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單硅后級關斷電感的選擇真的簡單嗎

業余電子愛好研究幾年了,自已的逆變器還沒有做出來! 

最近在思考后級該怎么做時突然發現前輩都是騙人的。 

首先選擇關斷電容,這個可以根據前級功率來確定。

比如前級不超過800瓦,關斷電容可以選擇2μF,母線電壓最高800伏,關斷電容倍壓后總輸出1600伏,每次脈沖放電為w=0.5×1600×1600×2×106=2.56j,假定頻率150Hz則脈沖時輸出功率384瓦,加上可控硅觸發時放電,總功率也就500瓦左右,適合背機。

相應的6μF電容功率輸出1900瓦左右,適合船機。 

接下來看看相應的關斷電感取值,先說6μF電容對應的電感,計算一下硅觸發時電容的儲能,w=?×800×800×6×106=1.92j,電容放電完畢時電感儲能應該也是1.92j,則有w=?LI2=1.92j。

根據硅的可控電流及電感損耗,一般最大假設40安,則可以得出電感L=2.4mH,此時注意了,這個電感除了電感量要滿足要求,電流也要滿足要求,可不僅僅是線圈最大載流量,而是要求過40安電流磁芯不飽和哦! 

我們看看常用空芯電感,磁芯不存在飽和問題,那么要達到電感量要求會是什么結構,空芯線圈電感電感量L=(k*μ0*μs*N2*S)/l=2.4mH,若取2.5cm直徑的線圈,繞5cm長,根據該公式可以得出線圈匝數N=522匝????40A電流線徑用多少的,就算1.2的線截面積1平方毫米,有多長?41米。。。想想電阻有多少了損耗有多大了?當然你可以選擇增大最大電流,減小電感量,但是相應的損耗一點不會少。而且想想522匝有多大個線包了?

再看看用磁芯的電感,用磁芯就要考慮磁芯的飽和問題,根據磁芯最大磁感應強度B=μNI/l,導磁率越高越容易飽和,并且通過計算可以得到磁芯電感儲能與電感磁芯的尺寸關系:w=0.5LI2=0.5B2V/μ,可以看出對于磁芯要求飽和磁感應強度盡量大,而導磁率盡量小,那么我們選擇鐵硅鋁磁芯來試試,最大磁感應強度1T,導磁率我們選擇26,如果要儲能1.92j,那么V至少要125cm3,并且同時要滿足電感量要求。為此我找到一種鐵硅鋁磁環尺寸57/26/15,導磁率26的,為了同時滿足儲能和電感量要求,必須要4個磁環疊加后繞線100匝,如果再適當考慮銅損,要用1.2線3根并繞,可以想象繞出來的電感有多大個頭了?外直徑近7cm,厚也差不多7CM,感覺好大一個電感啊!!!哦,對了還沒說重量,銅線有多重,大約1斤重,磁環多重??差不多2斤!!!哈哈哈哈

好了,回頭看看現在的關斷電感吧,一般就是直徑2.5的空芯電感100匝吧,電感量多少?大約最多也就0.2mH吧,儲能1.92j時,最大電流多少?最少138A了,這是把可控硅一直用在極限狀態啊,還不知道這么大電流各種損耗是什么樣子,呵呵

最后,我感覺如果單硅后級要達到理想效果,還不如直接用白金機簡單省事。

期待各位看官說說你們的想法

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2016-06-01 15:19
看了樓主的陳述,只能說,不能怪別人,只能怪你自己太聰明了。
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crowsky
LV.4
3
2016-06-01 21:14
@wenzhenmin168
[圖片]看了樓主的陳述,只能說,不能怪別人,只能怪你自己太聰明了。
可能想的太多沒用,最終要看實際效果才行,但我是想看看按我們的設計思路來做會是什么結果
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crowsky
LV.4
4
2016-06-10 22:29
沒有人發表下意見嗎
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crowsky
LV.4
5
2016-10-15 11:28
@crowsky
沒有人發表下意見嗎
實踐出真知,新結果稍后
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crowsky
LV.4
6
2016-10-15 16:01
@crowsky
沒有人發表下意見嗎
最新數據,關斷電感用銅線最大電流可以更大一點,關斷電感過電流時間短,幾乎都是零點幾毫秒之間,我們來計算一下每次關斷工作時每米線上的能量損失。 首先,假設最大電流100安,則有效電流才100/√2=71安,銅線用1.2的,截面積1平方毫米,每米電阻0.017歐,每米發熱功率P=I2R=85瓦,能量損失W=Pt=85×0.0001=0.0085焦耳,如果線有二十米長,整個電感每次關斷發熱也才0.17焦耳,而關斷工作頻率假設為200,那么電感發熱功率就是34瓦,相對幾百瓦的總功率還算可以接受。 當然,我們并不會讓最大電流設計到100安那么大,可以選擇降低一點,比如71安,那么發熱就會降低一半,如果關斷頻率再低點,電感發熱功率又會降一點,所以綜合考慮,電感用1平方毫米線,總長不超過15米,僅從線發熱的角度設計最大電流可以到71-90安左右。 經過驗證,母線電壓500伏,關斷電容11.6微法,關斷電感用1.2線在直徑37毫米的PVC管上密繞20匝5層(100匝),電感量經計算約0.42毫亨,最大電流約83安,輸出頻率約80赫茲,無風扇也只能勉強感覺得到電感有點溫熱。
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雪中原
LV.2
7
2016-10-28 20:16
@crowsky
最新數據,關斷電感用銅線最大電流可以更大一點,關斷電感過電流時間短,幾乎都是零點幾毫秒之間,我們來計算一下每次關斷工作時每米線上的能量損失。首先,假設最大電流100安,則有效電流才100/√2=71安,銅線用1.2的,截面積1平方毫米,每米電阻0.017歐,每米發熱功率P=I2R=85瓦,能量損失W=Pt=85×0.0001=0.0085焦耳,如果線有二十米長,整個電感每次關斷發熱也才0.17焦耳,而關斷工作頻率假設為200,那么電感發熱功率就是34瓦,相對幾百瓦的總功率還算可以接受。當然,我們并不會讓最大電流設計到100安那么大,可以選擇降低一點,比如71安,那么發熱就會降低一半,如果關斷頻率再低點,電感發熱功率又會降一點,所以綜合考慮,電感用1平方毫米線,總長不超過15米,僅從線發熱的角度設計最大電流可以到71-90安左右。經過驗證,母線電壓500伏,關斷電容11.6微法,關斷電感用1.2線在直徑37毫米的PVC管上密繞20匝5層(100匝),電感量經計算約0.42毫亨,最大電流約83安,輸出頻率約80赫茲,無風扇也只能勉強感覺得到電感有點溫熱。

贊同你一樓的一些觀點。好多發帖討論此問題的“老手”們,可以說都是沖著利益來的,照著他們的說法做法做出的沒有實用價值。就說關斷電感這個問題,參看了好多論壇,看了好多他們說的資料、數據,但實際應用中確是行不通的。

雖說是閑時玩玩,但付出了太多的精力和人民幣。為了弄清這個問題,又添置了高頻示波器、高精電感表、電容表,還有諸多的電子元器件。折騰的錢用來買魚,十年吃不玩。

最后總結:還是沒有真正搞懂關斷電感大小與實際應用中的關系。

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crowsky
LV.4
8
2016-10-30 10:57
@雪中原
贊同你一樓的一些觀點。好多發帖討論此問題的“老手”們,可以說都是沖著利益來的,照著他們的說法做法做出的沒有實用價值。就說關斷電感這個問題,參看了好多論壇,看了好多他們說的資料、數據,但實際應用中確是行不通的。雖說是閑時玩玩,但付出了太多的精力和人民幣。為了弄清這個問題,又添置了高頻示波器、高精電感表、電容表,還有諸多的電子元器件。折騰的錢用來買魚,十年吃不玩。最后總結:還是沒有真正搞懂關斷電感大小與實際應用中的關系。

從理論上來說,關斷電感的設計不是太難,前輩們也沒有太騙人,只是他們也只是在靠經驗做,也說不出實際應用所需的具體數值,因為沒有人去系統的搞實際應用試驗,沒搞第一手的電壓電流頻率波形規律的數據,僅僅是在靠實際效果做模糊研究,具體數據沒人測過,所以,也不能太怨前輩們。

最近做了幾個驗證試驗,效果基本上能達到設計數據,但是這些數據去實際應用如何,還真不知道,不過數據可以調整,總能達到想要的效果。

有幾個數據分享一下:

第一個,對雙1225可控硅而言,關斷電感儲能最大時電流尖峰可以做到80-100安,可控硅連續工作無風冷發熱也很小,主要原因是關斷時時間很短

第二個,單硅波形平頂部分持續時間由關斷電感與關斷電容決定,根據上面的數據,背機500瓦以內(電容4微法左右)這個時間僅0.1-0.2毫秒,船機2000-3000瓦(電容20微法左右)這個時間也僅0.5毫秒左右,這個時間在電容一定的前提下,電感越大時間越長,相應的電感儲能尖峰電流越小,但是對固定電感系數的電感發熱損耗不會減小。想功率輸出不變,降低電感損耗,只有增加線徑一途。背機電感線徑選擇1.2-1.5,發熱損耗僅占電感儲能的10%以內,對輸出尖峰電壓降低并不大5%。船機需要增加到1.2-1.5的線徑雙線并繞。

第三個,單硅波形尖峰下降部分持續時間由關斷電容大小和水阻決定,電容一定時,水阻越大時間越長,所以在一定功率輸出前提下要保持這個時間固定,清水關斷電容可以小點,電壓需要升高,渾水可以大點,電壓需要降低。舉例說水阻100歐時,關斷電容3微法,這個時間只有0.3毫秒,電容固定時電壓高低只決定釋放能量大小而已,考慮水阻的容性,這個時間只會更短,這是由電容放電特性決定的。所以很多商家說的調脈寬真心只是吹噓而已,要么就只是調的脈沖間隔時間,對脈沖時間寬度(真正的脈寬)真心調不了。

第四個,呵呵,單硅機點燈都是假的,我500瓦小背機都敢點2根千瓦燈管,亮度還感覺有6成的樣子。。。。

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crowsky
LV.4
9
2016-10-30 11:15
@crowsky
從理論上來說,關斷電感的設計不是太難,前輩們也沒有太騙人,只是他們也只是在靠經驗做,也說不出實際應用所需的具體數值,因為沒有人去系統的搞實際應用試驗,沒搞第一手的電壓電流頻率波形規律的數據,僅僅是在靠實際效果做模糊研究,具體數據沒人測過,所以,也不能太怨前輩們。最近做了幾個驗證試驗,效果基本上能達到設計數據,但是這些數據去實際應用如何,還真不知道,不過數據可以調整,總能達到想要的效果。有幾個數據分享一下:第一個,對雙1225可控硅而言,關斷電感儲能最大時電流尖峰可以做到80-100安,可控硅連續工作無風冷發熱也很小,主要原因是關斷時時間很短第二個,單硅波形平頂部分持續時間由關斷電感與關斷電容決定,根據上面的數據,背機500瓦以內(電容4微法左右)這個時間僅0.1-0.2毫秒,船機2000-3000瓦(電容20微法左右)這個時間也僅0.5毫秒左右,這個時間在電容一定的前提下,電感越大時間越長,相應的電感儲能尖峰電流越小,但是對固定電感系數的電感發熱損耗不會減小。想功率輸出不變,降低電感損耗,只有增加線徑一途。背機電感線徑選擇1.2-1.5,發熱損耗僅占電感儲能的10%以內,對輸出尖峰電壓降低并不大5%。船機需要增加到1.2-1.5的線徑雙線并繞。第三個,單硅波形尖峰下降部分持續時間由關斷電容大小和水阻決定,電容一定時,水阻越大時間越長,所以在一定功率輸出前提下要保持這個時間固定,清水關斷電容可以小點,電壓需要升高,渾水可以大點,電壓需要降低。舉例說水阻100歐時,關斷電容3微法,這個時間只有0.3毫秒,電容固定時電壓高低只決定釋放能量大小而已,考慮水阻的容性,這個時間只會更短,這是由電容放電特性決定的。所以很多商家說的調脈寬真心只是吹噓而已,要么就只是調的脈沖間隔時間,對脈沖時間寬度(真正的脈寬)真心調不了。第四個,呵呵,單硅機點燈都是假的,我500瓦小背機都敢點2根千瓦燈管,亮度還感覺有6成的樣子。。。。

另外一個數據,對于白金機,很多按別人數據做的都沒明白一個原理

第一,白金機是電感放電,水阻越大尖峰越高,放電時間越短

第二,白金機次初級比例不是越大尖峰越高,恰恰相反,這個比例越小尖峰越高,當然前提是儲能尖峰電流一定,比如初級儲能尖峰電流100安,水阻100歐,如果次初級比例是10,那么放電初始電流只有100/10=10安,水阻兩端電壓只有1000伏,如果次初級比例是5,那么這個電壓會有2000伏。

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crowsky
LV.4
10
2016-10-30 14:05
@crowsky
另外一個數據,對于白金機,很多按別人數據做的都沒明白一個原理第一,白金機是電感放電,水阻越大尖峰越高,放電時間越短第二,白金機次初級比例不是越大尖峰越高,恰恰相反,這個比例越小尖峰越高,當然前提是儲能尖峰電流一定,比如初級儲能尖峰電流100安,水阻100歐,如果次初級比例是10,那么放電初始電流只有100/10=10安,水阻兩端電壓只有1000伏,如果次初級比例是5,那么這個電壓會有2000伏。
電白數據: 1,16×32×80CD鐵芯,氣隙開4毫米。 2,輸出功率設計840瓦。 3,主頻250,副頻自己定。 4,輸入電壓24伏。 5,輸入峰值電流125安。 6,初級1.5線四根并繞70匝,次級210匝/280匝/350匝,次級與初級串聯。 7,6只IGBT管FGA25N120驅動,管兩端并6微法電容吸收。 8,保護自己想辦法
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雪中原
LV.2
11
2017-03-24 10:11
@crowsky
電白數據:1,16×32×80CD鐵芯,氣隙開4毫米。2,輸出功率設計840瓦。3,主頻250,副頻自己定。4,輸入電壓24伏。5,輸入峰值電流125安。6,初級1.5線四根并繞70匝,次級210匝/280匝/350匝,次級與初級串聯。7,6只IGBT管FGA25N120驅動,管兩端并6微法電容吸收。8,保護自己想辦法
回來看看,有時間了好好琢磨一下。
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dy-risJrSlt
LV.1
12
2024-09-08 20:10
@crowsky
最新數據,關斷電感用銅線最大電流可以更大一點,關斷電感過電流時間短,幾乎都是零點幾毫秒之間,我們來計算一下每次關斷工作時每米線上的能量損失。首先,假設最大電流100安,則有效電流才100/√2=71安,銅線用1.2的,截面積1平方毫米,每米電阻0.017歐,每米發熱功率P=I2R=85瓦,能量損失W=Pt=85×0.0001=0.0085焦耳,如果線有二十米長,整個電感每次關斷發熱也才0.17焦耳,而關斷工作頻率假設為200,那么電感發熱功率就是34瓦,相對幾百瓦的總功率還算可以接受。當然,我們并不會讓最大電流設計到100安那么大,可以選擇降低一點,比如71安,那么發熱就會降低一半,如果關斷頻率再低點,電感發熱功率又會降一點,所以綜合考慮,電感用1平方毫米線,總長不超過15米,僅從線發熱的角度設計最大電流可以到71-90安左右。經過驗證,母線電壓500伏,關斷電容11.6微法,關斷電感用1.2線在直徑37毫米的PVC管上密繞20匝5層(100匝),電感量經計算約0.42毫亨,最大電流約83安,輸出頻率約80赫茲,無風扇也只能勉強感覺得到電感有點溫熱。

從實際出發,理論聯系實際。贊????

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dy-risJrSlt
LV.1
13
2024-09-08 20:22

在獵木倉之后,這個是最好玩的。蛇,鼠都只彈指一揮間。弄不了魚,鱔(快絕種了,沒了水田沒了繁殖之處)就那他們消遣。

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microdrst
LV.3
14
04-27 16:45
@crowsky
最新數據,關斷電感用銅線最大電流可以更大一點,關斷電感過電流時間短,幾乎都是零點幾毫秒之間,我們來計算一下每次關斷工作時每米線上的能量損失。首先,假設最大電流100安,則有效電流才100/√2=71安,銅線用1.2的,截面積1平方毫米,每米電阻0.017歐,每米發熱功率P=I2R=85瓦,能量損失W=Pt=85×0.0001=0.0085焦耳,如果線有二十米長,整個電感每次關斷發熱也才0.17焦耳,而關斷工作頻率假設為200,那么電感發熱功率就是34瓦,相對幾百瓦的總功率還算可以接受。當然,我們并不會讓最大電流設計到100安那么大,可以選擇降低一點,比如71安,那么發熱就會降低一半,如果關斷頻率再低點,電感發熱功率又會降一點,所以綜合考慮,電感用1平方毫米線,總長不超過15米,僅從線發熱的角度設計最大電流可以到71-90安左右。經過驗證,母線電壓500伏,關斷電容11.6微法,關斷電感用1.2線在直徑37毫米的PVC管上密繞20匝5層(100匝),電感量經計算約0.42毫亨,最大電流約83安,輸出頻率約80赫茲,無風扇也只能勉強感覺得到電感有點溫熱。

電感的發熱是用有效電流來算,實際比平均電流要大。不過題主將va當做電感是錯誤的,實際上電感的消耗,是va的百分之個位數。但是電阻大了消耗也是不低的,電感越小損耗越小,但是對可控硅的沖擊越大。單硅機關斷的條件是負載電阻必須大于2√L/C 所以,電感越小使用的水質要求越低,電容越大可以在更低的水質中關斷。

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