Power Electronics

Посмотрел что происходит на затворах мостовых транзисторов. При закрытии (управляющее напряжение уходит в отрицательное смещение) начинается какой-то колебательный процесс в котором присутсвует положительная состовляющая, которая и приоткрвыает транзистор в самое неподходящее время. Чем больше мощность гонится через мост - тем больше колебания в затворе при закрытии.
В buckе поборол эти "шпильки" затянув фронты на затворе увеличив сопротивление резистора. Тем самым пожертвовав малым тепловыделением при коммутации.

Нагрузка на выходе источника Rн = 900 Ом. Резисторы в драйверах затворов вместо 4.7 Ом стоят 30 Ом.
Осцилограмы

Временная развёртка - 1мкс/клетка
Жёлтая линия (200мв/клетка) - сигнал со входа компаратора с трансформатора тока bucka.
Синия линия (20в/клетка) - сток-исток транзисторов bucka.
http://img222.imageshack.us/img222/962/osc1wo8.jpg

Жёлтая линия (5в/клетка) - затвор-исток транзистора bucka.
Синия линия (50в/клетка) - сток-исток транзисторов bucka. Видно выброс индуктивности -

"шпилька".
http://img84.imageshack.us/img84/4295/osc2tv9.jpg

Почему ток при открытии транзистора многократно превышает ток уже открытого транзистора ?

Скорей всего это токи обратного восстановления диодов MOSFET-ов моста. Стоит зашунтировать их ультрабыстрыми диодами.

В общем немного довёл до ума преобразователь, но питаю пока только от одной фазы.
Какие были причины неработоспособности?
1. Вместо мостового инвертора тока пришлось сделать инвертор напряжения, поставив ёмкость на выход buckа. Управление на 1156еу2 всё таки не позволяет убрать мёртвое время - в этот момент
"простоя" ключей появляются приличные выбросы. С переходом на ивертор напряжения - всё гладко.
2. Почему то данные ключи (а может это свойство всех mosfet-oв) имеют нехорошее свойсвто при быстром включении впадать в колебательный процесс (длительность процесса где-то 20 нсек), но в этот момент вылезают оочень приличные перенапряжения и вот эти самые броски токов и всё это !! при отключенном трансформаторе. А с нагрузкой вообще кошмар. В buckе были поставлены в затвор резисторы !!!150 Ом!!! - сам в шоке, но картина стала маслом, в ущерб теплопотерям. А в мосте - затворные резисторы стали 30 Ом и !!! ёмкость !!! 10нФ в затвор-исток. Колебательные процессы при включении исчезли.
3. Опытным путём подобран снаббер в первичную обмотку трансформатора - 2.2нФ + 20 Ом безиндуктивного резистора. Проблема была в том что по началу пытался сделать снаббер с использованием резисторов ПЭВ, а это очень высокоиндуктивный резистор - и снаббер вообще не работал.
4. Выходное напряжение измеряю с двух резистивных делителей инструментальным операционником АД620 и завожу его на обратную связь. 50 Гц фильтрует.

Вопросики:
1. Необходимо по управляющему сигналу как можно быстрее выключить преобразрователь(это не сложно) и разрядить выходную ёмкость в 40мкФ - 3кВ. На ум приходит только последовательное соединеение силовых тиристоров. Но полностью отсутсвует опыт работы с ними. Кто что подскажет?
2. Как измерять выходной ток ? На ум приходит только измерение тока по первичной стороне преобразователя. Но хотелось бы именно с выхода знать значения потребляемого тока.

1. Кошмар в чоппере - скорее всего из-за восстановления обратного диода VD2. Бороться с этим довольно сложно, затворный резистор 150 Ом даст увеличение потерь переключения раза в 2-3. Чтобы не терять хотя бы при выключении, зашунтируй этот резистор обратным диодом -напр., 1N5817-1N5819. Хуже всего то, что с прогревом диода до 100 градусов его заряд восстановления растет в 2-3 раза. Радикально бороться со всем этим можно при помощи карбид-кремниевых диодов Шоттки (SiC). Ставится на месте VD2. Делает их Cree inc. Они дорогие, 20 А 600 В диод - 9$. Но присылают free samples.
2. Насчет силовых тиристоров. Соединить их последовательно, причем лучше вперемежку с балластными резисторами(закорачивать конденсатор голыми тиристорами не стоит, они этого не переживут). Параллельно каждому участку "тиристор-резистор" - снаберный конденсатор где-то 10-20 нФ(не обязательно).
Открывать тиристоры при помощи трансформатора гальванической развязки. Импульс открывания - 2-3 мкс, напряжение 4-5 В. Берется, напр., разломанное кольцо К20х12х6, один виток на нем где-то такой импульс и выдерживает. Можно 2 кольца. На них мотается каждому тиристору персональная обмотка, 1-2 витка.
Изоляция соответствующая. 1 виток изолировать проще.
С обмотки через резистор 20-100 Ом напряжение подается на промежуток общий-упр. электрод, +на упр.
Ну и подавать такие импульсы на транс с частотой в 0,5-10 кГц.
А можно сделать на этом кольце двухтактный автогенератор, 100-500 кГц, а ВЧ напряжение с вторичных обмоток выпрямлять и подавать на упр. электрод. Зазор тогда не нужен.

Выходной ток удобно мерить при помощи датчика холла. Линейные датчики тока на эффекте Холла делают Hoheywell, Allegro, и не только они. Стоят 6-10$. Надо только, чтобы выдерживали заданное напряжение изоляции. Можно взять датчик магнитного поля и сделать сердечник самому.

Так. Условия задачи поменялись - ёмкость в 40мкф на выходе отменяется. Там стоит теперь 0.6 мкф. Тиристорная защита для данной задачи теперь не нужна.
Проблема в измерении выходного тока состоит в том что измеряется относительно 15кВ. Не думаю что какие-н существующие в природе датчики Холла выдержат такое разделяющее напряжение.
Есть мысль сделать трансформатор тока и измерять ток со вторичной обмотки силового трансформатора. Почему-то мне кажется что это будет самым простым решением.

датчик тока на линейном датчике Холла:

напряжение изоляции зависит от диаметра колечка и изоляции провода.
Поле в зазоре:
B=2*pi*1e-7*N*I/d
сам датчик например такой:
http://www.ortodoxism.ro/datasheets/inf ... -ksy44.pdf

Доброго здоровья Всем!
Незримо присутствую на форумах этого сайта уже 7 месяцев, задача аналогичная как в этой теме, только мне не надо регулировать от 100 Вольт, мне нужно 3000 Вольт для для динамической нагрузки 0,1 - 1А, т.е. застабилизировать ШИМом. Плохо, что автор темы не поделился окончательным вариантом.
Собрал полный мост, трансформатор намотал на 3-х Е65 №87, первичная 12 витков в один слой каким-то вояцким литцендратом, вторичка 146 витков в три слоя проводом 0,64, каждый слой сначала.
Когда нагружаю вторичную обмотку 15-ю лампами по 200 Ватт, всё прекрасно, трансформатор холодный, радиаторы холодные( пока на время экспериментов стоят IRFP460, потом планирую поставить IRG4PC50U) Теперь собрал выпрямитель, мост по 4 шт HFA06TB120, потом резистор 12 Ом, 7 конденсаторов последовательно на землю по 2 мкФ, потом опять 12 Ом и 10 конденсаторов последовательно на землю по 100 мкФ.
При нагрузке 750 Вт напряжение 3600 Вольт, при нагрузке 3000 Вт напряжение падает до 3050 Вольт. Это при максимальной ширине импульсов, ограниченной мёртвым временем.
При подаче напряжения от дополнительного источника в цепь обратной связи на UC3825, напряжение регулируется, но транзисиоры начинают греться. Когда сделал делитель и подключил обратную связь по напряжению, не успел и поиграться, секунд 40 и транзисторы взорвались, радиатор был очень горячий, т.е. вылетели они от перегрева. Сейчас востановил, подаю 50 вольт переменки и пытаюсь посмотреть, что происходит. Во время выключения дидов, при уменьшении длительности, появляются импульсы, меандр превращается непонятно во что. Демпферы у меня не стоят не по первичке, не по вторичке, не на диодах. Считать и моделировать так и не научился, тугодумом к старости стал, всё забывается...
По ходу изготовления обращался несколько раз по почте к Валентину Яковлевичу, он направлял стези мои, за что ему огромное спасибо! Но мне уже неудобно постоянно отрывать человека своими иногда глупыми вопросами, силовой электроникой никогда не занимался, за это время узнал много нового для себя, но знаний всё-равно не хватает, поэтому прошу помощи в доводке этого блока питания до ума
С уважением, Иван

us2iep
если возможно, выложите фотки схемы и осцилл. Как понял снабберов на ключах нет?
ЗЫ. Почему остановились на капризной UC3825? ИМХО, лучше бы была проверенная народом ТL494 (594)

_________________
Есть только миг между прошлым и будущим, именно он называется ЖИЗНЬ ©

Maikl спасибо за ответ!
Первый раз в жизни рисовал схемы на компьютере, сильно не пинайте, если что не так. Можно было отсканировать разрозненные бумажки, но это было-бы неуважением к присутствующим, поэтому я старался Почему остановились на капризной UC3825? Начитавшись форумов, почему-то принял такое решение, я паяльник в руках держу с восьми лет, но импульсной техникой никогда не занимался, многое делаю по интуиции, а оно здесь всё не так как в остальной радиотехнике, поэтому интуиция подводит. На 1296 МГц технику делал, а здесь 30кГц -тьфу, а оно не тут то было
Завтра постараюсь сделать фотки с осцилографа, сегодня уже притомился.
С уважением, Иван.
http://flyfolder.ru/11573188

_________________
С уважением, Иван.

В Вашей схеме нет того элемента-интегратора, который позволяет "правильно" демодулировать ШИМ-сигнал. Амплитудный детектор (емкости на выходе) интегрировать не может и ШИМ у Вас "немножко работает" лишь из-за наличия огроменной индуктивности рассеяния вторичной обмотки.

Сплинта, спасибо!
Подскажите, как для моих целей переделать трансформатор, чтобы уменьшить индуктивность рассеивания. Если первичную обмотку намотать в шесть проводов диамеиром 0,52 мм, не скручивая, затем три слоя вторички, от которых никуда не деться, и сверху опять в шесть проводов первичку и обе обмотки соединить паралельно.
Либо мотать половину первички в двенадцать проводов, потом вторичку, а сверху вторую половину первички. Если сплетать в жгут, то слишком много места по высоте получается, а окно не сильно большое. Я так понимаю, что эти 550 Вольт падают именно на индуктивности рассеяния. Хотя на существующем пятидесятигерцовом источнике, весом килограмм 50, при токе 1 А напряжение проседает до 2800 Вольт. Я уже имею лучшие показатели без ШИМа, но вот если бы ещё чуть-чуть улучшить, было бы вообще здорово.

_________________
С уважением, Иван.

us2iep, Сплинта говорил о необходимости на выходе индукттивности и диода чтобы

с трансформатора.
Но для вашей схемы это представляется довольно проблематичным, т.к. весьма высокие напряжения, а входное напряжение индуктивности желательно иметь выше выходного в 2- 3 раза.
Поскольку у Вас уже есть источник, есть вариант оставить его в качестве электронного трансформатора (без ШИМ) на минимальное напряжение, скажем 2800В, а стабилизацию получать используя еще один источник, который выступит по отношению к первому, как вотльтодобавка. При этом его мощность будет сравнительно невелика и выходное регулируемое напряжение относительно небольшое 200-400в.