logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Synchronizacja przetwornic buck trójfazowych 30KW - TL494 czy SG3526?

slu_1982 28 Maj 2017 21:07 1905 11
REKLAMA
  • #1 16500100
    slu_1982
    Poziom 26  
    Posty: 1093
    Pomógł: 47
    Ocena: 335
    Cześć,

    powoli przymierzam się do budowy przetwornicy typu buck zasilanej z trzech faz. Jest to temat dosyć ciekawy, ale brakuje mi kilku pomysłów na realizacje.

    Generalnie docelowa moc łączna to 30KW z regulacją od 100V. Stwierdziłem, że najlepiej będzie, jak podzielę całą topologię na 3 przetwornice, każda zasilana między fazowo i wyjścia połączę równolegle. Powoduje to rozbicie dławika na trzy, zmniejszenie łącznego prądu tętnień i rozdzielenie mocy strat.

    W przypadku poboru 10KW mocy przy 100V out prąd w obwodzie powinien wymościć jakieś 120-140A więc dla zapasu postanowiłem wrzucić klocki 200A. Częstotliwość pracy wymusiłbym na 60KHz stosując 6 połówek E71 3C90 ze szczeliną 3-5mm i nawiną ok. 100uH.

    Wszystko na ten moment jest dosyć jasne. Pojawia się problem synchronizacji. Według mojego przeczucia każda z przetwornic na każdą fazę powinna być ze sobą odpowiednio zsynchronizowana.

    Pytanie pierwsze
    Układy typu TL494 czy SG3526 mają możliwość synchronizacji, tylko nigdy nie spotkałem się z wykonaniem takowej. Zastanawia się, czy ta synchronizacja powinna być od jednego powiedzmy TL494 z przesunięciem fazowym o 120* ze stałą czasową dobraną na sztywno na drugi TL494 i z drugiego tak samo na trzeci, czy te układy powinno się synchronizować z momentem przejścia przez zero (wtedy odpada kombinowanie z podłączeniem w odpowiedniej kolejności, synchronizacja przebiega w czasie rzeczywistym to rzeczywistego przebiegu sinusoidalnego).

    Pytanie drugie
    Są układy PFC Buck takie jak np. IR1153S co było by najlepszym rozwiązaniem. Nie znalazłem za dużo rozwiązań, nie ma wejścia dzięki któremu można by to synchronizować. A może dało by się zablokować układ do momentu przejścia przez zero.... Trzeba by było tworzyć zaawansowany sterownik na mikro kontrolerze.. Macie pomysł jak zsynchronizować IR1153 ? Kojarzycie może inny układ z taką możliwością w PFC buck ?
  • REKLAMA
  • #2 16500182
    Strumien swiadomosci swia
    Poziom 43  
    Posty: 27425
    Pomógł: 1403
    Ocena: 6391
    slu_1982 napisał:
    Stwierdziłem, że najlepiej będzie, jak podzielę całą topologię na 3 przetwornice, każda zasilana między fazowo


    Ok ale to bez znaczenia ta synchronizacja bo i tak każda będzie mieć swoją baterię kondensatorów.

    Jakby były zasilane z jednej baterii to owszem .
  • REKLAMA
  • #3 16500499
    slu_1982
    Poziom 26  
    Posty: 1093
    Pomógł: 47
    Ocena: 335
    Nie do końca, będzie się tworzyło sporo harmonicznych, każdy z generatorów powinien być do siebie zsynchronizowany i pracować na tej samej częstotliwości.

    Chyba trzeba będzie odpuścić buc z PFC na trzy fazy. Jest to dosyć skomplikowane, sterowniki IR1153S pracują na zablokowanej częstotliwości 22.2KHz

    Podsumowując:

    Podział na trzy przetwornice wymaga synchronizacji sterowników PFC, jak wiadomo w sterowniku PFC zmienia się wypełnienie, by kształt przebiegu prądu pobieranego był zbliżony dla obciążenia rezystancyjnego. Przy każdej osobnej fazie regulując całkowite napięcie wyjściowe niezsynchronizowanymi sterownikami mogą dziać się cuda. Musiał by być jeden sterownik na jakimś FPGA by móc zaciągnąć sprzężenie zwrotne i kształtowanie przebiegu pobieranego prądu dla każdej między fazy ( trzeba by chyba brać również pod uwagę co się dzieje aktualnie na wspólnej fazie dla jednej i drugiej przetwornicy ?)
    Wzrasta również potrzeba potrojenia pojemności filtrującej wejściowej dla każdej przetwornicy.

    Może o czymś nie wiem, powoli upada idea PFC w tym przypadku. Może ktoś jeszcze z was coś doradzi.
  • #4 16500643
    Strumien swiadomosci swia
    Poziom 43  
    Posty: 27425
    Pomógł: 1403
    Ocena: 6391
    Jest sporo sterowników 3 fazowych stosowanych w płytach głównych.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #5 16500714
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    Posty: 22588
    Pomógł: 4172
    Ocena: 6046
    Do synchronizacji generatorów wystarczy niewielka energia przenikająca pomiędzy nimi, czasami generatory potrafią zsynchronizować sie "same" gdy zasilane są z jednego źródła zasilania. Zjawisko to zaobserwował Huygens już w XVIIw zegary wiszące na jednej belce synchronizowały się poprzez minimalne drgania przenoszone przez belkę.

    Na razie nie mam gotowej recepty na realizację układową - trzeba poeksperymentować.

    https://en.wikipedia.org/wiki/Injection_locking
  • Pomocny post
    #6 16500729
    -XantiO-
    Poziom 21  
    Posty: 463
    Pomógł: 44
    Ocena: 41
    Można by na upartego wykorzystać TL494. Dodać do niego ZVD z pomiarem na dławiku. Lecz PFC to nie będzie.

    Jako buck PFC nic sensownej mocy nie widziałem. Jedynie jakieś kontolery LED. Ale może i warto było by taki sterownik "przerobić" na większą moc? Np. taki NCL30002 u mnie pracował z mocą 125W w buck PFC i nawet się to sprawdzało ale do większych mocy chyba ryzyko. Jest jeszcze UCC29910 ale go nie testowałem.


    Inne rozwiązanie to układ 2 etapowy. Boost PFC plus buck. Możliwe, że była by to sensowniejsza opcja.
  • #7 16502072
    slu_1982
    Poziom 26  
    Posty: 1093
    Pomógł: 47
    Ocena: 335
    Poczytałem trochę, są jednak konwertery buck 3 fazowe z PFC ale to wyższa szkoła sterowania. Tak jak pisałem, często wymaga to szybkich procesorów FPGA. Temat PFC uważam za zakończony.

    Skupmy się jednak na topologi buck 3 fazowej.
    Sterowniki typu TL494, cazy SGxxx przeważnie mają wejścia synchronizacji. Tak więc wszystkie trzy fazy bez problemu można zsynchronizować, będą pracowały na tej samej częstotliwości i to jest okej. Pytanie jest takie:

    Czy lepiej rozdzielić przetwornice Buck na 3 przetwornice zsynchronizowane i trzy induktory
    I tu zalety: mniejszy prąd dławika i klucza, lepsze rozproszenie strat mocy
    Wady: większy koszt wykonania trzech osobnych filtrów wyjścia, wejścia, tranzystorów

    Czy dać trójfazowy mostek prostowniczy, dwa tranzystory jakby równolegle, dwa induktory tak jak tutaj:
    Synchronizacja przetwornic buck trójfazowych 30KW - TL494 czy SG3526?
    Wtedy zmniejszamy koszty filtracji, prąd nam trochę rośnie, chyba wolałbym takie rozwiązanie. Tylko tu pojawia się pytanie, czy dwa induktory w takiej dwufazowej topologii powinny być sprzężone ?
    Kolejne pytanie, czy dolne lucze S3, S4 są tu jako tranzystory z których wykorzystywana jest tylko dioda a bramka zwarta do źródła ? Nie ma przeszkody, żeby sterować tymi tranzystorami, tylko w jaki sposób, i jaka jest z tego korzyść ?

    Będę musiał zapoznać się z tym dokumentem jeszcze
    https://www.researchgate.net/publication/2640...rs_for_Two-Phase_Interleaved_DC-DC_Converters
  • #8 16502075
    Strumien swiadomosci swia
    Poziom 43  
    Posty: 27425
    Pomógł: 1403
    Ocena: 6391
    slu_1982 napisał:
    3 przetwornice zsynchronizowane


    To mnie ciekawi co i jak chcesz synchronizować, opisz to dokładnie bo widzę że sam nie wiesz co piszesz.

    A dla poprawienia humoru można poczytać.

    Dodano po 9 [minuty]:

    W sumie można przypuszczać że to przetwornica obniżająca i bez seperacji sieci.
  • #9 16502222
    slu_1982
    Poziom 26  
    Posty: 1093
    Pomógł: 47
    Ocena: 335
    tak, dla poprawienia humoru bez separacji sieci, obniżająca.

    Sytuacja pierwsza:
    Wyobraź sobie trzy osobne przetwornice obniżające połączone do zasilania trójfazowego między fazowo a wyjścia połączone równolegle. To musi zostać zsynchronizowane- częstotliwość przełączania tranzystorów i sprzężenie napięciowe dla regulacji napięcia wyjściowego.

    Sytuacja druga:
    Trójfazowy mostek prostowniczy i reszta jak na obrazku wyżej.

    Które rozwiązanie wybrać ? Co będzie bardziej poprawne ? Jeżeli sytuacja druga, to czy dławiki muszą być sprzężone, na jednym rdzeniu ?
  • Pomocny post
    #10 16502353
    -XantiO-
    Poziom 21  
    Posty: 463
    Pomógł: 44
    Ocena: 41
    Najlepiej 3 oddzielne dławiki bez sprzężenia.

    Chociaż ja poszedłbym w opcję 3 sekcji od zasilania międzyfazowego.

    Brak PFC przy tego typu przetwornicy nie będzie fajny.
  • #11 16502548
    Strumien swiadomosci swia
    Poziom 43  
    Posty: 27425
    Pomógł: 1403
    Ocena: 6391
    slu_1982 napisał:
    Wyobraź sobie trzy osobne przetwornice obniżające połączone do zasilania trójfazowego między fazowo a wyjścia połączone równolegle.


    A niby jak, jak każda przetwornica jest na potencjale swojej fazy.

    Powiem zwięźle , to nie wypali bo w ogóle nie wiesz jak się zabrać bo nigdy nie robiłeś jakichkolwiek przetwornic mocy trochę większych od 300w.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #12 16502556
    jupi23
    Poziom 16  
    Posty: 208
    Pomógł: 12
    Ocena: 27
    slu_1982 napisał:
    Poczytałem trochę, są jednak konwertery buck 3 fazowe z PFC ale to wyższa szkoła sterowania. Tak jak pisałem, często wymaga to szybkich procesorów FPGA. Temat PFC uważam za zakończony.


    Najczęściej to daje się transformator separujący obniżający napięcie a po nim boost PFC. Między prostownikiem a transformatorem jest jeszcze filtr wycinające harmoniczne. Boost PFC z jakiś tam powodów jest bardziej preferowany niż buck PFC. Można też pomysleć o wielopulsowym prostowniku zamiast całego układu PFC. 12-pulsowy prostownik diodowy nie jest tak trudno zrobić a prąd bardziej przypomina sinusa. Gorzej gdy będzie potrzebny 18 lub 24-pulsowy.

    Przy tej mocy częstotliwość 60kHz będzie za wysoka z dużym prawdopodobieństwem. Będą duże straty w trakcie przełączania.

    Trójfazowy interleaved buck ma sens gdy jest zasilany z jednego źródła . Tak więc ten prostownik musi ładować bank kondesatorów, z którego będzie zasilany ten buck.

Podsumowanie tematu

✨ W dyskusji poruszono temat budowy trójfazowej przetwornicy buck o mocy 30 kW, z regulacją napięcia wyjściowego od 100V. Uczestnicy debatowali nad synchronizacją przetwornic, wskazując na potrzebę zsynchronizowania układów TL494 lub SG3526, aby uniknąć problemów z harmonicznymi. Zasugerowano podział na trzy oddzielne przetwornice, co zmniejsza prąd dławika i straty mocy, ale zwiększa koszty. Alternatywnie, rozważano zastosowanie trójfazowego mostka prostowniczego. Wskazano również na wyzwania związane z PFC (Power Factor Correction) oraz na konieczność eksperymentowania z różnymi układami. Podkreślono, że brak PFC może prowadzić do nieefektywności, a częstotliwość pracy 60 kHz może być zbyt wysoka, co skutkuje dużymi stratami.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA