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3KW移相全桥调试过程

  • 2020-04-29 23:24
  • whwqm

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  •        疫情期间武汉封城,又是在家闲着,两个多月不能出门,正好有朋友需要设计超声波电源,我也不懂,但也接下来,只当是练练手,学习下。既然找我设计,肯定首选数字式的了,我采用DSP控制,移相全桥来实现。 经过紧张设计和调试,不到一个月顺利交付。但这不是重点,封城期间接到一个朋友电话,问年前托付的项目搞的怎么样了,我才想起来,还有这么个事:其实就是拿以前设计的节能负载改造一下,要求输入220V DC,15A,中间高频隔离。这是用于变电站的,给大容量电池在线放电核容,是个新产品和方向,所以当时决定搞下。以前设计的这一电压输入范围的是不隔离的,想着加个DCDC隔离就OK了,但断断续续做了几个月,总是不满意,幸好可以这么长时间不上班,静下心来调试,结果比较满意,写这么多,也是希望有需要朋友参考下过程,少走弯路。

         电路图就不上了,标准移相全桥拓朴,只讲下参数整定过程。

         按照设计这大功率需要达到全软开关才好,产品要求可靠性高,所以前级用了8个MOSFET,后级全桥整流。

         第一步设计变压器,我以前总是参考计算值,发现这样不准确,所以喜欢以波形和实际值做依据。

         1

    2

    查看变压器空载电流最准确,确定原边匝数,这个电流已经接近饱和,需要增加匝数。

    3

    这样就比较完美了。

    第二步:试绕变压器

    5

    第三步,确认所有PWM驱动正常后,从轻载加起,观察所有需要测量的波形,VGS,VDS,变压器电压,电流等,下图变压器电流波形(红),上管VDS,下管VDS。

    7

          现在重点来了,当调整谐振电感到合适值后,ZVS其实实现了,按照以前的性格,这样就可以了,交付吧,但现在做事是种心态,研究的心态。

    为什么电流上升时是振荡上升?其实这么大功率的移相全桥我也是第一次做,不知道这正常与否?总觉得不舒服。

    这应该是电感能量没地方去,与电路中的电容在LC谐振,频率在1M左右。既然是电感产生,那就去掉谐振电感看看:

    8

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    去掉后,电流有改善,但还是不满意,明天继续。。。

    同是电子工程师,请一定不要吝啬你的赞!

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  • whwqm

    LV.1

    2020-04-30 10:34

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    主谐振电感去掉后,电流振荡减轻了些,但还是有,那么产生这个现象说明环路中还是电感能量过大,观察下变压器两端电压看看:

    1

    不看不知道,一看吓一跳,这电压振荡太厉害了,超过输入电压一倍还多,肯定会出问题,赶紧停下来排查原因,而且电流也是因为这个起振的。

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  • whwqm

    LV.1

    2020-04-30 10:53

    @

    现在电路中除了变压器漏感,也只有输入滤波电感了,难道它的问题,去掉风险太大,原边管子应力太大,减小吧,手头只有一个33uH的电感,换上后效果立马改善。

    2

    但是原边电流上升很快,软开关效果也不理想。

    3

    继续加大功率,观察细节。。。

    4

    ZVS有变化

    5

    调整死区后,效果基本出来了,只是黄色变压器波形有仍有小幅振荡

    6

    调整输出滤波电感,继续减少电感量,效果就出来了,比较满意,基本实现全软开关了,到这一步,效率已经达到最大,管子发热量也小。这应该就是书上的理论波形,零电压开通,零电流关断。

    7

    满载测试下,电流非常漂亮了!

    观察各个工作点温度:

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  • whwqm

    LV.1

    2020-04-30 11:07

    @

    温升小,应该安全,装起来盖上盖子盘它几个小时。

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  • cybers

    LV.1

    2020-04-30 15:54

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    学习了,终于见到ZVS调试过程和波型了!谢谢楼主的分享!
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  • 兰波

    LV.1

    2020-05-21 20:31

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    赞!好帖!
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  • andyxly

    LV.1

    2020-05-22 16:42

    @whwqm

    温升小,应该安全,装起来盖上盖子盘它几个小时。

    11

    楼主能看下软开关下的MOS管的GS波形吗?

    之前我见论坛有位大虾说,实现完全软开关的时候,驱动波形是看不到米勒台阶的。我想看下是不是这样。

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  • hwckent

    LV.1

    2020-06-05 02:42

    @whwqm

    现在电路中除了变压器漏感,也只有输入滤波电感了,难道它的问题,去掉风险太大,原边管子应力太大,减小吧,手头只有一个33uH的电感,换上后效果立马改善。

    2

    但是原边电流上升很快,软开关效果也不理想。

    3

    继续加大功率,观察细节。。。

    4

    ZVS有变化

    5

    调整死区后,效果基本出来了,只是黄色变压器波形有仍有小幅振荡

    6

    调整输出滤波电感,继续减少电感量,效果就出来了,比较满意,基本实现全软开关了,到这一步,效率已经达到最大,管子发热量也小。这应该就是书上的理论波形,零电压开通,零电流关断。

    7

    满载测试下,电流非常漂亮了!

    观察各个工作点温度:

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    10

    谢谢分享,辛苦了
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  • whwqm

    LV.1

    2020-06-05 12:15

    @andyxly

    楼主能看下软开关下的MOS管的GS波形吗?

    之前我见论坛有位大虾说,实现完全软开关的时候,驱动波形是看不到米勒台阶的。我想看下是不是这样。

    由于前面负载已经交付使用了,当时没有拍VGS的波形,这次特意焊了一套,给你看下VGS,变压器驱动的,波形能用就行。

    scope_82

    scope_80

    满载时两个桥臂VDS波形及电流波形。

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  • 挖煤工

    LV.1

    2020-06-05 13:34

    @

    楼主能不能把开发资料发我一份。
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  • andyxly

    LV.1

    2020-06-06 13:26

    @whwqm

    由于前面负载已经交付使用了,当时没有拍VGS的波形,这次特意焊了一套,给你看下VGS,变压器驱动的,波形能用就行。

    scope_82

    scope_80

    满载时两个桥臂VDS波形及电流波形。

    谢谢,还是可以看到米勒平台。只是不是那么明显了,没有多余的振荡。
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