浮地驱动。

还有一个奇怪的现象,下管每个SPWM周期的第一个脉冲,DS电压波形呈正弦波,上管DS波形则和下管呈反相的正弦波

2019/09/07 23:35:45
64
FQCAD
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LV5
营长

短路测试。加上逐周过流保护,效果非常理想,短路上百次,也没烧机,一直短路的话,后级电流只有几十毫安,大概5秒即可关闭输出。短路保护阀值设定50A,

附上短路测试视频

短路测试视频.RAR

2019/09/17 23:19:36
68
FQCAD
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营长

逆变器已经调试完成。装好散热器,带载正常,没装风扇,满载10分钟,散热器达到50多度。

温度主要来自整流管,和后级IGBT。变压器温度低于散热器。长时间满载,需要风扇介入

在某宝买了个铝合金外壳,60元,自己加工面板

装机完成,看上去还是挺漂亮的

2019/09/08 16:04:41
65
xuekunpengdy
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士兵
你好这个波形使用什么软件仿真出来的
2019/09/08 21:34:27
66
FQCAD
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营长
用Multisim 14.0
2019/09/17 19:28:50
67
yywang
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团长
好  逆变器
2019/09/17 23:25:45
69
FQCAD
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营长

浅淡逆变器输出短路保护

   短路保护是逆变器几项保护功能其中一项,相对其他保护,短路保护显得尤其重要,因为如果短路保护失效了,一旦发生短路,瞬间就会损坏功率管,还会损坏驱动电路,甚至主控芯片。然而要做出理想的短路保护并不容易,要求在短路发生时,在功率管损坏之前,关断驱动信号,这个时间是很短的,一般几个US。在几US内做出关断动作也不难,但保护动作过于灵敏,会导致一带冲击性负载的就保护,令这些负载无法使用,大的冲击性负载的冲击电流与短路瞬间电流基本无异,如何在保证功率管的安全,和启动冲击性负载之间选择平衡点,是比较困难的。

短路常用检测方式:电阻采样检测,互感器检测,霍尔检测,管压降检测

电阻采样检测方式:

  最常用,电路最简单,成本低,响应时间快,采样电阻一般在两下管的S极与地之间,有电流通过,电阻就会两端就会产生压降,电流越大,压降越大。缺点就是采样电阻会产生功耗,影响效率,不适合用于电流特别大场合。

互感器检测方式:

电感互感器实际上是一个变压器,优点是隔离检测,可以检测很大的电流,不产生功耗,精度一般。缺点是体积大,输出的信号又需要桥式整流,响应速度相对慢。

霍尔检测方式:

霍尔检测与互感器基本相似,体积更小,

管压降检测方式

利用场管或IGBT在通过大电流时,产生相应压降来检测电流,与电阻采样原理一样,一般是检测两个下管的压降,电路比较复杂。

  无论哪一个种检测方式,各有优缺点,选择适合自己的即可。

  检测方式不是最重要,重要的是当检测到短路时,应该作出如何的保护动作更好,一般有几种方式

锁定方式

  当检测到短路电流时,马上关闭输出,并锁定,需要人为重启恢复,或者过一段时间后自动恢复。这种保护对功率管来说,是最安全的,因为功率管在发和短路时只受一次冲击。市面上大多数逆变器是用这种方式。但是这种方式,无法启动大多数的冲击负载。

打隔方式

  当检测到短路电流时,马上关闭输出,然后一个时间段内(零点几秒或数秒之后),重新尝试输出,如果依然短路,就一直循环这样的动作。如果短路撤消,就会恢复正常输出。相对锁定方式,能自动恢复。只是每打隔一次,相当对功率管冲击一次。对于启动冲击性负载相对好点,起码有尝试的机会。

恒流方式

当检测到严重短路电流时,与打隔方式类似,只是打隔频率较高,一般等于工频。当不是短路,而是严重过载时,会根据严重程度,自动降低调制脉宽,或以削顶的方式,来实现降低电压,相当于恒流方式,一直向负载供电。这种方式非常利于启动冲击性负载

2019/09/20 14:52:04
70
黄丙元
电源币:35 | 积分:2 主题帖:5 | 回复帖:293
LV6
团长
要用二个输出电感。
2019/09/20 14:54:54
71
FQCAD
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LV5
营长
一个也可以,
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