Самодельный ИБП

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Вроде мне начинает казаться что начинаю разбираться а тут вы утверждаете, что коэффициент трансформации зависит от запаса по коэффициенту заполнения. Это я вообще не понял.
Всегда считал, что коэффициент трансформации это параметр только трансформатора и зависит только от соотношения числа витков в обмотках, причем тут коэффициент заполнение ШИМ?
Про оптимальный коэффициент заполнения на ХХ и номинальной нагрузке ещё поговорим, а сейчас не могли бы вы коротко сформулировать в чем слабость моего транса? А то из вашего сравнения с каким-то другим трансом я ничего не понял.

 

Ну, тогда расскажите, как вы выбираете коэффициент траснформации? Экспериментально?

Если вам дали трансформатор и запретили его перематывать, то коэффциент трансформации это данность и зависит лишь от соотношений витков. В остальных случаях он по-прежнему определяет соотношения витков, но зависит от того, что вы хотите, как вы его рассчитали.
Если ваш контроллер и мост могут нормально работать при заполнении 100%, то и коэффициент трансформации нужно брать таким, чтобы при всех просадках напряжения, когда ключи открыты на 100%, трансформатор обеспечил заданное выходное напряжение при полной нагрузке.
Если вы меняете коэффициент трансформации, то при одних и тех же напряжениях постоянного тока на входе и переменного на выходе, контроллер будет использовать разные кээффициенты заполнения ШИМ. И наоборот. Если ограничиться максимальным значением заполнения ШИМ менее 100%, то и коэффициент трансформации придётся менять - увеличивать.

Честно говоря, думал вы лучше подготовлены. Я написал, что у вас трансформатор имеет слишком много витков для заявленной мощности в 1000Вт. То есть, или он имеет недостаточную габаритную мощность, попросту мал, или слишком малое сечение железа. А значит, много витков. Много витков это плохо - больше дорогой меди и больше падение напряжения на трансформаторе.
В принципе, в некоторых пределах можно варьировать соотношения объемов меди и железа, оставаясь при той же габаритной мощности и том же КПД. Когда уходите "в медь", получается меньше ток холостого хода, но больше просадка под нагрузкой на оммическом сопротивлении и индуктивности рассеяния. Когда уходите "в железо", больше потери на перемагничивание на ХХ, зато меньше просадка под нагрузкой - меньше оммическое сопротивление обмоток и меньше индуктивность рассеяния.
Я отметил, что в вашем трансформаторе соотношение медь/железо выше, чем в трансформаторе схожего назначения и сопоставимых мощности и габаритов. Так же я понял, что просадка под нагрузкой сейчас является главной проблемой в вашей конструкции. Поэтому сделал замечания касательно трансформатора - он является проблемой. Решение - снизить до предела количества витков в том числе и вторичной обмотки, если трансформатор взяли стандартный на 230В. Ещё радикальнее - использовать трансформатор с большим сечением магнитопровода при том же сечении окна. То есть, уйти "в железо".

P. S. Так на какой ток вы рассчитывали ваши ключи? Какие конкретно и по сколько штук?

 

У них много денег, плановая замена и аккумуляторщик в штате (который кстати на одном форуме плевался на последовательные сборки за глючность и врагу бы их не пожелал). А у нас желателен износ до полной потери ёмкости. Перемножение вероятностей отказов типа обрыв в последовательных цепочках не нужно.

Недавно он про них написал: https://www.forumhouse.ru/posts/16359428/
Кристаллы способны на ~1кА кратковременных, да ещё их по 2 шт параллельно. Скорее 75-150А выводы сгорят или плата.

120-150 кГц ЕМНИП успевают пропускать. Но и дороговаты и 10-20 мА от 5В постоянно жрут.

Тут уж много раз хотели lossless датчик по падению напр-я на сопротивлении открытого канала.
Накидал схемку по мотивам антиэлектроники ПН7-1600. У них только ток половины пуш-пулла измерялся (экономщики, блин). Я к их схеме ещё один мелкий полевик и 2 диода SS14 добавил, а дополнительные операционники не хочу. С моими 5-7 мОм запараллеленными по 2 силовыми полевиками должно прокатить. 3,5мОм*100А=0,35В
Критикуйте.

Выход OVC опечатка, должно быть OCP (overcurrent protection). С него пойдёт на штатный компаратор LM393 платы EGS002. Может с его опорным напряжением придётся помухлевать, резисторный делитель с 5В поменять.

 

А чего критиковать? разве что на готовом изделии затворные резисторы с диодами нужно будет подобрать, дабы эти полевики клацали с небольшим разбегом по времени

 

Не будет работать, вернее будет "глючить" (3 мОМ на 100А = 0,3В а у SS14 на 0,2В прямое падение гуляет от температуры + нет данных по динамике). ставьте 2 компаратора и собирайте результат...
Как на схемке при токе 300А уже может работать...

 

@Nikolay_Po,
По поводу коэффициента трансформации.
Выбирал так: 220/(12,6/1,414)=24,7
Взял с небольшим запасом 230/8

Но, я, действительно, не разобрался как происходит стабилизация. А 8В получается при высоком коэффициенте заполнения и при таком напряжении никакой стабилизации не будет и, соответственно, нагрузку устройство держать не будет. И далее, действительно, опытным путем, смотав некоторое количество витков с низковольтной обмотки, чисто эмпирически пришел результату 230/5. При этом коэффициент трансформации в моей системе координат продолжает зависеть только от соотношения витков в обмотках самого трансформатора.

По поводу слабого трансформатора теперь стало понятно. Моя основная проблема была не в том, что у меня просадки под нагрузкой, а в том, что устройство вообще не держало эту самую нагрузку. Сейчас на макете просадка под нагрузкой действительно большая, но это проблема не трансформатора, а окружающих проводов. Когда приведу это хозяйство в порядок, думаю, просадка под нагрузкой меня вполне устроит.

Теперь по поводу ключей.
На частоту 50 Гц стоят ключи AUIRFB8409 – 4 шт.
Сопротивление канала (типовое) 0,97 мОм
Ток кристалла 409 А
Ток выводов (package limited) 195 А

На частоте 23 кГц стоят ключи IRLB3813PBF - 4 шт.
Сопротивление канала (типовое) 1,6 мОм
Ток 260 А (в даташитах не нашел какой это ток)

Поэтому на токи до 200 А (переменных) в низковольтной обмотке я рассчитываю.
В принципе токи 160 А низковольтной обмотке уже сейчас гуляют.
Долговременно запускать всё это пока не могу так как нет радиаторов и не решена проблема с конденсаторами.
Конструкцию платы доработал, ключи впаял по самые утолщения ножек. Силовые провода прикручиваются непосредственно к самим ключам, чтобы хоть как-то разгрузить выводы.

 

А единственная крутилочка на плате не наводит на мысль отрегулировать напругу по худшему случаю просадки, чтоб при высоком питании и малой нагрузке напряжение оставалось прежним благодаря уменьшению к-та заполнения?

А ещё сопр-е дорожек есть. Диод шоттки явно быстрее датчика Холла.

"Гнатый" пиковый миллисекундный.
В даташите есть ссылка на др. док-т, информацию по применению, там 75А.
К кристаллу от выводов, кроме медной подложки, ток идёт через 3-4 алюминиевых проводка, они-то и сгорают.

Полностью разгрузить вашими болтами внутренние соединения ключей не получится.

"Разгонять" 1000Вт/24В плату более чем вдвое по току (при 12В) я бы не рискнул.
Лучше творчески переработать компоновку плат МАПов (тут) или мощных "китайцев" на БЖТ.

PS

Laser trimmed? Т. е. это писал маркетолог или отдел по связям с общественностью.

 

@user343, Интересно попробовать. Мощные радиаторы, производительный кулер. Получится хорошо, не получится спустимся по току пониже.
Эта плата со всей её требухой вообще не проблема, набивается за полдня.
Конструкция, охлаждение, трансформатор, фильтры вот где основная трудоемкость, а это всё останется в любом случае.
По результатам макетирования добавился ещё выносной блок с конденсаторами. Лепить его на плату не вижу смысла.

 

Не нужна, но желательна. Чтобы ток ХХ был пониже.
13 кг тор на американском железе 1,5 кВт обязан пропускать.
Если это масса без внешней крепёжной скобы, то его габаритная мощность киловатта 2.
https://www.forumhouse.ru/posts/14748392/

Высоковольтная обмотка у него 2мм диаметром!
Индуктивность рассеяния на 50Гц мала, на килогерцах - пусть фильтрует их.
11мА реактивный ток покоя из сети - это сверхмалая индукция в железе.
У меня ~65 мА было в 9А ЛАТРе.
И 15 мА в катушке напряжения от индуктивного счётчика после замены латунных вставок магнитопровода на эл-тех. сталь. С ними было 30мА.

я бы первичку утолстил вдвое той же шинкой. Там же свободного окна ещё много, т. е. габаритная мощность недоиспользуется.

upd:
Нашёл примерно похожий "бублик" по массе и диаметру, как у вас:
1,6кВА 13,5 кг, КПД 97%, потери ХХ 9,6Вт:
http://ru.farnell.com/block/rke-1600-2x115/transformer-toroid-230v-1-6kva/dp/2428710

 

480 витков на такие габариты 19/6-9? Примерно раза в два должно быть меньше.
Нужно первичку подбирать, подгонять, как писал Николай.
Пдключите к лабораторному блоку, дайте 11 вольт, стабилизацию отключить (максимальное заполнение шим).
Подымайте до 12 вольт напругу, если ток хх не увеличивается, сматывайте по одному витку, пока ток хх не начнёт подыматься примерно при 11,5 вольтах. Такое количество витков и оставляйте. От этого количества мотаете вторичку 1 к 30, и отвод сделать к 33 и к 35, на случай если будет просадка.

 

@FrendFazer,
0.5+0.64=1.14 градуса на Ватт термосопротивление кристалл-радиатор IRLB3813. Допустим, температура радиатора 75 градусов. Если допустить нагрев кристаллов до 125 градусов (они держат и больше, но и сопротивление открытого канала растёт), то в запасе 125-75=50 градусов. 50/1.14=43.8Вт тепла на каждом транзисторе можно рассеивать.
При 120 градусах сопротивление открытого канала существенно выше, чем при 25 градусах, см. рисунок 4 в паспорте транзистора www.infineon.com /dgdl/irlb3813pbf.pdf. При 120 градусах сопротивление канала будет в 1.44 раза больше, 1.95*1.44=2.8мОм. 43.8Вт рассеяться на 2.8мОм при токе (43.8В*А)/(2.8мВ/А)^0.5=125А на корпус. Это пиковый ток синусоиды 50Гц. Коэффициент заполненя ШИМ здесь не работает, он может доходить до 100% в течение нескольких мс. Тепловая инертность транзистора на миллисекундах уже не проявляется, поэтому разделить ток между ключами ВЧ-полумоста на полупериоды не получится. На пиках в несколько мс, транзистор будет успевать прогреваться.
Таким образом доступный тока по ключам 125*2=250A. И это при гарантии не более чем 75 градусов на поверхности радиатора под транзистором. Это весьма сложное требование. Бывает, температура в месте установки радиатора доходит до 60 градусов.
Для 1кВт мощности нужен пиковый ток синусоиды 1000Вт/230В*2^0.5=6.14А. Значит, предельный коэффициент трансформации 250А/6.14A=40. А это трансформатор 230В/5.75В ХХ. Если коэффициент трансформации выше этого, значит, нужно делать радиатор холоднее или ключей больше. И это расчёт без запаса. По-хорошему, запас по пиковому току лучше иметь хотя бы 20% сверх номинала. А то такой инвертор или будет уходить в защиту при пуске тяжёлых нагрузок, или будет риск отказа из-за перегрева ключа в случае перезапуска нагрузки "на горячую".
В общем, ваш макет условно-рабочий, то, что вы делаете, почти сходится с расчётами по ключам. Только трансформатор нужно переделать - будет надёжнее из-за меньшей токовой нагрузки на ключи.

Как посчитал выше, или нужно очень идеальный радиатор, или практически действующий ток не выше 176А.

 

Если снизить индуктивность обмоток пропорциональным уменьшением числа витков при прежнем проводе, уменьшиться и индуктивность рассеяния. При токах порядка 176А действующего 5.75В действующем напряжении I обмотки какое будет эквивалентное сопротивление нагрузки моста? Правильно! 5.75В/176А=32.7мОм. Допустим, мы миримся с просадкой на XL 5%. Это 32.7мОм*5%=1.635мОм. Значит, допустимая индуктивность рассеяния при 50Гц токе всего 1.635мОм/2/Pi/50Гц=5.204мкГн. @FrendFazer, если нет RLC-метра с щупами Кельвина на 10кГц, для проверки отключите трансформатор от схемы, закоротите тщательно под зажим низковольтную обмотку, а параллельно выводам высоковольтной зажмите хороший плёночный конденсатор ёмкостью 2-3мкФ. Дайте импульс тока на обмотку прикосновением провода. Отклик смотрите на осциллографе. По частоте звона можно прикинуть индуктивность рассеяния. Приводится к первичной обмотке делением на квадрат коэффициента трансформации.

Не рационально. Не выгадали почти ничего. Потеряли в мощности и сильно потеряли в КПД под нагрузкой.

 

Да тут пока сам не попробуешь, не узнаешь.
Мне эта схема не нравится тем, что сопротивление канала от температуры сильно плавает. Но плавает в правильную сторону, сильнее нагрев, раньше срабатывает защита.
И как-то потенциально опасна такая схема для входа компаратора. Мне так кажется.

 

@Nikolay_Po,
Ещё раз по поводу трансформатора и его обмоток.
Активное сопротивление высоковольтной обмотки менее 1 Ома, сечение более 3 кв. мм.
О каком таком критическом падении напряжения на ней при нагрузке в 1 кВт идет речь?
В этом отношении представляется более целесообразным увеличить сечение низковольтной обмотки, тем более, что, действительно, есть место и сечение провода в ней 24 квадрата.
Как я понимаю целесообразно придерживаться соотношения сечений в обмотках в соответствии с коэффициентом трансформации. И как раз здесь я очень далеко от идеала.

И ещё один вопрос по поводу конденсаторов.
Не понимаю как грамотно рассчитать сечение проводов от блока конденсаторов до платы инвертора.

 

Тута мож намекают на потери на индуктивностях рассеяния.