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【我是工程师第四季】48V-220V大功率正弦波逆变器硬件实现过程
阅读: 8840 |  回复: 36 楼层直达

2018/01/27 13:43:43
1
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长

QQ截图20160321155901  【测试分享大赛】那些年没整理的疑测笔记 一次发出来

QQ截图20160321155901  回帖有礼大咖亲测泰克MSO58波器首发

QQ截图20160321155901  【免费试用】Vicor免费申请试用BCM评估样品 




  方案名称:纯正弦波逆变器制作过程

  输入电压:DC42-58V     输出电压:纯正弦波AC220V (可无级调节)

  目标功率:5000W   (能上多大算多大) 

  保护措施: 过压、欠压保护,在45V启动低电压报警,模仿UPS低电压滴滴声,电压越低节奏越快,直达低于40V欠压关断。

  过温保护: 散热器温度超过40度,启动风扇,随着温度越高,风扇转速自动提高,超过75度停止输出保护。

  逆变器开机软启动,电压慢慢提到额定电压, 当短路情况时会锁死,延时2S,软启动重启,短路没有减除会重复尝试启动,当过载发生是也会发生同样的动作。

 样机图:

这两张图是组装完的图,但是还没有做完全部调试,整个的制作过程及一些经验分享我会在后面慢慢贴出来 

  

  

2018/01/28 16:34:38
2
flying123
电源币:639 | 积分:9 主题帖:11 | 回复帖:295
LV6
团长
沙发
2018/01/29 08:19:11
3
廖远方
电源币:20 | 积分:5 主题帖:18 | 回复帖:1259
LV9
军长
这种布局我喜欢.赞一个!
2018/01/29 16:32:43
7
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长
感谢支持哈哈
2018/01/29 10:07:52
4
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长
高频逆变器的主拓扑体结构都是大同小异,但是在PCB的布板上是很有技术要求的,在按照规则的前提下还要考虑的电气原理,哪些线路可以怎么走,哪些线路不能怎样走,都是觉得一个产品的性能可靠性的重要因素,也是在调试板子的时候就会发现,有些板子很难调,有的板子很好调,都是跟PCB走线有直接关系,

这个板子的原理图和PCB都是自己画的,所以在布板的时候会清晰一点 这个逆变器在  我是工程师第二季就发出来过 贴出地址感兴趣的朋友可以看一看,这个贴bbs/1516555.html  当时这个1500W的没有完全弄完,出现的问题很多 仅实现了功能,稳压效果不理想等 。现在这板在原来的基础上加了很多的完善。 加上了后级稳压

2018/01/29 10:44:07
6
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长

废话不多说

后级整理管有的30A600V MBR30600

前级的功率管准备用200V的IRFP4668, 八只 。但是现在没有现成的,所以先装4只FQA5525先调试,MOS管用的TC4427A双路驱动,一路驱动2颗MOS管,一颗芯片驱动4颗MOS管,前级推挽用8颗MOS管 两片TC4427驱动,大家看图可以发现,驱动IC离MOS很近,这是非常重要的,驱动IC离MOS越近越可靠,驱动波形也会越漂亮的,我看多很多设计,MOS管拉得老远结果带负载时驱动波形到处长毛,那是不好的。

看到白色DIP封装的是一颗电流采样光耦A7840,对输出交流的电流采样,变频器上常可以见到它的身影,个人觉得还是挺好用,就是有个缺点就是需要两路5V的供电,加上有点小贵。

接下来看一下辅助电源,EE19 5+5变压器,手工打造 ,辅助电源的可靠性对于逆变器或者开关的性能影响是非常大的,辅助电源必须保证其可靠稳定性 我这个辅助电源的驱动IC 是3843 经典电路不多分析。

测试辅助电源是的照片,可以看到辅助电源的MOS驱动波形是很稳的,不抖更不能有滋滋声。加一个风扇200MA 电压输出电压基本不变。输入电压15V-70V占空比平滑变化,输出电压不动。

2018/02/01 17:42:40
19
ly354889
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:23
LV1
士兵
**此帖已被管理员删除**
2018/02/02 08:54:13
23
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长
是直流输出吧,这种电源最主要的是主电路结构的设计,绝缘方面的设计,输出电压采样的设计,其他的控制电路跟普通电源差别不大,单片机控制的话PID控制一定要做好。
2018/01/29 10:27:08
5
电源网-璐璐
电源币:1089 | 积分:67 主题帖:182 | 回复帖:1396
LV10
司令
2018/01/29 16:33:16
8
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长
感谢支持哈哈哈
2018/01/30 12:33:25
9
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长

手工焊接的驱动板,没办法需要这么多器件才能实现功能

空载时出正弦波了

输入电压42V,母线电压322V,输出交流电压223V

输入电压55V 母线电压426V,输出电压222V。

带点小负载试试 ,电压及波形是不动的。

软启动波形

2018/01/30 17:58:11
10
liaodeqing18
电源币:34 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:76
LV4
连长
霸个位                                 
2018/01/30 19:24:36
11
xd285070
电源币:45 | 积分:11 主题帖:21 | 回复帖:84
LV6
团长
不知道能不能搞直流可调输出啊!
2018/01/30 21:36:24
12
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长
可行,后级就是一个的D类放大器,加基准源就可以,可正负极性输出 但目前控制板没加这个功能
2018/01/31 16:50:19
14
xd285070
电源币:45 | 积分:11 主题帖:21 | 回复帖:84
LV6
团长
高压直流可调电源很少,很少的,而且相当贵,调试llc那些很是方便
2018/01/31 18:07:56
15
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长

我有空去做一下这个实验,之前是做过的,但是没有做恒流,不敢随便玩,毕竟母线电压很高

2018/01/31 21:54:22
16
870694706
电源币:18 | 积分:6 主题帖:8 | 回复帖:60
LV5
营长
两个变压器PQ5050吧这个好像搞不了5000W 吧,我的板子设计是4个PQ5050打算出5000W,可以见我的帖子
2018/02/01 09:32:08
18
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长
你也用的是48V输入吗,有没有连接看看
2018/02/01 20:17:46
20
870694706
电源币:18 | 积分:6 主题帖:8 | 回复帖:60
LV5
营长
我板子是通用的可以看看我的帖子
2018/02/02 09:06:57
24
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长

看到你的帖子确实很震撼,我等MOS管回来后就装上去试一试效果

2018/02/02 19:22:28
25
gaobao_1
电源币:24 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:61
LV4
连长
楼主的变压器真漂亮啊,板子也不错花了不少功夫吧,学习。楼主说说体会
2018/03/04 18:33:32
34
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长
只能说做一个产品不容易,目前还卡壳在输入电流在问题,带到3000W就上不去了,因为峰值电流过大在原因、、
2018/01/30 22:05:08
13
猫虎的
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:5
LV1
士兵
666,大神的操作就是6
2018/02/01 08:55:42
17
yywang
电源币:93 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:155
LV6
团长
霸气
2018/02/01 22:23:42
21
ly354889
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:23
LV1
士兵
**此帖已被管理员删除**
2018/02/02 08:44:07
22
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长

输出是220V正弦交流电

2018/02/03 23:35:50
26
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长

今天调试一下,还是有很多发现的,最大的发现就是逆变器没那那么简单!! 

   慢慢说一下我一天的调试过程..各位高手一起分析》》》》》

下图是买的MOS管和IGBT,虽然的是拆机的,但是话说的好:好器件不如好设计嘛~~主要还是qiong

装机:

背面准备过大电流,上了锡

装完,断开后级上电,看下MOS驱动波形

看一下DS波形,DS波形也是很干净,(空载)没什么尖峰电压,哪有说的那么恐怖...

断开中间电压的欠压保护看一下H桥IGBT的驱动波形+12V -5v(上下管)

准备好了上负载,负载时地上的电阻负载,供电用艾默生的U2900模块,53V输出,最大电流是60A输出,先带个1000W看看

紫色是输出的电压波形,中间弯了找不到原因,绿色为输入电流波形,看似还正常

再加负载电源带不起来,于是换大的电源柜。。

换100A大电源柜继续带负载

负载加到2500W

发现不对劲的地方,100A的电源柜输出61A时就亮CC模式,什么鬼~~

查看电流波形...

绿色为输入的电流波形,可以看到输入电流的波形峰值达到100A,所以电源柜亮C.C模式,这个问题之前在斩波电路中遇到过的。但是在推挽升压中也这么厉害,哪位大神路过请指教~~

先这样,带一会负载看看温升,前级推挽MOS温度到60,H桥IGBT是20度,输入电容温度57,整流管温度35 变压器线包54度.

还是风冷,看来是很不正常的工作了。。

我想是不是变压器次级串联电容引起的,于是用导线短接谐振电容  ,带上1000w一瞬间火花四溅,吓得赶紧关掉电源柜,

有可能跟买的接脚MOS管有关,MOS用的90A 200V 耐压。

经检查,只坏了两只MOS管,和驱动IC 换好之后继续干:100A的电源柜太猛,炸管容易吓到,所以用艾默生电源模块带2000W,由于模块在输出60A就进入CC,所以峰值电流被嵌位。

紫色为DS波形,发现有很强的毛刺。

我的天,毛刺在带负载居然冒出这么高。。200V耐压的MOS到极限了、

于是经过半天的敲打实验,中途又炸了两只MOS管。 

最终在次级绕组串联100u电感,发现发现输入电流波形平滑很很多。。发现一个规律,随着传入的电感加大,DS的尖峰越高,中间电容的电压越低,继续加大电感,输入电流波形越平滑 DS尖峰电压越高,中间电压越的,继续加大....MOS 击穿短路了。忘记MOS耐压是200V

调整最佳电感量的,使输入电流波形,中间电压,DS峰值电压都可以接受的情况下带2000W负载,算了一下效率 也在91.37% 

这是今天的实验过程,明天继续探索,希望已经有这方面经验的朋友,大神指点一下 

2018/02/04 07:54:52
27
杨占仓
电源币:1 | 积分:4 主题帖:4 | 回复帖:16
LV3
排长
楼主真牛
2018/02/06 09:37:13
28
tianyao9393
电源币:347 | 积分:11 主题帖:9 | 回复帖:103
LV5
营长
看了楼主调试的过程过程,  我觉得你的机器还会出很多问题,    机器属于实验阶段
2018/02/06 13:49:14
29
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长
知道还会出很多问题就分享分享你的经验呗
2018/02/07 10:24:16
30
乌托邦蜗牛
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:3
LV1
士兵
自己会的人说这种话,那叫轻狂,因为有好多大牛都不会说话的;自己不会还说这种话,那叫无知;自己会一点说这种话,说明不是学生就是底层员工。
2018/02/09 09:27:41
33
tianyao9393
电源币:347 | 积分:11 主题帖:9 | 回复帖:103
LV5
营长
兄弟,说话别那么顶 啊, 看来你是属于心态非常不行的人,我没有说什么,你就跟我上了一课?如果你是做技术,你就不会跟我那么说话了
2018/02/09 06:18:09
32
taogaowei
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
大家过零都做的很明显,安全第一安全第一!
2018/02/07 15:36:16
31
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长

有做了实验,最大上到48V/ 75A  输出3000W,加负载已经加不上去,电源柜亮C.C  电流波形实在太难看 效率也不好,带了10分钟,主要发热是前级,后级的温度是可以接受。

2018/03/07 13:31:52
36
xzszrs[荣誉版主]
电源币:2830 | 积分:62 主题帖:103 | 回复帖:1737
LV11
统帅
对于这种逆变器,如果变压器次级串CBB工作在串联谐振模式,输入电流的纹波分为两种,一种是高频纹波,也就是前级开关频率2倍的频率。这个纹波好滤除,因为频率高。另外一种是由于输出50HZ产生的100HZ的纹波,这个需要很大的输入电容和直流高压滤波电容,看你的只有2个电容对于5000W的功率远远不够,建议上到最低0.5Uf/W左右,我的5000W逆变器用了4只470Uf电容面强够用。输入纹波为100HZ馒头波是正常的,这个纹波不能消除只能减小。也可以电池端串电感减小。
2018/03/09 13:17:20
38
逆器电源
电源币:30 | 积分:26 主题帖:13 | 回复帖:126
LV6
团长

我一直开始遇到这个问题时在怀疑我的电路是不是存在问题,还是PQ5050磁芯变压器存在这种特性,也见过做推挽前级很少看到PQ5050的磁芯,看到前辈的回答终于有点头绪,原来这种逆变器都存在100HZ电流这个问题, 按我的理解就是,前级推挽不储能,所以导致输入电流波形跟随输出电流波形。在这里还想问前辈两个问题,推挽变压器是否要开气息来储存能量,来平滑输入电流, 2,在BAT+输入串入L2来平滑电流行不行?  3、在整流后串入L1 工频电感器来实现   在就是加大输出电容,这个方法在前辈解答后我就做了实现,并入1000Uf电容确实输入电流平滑很多,但是体积较大啊, 我想探索一种比较好的解决方案。谢谢大家帮忙。

2018/03/16 16:32:10
39
xzszrs[荣誉版主]
电源币:2830 | 积分:62 主题帖:103 | 回复帖:1737
LV11
统帅
变压器如果硬开关绝对不能加气隙,漏感越小越好。如果是次级串CBB软开关可以加一点点气隙0.05-0.1mm。滤波一般加大电容就可以了,电池端串电感的也有。
2018/03/06 10:07:28
35
五行烧友
电源币:78 | 积分:3 主题帖:12 | 回复帖:170
LV5
营长
好机支持,看的热血沸腾
2018/03/08 14:10:36
37
plc_avr
电源币:0 | 积分:0 主题帖:6 | 回复帖:90
LV6
团长
手艺不错~,看样子是单极性调制。有明显示的过0畸变
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