Самодельный ИБП

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Вопрос скорее всего к Николаю. Поигрался с ШИМ. для экономии времени и нервов взял 5 импульсов на полуволну. Трансформатор схавал отлично, получил около 1 кВт . ключи смогут выдавить спокойно до 20 кВт. Так чо вопрос только в трансе,- лень было тянуть на 8 кВт и весом около 100 кг чоб проверить. ХХ около 200 мА. Думаю чо без ущерба для схемы и опять же нервов смогу повысить количество импульсов до 10-30, при этом мне кажется чо холостой ход понизится и доведу до мощности 5 кВт. Теперь вопросы:
1. На сколько мотать вторичку чоб потом попытаться слепить с этого синус.
2. Достаточно 10-30 импульсов для нормальной работы всего на мощности инвертора в доме.
3 Фильтр на высоковольтной части сложный будет?
спасибо.

 

Ключи-то какие? Выше частота - проще фильтр.
Но биполярники с ИЖБТ не всегда тянут даже 20 кГц и разводка силовых проводов становится проблемой.
Схему покажите тоже, если хотите правильные ответы.

Смотря сколько акков на входе.
На выходе 230В обычно, так что коэффициент трансформации зависит от способа возбуждения транса (пуш-пулл, мост или треугольник) и напряжения АКБ.

Программу В. Денисенко (старичок51 на многих электронных форумах) CalcPFCringCores не удосужились открыть и побаловаться?
Там же потери ватт от числа колец и индукция в сердечнике (сколько до насыщения) сразу видны.

 

Ключи Ткд, Схемку выкладывал выше, пуш-пул, только вместо тл494 микроконтроллер, акумов у меня хватает.

 

Мы не ищем простых путей
И потом, этот инвертор - первый опыт в силовой электронике, по-этому важно всё пощупать своими руками.

 

Не могу найти параметры вот этого феррита https://www.brownbear.ru/components/frr-9.5.html
Отверстие у него как раз под толстый шланг квадратов на 50 для низковольтной части, да и цена вполне.
Появилась мысль обуть всю первичку в эти ферриты.

 

Странные у вас преобразователи. С какого напряжения вы включаете ваши ключи? С 12В?
Для справки, вот справочный лист на ТКД-165: www (dot) 155la3 (dot) ru/datafiles/tkd165.pdf. Эти составные транзисторы, "ключи", при базовом токе в 2.5А и токе коллектора 25А будут иметь до 3В напряжение насыщения. Что у вас в базах, какой "драйвер"? Тот, что показывали раньше, не закрывает транзисторы достаточно быстро.
20кВт это при каком токе? 20кВт/10.4В=1.9кА?

Ваши "ключи" включаются 2.5мкс, выключаются 10мкс. Ну, может чуть шустрее. Потолок по частоте где-то кГц 8. Выше будут ещё большие потери. В принципе, до 50 импульсов на полупериод 50Гц можно пробовать.

1. Вопрос ещё, на какое напряжение у вас певичка? Если считать под нагрузкой, то коэффициент трансформации может быть аж до 220*2^0.5/(10.4-3)=41.5. Это бешеное соотношение токов. На 10А выходного тока нужно 10*41.5=415А тока ключей. И КПД с вашими "ключами" будет до 73% без учёта потерь трансформатора.
2. Импульсов может быть сколько угодно, хоть один на полупериод. Вопрос в том, как это отфильтровать? См. п. 3.
   
3. Можно настроить LC-контур на 50Гц и питать его прямоугольниками с ШИМ 50Гц. При высокой добротности контура, на выходе всё равно будет синусоида. Но это огромный вес, большие габариты и потери энергии на перекачку тока в контуре. Чем меньше разницы между частотой модуляции и частотой отфильтрованного напряжения, чем сложнее фильтр.

Собственно, фильтрация - это большая проблема. И она усугубляется тем сильнее, чем ниже частота ШИМ. На что советую обратить внимание:

• Обычный однозвенный LC-фильтр является колебательным звеном и имеет своё характеристическое сопротивление Ro=(L/C)^0.5.
• Если характеристическое сопротивление фильтра будет намного больше сопротивления нагрузки, фильтр начнёт вносить затухание в полезное напряжение 50Гц и будет работать как индуктивность последовательно с нагрузкой, ухудшая стабильность выходного напряжения инвертора при изменении нагрузки.
• Если характеристическое сопротивление фильтра будет намного меньше сопротивления нагрузки, например, в режиме малой нагрузки инвертора, фильтр начинает работать как колебательный контур. При скачках потребления, этот контур будет создавать колебания со своей резонансной частотой. Для случая резкого сброса нагрузки, чтобы избежать звона на частоте фильтра, необходимо применять отдельный демпфер.
  
• Простой LC-фильтр работает хорошо тогда, когда характеристическое сопротивление фильтра равно сопротивлению нагрузки. Однако почти во всех применениях инверторов, характер нагрузки не определён заранее, не фиксирован.
• Чем ниже частота модуляции, тем круче должна быть частотная характеристика фильтра, иначе не удастся достаточно подавить несущую частоту. Фильтр приходится делать многозвенным (в том числе используя индуктивность рассеяния НЧ-трансформатора), либо приходится мириться с пульсациями на выходе. С этой точки зрения выгоднее иметь высокую частоту ШИМ - облегчается фильтрация. Реализуемые фильтры имеют меньшие габариты и обеспечивают лучшую стабильность выходного напряжения.
• Оптимальная резонансная частота фильтра - не средняя, межу 50Гц и несущей ШИМ, а средняя логарифмическая. ШИМ 5кГц - фильтр 500Гц. ШИМ 23.4кГц - фильтр 1082Гц, ШИМ 50кГц - фильтр 1581Гц. Суть в том, чтобы частота настройки фильтра оказалась одинаково далеко в разах как от несущей ШИМ, так и от полезной 50Гц. Тогда, с одной стороны, за счёт отдалённости резонанса фильтра от несущей ШИМ будет обеспечиваться хорошее ослабление ШИМ, а с другой стороны, за счёт отдалённости резонанса фильтра от 50Гц, будет обеспечиваться малое влияние фильтра на выходное напряжение 50Гц.
• Всегда проверяйте ваш вариант фильтра на разных нагрузках и, особенно, на перепадах нагрузки. Очень тяжёлый для фильтра тест - резкий сброс нагрузки при наличии максимального тока. Возможен звон с большой амплитудой. Лучше моделировать прежде, чем проверять в железе.

В общем, мой ответ на вопрос 3 таков: Фильтр не сложный, дроссель и ёмкость. Но выбрать их нужно тщательно, с проверкой. И полностью отфильтровать пульсации не получится. Или фильтр не будет тянуть нагрузку (будет просадка под нагрузкой), или фильтр не будет хорошо фильтровать. Добьётесь того, чтобы провода, трансформаторы и дроссели приборов дома "не пели" - уже хорошо.

 

Спасибо. Выбор ключей для меня очевиден,- я чайник. Эти ключи убить сложно, почти невозможно. мне очень нравятся. они прямого тока держат 250А и прощают уж очень много ошибок. Не нужно бегать в магазин за транзисторами взамен взорванных импортных, драйверов не требуется, раскачиваю обычным дарлингтоном. когда отработаю все, возможно заменю на более скоростные модули.
Опыты ставлю на напряжениях 24-48 вольт, трансы мотаю на 48 сразу и включаю сначала на 12, 24 и только потом 48.
На выходных буду вкачивать в транс ШИМ на 7, 20 и 30 импульсов.
Частоту я думаю повышать более 8 кгц я и так не буду, здесь вопрос уже в защите ,- чоб успело вырубить случись чего, я как понимаю 5-7 кгц еще нормально, выше можно и не успеть.\
Еще раз спасибо, я получил ответ пока на все свои вопросы, если опыты пойдут нормально,- отпишусь.

 

Будете бегать на АЗС за топливом для бензогенератора или в энергосбыт платить за зарядку аккумов (или зарабатывать на это)
Имея КПД 10-20-киловаттного преобразователя 60-65%, некоторые детальки дешевле сдать в цветмет, чем долго эксплуатировать при дорогой энергии.
Какие ключи были в советском UPS - тиристоры или такие же ТКД?

Кстати тиристорный фильтр-стабилизатор сети для меандра вспомнил, но всего 1 кВт.
https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=152071
Сложность схемы - примерно как синусный инвертор 60Вт с радиокота без прошивок, но с тучей подстроечников.
Да ещё тяжёлые нестандартные моточные изделия.

Это могут быть и помехоподавляющие трубки с прямоугольной петлёй гистерезиса, т. е. их задача - греться.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Ферритовый_фильтр
"1) Индуктивность. Часть мощности ВЧ-волны отражается обратно в кабель.
2) Поглотитель. Часть мощности ВЧ-волны рассеивается в феррите, что более предпочтительно.
3) Смешанный режим."

Нам выгоднее малотеряющий феррит, номер 1.
И индуктивность таких труб мала для килогерц.
0,62-0,67 мкГн тут намеряли, в 17-19 раз индуктивнее прямого провода:
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?6249-%D4%E5%F0%F0%E8%F2%EE%E2%FB%E5-%E7%E0%F9%E5%EB%EA%E8-%CE%EF%FB%F2-%F0%E0%E7%ED%EE%EE%E1%F0%E0%E7%ED%EE%E3%EE-%EF%F0%E8%EC%E5%ED%E5%ED%E8%FF/page4

А у меня "непонятки":
Намотал на свой 6 кг экс-ЛАТР 10 витков пробных, получилось понижение 232/8,7В на ХХ из сети.
В повышающем режиме (плата EGP1000W, 8 полевиков, DT=500us) до 226В транс железом трещит громче, чем от сети 232В.
Питание 12,0 В через 10мОм шунт.
Ток ХХ с 4-мя жёлтыми кольцами от ДГС БП ATX (D=27, h=11мм): 810мА
с двумя кольцами без красного провода 15 см: 690мА
без колец: 670 мА
С двумя параллельными MKP кондёрами 0,47мкФ во вторичке транс трещит громче всего, ток ХХ за 1 А переваливает.
Пока оставил на всякий случай на сетевом выходе пленку 2200пФ 1600В, чтоб тестер и ООС не дурили от ВЧ.

Зато с 4-мя кольцами потребляемый DC ток с нагрузкой инвертора в виде ЛН 25Вт, 217В:
3,10А
без колец: 3,18 А

Кто объяснит такие противоречивые результаты? Тестер от помех с ума сходит?

Первичку ещё утолщать буду, пока сматываю провода со старых ТС-180 и т. д.

 

Про ферритовые помехоподавляющие трубки:

Согласен. Я пробовал использовать такие трубки как трансформатор напряжения (не как дроссель). Работали, вроде не грелись. Но КПД с нормальными сердечниками был выше. Цифр не помню уже.

Зачем по два витка пропускаете через каждое кольцо? То, как у вас намотано на фото - это по два витка.
Лучше смотреть осциллографом на датчике тока. Хотя при шунте 10мОм нужен осциллограф с батарейным питанием.
Попробуйте пропустить витки так:

Возможно, измерительные приборы станут меньше чудить.

P. S. Стяните все провода с токами туда-обратно вместе, между собой. К примеру, с платы, с выходов полумостов, оба провода прямо у платы сведите вместе и ведите к дросселю рядом, стянутыми. Можно не перевивать, чтобы не увеличивать длину. Но стянуть вместе. И от дросселя к трансформатору НЧ тоже ведите стянутыми вместе. Разделяться они должны только непосредственно на трансформаторе. Не должно быть петель в воздухе (и вообще петель) из одного провода. Везде рядом должен идти обратный провод. За это макет отблагодарит вас минимумом звона и стабильными данными измерений.

 

Это всё меняет. На 48В КПД с вашими ключами будет уже приличным. Но имейте ввиду, при большем напряжении и больших токах транзисторы закрываются медленнее. Следите за "мёртвым временем" - паузой между закрытием одного ключа и открытием другого для исключения сквозных токов, когда один ключ ещё не закрылся, а другой уже открылся.

Для достижения 5кГц нужно доработать ваш драйвер. Нужно обязательно добавить ключик, который будет "тянуть вниз" базу ключа-Дарлингтона. Это нужно для ускорения закрытия.

 

С сквозняками у меня пока все нормально,- добавил экспериментально в базы резисторов на минус, пока хватает. Если будет мало буду переделывать.
И все таки какое ваше мнение- хватит 5 кГц для нормальной работы всего в доме? или стоит лезть выше? Просто есть надежда на выходных получить малый ХХ на этих частотах и больших мощностях. И схемка детская. Мне пока пишут програмки для жмени микроконтроллеров .

 

Практически КЗ на частоте 23 кГц.
Ваши кольца это (скорее всего) распыленное железо с таким количеством витков они ничего не фильтруют.
Найдите любые ферритовые кольца, намотайте на них витков 5-10, увеличте количество витков в первичке хотя бы до 20, на вход VBF подайте около 3-х вольт от батарейки и добейтесь приемлемого синуса на входе первички в холостом режиме и потреблении 150-250 мА.
На напряжение на выходе пока внимание не обращайте. После этого будет понятно куда плыть дальше и сколько желательно домотать на выходную обмотку.
И да, без осциллографа здесь делать нечего.

 

Зря вы так, кпд на этих транзисторах не такое уж маленькое, если частота не большая, а за счет простой схемы и нормального транса ХХ небольшой.

 

ИМХО, ферритовые кольца с 5-10 витков будут фиьлтровать лишь холостой ход. Иначе будут насыщаться.
У @user343 действительно порошковое железо. Предположительно смесь #26 по каталогу Микрометалс (ссылки давал пару страниц назад). Проницаемость 75. Размер, предположительно, T106. Кольцо T106-26 имеет индуктивность одного витка 93нГн, диаметр 26.9мм, внутренний 14.5мм, высоту 11.1мм, длину средней магнитной линии 6.49см, сечение 0.659см^2 (данные из каталога micrometals. com).
Вот какая индуктивность и какое насыщение получается при подмагничивании постоянным током двух колец с двумя витками (как на фото выше):

До 20А без насыщения, индуктивность около 0.7мкГн. Примерно на 100А условное насыщение. При 300А индуктивность падает уже 4 раза. Но насыщение плавное.
В принципе, если хотите получить макс. КПД при токе порядка 3А, можно мотать 20/3=6 витков.

 

Вот оптимальный дроссель на вашу нагрузку в 3А: