©2004 Валентин Володин
Архив старого форума
Сайт Валентина Володина
Главная Справочник Схемы и описания Статьи Книги и журналы
Гостевая книга Старый Форум Программы Ссылки http://valvol.nightmail.ru/index.html
О себе Форум
Чтение
На главную
GYGY
14-02-2006 15:34

[339]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
По идее, для того чтобы резонасный процесс завершался к началу следующего цикла, надо чтобы период колебаний системы "первичка - С28" равнялся Т-tи.
Но индуктивность первички меняется от подмагничивания,и как с этим бороться?
Правка | Удалить
Multik

14-02-2006 17:21

[469]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
GYGY
индуктивность первички меняется от подмагничивания,и как с этим бороться?

Она меняется и от температуры сердечника. Я сначала попробую без резонансного сброса. Оставлю второй диод. Конденсаторы все поставлю порядка 6800 пФ, выключение силовых транзисторов будет мягким, (в импортных статьях есть такое понятие - "около нуля напряжения"). Включение и выключение дополнительного транзистора - при нулевом напряжении, включение нижнего силового - при нулевом напряжении, останется поработать с включением верхнего транзистора при нулевом напряжении. Но есть много вариантов, надо пробовать.
Правка | Удалить
Multik

20-02-2006 01:04

[469]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Обнаружил ещё один патент по теме:
1/6191960.pdf
Картинка:
1/ebbdce1c7726.jpg
Уменьшает потери в выпрямительных диодах и устраняет выброс на них,
позволяя ставить более низковольтные. Увеличивает КПД схемы.
Правка | Удалить
GYGY
20-02-2006 15:35

[339]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Multik
Похоже к буржуям все таки просочилась информация
если не ошибаюсь, то в книге Баса, все это уже было еще лет 20 назад.
Кстати, она кажись где-то здесь попадалась, перелистай, там много интересных решений.
Правка | Удалить
Димка
22-02-2006 11:54
[69]
Участник
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Похоже к буржуям все таки просочилась информация
если не ошибаюсь, то в книге Баса, все это уже было еще лет 20 назад.
Кстати, она кажись где-то здесь попадалась, перелистай, там много интересных решений.


А видел кто соавтор ?
Поликарпов Анатолий - похоже несовсем буржуй :-)
Правка | Удалить
Балбес
27-02-2006 10:04
[133]
Участник
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Multik'у & GYGY: ну и как успехи?
Правка | Удалить
Балбес
01-03-2006 23:41
[133]
Участник
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Это я к тому, что я лично (возможно, неправ) отношусь к идее использовать [псевдо]резонансные схемы для сварочников несколько скептически. Почему? Почти все они сильно зависят от и от паразитной индуктивности силового транформатора (требуют нетривиальной индивидуальной настройки -- повторяемость моточных изделий даже в промышленных масштабах дело нелегкое), и от индуктивности первички (сильно зависит от нагрузки). Подвешиванием дополнительной индуктивности можно убрать зависимость от паразитной индуктивности, но от зависимости от нагрузки избавиться сложно, с высокой вероятностью будут проблемы на холостом ходу (необходима мин. нагрузка) и проч.

Кроме того, нужно учесть, что, вообще-то, у косого моста проблем с потерями включения, в общем-то, почти нет -- по определению, там на включение 0 напряжения. Бороться надо с потерями выключения, которые отягощяются у IGBT хвостом тока при выключении -- ключ нужно затягивать в 0 на 200-300 нс минимум (не зря во всех вышеприведенных ссылках используются MOSFETы, а не IGBT).

Решение номер раз -- лобовое -- параллелить IGBT с MOSFET-ом, последний включать только на время выключения IGBT, держать 1 мкс (чтобы IGBT успел закрыться) и потом резво вырубать.

Решение номер два -- [active] turn-off snubber, фактически -- здоровенный конденсатор с диодом в параллель с ключом; во время выключния кондер заряжается и сильно уменьшает потери выключения, а во время паузы, через несколко мс после выключения ключа, энергия конденсатора рекуперируется куда-нибудь -- или в источник, или в нагрузку. Такая поделка практически не зависит от силовой части и нагрузки, проще в наладке и надежней ввиду твердолобости.

Так, мысли вслух.
Правка | Удалить
GYGY
02-03-2006 08:47

[339]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Балбес
Решение номер раз -- лобовое -- параллелить IGBT с MOSFET-ом, последний включать только на время выключения IGBT, держать 1 мкс (чтобы IGBT успел закрыться) и потом резво вырубать.

А зачем тогда IGBT вообще нужен? Оставьте только полевик, тем более,что в косом можно применять приборы от 400В. наличие снабера тем не менее это не исключает.

Решение номер два -- [active] turn-off snubber, фактически -- здоровенный конденсатор с диодом в параллель с ключом; во время выключния кондер заряжается и сильно уменьшает потери выключения, а во время паузы, через несколко мс после выключения ключа, энергия конденсатора рекуперируется куда-нибудь

Тогда уж не куда нибудь а на перемагничивание сердечника в обратную сторону чтоб заодно и транс использовать по полной (не правда ли что-то очень знакомое. ).
Правка | Удалить
psnsergey
02-03-2006 12:44

[157]
Активный участник
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Балбес
Глянь в конце
http://www.mastercity.ru/vforum/showthread.php?t=497&page=12
там Дима хорошее решение твоих раздумий предложил. И на следующей странице он пояснил, кстати.
Правка | Удалить
Multik

02-03-2006 13:18

[469]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Балбес
вообще-то, у косого моста проблем с потерями включения, в общем-то, почти нет -- по определению,

Интересная мысль! А можно ссылку на источник определения? А то я как-раз с потерями при включении бороться собираюсь. Может, не надо? - сам себе думаю... .
Правка | Удалить
GYGY
02-03-2006 21:39

[339]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Ежели индуктивность рассеяния не большая, то желательно бороться. А чем думаешь ее мочить?
Правка | Удалить
Балбес
02-03-2006 21:55
[133]
Участник
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Мультику: да, конечно, был неправ, вспылил. Включение не на нуле напряжения, а на нуле тока, причем рост тока ограничен как минимум индуктивностью рассеяния. Скажем, Vcc=300V, Lleakage=1uH (очень хороший трансформатор) => di/dt=300 A/us максимум, скорее всего в разы меньше -- я сильно сомневаюсь, что для "типичного" выходного трансформатора можно перешагнуть 100 А/us. Хорошему IGBT (Warp2 от IRF, Stealth II from Fairchild) на включение надо 10-20 нс, ток через транзистор при включении растет от 0 до единиц ампер; потери на включение нужно под микроскопом разглядывать (потери на перезаряд паразитной емкости антипараллельного диода -- если таковой имеется -- заметно превысят собственно потери на включение). Примечание: вышесказанное верно только для случая, где никаких емкостей (кроме паразитных) по началу импульса заряжать не нужно.

Гланул я на Димкин снаббер, но, убей бог, не могу понять, коим образом он уменьшает потери на ключе при выключении -- ввиду той же индуктивности рассеяния спад тока при выключении, как ни выделывайся на вторичке, будет на порядок меньше макс. тока в импульсе, и весь этот ток придется разрывать ключом. В данном случае [сравнительно небольшое] di/dt на первичке уже не помогает (как при включении), а сильно мешает.

GYGY: сочетание "IGBT, подпертый мосфетом" -- это дело не новое. Все-таки потери проводимости на IGBT (Pcond=Vce*Isw) существенно меньше, чем на мосфете (Pcond=Rds*Isw^2) эквивалентной мощности, пусть и на 400 вольт; может, мне правильные мосфеты не попадались (чтоб на 50А и Rds<40-60 мОм)? И если исходить из этого предположения, то происходит следующее. Мосфет включается непосредственно перед выключением IGBT. Ток через мосфет в этот момент -- не более половины тока импульса. Затем IGBT выключается, а еще через некоторое время, достаточное для рассасывания "хвоста тока" IGBT, выключается и мосфет (и только в это время через него течет полный ток). Поскольку скважность включения мосфета очень низкая, можно взять менее мощный (и, соответственно, более резвый) мосфет, выбирая его по в основном импульсному прямому току. Как правило, этот прием c современными IGBT не сильно работает и КПД не улучшает.
Правка | Удалить
GYGY
02-03-2006 22:13

[339]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Балбес
Димкин снаббер...
По моему его назначение в начале импульса заткнуть обратный диод, т.к. пока тот не закроется образуется маленький коротыш во вторичке который подгружает ключики.
Правка | Удалить
psnsergey
03-03-2006 11:48

[157]
Активный участник
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Балбес
///Мосфет включается непосредственно перед выключением IGBT. Ток через мосфет в этот момент -- не более половины тока импульса.
В принципе, никто не мешает включать его всю дорогу, а вот выключать позже. Потери проводимости уменьшатся.
Правка | Удалить
Балбес
05-03-2006 08:22
[133]
Участник
Re: Повышение эффективности Косого Моста
ОК, прицепил регенеративный снаббер на первичку. Работает заметно лучше RCD на ключе. Поскольку картинки прицеплять невозможно, вот netlist:

L4 N005 N000 3µ
C1 N007 N004 68n
D6 N004 N006 DSEI60-06A
R4 N005 N003 100
C2 N004 N003 510p
D5 N005 N004 DSEI60-06A

N000=GROUND
N004="нижняя" обмотка трансформатора = коллектор "нижнего" транзистора
N006="верхняя" обмотка трансформатора = эмиттер "верхнего" транзистора

При выключении ключа снабберный к-р С1 начинает перезаряжаться через диод D6 с напряжения питания Vcc до (-Vcc) током первички в конце импульса Ip в течение времени Tcharge. Из любимого закона сохранения энергии 0.5*(2*Vcc)^2*C1 = 0.5 * (2*Vcc) * Ip * Tcharge, откуда емкость к-ра C1 = Ip * Tcharge / (2 * Vcc). Выбрав Tcharge в 2-3 раза больше времени рассасывания хвоста тока для IGBT, примем Tcharge=0.75 мс, Vcc = 300V, Ip=50А => C1=0.0625 uF.

При включении ключа снабберный к-р снова перезарядится через нижний ключ, диод D5, и индуктивность L4, которая равна L4 = (Treset)^2 / (C1 * PI^2), где Treset -- время перезаряда конденсатора C1, во время которого через него (и, что самое неприятное, нижний ключ) течет ток, меняющийся по синусоидальному закону от нуля до ILmax=Vcc*sqrt(C1/L4) и затем спадает опять к нулю, после чего начинаются осцилляции с участием L4 и, в основном, паразитной емкости диода D5. Эти осцилляции демпрферируются цепочкой C2-R4 и ограничивают броски напряжения на D5 значением, чуть большим Vcc. Потери на R4 -- раза в полтора выше ожидаемых потерь в 0.5*С2*(Vcc)^2*Fsw (в полтора -- из-за осцилляций и небольшого превышения напряжения на C2 больше Vcc). Можно посчитать точно, но лениво.

С одной стороны, Treset должно быть достаточным, чтобы конденсатор C1 успел полностью перезарядиться за время включения. Скажем, 1.5-2.5 us => L4=3..10uH. Меньшая индуктивность (до некоторого предела), как ни странно, работает чуть лучше, т.к. перезаряд C2 укладывается на время медленного роста тока через ключ из-за индуктивности рассеивания трансформатора -- нужно только следить за тем, чтобы ILmax не превысило Ip.

Диод D5 -- на полуторное напряжение питания (лучше на 600 вольт), будет рассеивать 2*Vf_D5*ILmax*Treset*Fsw / pi ватт (реально -- 2-5 ватт), самый быстрый и с наименьшим Qrr, до какого руки только доберутся. Ввиду рассеиваемой мощности придется брать что-нибудь в плоском корпусе, чтобы поставить на радиатор -- теоретически,

Диод D6 -- самый важный, на двойное напряжения питания + 20% запас (т.е. на 800+ вольт), способный выдержать импульсы в Ip ампер длительностью в 1 мкс на частоте переключения, максимально быстрый, с минимально возможным Qrr, и, желательно, малым прямым падением напряжения (все, что не упадет на диоде, уйдет на . Потери на нем тоже кот наплакал -- Vf_D6 * Ip * Tcharge * Fsw, так что его тоже можно чуть перегрузить.

Поскольку ток в импульсе через нижний ключ искажен током перезаряда C1, самое лучшее место для токового трансформатора на первичке -- на верхнем ключе (на мой взгляд, в сварочнике имеет смысл мерять ток именно по первичке -- и токовый транс чуть поменьше, и можно защиту ключей от КЗ сразу же приделать).

Монтаж -- как всегда. Провода между снаббером, ключами и трансформатором чем короче, тем лучше, в особенности по пути "коллектор нижнего ключа" - C2 - D6 - эмиттер верхнего ключа - транформатор - снова "коллектор нижнего ключа", а вот от выноса D5 и L4 "подальше" ничего не случится. Также можно отвезти подальше и размагничивающие диоды, поставив на них простенький и чахленький RC снаббер, типа 220..510pf + 100 ом на 1 ватт; впрочем, эти диоды не должны рассеивать больше 5-10 ватт, так что имеет смысл их ставить на один радиатор с ключами.


Ну вот вроде и все. Устал.
Правка | Удалить
psnsergey
05-03-2006 09:23

[157]
Активный участник
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Балбес
Ну шо это за нетлист... :)

//D6 N004 N006
//N004="нижняя" обмотка трансформатора = коллектор "нижнего" транзистора
//N006="верхняя" обмотка трансформатора = эмиттер "верхнего" транзистора

Круто, полная регенерация мозга! ;)
Правка | Удалить
Multik

05-03-2006 11:02

[469]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Балбес
Что-то не склеивается твой нетлист: цепь N007 висит в воздухе, непонятно, какими концами и зачем диоды так стоят. Нарисуй лучше картинку, пожалуйста.
Посмотри на верх, там под шапкой есть строка "Разместить рисунок". Нажми на неё, покажи, где этот рисунок на твоём компьютере взять, и получишь ссылку, где в интернете твой рисунок будет лежать. Копируешь её, нажимаешь внизу поля, в котором ты пишешь ответ, кнопку "IМG" и в появившуюся строку вставляешь эту ссылку. Или редактируешь своё сообщение, и вместо нетлиста вставляешь рисунок.
Правка | Удалить
GYGY
05-03-2006 14:55

[339]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Балбес
А нет ли вашем нетлисте ошибочки? получается, что диод D6 включен параллельно первичке?
Правка | Удалить
Балбес
05-03-2006 21:58
[133]
Участник
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Несколько counterintuitive, но чудо случилось. Чудо здесь:

1/03e448046c35.gif

GIF в 20 кб, 1276 x 904.
Правка | Удалить
Multik

05-03-2006 23:37

[469]
Завсегдатай
Re: Повышение эффективности Косого Моста
Балбес
ОК, прицепил регенеративный снаббер на первичку. Работает заметно лучше RCD на ключе.

А в чём конкретно выражается улучшение?

С таким снаббером, наверное, выбросы на выходных диодах совсем маленькие? Можно ставить более медленные. И мощность, которая рассеивалась на RCD снаббере, в большей части возвращается в источник. Ватт 50 как минимум сэкономить можно. Полагаю, что для тех транзисторов, что на схеме нарисованы, С1 можно раза в два уменьшить, будет меньше реактивной энергии гоняться через нижний транзистор. Вообще существует некоторая оптимальная величина, при которой суммарные потери на выключение транзисторов, на перезаряд ёмкости С1 и на восстановление выходных диодов имеют минимальное значение.
Правка | Удалить
На главную
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28]