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3KW移相全橋調試過程

       疫情期間武漢封城,又是在家閑著,兩個多月不能出門,正好有朋友需要設計超聲波電源,我也不懂,但也接下來,只當是練練手,學習下。既然找我設計,肯定首選數字式的了,我采用DSP控制,移相全橋來實現。 經過緊張設計和調試,不到一個月順利交付。但這不是重點,封城期間接到一個朋友電話,問年前托付的項目搞的怎么樣了,我才想起來,還有這么個事:其實就是拿以前設計的節能負載改造一下,要求輸入220V DC,15A,中間高頻隔離。這是用于變電站的,給大容量電池在線放電核容,是個新產品和方向,所以當時決定搞下。以前設計的這一電壓輸入范圍的是不隔離的,想著加個DCDC隔離就OK了,但斷斷續續做了幾個月,總是不滿意,幸好可以這么長時間不上班,靜下心來調試,結果比較滿意,寫這么多,也是希望有需要朋友參考下過程,少走彎路。

     電路圖就不上了,標準移相全橋拓樸,只講下參數整定過程。

     按照設計這大功率需要達到全軟開關才好,產品要求可靠性高,所以前級用了8個MOSFET,后級全橋整流。

     第一步設計變壓器,我以前總是參考計算值,發現這樣不準確,所以喜歡以波形和實際值做依據。

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查看變壓器空載電流最準確,確定原邊匝數,這個電流已經接近飽和,需要增加匝數。

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這樣就比較完美了。

第二步:試繞變壓器

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第三步,確認所有PWM驅動正常后,從輕載加起,觀察所有需要測量的波形,VGS,VDS,變壓器電壓,電流等,下圖變壓器電流波形(紅),上管VDS,下管VDS。

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      現在重點來了,當調整諧振電感到合適值后,ZVS其實實現了,按照以前的性格,這樣就可以了,交付吧,但現在做事是種心態,研究的心態。

為什么電流上升時是振蕩上升?其實這么大功率的移相全橋我也是第一次做,不知道這正常與否?總覺得不舒服。

這應該是電感能量沒地方去,與電路中的電容在LC諧振,頻率在1M左右。既然是電感產生,那就去掉諧振電感看看:

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去掉后,電流有改善,但還是不滿意,明天繼續。。。

全部回復(34)
正序查看
倒序查看
whwqm
LV.5
2
2020-04-30 10:34

主諧振電感去掉后,電流振蕩減輕了些,但還是有,那么產生這個現象說明環路中還是電感能量過大,觀察下變壓器兩端電壓看看:

不看不知道,一看嚇一跳,這電壓振蕩太厲害了,超過輸入電壓一倍還多,肯定會出問題,趕緊停下來排查原因,而且電流也是因為這個起振的。

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whwqm
LV.5
3
2020-04-30 10:53

現在電路中除了變壓器漏感,也只有輸入濾波電感了,難道它的問題,去掉風險太大,原邊管子應力太大,減小吧,手頭只有一個33uH的電感,換上后效果立馬改善。

但是原邊電流上升很快,軟開關效果也不理想。

繼續加大功率,觀察細節。。。

ZVS有變化

調整死區后,效果基本出來了,只是黃色變壓器波形有仍有小幅振蕩

調整輸出濾波電感,繼續減少電感量,效果就出來了,比較滿意,基本實現全軟開關了,到這一步,效率已經達到最大,管子發熱量也小。這應該就是書上的理論波形,零電壓開通,零電流關斷。

滿載測試下,電流非常漂亮了!

觀察各個工作點溫度:

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whwqm
LV.5
4
2020-04-30 11:07

溫升小,應該安全,裝起來蓋上蓋子盤它幾個小時。

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cybers
LV.2
5
2020-04-30 15:54
學習了,終于見到ZVS調試過程和波型了!謝謝樓主的分享!
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蘭波
LV.8
6
2020-05-21 20:31
贊!好帖!
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andyxly
LV.4
7
2020-05-22 16:42
@whwqm
溫升小,應該安全,裝起來蓋上蓋子盤它幾個小時。[圖片]

樓主能看下軟開關下的MOS管的GS波形嗎?

之前我見論壇有位大蝦說,實現完全軟開關的時候,驅動波形是看不到米勒臺階的。我想看下是不是這樣。

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hwckent
LV.2
8
2020-06-05 02:42
@whwqm
現在電路中除了變壓器漏感,也只有輸入濾波電感了,難道它的問題,去掉風險太大,原邊管子應力太大,減小吧,手頭只有一個33uH的電感,換上后效果立馬改善。[圖片]但是原邊電流上升很快,軟開關效果也不理想。[圖片]繼續加大功率,觀察細節。。。[圖片]ZVS有變化[圖片]調整死區后,效果基本出來了,只是黃色變壓器波形有仍有小幅振蕩[圖片]調整輸出濾波電感,繼續減少電感量,效果就出來了,比較滿意,基本實現全軟開關了,到這一步,效率已經達到最大,管子發熱量也小。這應該就是書上的理論波形,零電壓開通,零電流關斷。[圖片]滿載測試下,電流非常漂亮了!觀察各個工作點溫度:[圖片][圖片][圖片]
謝謝分享,辛苦了
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whwqm
LV.5
9
2020-06-05 12:15
@andyxly
樓主能看下軟開關下的MOS管的GS波形嗎?之前我見論壇有位大蝦說,實現完全軟開關的時候,驅動波形是看不到米勒臺階的。我想看下是不是這樣。

由于前面負載已經交付使用了,當時沒有拍VGS的波形,這次特意焊了一套,給你看下VGS,變壓器驅動的,波形能用就行。

滿載時兩個橋臂VDS波形及電流波形。

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挖煤工
LV.1
10
2020-06-05 13:34
樓主能不能把開發資料發我一份。
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andyxly
LV.4
11
2020-06-06 13:26
@whwqm
由于前面負載已經交付使用了,當時沒有拍VGS的波形,這次特意焊了一套,給你看下VGS,變壓器驅動的,波形能用就行。[圖片][圖片]滿載時兩個橋臂VDS波形及電流波形。
謝謝,還是可以看到米勒平臺。只是不是那么明顯了,沒有多余的振蕩。
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2020-06-08 08:58
@whwqm
由于前面負載已經交付使用了,當時沒有拍VGS的波形,這次特意焊了一套,給你看下VGS,變壓器驅動的,波形能用就行。[圖片][圖片]滿載時兩個橋臂VDS波形及電流波形。
帖子很好,很給力,謝謝分享!
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julian1994
LV.1
13
2020-09-28 09:02

樓主你好~感謝你的帖子,讓我對移相全橋有了不一樣的認識。

我之前做過一個1000A55V的整流器,用的也是移相全橋電路,變壓器原邊電壓、電流波形如下圖

這個波形和理論上的單純的移相全橋波形是接近的,也就沒有繼續深究了。

這次看到您原邊電流波形,感覺是真的漂亮,從來沒想到過移相全橋的原邊電流能這么好看。

所以想請教一下您的電路是怎么調整的呢?原邊的電流波形看起來好像有諧振一樣。

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julian1994
LV.1
14
2020-09-28 09:06

感謝樓主的分享,讓我對移相全橋有了一個不一樣的認識,從來沒想到過移相全橋的原邊電流波形能這么漂亮。

我之前也做過一臺移相全橋電路的整流器,變壓器原邊電壓(紫色)、電流(綠色)波形如下圖

這個原邊電流波形和您的比起來差太多了。雖然這個項目已經交付了,但是看到您的波形這么好看,還是忍不住的想請教您對電路是怎么調整的?感覺原邊好像發生了諧振一樣。

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whwqm
LV.5
15
2020-09-30 10:18
@julian1994
感謝樓主的分享,讓我對移相全橋有了一個不一樣的認識,從來沒想到過移相全橋的原邊電流波形能這么漂亮。我之前也做過一臺移相全橋電路的整流器,變壓器原邊電壓(紫色)、電流(綠色)波形如下圖[圖片]這個原邊電流波形和您的比起來差太多了。雖然這個項目已經交付了,但是看到您的波形這么好看,還是忍不住的想請教您對電路是怎么調整的?感覺原邊好像發生了諧振一樣。
你這個波形也很不錯了,能附上兩個橋臂的VDS和電流波形嗎?這個圖不好分析
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laosong1108
LV.3
16
2021-07-08 19:25

樓主的電流波形近似于LLC的電流波形,是不是電容用得比較小?

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ruohan
LV.9
17
2021-07-09 08:36
@whwqm
你這個波形也很不錯了,能附上兩個橋臂的VDS和電流波形嗎?這個圖不好分析

你這個產品是給電池放電的,輸入電池電壓,隔離輸出電壓是多少,

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whwqm
LV.5
18
2021-08-26 09:21
@ruohan
你這個產品是給電池放電的,輸入電池電壓,隔離輸出電壓是多少,

沒錯,這款是給電池放電,主要用于變電站電池遠程核容系統,是一個朋友定制的,其實也就是用原來的節能負載改了下參數:輸入175-260VDC 20A,輸出400VDC,然后再逆變并網回送能量。

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ruohan
LV.9
19
2021-09-10 07:56
@whwqm
沒錯,這款是給電池放電,主要用于變電站電池遠程核容系統,是一個朋友定制的,其實也就是用原來的節能負載改了下參數:輸入175-260VDC20A,輸出400VDC,然后再逆變并網回送能量。

移相全橋能不能做輸入33-44V  輸出200V 20A,,4000W的線路,

你這個波形太漂亮了,

我現在用個推挽的線路做,前級的VDS尖峰太高了,

想換個拓卜試試

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2021-09-10 17:29
@whwqm
由于前面負載已經交付使用了,當時沒有拍VGS的波形,這次特意焊了一套,給你看下VGS,變壓器驅動的,波形能用就行。[圖片][圖片]滿載時兩個橋臂VDS波形及電流波形。

帖子很好,很給力,謝謝分享!

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zhq465
LV.4
21
2021-09-16 11:07

我在推挽逆變電路上試驗ZVS,開關頻率是45KHz,串聯電容是0.66uF,變壓器漏感是19uH,沒有串聯單獨的電感,開關電流波形近似方波,是不是諧振回路的電感太小了?(黃色是VDS波形,藍色是次級串聯電阻上的波形,我沒有電流探頭,在回路里串聯了1歐電阻來采樣電流)。另外你的電流探頭是哪家的,什么型號?我想買一個.

。

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#回復內容已被刪除#
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#回復內容已被刪除#
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dy-7UbZjLiZ
LV.1
25
2022-01-01 16:37

樓主可以介紹一下你這個變壓器設計嗎

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363383614
LV.2
26
2022-03-31 13:48

精神可嘉,繼續努力。高可靠性是設計出來的,多寫一點計算過程。

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ruohan
LV.9
27
2022-05-12 08:06

能用DSP軟硬兼施的高手啊,

 

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yichen2017
LV.3
28
2023-12-06 13:27

大佬,指點下迷津,和您前面的波形很像,紫色GS,藍色DS,綠色電流,黃色是變壓器次級波形,看您的調試是改變了初級和次級電感?是這么調試嗎?100k的頻率,上升沿特意降低到200NS,太快有干擾。

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yichen2017
LV.3
29
2023-12-06 17:11
@yichen2017
[圖片]大佬,指點下迷津,和您前面的波形很像,紫色GS,藍色DS,綠色電流,黃色是變壓器次級波形,看您的調試是改變了初級和次級電感?是這么調試嗎?100k的頻率,上升沿特意降低到200NS,太快有干擾。

電感降到最低都沒法改善波形,是否可能變壓器寄生參數不合格。頭大,請大佬指點

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whwqm
LV.5
30
2023-12-23 18:49
@yichen2017
電感降到最低都沒法改善波形,是否可能變壓器寄生參數不合格。頭大,請大佬指點

這個確實和我開始調試一樣,記得后來改變輸入輸出電感就正常了,振蕩肯定是電感造成的,一步步測量、計算、排查。

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yichen2017
LV.3
31
2023-12-26 11:36
@whwqm
這個確實和我開始調試一樣,記得后來改變輸入輸出電感就正常了,振蕩肯定是電感造成的,一步步測量、計算、排查。

謝謝,已改好,但是您的電流正弦波的確很漂亮,感覺就是全橋的LLC,我的電流波形是類似方波,關斷是大電流。

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