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【我是工程師第四季】48V-220V大功率正弦波逆變器硬件實現過程

  方案名稱:純正弦波逆變器制作過程

  輸入電壓:DC42-58V     輸出電壓:純正弦波AC220V (可無級調節)

  目標功率:5000W   (能上多大算多大) 

  保護措施: 過壓、欠壓保護,在45V啟動低電壓報警,模仿UPS低電壓滴滴聲,電壓越低節奏越快,直達低于40V欠壓關斷。

  過溫保護: 散熱器溫度超過40度,啟動風扇,隨著溫度越高,風扇轉速自動提高,超過75度停止輸出保護。

  逆變器開機軟啟動,電壓慢慢提到額定電壓, 當短路情況時會鎖死,延時2S,軟啟動重啟,短路沒有減除會重復嘗試啟動,當過載發生是也會發生同樣的動作。

 樣機圖:

5000W

2222

這兩張圖是組裝完的圖,但是還沒有做完全部調試,整個的制作過程及一些經驗分享我會在后面慢慢貼出來 

  

  

全部回復(53)
正序查看
倒序查看
flying123
LV.6
2
2018-01-28 16:34
沙發
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廖遠方
LV.9
3
2018-01-29 08:19
這種布局我喜歡.贊一個!
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2018-01-29 10:07
高頻逆變器的主拓撲體結構都是大同小異,但是在PCB的布板上是很有技術要求的,在按照規則的前提下還要考慮的電氣原理,哪些線路可以怎么走,哪些線路不能怎樣走,都是覺得一個產品的性能可靠性的重要因素,也是在調試板子的時候就會發現,有些板子很難調,有的板子很好調,都是跟PCB走線有直接關系,

這個板子的原理圖和PCB都是自己畫的,所以在布板的時候會清晰一點 這個逆變器在  我是工程師第二季就發出來過 貼出地址感興趣的朋友可以看一看,這個貼http://m.daogou-taobao.cn/bbs/1516555.html  當時這個1500W的沒有完全弄完,出現的問題很多 僅實現了功能,穩壓效果不理想等 。現在這板在原來的基礎上加了很多的完善。 加上了后級穩壓

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2018-01-29 10:27
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2018-01-29 10:44
@電源技術磚家
高頻逆變器的主拓撲體結構都是大同小異,但是在PCB的布板上是很有技術要求的,在按照規則的前提下還要考慮的電氣原理,哪些線路可以怎么走,哪些線路不能怎樣走,都是覺得一個產品的性能可靠性的重要因素,也是在調試板子的時候就會發現,有些板子很難調,有的板子很好調,都是跟PCB走線有直接關系,[圖片][圖片]這個板子的原理圖和PCB都是自己畫的,所以在布板的時候會清晰一點這個逆變器在 我是工程師第二季就發出來過貼出地址感興趣的朋友可以看一看,這個貼http://m.daogou-taobao.cn/bbs/1516555.html 當時這個1500W的沒有完全弄完,出現的問題很多僅實現了功能,穩壓效果不理想等。現在這板在原來的基礎上加了很多的完善。加上了后級穩壓

廢話不多說

后級整理管有的30A600V MBR30600

前級的功率管準備用200V的IRFP4668, 八只 。但是現在沒有現成的,所以先裝4只FQA5525先調試,MOS管用的TC4427A雙路驅動,一路驅動2顆MOS管,一顆芯片驅動4顆MOS管,前級推挽用8顆MOS管 兩片TC4427驅動,大家看圖可以發現,驅動IC離MOS很近,這是非常重要的,驅動IC離MOS越近越可靠,驅動波形也會越漂亮的,我看多很多設計,MOS管拉得老遠結果帶負載時驅動波形到處長毛,那是不好的。

看到白色DIP封裝的是一顆電流采樣光耦A7840,對輸出交流的電流采樣,變頻器上常可以見到它的身影,個人覺得還是挺好用,就是有個缺點就是需要兩路5V的供電,加上有點小貴。

接下來看一下輔助電源,EE19 5+5變壓器,手工打造 ,輔助電源的可靠性對于逆變器或者開關的性能影響是非常大的,輔助電源必須保證其可靠穩定性 我這個輔助電源的驅動IC 是3843 經典電路不多分析。

測試輔助電源是的照片,可以看到輔助電源的MOS驅動波形是很穩的,不抖更不能有滋滋聲。加一個風扇200MA 電壓輸出電壓基本不變。輸入電壓15V-70V占空比平滑變化,輸出電壓不動。

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2018-01-29 16:32
@廖遠方
這種布局我喜歡.[圖片]贊一個!
感謝支持哈哈
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2018-01-29 16:33
@電源網-璐璐
感謝支持哈哈哈
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2018-01-30 12:33

手工焊接的驅動板,沒辦法需要這么多器件才能實現功能

空載時出正弦波了

輸入電壓42V,母線電壓322V,輸出交流電壓223V

輸入電壓55V 母線電壓426V,輸出電壓222V。

帶點小負載試試 ,電壓及波形是不動的。

軟啟動波形

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2018-01-30 17:58
@電源技術磚家
手工焊接的驅動板,沒辦法需要這么多器件才能實現功能空載時出正弦波了輸入電壓42V,母線電壓322V,輸出交流電壓223V輸入電壓55V母線電壓426V,輸出電壓222V。帶點小負載試試,電壓及波形是不動的。軟啟動波形
霸個位                                 
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xd285070
LV.7
11
2018-01-30 19:24
@電源技術磚家
手工焊接的驅動板,沒辦法需要這么多器件才能實現功能空載時出正弦波了輸入電壓42V,母線電壓322V,輸出交流電壓223V輸入電壓55V母線電壓426V,輸出電壓222V。帶點小負載試試,電壓及波形是不動的。軟啟動波形
不知道能不能搞直流可調輸出啊!
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2018-01-30 21:36
@xd285070
不知道能不能搞直流可調輸出啊!
可行,后級就是一個的D類放大器,加基準源就可以,可正負極性輸出 但目前控制板沒加這個功能
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貓虎的
LV.1
13
2018-01-30 22:05
666,大神的操作就是6
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xd285070
LV.7
14
2018-01-31 16:50
@電源技術磚家
可行,后級就是一個的D類放大器,加基準源就可以,可正負極性輸出但目前控制板沒加這個功能
高壓直流可調電源很少,很少的,而且相當貴,調試llc那些很是方便
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2018-01-31 18:07
@xd285070
高壓直流可調電源很少,很少的,而且相當貴,調試llc那些很是方便

我有空去做一下這個實驗,之前是做過的,但是沒有做恒流,不敢隨便玩,畢竟母線電壓很高

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870694706
LV.5
16
2018-01-31 21:54
@電源技術磚家
我有空去做一下這個實驗,之前是做過的,但是沒有做恒流,不敢隨便玩,畢竟母線電壓很高
兩個變壓器PQ5050吧這個好像搞不了5000W 吧,我的板子設計是4個PQ5050打算出5000W,可以見我的帖子
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yywang
LV.6
17
2018-02-01 08:55
霸氣
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2018-02-01 09:32
@870694706
兩個變壓器PQ5050吧這個好像搞不了5000W吧,我的板子設計是4個PQ5050打算出5000W,可以見我的帖子
你也用的是48V輸入嗎,有沒有連接看看
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ly354889
LV.1
19
2018-02-01 17:42
@電源技術磚家
高頻逆變器的主拓撲體結構都是大同小異,但是在PCB的布板上是很有技術要求的,在按照規則的前提下還要考慮的電氣原理,哪些線路可以怎么走,哪些線路不能怎樣走,都是覺得一個產品的性能可靠性的重要因素,也是在調試板子的時候就會發現,有些板子很難調,有的板子很好調,都是跟PCB走線有直接關系,[圖片][圖片]這個板子的原理圖和PCB都是自己畫的,所以在布板的時候會清晰一點這個逆變器在 我是工程師第二季就發出來過貼出地址感興趣的朋友可以看一看,這個貼http://m.daogou-taobao.cn/bbs/1516555.html 當時這個1500W的沒有完全弄完,出現的問題很多僅實現了功能,穩壓效果不理想等。現在這板在原來的基礎上加了很多的完善。加上了后級穩壓
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870694706
LV.5
20
2018-02-01 20:17
@電源技術磚家
你也用的是48V輸入嗎,有沒有連接看看
我板子是通用的可以看看我的帖子
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ly354889
LV.1
21
2018-02-01 22:23
**此帖已被管理員刪除**
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2018-02-02 08:44
@ly354889
**此帖已被管理員刪除**

輸出是220V正弦交流電

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2018-02-02 08:54
@ly354889
**此帖已被管理員刪除**
是直流輸出吧,這種電源最主要的是主電路結構的設計,絕緣方面的設計,輸出電壓采樣的設計,其他的控制電路跟普通電源差別不大,單片機控制的話PID控制一定要做好。
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2018-02-02 09:06
@870694706
我板子是通用的可以看看我的帖子

看到你的帖子確實很震撼,我等MOS管回來后就裝上去試一試效果

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gaobao_1
LV.4
25
2018-02-02 19:22
@電源技術磚家
手工焊接的驅動板,沒辦法需要這么多器件才能實現功能空載時出正弦波了輸入電壓42V,母線電壓322V,輸出交流電壓223V輸入電壓55V母線電壓426V,輸出電壓222V。帶點小負載試試,電壓及波形是不動的。軟啟動波形
樓主的變壓器真漂亮啊,板子也不錯花了不少功夫吧,學習。樓主說說體會
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2018-02-03 23:35

今天調試一下,還是有很多發現的,最大的發現就是逆變器沒那那么簡單!! 

   慢慢說一下我一天的調試過程..各位高手一起分析》》》》》

下圖是買的MOS管和IGBT,雖然的是拆機的,但是話說的好:好器件不如好設計嘛~~主要還是qiong

裝機:

背面準備過大電流,上了錫

裝完,斷開后級上電,看下MOS驅動波形

看一下DS波形,DS波形也是很干凈,(空載)沒什么尖峰電壓,哪有說的那么恐怖...

斷開中間電壓的欠壓保護看一下H橋IGBT的驅動波形+12V -5v(上下管)

準備好了上負載,負載時地上的電阻負載,供電用艾默生的U2900模塊,53V輸出,最大電流是60A輸出,先帶個1000W看看

紫色是輸出的電壓波形,中間彎了找不到原因,綠色為輸入電流波形,看似還正常

再加負載電源帶不起來,于是換大的電源柜。。

換100A大電源柜繼續帶負載

負載加到2500W

發現不對勁的地方,100A的電源柜輸出61A時就亮CC模式,什么鬼~~

查看電流波形...

綠色為輸入的電流波形,可以看到輸入電流的波形峰值達到100A,所以電源柜亮C.C模式,這個問題之前在斬波電路中遇到過的。但是在推挽升壓中也這么厲害,哪位大神路過請指教~~

先這樣,帶一會負載看看溫升,前級推挽MOS溫度到60,H橋IGBT是20度,輸入電容溫度57,整流管溫度35 變壓器線包54度.

還是風冷,看來是很不正常的工作了。。

我想是不是變壓器次級串聯電容引起的,于是用導線短接諧振電容  ,帶上1000w一瞬間火花四濺,嚇得趕緊關掉電源柜,

有可能跟買的接腳MOS管有關,MOS用的90A 200V 耐壓。

經檢查,只壞了兩只MOS管,和驅動IC 換好之后繼續干:100A的電源柜太猛,炸管容易嚇到,所以用艾默生電源模塊帶2000W,由于模塊在輸出60A就進入CC,所以峰值電流被嵌位。

紫色為DS波形,發現有很強的毛刺。

我的天,毛刺在帶負載居然冒出這么高。。200V耐壓的MOS到極限了、

于是經過半天的敲打實驗,中途又炸了兩只MOS管。 

最終在次級繞組串聯100u電感,發現發現輸入電流波形平滑很很多。。發現一個規律,隨著傳入的電感加大,DS的尖峰越高,中間電容的電壓越低,繼續加大電感,輸入電流波形越平滑 DS尖峰電壓越高,中間電壓越的,繼續加大....MOS 擊穿短路了。忘記MOS耐壓是200V

調整最佳電感量的,使輸入電流波形,中間電壓,DS峰值電壓都可以接受的情況下帶2000W負載,算了一下效率 也在91.37% 

這是今天的實驗過程,明天繼續探索,希望已經有這方面經驗的朋友,大神指點一下 

3
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楊占倉
LV.3
27
2018-02-04 07:54
@電源技術磚家
今天調試一下,還是有很多發現的,最大的發現就是逆變器沒那那么簡單!!   慢慢說一下我一天的調試過程..各位高手一起分析》》》》》下圖是買的MOS管和IGBT,雖然的是拆機的,但是話說的好:好器件不如好設計嘛~~主要還是qiong[圖片]裝機:背面準備過大電流,上了錫裝完,斷開后級上電,看下MOS驅動波形看一下DS波形,DS波形也是很干凈,(空載)沒什么尖峰電壓,哪有說的那么恐怖...斷開中間電壓的欠壓保護看一下H橋IGBT的驅動波形+12V-5v(上下管)準備好了上負載,負載時地上的電阻負載,供電用艾默生的U2900模塊,53V輸出,最大電流是60A輸出,先帶個1000W看看紫色是輸出的電壓波形,中間彎了找不到原因,綠色為輸入電流波形,看似還正常再加負載電源帶不起來,于是換大的電源柜。。換100A大電源柜繼續帶負載負載加到2500W發現不對勁的地方,100A的電源柜輸出61A時就亮CC模式,什么鬼~~查看電流波形...綠色為輸入的電流波形,可以看到輸入電流的波形峰值達到100A,所以電源柜亮C.C模式,這個問題之前在斬波電路中遇到過的。但是在推挽升壓中也這么厲害,哪位大神路過請指教~~先這樣,帶一會負載看看溫升,前級推挽MOS溫度到60,H橋IGBT是20度,輸入電容溫度57,整流管溫度35度變壓器線包54度.還是風冷,看來是很不正常的工作了。。我想是不是變壓器次級串聯電容引起的,于是用導線短接諧振電容 ,帶上1000w一瞬間火花四濺,嚇得趕緊關掉電源柜,有可能跟買的接腳MOS管有關,MOS用的90A200V耐壓。經檢查,只壞了兩只MOS管,和驅動IC換好之后繼續干:100A的電源柜太猛,炸管容易嚇到,所以用艾默生電源模塊帶2000W,由于模塊在輸出60A就進入CC,所以峰值電流被嵌位。紫色為DS波形,發現有很強的毛刺。我的天,毛刺在帶負載居然冒出這么高。。200V耐壓的MOS到極限了、于是經過半天的敲打實驗,中途又炸了兩只MOS管。 最終在次級繞組串聯100u電感,發現發現輸入電流波形平滑很很多。。發現一個規律,隨著傳入的電感加大,DS的尖峰越高,中間電容的電壓越低,繼續加大電感,輸入電流波形越平滑DS尖峰電壓越高,中間電壓越的,繼續加大....MOS擊穿短路了。忘記MOS耐壓是200V[圖片]調整最佳電感量的,使輸入電流波形,中間電壓,DS峰值電壓都可以接受的情況下帶2000W負載,算了一下效率也在91.37% 這是今天的實驗過程,明天繼續探索,希望已經有這方面經驗的朋友,大神指點一下 
樓主真牛
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tianyao9393
LV.5
28
2018-02-06 09:37
@電源技術磚家
今天調試一下,還是有很多發現的,最大的發現就是逆變器沒那那么簡單!!   慢慢說一下我一天的調試過程..各位高手一起分析》》》》》下圖是買的MOS管和IGBT,雖然的是拆機的,但是話說的好:好器件不如好設計嘛~~主要還是qiong[圖片]裝機:背面準備過大電流,上了錫裝完,斷開后級上電,看下MOS驅動波形看一下DS波形,DS波形也是很干凈,(空載)沒什么尖峰電壓,哪有說的那么恐怖...斷開中間電壓的欠壓保護看一下H橋IGBT的驅動波形+12V-5v(上下管)準備好了上負載,負載時地上的電阻負載,供電用艾默生的U2900模塊,53V輸出,最大電流是60A輸出,先帶個1000W看看紫色是輸出的電壓波形,中間彎了找不到原因,綠色為輸入電流波形,看似還正常再加負載電源帶不起來,于是換大的電源柜。。換100A大電源柜繼續帶負載負載加到2500W發現不對勁的地方,100A的電源柜輸出61A時就亮CC模式,什么鬼~~查看電流波形...綠色為輸入的電流波形,可以看到輸入電流的波形峰值達到100A,所以電源柜亮C.C模式,這個問題之前在斬波電路中遇到過的。但是在推挽升壓中也這么厲害,哪位大神路過請指教~~先這樣,帶一會負載看看溫升,前級推挽MOS溫度到60,H橋IGBT是20度,輸入電容溫度57,整流管溫度35度變壓器線包54度.還是風冷,看來是很不正常的工作了。。我想是不是變壓器次級串聯電容引起的,于是用導線短接諧振電容 ,帶上1000w一瞬間火花四濺,嚇得趕緊關掉電源柜,有可能跟買的接腳MOS管有關,MOS用的90A200V耐壓。經檢查,只壞了兩只MOS管,和驅動IC換好之后繼續干:100A的電源柜太猛,炸管容易嚇到,所以用艾默生電源模塊帶2000W,由于模塊在輸出60A就進入CC,所以峰值電流被嵌位。紫色為DS波形,發現有很強的毛刺。我的天,毛刺在帶負載居然冒出這么高。。200V耐壓的MOS到極限了、于是經過半天的敲打實驗,中途又炸了兩只MOS管。 最終在次級繞組串聯100u電感,發現發現輸入電流波形平滑很很多。。發現一個規律,隨著傳入的電感加大,DS的尖峰越高,中間電容的電壓越低,繼續加大電感,輸入電流波形越平滑DS尖峰電壓越高,中間電壓越的,繼續加大....MOS擊穿短路了。忘記MOS耐壓是200V[圖片]調整最佳電感量的,使輸入電流波形,中間電壓,DS峰值電壓都可以接受的情況下帶2000W負載,算了一下效率也在91.37% 這是今天的實驗過程,明天繼續探索,希望已經有這方面經驗的朋友,大神指點一下 
看了樓主調試的過程過程,  我覺得你的機器還會出很多問題,    機器屬于實驗階段
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2018-02-06 13:49
@tianyao9393
[圖片]看了樓主調試的過程過程, 我覺得你的機器還會出很多問題,[圖片]  機器屬于實驗階段
知道還會出很多問題就分享分享你的經驗唄
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2018-02-07 10:24
@tianyao9393
[圖片]看了樓主調試的過程過程, 我覺得你的機器還會出很多問題,[圖片]  機器屬于實驗階段
自己會的人說這種話,那叫輕狂,因為有好多大牛都不會說話的;自己不會還說這種話,那叫無知;自己會一點說這種話,說明不是學生就是底層員工。
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2018-02-07 15:36

有做了實驗,最大上到48V/ 75A  輸出3000W,加負載已經加不上去,電源柜亮C.C  電流波形實在太難看 效率也不好,帶了10分鐘,主要發熱是前級,后級的溫度是可以接受。

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