Hej elektronicy!
Przetwornica do zaprojektowania i wykonania. W jednej sztuce. Dla sztuki
Ekstremalna. Nie, nie spawarka. Też żałuje
Co robie?
Projekt ambitny i niekomercyjny do wykonania w jednej sztuce. Konwerter ma wymienić już istniejący i działający od 2 lat konwerter wykonany z 2 transformatorów na rdzeniach ETD59 w konfiguracji push-pull. Transformatory i koncepcja istniejącego układu to kopia tajwańskiego komercyjnego urządzenia, które padło po miesiącu eksploatacji z powodu braku monitorowania prądu pierwotnego transformatorów. Przy przeciążeniu nasyciło rdzenie i wywaliło tranzystory.
Obrazek padniętej przetwornicy:
Nie naprawiałem tego złomu. Rozebrałem na części pierwsze i zrobiłem własny z przekładnikami do pomiaru prądu pierwotnego. Jeszcze działa, ale są z tym problemy. Energia z indukcyjności rozproszenia ląduje w tranzystorach sterujących transformatorem… Domyślcie się, co się dzieje po przy mocy powyżej 4kW….Trzeba to wymienić na coś, co jest od początku zaprojektowane z głową.
Dziś wygląda to tak, i to są ostatnie 2-3 miesiące dziś istniejącego projektu:
Jeszcze: do czego to?
Konwerter jest częścią inwertera przetwarzającego napięcie 48V DC na 230AC. Jego pierwszą połówką jest konwerter 48V DC na 440V DC.
Założenia do projektu:
Uwe - od 24V do 58V DC
Uwy: 440V 14A czyli 6kW mocy ciągłej. Chwilowe przeciązenie do 8kW bez szkody.
Moc maksymalna dostępna dla zasilania >36V. Poniżej ma być 440V, moc ciągła może spaść. Maksymalny ciągły prąd zasilania RMS <200A – kable więcej nie uciągną
Rdzeń do transformatora: E71 z materialu Ferroxcube 3C92. Rdzenie juz kupione, wiec tego raczej nie zmienię.
Częstotliwość - na razie założyłem 50kHz, ale z obliczeń wychodzi: przy użyciu 2 par rdzeni można by zjechać z częstotliwością do okolic 30kHz. Wzorów nie podaje, Roman nie raz uczył jak to liczyć.
Jak by nie liczyć - uzwojenie pierwotne (nawet przy rdzeniu z jednej pary E71) wychodzi 1 zwój.
Przekrój wymagany to nie mniej niż 40mm^2 – policzyłem ja.
Prąd szczytowy wychodzi okolice 650Amperów
RMS – mniej więcej połowa.
To policzył: Schmidt-Walter.
Kandydaci na transformator i pół indukcyjności. Pół bo przy 30kHz indukcyjnośc też trzeba bedzie wykonać z dwóch kompletów rdzeni E65.
Pytania do praktyków:
Jak fizycznie wykonać transformator.
Mój pomysł:
Najpierw nawinąć wtórne 39 zwojów. Wyprowadzić przewody i polakierować i zaizolować. Materiał na uzwojenie to lica 30x0.35 od Ferstera o łącznym przekroju ok. 3mm^2. Gęstość prądu ok. 5A/mm2 ale uzwojenie słabo chłodzone pod silniej obciążonym pierwotnym.
Uzwojenie pierwotne wykonać z >3 warstw blachy miedzianej 40mm x 0.3mm wygiętej w U. Końce U będą przykręcone do kilku śrub M5 i dalej do reszty obwodu.
Uzwojenie pierwotne
Tak:
czy tak:
Pytanie 1:
Czym grozi uzwojenie pierwotne wygiete w U? Pierwszy obrazek. Intuicja podpowiada mi problemy z indukcyjnością rozproszenia.
Czy jeden zwój uzwojenia pierwotnego musi owinąć się dokoła kolumny środkowej, zrobić pełne 360 stopni wokół? Czy nie musi i blacha wygięta w U jest OK?
Pytanie 2:
Topologia.
Z przemyśleń wyszło mi jednak półmostek. Szaleństwo?
Argumenty za:
- Brak problemów z flux-walking jak w pełnym mostku
- Brak problemów ze sprzężeniem pojemnościowym od uzwojenia prądowego do uzwojenia pomiarowego w przekładniku prądowym. Przekładnik jest gabarytowo ogromny (na ponad 500Amperów). To mnie przekonało. Przekładnik prądowy będzie „nadziany” na obwód pierwotny transformatora po stronie kondensatorów. Przez to potencjał przewodu prądowego będzie prawie niezmienny.
- Dwie grupy tranzystorów, nie cztery jak w pełnym mostku. (razem 8 x IRFP7530PBF, po 4 równolegle na 2 radiatorach.
- Uzwojenie pierwotne to z zapasem tylko 1 zwój. Łatwiej wykonać transformator. Znikoma pojemność pasożytnicza pierwotnego.
Trudności:
- Kondensatory przewodzą monstrualny prąd pierwotny transformatora.
Dało się to rozwiązać – ponad 500 sztuk 10uF/50V MLCC 1210 na 3 płytkach umieszczonych jedna nad drugą połączonych mosiężnymi słupkami i śrubami M4. A na tym wszystkim transformator. + Trochę elektrolitów z boku.
- Wymagane dodatkowe uzwojenie balansujące + diody do utrzymania połowy napięcia zasilania na kondensatorach. Łatwe.
- Prąd pierwotny 2x większy. Moc do odprowadzenia z FETów – w sumie 4x większa. Przy 30kHz i 100ns na przełączenie i rezystancji 500uR grupy tranzystorów łatwe.
Co o tym sądzicie?
Jestem w trakcie dokłądnego liczenia strat na przewodzenie. Wychodzi, ze jprojekt jest wiecej niż możliwy. Prady rzedu kilkuset A wymagaja odpowiedniej ilosci miedzi, nie jest to male, niesie za soba iles tam problemow, ale jest rozwiazywalne. Przetwornica o podobnej mocy zrobiona bez zrozumienia jak działa z bezsensownych transformatorów bez zajęcia się energią magnetyzacji rdzenia i indukcyjnosci rozproszenia działa. Ta moja zaprojektowana z głową od podstaw tez bedzie.
Wesołych świąt (już prawie po) i dobrego Nowego Roku.
Dzieki.
Przetwornica do zaprojektowania i wykonania. W jednej sztuce. Dla sztuki


Co robie?
Projekt ambitny i niekomercyjny do wykonania w jednej sztuce. Konwerter ma wymienić już istniejący i działający od 2 lat konwerter wykonany z 2 transformatorów na rdzeniach ETD59 w konfiguracji push-pull. Transformatory i koncepcja istniejącego układu to kopia tajwańskiego komercyjnego urządzenia, które padło po miesiącu eksploatacji z powodu braku monitorowania prądu pierwotnego transformatorów. Przy przeciążeniu nasyciło rdzenie i wywaliło tranzystory.
Obrazek padniętej przetwornicy:

Nie naprawiałem tego złomu. Rozebrałem na części pierwsze i zrobiłem własny z przekładnikami do pomiaru prądu pierwotnego. Jeszcze działa, ale są z tym problemy. Energia z indukcyjności rozproszenia ląduje w tranzystorach sterujących transformatorem… Domyślcie się, co się dzieje po przy mocy powyżej 4kW….Trzeba to wymienić na coś, co jest od początku zaprojektowane z głową.
Dziś wygląda to tak, i to są ostatnie 2-3 miesiące dziś istniejącego projektu:


Jeszcze: do czego to?
Konwerter jest częścią inwertera przetwarzającego napięcie 48V DC na 230AC. Jego pierwszą połówką jest konwerter 48V DC na 440V DC.
Założenia do projektu:
Uwe - od 24V do 58V DC
Uwy: 440V 14A czyli 6kW mocy ciągłej. Chwilowe przeciązenie do 8kW bez szkody.
Moc maksymalna dostępna dla zasilania >36V. Poniżej ma być 440V, moc ciągła może spaść. Maksymalny ciągły prąd zasilania RMS <200A – kable więcej nie uciągną

Rdzeń do transformatora: E71 z materialu Ferroxcube 3C92. Rdzenie juz kupione, wiec tego raczej nie zmienię.
Częstotliwość - na razie założyłem 50kHz, ale z obliczeń wychodzi: przy użyciu 2 par rdzeni można by zjechać z częstotliwością do okolic 30kHz. Wzorów nie podaje, Roman nie raz uczył jak to liczyć.
Jak by nie liczyć - uzwojenie pierwotne (nawet przy rdzeniu z jednej pary E71) wychodzi 1 zwój.
Przekrój wymagany to nie mniej niż 40mm^2 – policzyłem ja.
Prąd szczytowy wychodzi okolice 650Amperów

RMS – mniej więcej połowa.
To policzył: Schmidt-Walter.
Kandydaci na transformator i pół indukcyjności. Pół bo przy 30kHz indukcyjnośc też trzeba bedzie wykonać z dwóch kompletów rdzeni E65.

Pytania do praktyków:
Jak fizycznie wykonać transformator.
Mój pomysł:
Najpierw nawinąć wtórne 39 zwojów. Wyprowadzić przewody i polakierować i zaizolować. Materiał na uzwojenie to lica 30x0.35 od Ferstera o łącznym przekroju ok. 3mm^2. Gęstość prądu ok. 5A/mm2 ale uzwojenie słabo chłodzone pod silniej obciążonym pierwotnym.
Uzwojenie pierwotne wykonać z >3 warstw blachy miedzianej 40mm x 0.3mm wygiętej w U. Końce U będą przykręcone do kilku śrub M5 i dalej do reszty obwodu.
Uzwojenie pierwotne
Tak:

czy tak:

Pytanie 1:
Czym grozi uzwojenie pierwotne wygiete w U? Pierwszy obrazek. Intuicja podpowiada mi problemy z indukcyjnością rozproszenia.
Czy jeden zwój uzwojenia pierwotnego musi owinąć się dokoła kolumny środkowej, zrobić pełne 360 stopni wokół? Czy nie musi i blacha wygięta w U jest OK?
Pytanie 2:
Topologia.
Z przemyśleń wyszło mi jednak półmostek. Szaleństwo?

Argumenty za:
- Brak problemów z flux-walking jak w pełnym mostku
- Brak problemów ze sprzężeniem pojemnościowym od uzwojenia prądowego do uzwojenia pomiarowego w przekładniku prądowym. Przekładnik jest gabarytowo ogromny (na ponad 500Amperów). To mnie przekonało. Przekładnik prądowy będzie „nadziany” na obwód pierwotny transformatora po stronie kondensatorów. Przez to potencjał przewodu prądowego będzie prawie niezmienny.
- Dwie grupy tranzystorów, nie cztery jak w pełnym mostku. (razem 8 x IRFP7530PBF, po 4 równolegle na 2 radiatorach.
- Uzwojenie pierwotne to z zapasem tylko 1 zwój. Łatwiej wykonać transformator. Znikoma pojemność pasożytnicza pierwotnego.
Trudności:
- Kondensatory przewodzą monstrualny prąd pierwotny transformatora.
Dało się to rozwiązać – ponad 500 sztuk 10uF/50V MLCC 1210 na 3 płytkach umieszczonych jedna nad drugą połączonych mosiężnymi słupkami i śrubami M4. A na tym wszystkim transformator. + Trochę elektrolitów z boku.
- Wymagane dodatkowe uzwojenie balansujące + diody do utrzymania połowy napięcia zasilania na kondensatorach. Łatwe.
- Prąd pierwotny 2x większy. Moc do odprowadzenia z FETów – w sumie 4x większa. Przy 30kHz i 100ns na przełączenie i rezystancji 500uR grupy tranzystorów łatwe.
Co o tym sądzicie?
Jestem w trakcie dokłądnego liczenia strat na przewodzenie. Wychodzi, ze jprojekt jest wiecej niż możliwy. Prady rzedu kilkuset A wymagaja odpowiedniej ilosci miedzi, nie jest to male, niesie za soba iles tam problemow, ale jest rozwiazywalne. Przetwornica o podobnej mocy zrobiona bez zrozumienia jak działa z bezsensownych transformatorów bez zajęcia się energią magnetyzacji rdzenia i indukcyjnosci rozproszenia działa. Ta moja zaprojektowana z głową od podstaw tez bedzie.
Wesołych świąt (już prawie po) i dobrego Nowego Roku.
Dzieki.