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5000W推挽前級,調試一個月了,問題還在

實驗室做一個逆變器平臺,24V輸入,交流220V輸出。先前的版本前級采用全橋升壓,后級全橋逆變。后來在論壇上看到了興華能的賀歲版推挽前級,覺得布局精致,堪稱工藝品。又想到前級低壓輸入,推挽結構確實有優勢。于是決定參照布局做一款5000W推挽前級。板子采用3525控制,4個ETD49變壓器,單個變壓器功率最大1500W設計,4個變壓器原邊并聯,副邊串聯,這樣就解決了原來單個變壓器實現困難的問題。具體結構見下圖

IMG_20141211_170207

做出來還是覺得沒有興華能的好看,沒有人家的布局緊湊。這個就不說了,畢竟大師就是大師。下面主要說說波形。

問題主要就是:在整流二極管前有著很大的尖峰。下面是沒有接輸出濾波電感和輸出濾波電容時變壓器副邊輸出,也就是整流二極管前的波形:

TEK00000

輸入電壓20V,占空比30%左右時,出現這樣的尖峰。圖中波形衰減50倍,可以看到輸出500V時,有1500V電壓尖峰。由于尖峰太大,將輸入改為15V,尖峰為1000V左右,形狀基本一樣,對應mos的Vds波形如下

TEK00020

可以看到,在mos關斷時,漏感造成的尖峰倒是不大(圖中那個類似于正弦的震蕩)因為前面在mos處加了RCD吸收電路,但在另外一個管子開通時,也就是上個管子電壓將要到達2倍Vin時,上個管子會有電壓尖峰(圖中的尖峰)。

后來加上了后級的濾波電路,電感800uh,電容兩個470,波形好一點,但依然很不理想如下

TEK00028

基本上時正常波形的兩倍,1200V的管子都危險。

于是就很郁悶了,這個尖峰和論壇里大家遇到的不是一個問題,大家遇到的都是漏感處,也就是關斷時的漏感引起的尖峰,而我則是下一個管子開通時對另一個管子的尖峰。

論壇里由大師們在整流前串聯諧振電容的,我也試了一下。串聯上圖所示一大堆,9個474、630V電容,波形沒有一點改善。

后來,偶爾在整流二極管后就近接了一個CBB小電容,在占空比等于50%時,波形很好,具體見下圖:

圖片1

在這里就近加一個103的電容,50%占空比時,波形:

TEK00056這是mosVds波形,輸入20V,可以看到很理想。下面是整流前波形,

tek00051輸出電壓衰減50倍。輸出尖峰也沒有了。

在這種情況下進行了3000W實驗,效率89%,現在不怎么關注效率,先解決尖峰問題。但是這種情況下,真空比小于50%時,輸出波形會出現嚴重畸變,還是占空比等于30%時,整流前波形如下:

TEK00005

如上圖,黃色是PWM驅動,藍色是變壓器次級輸出。可以看到,在死去時間內,變壓器輸出不為0.也就是說,在整流后加電容,只適合占空比等于50%(實際3525輸出的49%)情況,其他情況波形畸變。

另外發現,雖然這個電容位于整流濾波電容處,但是對波形有很大影響,電容過大后直接類似于輸出短路。這個問題有待解決。

由于要做閉環,上面的解決方案就放棄了,繼續抑制尖峰。再嘗試了老壽先生的諧振電容失敗后,只能加吸收電路。如下圖:

圖片2

在整流二極管處加吸收電路,輸出尖峰問題如下:

TEK00068

上圖是輸出電壓波形,可以看到尖峰小了很多,仍然是衰減50倍,在400V多輸出時,尖峰抑制在500多V,關鍵是在占空比等于30%時,波形沒有畸變。

下面是占空比等于50%時整流前輸出

TEK00076

下圖是對應mos波形

TEK00079

上圖是對應mos波形。尖峰不大,(衰減50倍)

這個方法可以抑制尖峰,但是吸收電阻發熱嚴重,我用兩個5W電阻并聯,依然很燙。。。。。

論壇上好多人說推挽加全橋整流不宜閉環,如果開環的話,現在基本沒問題了,但是閉環就真的做不了了??大家幫忙解決下,眼看就過年了。。。。

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2014-12-28 18:16
大家幫忙看看。調試一個月了,問題還是沒有頭緒,要是哪里我描述的不清楚可以隨時提問。本人研一,接受各位的隨意拍磚
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2014-12-29 09:19
不要沉啊,說下變壓器參數,原邊電感17.5uh,漏感0.3uh
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2014-12-29 14:44
不錯,看到了你的問題,變壓器輸出到整流橋的波形尖峰非常高其實一切源頭都是VDS波形造成的而這個波形是漏感造成的?不一定哦,看你是在關閉的時候還是在開啟的時候才知道是漏感造成的還是其他原因,,,你那張說此時VDS波形很理想,其實我覺得一點都不理想你把波形展開看關閉到開啟的上升沿保證不是垂直的,而是抖動的厲害,在空載的時候,當你加載的時候,尖峰馬上起來,你用哪個波形加載1個KW試試,保證馬上尖峰披露,,,,我前段時間也做了個逆變器,剛好是我的畢業設計,我一直關心前級的VDS波形,也是24V輸入,8個場館推兩個EE55。。。也是3525   剛開始看VDS波形,一直不盡人意,經過一番周折非常漂亮,不用加吸收,都能非常OK,什么叫做非常OK,就是你要用示波器展開VDS的波形,幾乎是一個很正的方波,非常規整的那種。,,,最后我給你個建議,給每個變壓器驅動獨立一組圖騰,應該會理想點,,,,,,,當然了不是我用的那種方法,,,接下來你慢慢研究,,,研究生啊,佩服,我們這種人是讀不起了,家里沒錢,,,,給你看個我加載1KW    前級場館VDS的波形,像我這個波形繼續加載下去,讓然了也有尖峰但是不會太離譜,效率也達98%--------------------------祝兄臺早日成功~  下面測量的波形是兩個變壓器同時開通的時候,所以不是互補的。

 

 

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2014-12-29 18:46
@tianyao9393
[圖片]不錯,看到了你的問題,變壓器輸出到整流橋的波形尖峰非常高其實一切源頭都是VDS波形造成的而這個波形是漏感造成的?不一定哦,看你是在關閉的時候還是在開啟的時候才知道是漏感造成的還是其他原因,,,你那張說此時VDS波形很理想,其實我覺得一點都不理想你把波形展開看關閉到開啟的上升沿保證不是垂直的,而是抖動的厲害,在空載的時候,當你加載的時候,尖峰馬上起來,你用哪個波形加載1個KW試試,保證馬上尖峰披露,,,,我前段時間也做了個逆變器,剛好是我的畢業設計,我一直關心前級的VDS波形,也是24V輸入,8個場館推兩個EE55。。。也是3525 剛開始看VDS波形,一直不盡人意,經過一番周折非常漂亮,不用加吸收,都能非常OK,什么叫做非常OK,就是你要用示波器展開VDS的波形,幾乎是一個很正的方波,非常規整的那種。,,,最后我給你個建議,給每個變壓器驅動獨立一組圖騰,應該會理想點,,,,,,,當然了不是我用的那種方法,,,接下來你慢慢研究,,,研究生啊,佩服,我們這種人是讀不起了,家里沒錢,,,,給你看個我加載1KW  前級場館VDS的波形,像我這個波形繼續加載下去,讓然了也有尖峰但是不會太離譜,效率也達98%--------------------------祝兄臺早日成功~ 下面測量的波形是兩個變壓器同時開通的時候,所以不是互補的。  

看來我還大你一屆啊,慚愧啊。

那個尖峰是在mos開通時候的,漏感尖峰應該是在關斷時候啊。我看你那個波形是在占空比50%時的,其他占空比可以嗎?下面是我今天把吸收電路去掉,把后級濾波電感去掉,用最大占空比的波形

上面是變壓器輸出,接下來是mosVds

拉開看

前面那個尖因該是關斷時漏感造成的尖峰吧。這是在1000W左右的波形,但是要是占空比小于50%的話,就不行了,看下面

上面黃色是驅動信號,藍色是mosVds,可以看到本來該死區的地方是vcc的,現在都成了2倍VCC,輸出波形看下面

占空比不是50%的時候,也成了50%。具體原因我還沒考慮,馬上就考試了。。。。

另外你也是閉環嗎?

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飄飄飄
LV.6
6
2014-12-29 20:47
@tianyao9393
[圖片]不錯,看到了你的問題,變壓器輸出到整流橋的波形尖峰非常高其實一切源頭都是VDS波形造成的而這個波形是漏感造成的?不一定哦,看你是在關閉的時候還是在開啟的時候才知道是漏感造成的還是其他原因,,,你那張說此時VDS波形很理想,其實我覺得一點都不理想你把波形展開看關閉到開啟的上升沿保證不是垂直的,而是抖動的厲害,在空載的時候,當你加載的時候,尖峰馬上起來,你用哪個波形加載1個KW試試,保證馬上尖峰披露,,,,我前段時間也做了個逆變器,剛好是我的畢業設計,我一直關心前級的VDS波形,也是24V輸入,8個場館推兩個EE55。。。也是3525 剛開始看VDS波形,一直不盡人意,經過一番周折非常漂亮,不用加吸收,都能非常OK,什么叫做非常OK,就是你要用示波器展開VDS的波形,幾乎是一個很正的方波,非常規整的那種。,,,最后我給你個建議,給每個變壓器驅動獨立一組圖騰,應該會理想點,,,,,,,當然了不是我用的那種方法,,,接下來你慢慢研究,,,研究生啊,佩服,我們這種人是讀不起了,家里沒錢,,,,給你看個我加載1KW  前級場館VDS的波形,像我這個波形繼續加載下去,讓然了也有尖峰但是不會太離譜,效率也達98%--------------------------祝兄臺早日成功~ 下面測量的波形是兩個變壓器同時開通的時候,所以不是互補的。  
高人,一語點中要害呀我發覺我的移相全橋DS波形正如你所說的暫開后在上下抖動哦。那重點是什么引起的呢??
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2014-12-29 21:06
@1083497254
看來我還大你一屆啊,慚愧啊。那個尖峰是在mos開通時候的,漏感尖峰應該是在關斷時候啊。我看你那個波形是在占空比50%時的,其他占空比可以嗎?下面是我今天把吸收電路去掉,把后級濾波電感去掉,用最大占空比的波形[圖片]上面是變壓器輸出,接下來是mosVds[圖片]拉開看[圖片]前面那個尖因該是關斷時漏感造成的尖峰吧。這是在1000W左右的波形,但是要是占空比小于50%的話,就不行了,看下面[圖片]上面黃色是驅動信號,藍色是mosVds,可以看到本來該死區的地方是vcc的,現在都成了2倍VCC,輸出波形看下面[圖片]占空比不是50%的時候,也成了50%。具體原因我還沒考慮,馬上就考試了。。。。另外你也是閉環嗎?

       不錯

 

 

 

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2014-12-29 21:22
@飄飄飄
高人,一語點中要害呀我發覺我的移相全橋DS波形正如你所說的暫開后在上下抖動哦。那重點是什么引起的呢??
     不懂,我剛開始也是(百思不得其解)   后來還是解決了。 因為我確定在空載的時候漏感不會引起尖峰,除非變壓器做得很渣。  總結一下:你們驅動配置的問題。繼續(賣關子)    自己動手豐衣足食,路才會走得更遠,以后遇到問題也會思考。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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VME_ET
LV.4
9
2014-12-29 22:05
@tianyao9393
[圖片]   不懂,我剛開始也是(百思不得其解) 后來還是解決了。因為我確定在空載的時候漏感不會引起尖峰,除非變壓器做得很渣。 總結一下:你們驅動配置的問題。繼續(賣關子)  自己動手豐衣足食,路才會走得更遠,以后遇到問題也會思考。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[圖片][圖片][圖片]
驅動波交越了
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VME_ET
LV.4
10
2014-12-29 22:07
@飄飄飄
高人,一語點中要害呀我發覺我的移相全橋DS波形正如你所說的暫開后在上下抖動哦。那重點是什么引起的呢??
死區時間不夠
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tianyao9393
LV.5
11
2014-12-29 22:18
@VME_ET
驅動波交越了
這個不是這樣字的,是兩個變壓器的場館同時開通的時候推動變壓器,我沒有測量兩組的波形。所以波形不是互補的
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tianyao9393
LV.5
12
2014-12-29 22:19
@VME_ET
死區時間不夠
死區時間解決不了問題的,   我從47R一直換到200R還是沒有用。
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VME_ET
LV.4
13
2014-12-29 22:32
@tianyao9393
這個不是這樣字的,是兩個變壓器的場館同時開通的時候推動變壓器,我沒有測量兩組的波形。所以波形不是互補的
是兩個變壓器的場館同時開通的時候推動變壓器?不明白,麻煩說得明白點好嗎?
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VME_ET
LV.4
14
2014-12-29 22:40
@tianyao9393
[圖片]死區時間解決不了問題的, 我從47R一直換到200R還是沒有用。
很討厭你這樣。是男人就痛快點
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tianyao9393
LV.5
15
2014-12-29 23:09
@VME_ET
[圖片]很討厭你這樣。是男人就痛快點
我看見的你帖子造了6KW拿個波形出來看看啊,,,,看看6KW的波形是什么樣子的
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VME_ET
LV.4
16
2014-12-29 23:11
@tianyao9393
我看見的你帖子造了6KW拿個波形出來看看啊,,,,看看6KW的波形是什么樣子的

還沒出來呢!

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2014-12-30 10:46
搬張凳子看熱鬧!
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1083497254
LV.4
18
2014-12-30 12:39
@tianyao9393
       不錯   
我這里都是帶載的,1000w左右。我每個管子一個圖騰柱驅動。你試過占空比不是50的情況嗎?
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1083497254
LV.4
19
2014-12-30 12:42
@qinzutaim
搬張凳子看熱鬧![圖片]
總的來說,就是占空比50時,沒有問題,占空比小時,就有二極管處的尖峰。我看好多人都說推挽大功率不能閉環,只能準閉環。是不是這樣?
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hnzkwz
LV.7
20
2014-12-30 13:21
@1083497254
總的來說,就是占空比50時,沒有問題,占空比小時,就有二極管處的尖峰。我看好多人都說推挽大功率不能閉環,只能準閉環。是不是這樣?
這句話才是本帖的精華
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tianyao9393
LV.5
21
2014-12-30 13:25
@1083497254
我這里都是帶載的,1000w左右。我每個管子一個圖騰柱驅動。你試過占空比不是50的情況嗎?
估計我的這個機器不在50% 應該可以的,只不過因為兩個EE55變壓器   沒有間隙 ,所以感量很大,開環估計母線將近450以上了對于H橋有點危險,,,沒試過,管子只要耐壓夠,我估計是沒有問題的。   
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tianyao9393
LV.5
22
2014-12-30 13:29
@1083497254
總的來說,就是占空比50時,沒有問題,占空比小時,就有二極管處的尖峰。我看好多人都說推挽大功率不能閉環,只能準閉環。是不是這樣?
你們學校應該有很厲害的老師啊,趕緊開個研討會,繼續研究
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1083497254
LV.4
23
2014-12-30 15:36
@hnzkwz
這句話才是本帖的精華[圖片]
解決好了就是精華。解決不好就是瓶頸啊啊啊!
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1083497254
LV.4
24
2014-12-30 17:06
@tianyao9393
你們學校應該有很厲害的老師啊,趕緊開個研討會,繼續研究

本科畢業設計做成這樣已經很了不起了

我看你的圖片,散熱器上是6個to-220的二極管,4個247的。那6個二極管是全波整流嗎?三個并?

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1083497254
LV.4
25
2014-12-30 17:08
@1083497254
本科畢業設計做成這樣已經很了不起了我看你的圖片,散熱器上是6個to-220的二極管,4個247的。那6個二極管是全波整流嗎?三個并?
全橋吧?放大看了下,最右邊兩個不是二極管,是嗎?
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wangsllyg
LV.2
26
2014-12-30 22:20
麻煩樓主上個 占空比小于50%時(尖峰很高時)         MOS管 Vgs 的上升沿放大的波形看看(像4帖回復中的第二張圖那樣)
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tianyao9393
LV.5
27
2014-12-30 22:33
@1083497254
本科畢業設計做成這樣已經很了不起了我看你的圖片,散熱器上是6個to-220的二極管,4個247的。那6個二極管是全波整流嗎?三個并?
da    zhuan
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tianyao9393
LV.5
28
2014-12-30 22:34
@1083497254
全橋吧?放大看了下,最右邊兩個不是二極管,是嗎?
都說了,是推挽了,那兩個是輔助電源
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hbzjcjw
LV.10
29
2014-12-31 09:45
閉環要把輸出的續流電感設計好
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fgtzjl
LV.2
30
2014-12-31 09:48
把你的驅動原理圖放上來看看。光看波形怎么說明問題啊。。。。。
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1083497254
LV.4
31
2014-12-31 10:19
@fgtzjl
把你的驅動原理圖放上來看看。光看波形怎么說明問題啊。。。。。
8050和8550圖騰柱驅動一個mos,驅動電阻10R 中午上圖
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