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原创 光伏逆变技术大赛

抛砖引玉,光伏硬件入门

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孔雀东南飞
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  • 2017-3-16 23:03:26
最近快毕业了,把两年多前的一个作品发出来,与大家讨论下技术。同时,讨论下生活。生活里不只有电力电子和光伏,还有诗和远方,还有各种情谊。发一个帖子,怀念一段时光吧。




为了便于大家快速看帖,这里做了个目录,还包括大家一些很有意义的提问:
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孔雀东南飞
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  • 2017-3-17 08:48:41
 
先说下具体参数,放几张图。做得不怎么好看,可能还有抄袭的嫌疑,大家就不要见怪了,毕竟也是第一次做。主要是针对想入门的同学们,我可以详细介绍一下各个部分的设计过程。如果大家感兴趣,再按部就班,一点点详细解释。
输入:22V~28V,
输出:~220V
设计功率:5kW
最大测试功率:6kW,长期运行

084409ebf1b77za7erf7ik.png
IMG_20170324_080001_副本.jpg

IMG_20170324_075942_副本.jpg

IMG_20170324_075919_副本.jpg

QQ截图20170317084220.png


世纪电源网-编辑
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  • 2017-3-17 09:09:58
 
支持分享学习的过程适用于毕设作品吗?
孔雀东南飞
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  • 2017-3-17 15:03:34
 
好的,大家需要就分享。不是毕业设计。
liaozhaocheng
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  • 2017-3-18 11:42:44
 
既然针对初学者,那就一步步来讲解啦。
板子好看,坐等开课。
孔雀东南飞
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  • 2017-3-20 17:27:35
 
多谢捧场。只要还有一个观众,那就认真讲下去。
liaozhaocheng
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  • 2017-3-21 07:54:05
 
希望从原理,计算,硬件,软件全部讲完
孔雀东南飞
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  • 2017-3-21 12:00:33
 
没问题,原理图,器件选择,变压器绕制,驱动电路设计,PCB绘制,谐振原理。。。。一定知无不言。另外,逆变部分的程序还不太完善,趁此机会自己也深入学习下。这几天正在改论文,今天完成了参考文献。今天开始天天更新。go!
clwclw
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  • 2017-3-22 18:10:38
 
楼主能否先讲一下逆变硬件部分需要注意的东西,再细致讲解一下逆变控制部分的程序?非常感谢!
孔雀东南飞
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  • 2017-3-23 11:56:12
 
这个。。。。哪里有问题你就直接说吧。驱动?PCB?还是滤波电感?控制程序写的比较粗糙,你是什么控制方式?
clwclw
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  • 2017-3-23 15:12:55
 
我用的双极性控制方式,电压瞬时值外环,电感电流内环PI控制;然后电压瞬时值外环直接写了个正弦表,也不知道这样行不行,是不是可以用外环电压有效值控制我也不太清楚.....现在用明纬电源输入48V,输出给一个Vref为30V的正弦波参考,但是在驱动的波峰波谷就会有毛刺尖峰,导致输出电压上面也会有毛刺,不知道是什么问题......输入电压低一点就不会有毛刺尖峰,而且驱动电路应该也是没问题的。


20170323_143535.jpg
孔雀东南飞
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  • 2017-3-23 17:50:02
 
我这里看不到图。加QQ吧:1083497254
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-3-25 11:45:24
 
顶楼上,希望楼主将控制策略详细描述一下,万分感谢
clwclw
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高级工程师
  • 2017-3-22 18:23:35
 
目前正在做这方面的毕业设计,之前也没做过,遇到各种问题......
孔雀东南飞
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  • 2017-3-22 21:33:14
 
现在都该写毕业论文了吧
clwclw
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  • 2017-3-22 18:23:58
 
可否方便留个qq?
绍兴大力
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  • 2017-4-26 23:11:01
 
这是本科还是硕士毕设,质量不错。楼主有前途

孔雀东南飞
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  • 2017-5-29 21:04:17
 
研一的一个项目。版主的QQ呢,等你加好友呢
zikzin
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  • 2017-3-23 23:22:36
 
最忠实的观众一枚~
孔雀东南飞
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  • 2017-3-27 18:35:50
 
还希望您多来指点
Jiyang
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本网技工
  • 2017-3-21 18:16:55
 
继续啊,等着更新呢,学习下
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-3-24 08:48:48
 
那个学校的毕设用这么高大上?
孔雀东南飞
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  • 2017-3-24 15:58:40
 
过奖了
allenzdh
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初级工程师
  • 2017-3-21 18:08:26
 
LZ光伏侧的电流够大的,不太好处理吧
孔雀东南飞
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  • 2017-3-21 21:56:18
 
最大电流试过250A,是不太好办,不过也不太难,听我慢慢给您讲。
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-3-24 08:49:35
 
这个样机的尺寸是多大的?功率等级大约是多少?
孔雀东南飞
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  • 2017-3-24 08:54:13
 
40*30*10,6000W
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-3-24 15:51:30
 
设计功率等级的时候,是参照市场产品的功率等级设计的么?   市场上是否有明确型号的产品能与你的这个做对比?
孔雀东南飞
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  • 2017-3-24 15:57:37
 
市面上的参考的不多。毕竟接触的少。主要是参考了电源网网友的作品。另外就是尽可能增大功率密度。整体感觉这个体积和功率和某些市售的还没有差很多,因为主要功率器件都摆在那里。但是感觉有点挤,尤其是逆变器控制部分。
对于下一步提高功率密度,可以考虑采用有源器件加牛B算法代替高压直流母线8个母线电解电容,这是个研究的热点。无论对体积还是逆变器的寿命都有很大帮助。
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-3-24 17:34:43
 
谢谢楼主分享
这个有点难
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本网技师
  • 2017-3-26 23:54:36
 
不客气,大头
read01
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  • 2017-4-10 10:49:40
 
很好,学习了!
孔雀东南飞
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  • 2017-4-10 11:42:25
 
多谢关注,还请多多指教
纽西兰的电工
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本网技师
  • 2017-4-12 20:13:19
 
请问楼主,推挽变压器上缠绕的锡纸起到了什么功能呢?IGBT驱动板的四周有四个白色的方块原件是什么呢?看着如此高端却没有标签。
驱动板上有很多钽电容,但是网络上有说钽电容安全性不好的帖子,楼主怎么看?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-12 21:00:05
 
那是铜箔。作用:在两个磁芯的连接处,由于不能完全结合,会有漏磁。而铜是磁的良绝缘体,所以用在这里减小对外界干扰。至于有没有用,楼主也不好说四个白块是四个无感吸收电容。这里采用胆电容,是利用钽电容的良好高频特性吸收开关电源输出电流的高频文波。同时,这也是金升阳的推荐接法(我记得是)至于安全问题,钽电容是比电解电容脾气暴一点,稍不注意就是冒火爆炸,完全没有电解电容鼓包的过程。不过,只要不反接,耐压合适,还是很安全的。这里提醒,钽电容至少要做到2倍耐压。
ailuer_shijidianyuan
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副总工程师
  • 2017-5-12 09:55:13
 
铜为何是磁的良绝缘体?铜的磁导率与空气相近,基本上对漏磁的束缚跟空气一样
对外辐射是电磁场,铜屏蔽电场,这是我的想法
孔雀东南飞
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  • 2017-5-15 22:42:23
 
对的。之前的认识不到位。您说得很对。铜的磁导率近似为1,对磁的屏蔽就相当于空气。
这里主要是受反激变压器的影响。在反激电源中,变压器气隙会向外辐射电磁场(EMI)。所以加铜箔屏蔽。这里虽然没有气隙,但还是加了一个。
动力二踢脚
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  • 2017-4-12 21:09:54
 
板子上继电器作用是软启动么?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-12 21:49:15
 
浪涌抑制电路,防止上电瞬间推挽电路对母线电解电容充电电流过大,造成推挽的开关器件损坏和电容的损坏。
埃_维_针1
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副总工程师
  • 2017-4-15 09:07:54
 
做的很精美啊,拿去量产都可以了

光伏和逆变这玩意儿一直都是高校各大电力电子类实验室(研究室)的制作重心所在,有很多这样的比赛,特别是现在要求节能减排,相关主题的比赛那就更多了。关于这块板子的硬件开发,个人感觉前期的设计工作其实并没有那么繁杂,很多都有现成的模块电路直接套进去用就行了。然而最烦人的地方应该就是后期的整体调试还有软件控制方面了吧,不知LZ是否有这样的感觉。当然徒手绕四个变压器也是很心累的,让我来绕这种大功率的总是会绕到手指起泡,小变压器EE13啊之类的总是数不清到底绕到第几匝线圈,没有绕线机,说多了都是泪。
SIZ]9T0BUBA4VE$~M@XI)]Y.jpg

看到LZ的帖子心里更多的是一些别的东西,感觉堵得慌。
LZ快毕业了,突然意识到明年我也毕业了,哎一想就挺憔悴的,学校不是更给力,没有电源工作室,周围也没有搞电源的童鞋,我是那一批“传统的”电子爱好者,初高中留下来的兴趣不想把它给丢了,我就找了个老师,在别人电气卓越班的自习室里面申请一张大桌子,堆满自费的一些仪器和元件,这样就很尴尬了——别人看书的时候冷不丁炸了一个管,BOOM一声把别人吓一跳,哎真头疼。

先膜一下LZ学长的理论功底和技术,在这么多高校,这么多实验室里面,在咱这个学生电源人群体里LZ算是一个大牛了。从基本拓扑上升到实物研发,这个学习过程应该是非常辛苦的,有多少学生能耐得住性子去学枯燥的理论知识呀,其次又是团队的协作,领到课题又能在最短时间内分工合作提交作品……

上论坛来交流学习就能发现自己的基础实在是太欠缺了,反正我这水平就懂几个拓扑,做个小板子验证一下理论,小工程不敢接,大工程又没得做。感觉自己忽然成为行业炮灰了。

QQ截图20170415090416.jpg
老师弄了一个光伏项目,然后把锅甩给我,你说我背不背(手动滑稽),和另外一个童鞋蹲一小时装了六块板子,还有四块没装。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-15 21:07:40
 
今晚不讲技术,就谈谈情怀
看到你的回帖,应该是本科生吧,而且是大三学生?学校有卓越班计划,想必学校也应该不错。
兄弟你这么年轻,居然混论坛这么久,资历这么深,可见你的兴趣是多强烈。目前,就可以做一些电源拓扑,还可以给老师接一些项目,这水平应该是远远超过了同龄人的。我作为电力电子专业的学生,大三时的水平都不如你。
我和兄弟你有些相似之处,也是凭着那么点兴趣坚持了下来。只是我遇到了好的老师罢了吧。你不要说我理论多好,本科是一路挂科过来的。其实我差很多,只是我周围的同学理论知识都很好,我多少受他们一些影响,同时也意识到理论知识的重要性,所以自己有时候也在恶补。但是,这么多年,不变的也就是兴趣和坚持。
我很能理解你现在的感受。你不满于书本,对专业知识充满兴趣,身边又找不到志同道合之士,同时感觉自己有了一定的能力,想继续提高,却找不到平台和途径。于是你找了场地,自费仪器。
你的选择和你的坚持是值得鼓励的,但是客观的说,你目前的状况并不是太好。首先,自己单干,往往得不到系统的学习,另外经费也有限,项目来源更少。成不了一种上升式的进步,同时,混迹论坛而忽略科班式的学习,会使你学到的东西成不了系统,连不成网络,而且还会限制住你的眼界。
所以,目前我的建议如下:
1.不要着急,你现在的成绩对于现在的年龄已经很不错了,做学问要一步一个脚印。
2.想搞电源就要明白,电源技术已经由一门技术发展成一门学科,一个学科体系,你现在接触的才是冰山一角,想要继续搞下去,就要接受这个事实,做好长久战的打算。
3.学好课本知识,这是基础。
4.利用你老师逆变器这个项目,好好做。有多少困难,克服多少困难。会收获很多的。我发这个贴,不是因为这个技术有多难,而是这是我第一次独立做这样的项目。
5.有条件还是考一下研究生,到你的圈子里去。这样,你的知识会更加系统,眼界会更加开阔,考虑问题也会更加科学全面。同时有一点,很现实的一点,研究生学历算是这个行业比较基本的学历了,否则大公司你只能去调试。
6.要有自信,你的这份兴趣就是很强大的资本。
7.不要急功近利,你现在遇到的问题,克服的困难,都会使以后的脚步更加轻快。
8.不要迷茫前途,有兴趣,去我们公司
有时间加个qq.
埃_维_针1
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副总工程师
  • 2017-4-15 23:35:10
 
156173549_0_0_0_22E22BB3F56217B7071D97CC3E91AF6D_.jpg
学长过奖了。
说个尴尬的事实,我是电子信息科学与技术专业的。
科班式学习是啥?好像电气班的电力电子课就沾点边,我现在一直都是自学的,买了一堆书。

孔雀东南飞
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  • 2017-4-16 22:54:03
 
说白了,本科的课程没什么太大关系。只要和电沾边就行。你学了电路、模电、控制理论、学了单片机等,至于电源技术,以后学习也不晚。我说的科班式,是电气工程及其自动化专业,因为我们学校,这个专业就是专门搞电源类的。
给你看一下LZ的书桌吧

IMG_20170416_221229_副本.jpg
特别注意:在第一贴我就说了:生活中不仅有电力电子,还有好多。所以,请关注下图片右边的书目。
硬件研发工程师
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LV2
本网技师
  • 2018-8-20 19:55:49
  • 倒数2
 
本菜鸟小学毕业,没念过初中,高中,大学。。。。。现在照样开发高频逆变器,包含光伏、并网,离网;也懂变压器设计,年仅22岁,;日后多向大神们学习。请大神们多多赐教!
野蛮人灬
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高级工程师
  • 2017-4-16 21:38:32
 
LZ您好,现在是一枚即将毕业的大四学生,对电源也是非常的热爱并很感兴趣。现在是深知自己理论知识不足,现在也在加班加点的学习,希望努力的提高自己,开阔自己的眼界。但现在水平真的和你们来比,差得太远了,深度和广度都不够。

孔雀东南飞
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  • 2017-4-16 22:07:17
 
可以这么说,对于电气工程及其自动化专业,本科时,楼主的学校只在大四时开设了几门和专业相关的课程,比如:电力电子、电源技术等,据我所知,有的学校都没有电源技术这门课。所以,对于大四的学生,理论知识差很正常。一方面是课程安排少,另一方面是接触的项目少,自学无从下手。所以这点完全不必担心,这也不是你这个阶段担心的。目前就是保持兴趣。考研或工作,因人而异,只要兴趣在,只要选择自己喜欢的,只要坚持度过前期积累的艰苦时期,都是一条光明坦途。
野蛮人灬
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高级工程师
  • 2017-4-16 22:29:43
 
确实是的,学校没有电源这门课,但就是因为自己的兴趣,所以选择坚持。现在打算去工作了,但是还是要深入的学习,去实习了两个月,觉得自己做产品这方面差的不仅仅是理论知识,还有很多的东西需要学习。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-16 22:56:03
 
需要什么电子版的书可以说
野蛮人灬
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高级工程师
  • 2017-4-17 08:00:31
 
方便加个q吗?1656384937
孔雀东南飞
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  • 2017-4-20 17:38:12
 
帖子里有我QQ,你没发现吗?
野蛮人灬
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  • 2017-4-20 21:26:42
 
已经加您了
野蛮人灬
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高级工程师
  • 2017-4-16 21:31:55
 
要向你学习啊,大学里真正能坚持自己的兴趣并且为了兴趣付出很多的人我觉得不是那么多,学习了
C99
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  • 2017-5-31 22:49:59
 
亚洲皇家学府 的哪个老师?
纽西兰的电工
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本网技师
  • 2017-4-18 11:20:29
 
1、你那反激变换器匝比是多少?当初选用反激做控制电源是不是考虑隔离的因素还是有其他的原因,为什么不用现有的LDO芯片供电呢
2,第一张图中接线柱旁边的黄色元件是什么,没见过
3,变压器的问题,假设变压器的绕组是超导体,流过变压器的电流会影响变压器的磁路吗,最终造成变压器饱和的罪魁祸首是什么?你的单个变压器电流非常大,这对匝数的设计有影响吗?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-18 22:30:55
 
1.变压器匝比这个真的不记得了。
2.对,主要是考虑隔离。
3.黄色的是一个X电容。
4.应该不影响磁路,磁生电和电生磁与导体电阻的关系还真没研究过,不过电磁感应中并没有说与导体电阻有关,与电流倒是有关。
5.造成变压器饱和的是电流。这个可以看磁芯的B-H曲线。可以看出,随着H的增大,B会趋于平缓,直到斜率为0,即u=0.而H的增大就是电流增大引起的,关系如下:
QQ截图20170418222933.png
其中,MPL是磁路长度。
laugjing
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本网技工
  • 2017-4-23 23:30:13
 
今晚回来太晚了,明晚如果回来的早看起来。。。为了技术和情怀,新申请了一个账号。。。以前那个忘了。。。明天代我在燕园多啃个馒头
孔雀东南飞
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  • 2017-4-24 07:43:53
 
好久不吃馒头了。吃馒头都要靠情怀。
用你历练过的眼光,好好挑毛病。
yaner123
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  • 2017-5-12 09:38:34
 
感谢分享,我做的方向也是光伏逆变,毕业课题也是这个方向,希望能够跟你多多交流~
纽西兰的电工
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本网技师
  • 2017-5-15 21:29:00
 
请问版主,我在焊接贴片电阻的时候会起焊锡尖峰,这应该怎么避免呢,是焊锡问题还是焊接方式不对呢?另外如果不考虑板子的大小,贴片电阻和插件电阻哪个可靠性更好呢
孔雀东南飞
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  • 2017-5-15 22:56:25
 
1.助焊剂少。2.温度低。
电阻的可靠性……通常认为表贴芯片较直插的芯片更可靠,这应该是考虑到直插芯片在插拔时的损坏吧。至于电阻,如果功率可以,关键是现在真的不常用直插了,除了大功率外。
house凌煜
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  • 2017-5-26 11:15:34
 
学习了
read01
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  • 2017-6-4 12:24:42
 
欧阳阿秋222
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  • 2018-2-24 13:44:44
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不错的资料,感谢分享
模块电源-小李
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  • 2018-4-23 09:50:23
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我是广州爱浦电子科技的小李,感谢楼主的分享,对于我们研究模块电源有很大的帮助,我们公司专业研发模块电源将近二十年,有很多技术大神,希望我们私底下能多多交流,一起发展进步,一起领奖金耶~
killaws
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  • 2017-3-21 14:09:58
 
感谢分享,坐等更新!
Jiyang
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  • 2017-3-21 18:16:29
 
继续啊,等着更新呢
孔雀东南飞
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  • 2017-3-21 21:53:37
 
这里先更正一个错误,其实该变换器入口处是24V蓄电池组,不是直接接光伏,该变换器也没有MPPT功能,只是将24V升压后逆变到220V。不好意思,帖子名字写错了。。。不是故意把大家骗进来的。好了,开始进入正题。第一次发帖,先从原理图开始讲吧。
孔雀东南飞
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  • 2017-3-21 22:12:32
 
计划从下面几个方面对整个系统进行介绍,希望通过这个帖子,大家可以了解电力电力设备的制作流程,最好可以自己搭建一台逆变器。知识在给别人讲的时候才发现自己原来也不清楚,借此机会和大家一起讨论学习,共同进步。当然,任何问题都可以讨论,比如你初次接触四层板,一些关于dsp或32的问题,等等。。。只要我会
一、功能介绍
二、拓扑选择
三、电路原理图介绍
四、功率器件选型及制作
五、PCB设计注意事项
六、辅助电源部分说明
七、硬件调试注意事项
八、程序部分简要说明
九、存在问题及下一步改进
孔雀东南飞
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  • 2017-3-22 22:14:26
 
三、电路原理图
毕竟是一个系统,一共有4块板子,分别是:功率板、推挽控制板、逆变器IGBT驱动板、DSP核心板。原理图就按板子的顺序介绍吧,其中功率板内容较多打算分几部分介绍。今天就先介绍功率板吧,看看能不能写完(最近这个网页打开总是出问题,图片显示不出来。。。)
先来个整体图:
QQ截图20170322221006.png
好像分辨率太低啊。。。不过已经是放大到最大了啊。。。先结了这一贴,试试能不能看清吧
孔雀东南飞
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  • 2017-3-22 22:38:09
 
图片显示不出来啊
孔雀东南飞
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  • 2017-3-23 17:48:53
 
学校的网络最近有问题,刷不出图片。接着讲下去吧。
这里可以看到,整体分为:推挽升压,不控整流,逆变全桥,辅助电源,信号采集四个部分。
重点说下,前级推挽采用了四个模块。这四个模块采用了变压器原边侧并联,副边侧串联的形式。这种方法也是经常被采用的。该方法有以下几个好处:
1.分散整体功率。整体功率6kW,采用四个模块,就是四个变压器,这样每个变压器传输功率约1500W,这样磁芯选择相对容易。我用的是4个ETD54.当然,3个EE55也可以。频率是50kHz。
2.分散了原边侧电流。这点和1一个意思。
3.副边串联,四个一起串联输出电压为母线电压,这样减小了每个变压器的匝比,便于变压器设计和制作。
怎么样?讲清楚了吗?
下面分别介绍各个部分的电路原理图。
1.推挽驱动部分
QQ截图20170323165339.png
图片不清楚,一会把文件传上去。吃水不忘挖井人,这个图要感谢黄亭、Javike还有张工(传说中的张工),虽然没机会见一见。这里说一下:三极管采用对管:8050和8550,直插式。强调一点:此处两个三极管是乙类互补放大电路,该电路可以很好地放大电流,但是,注意输入控制电压的幅值,必须是电源电压,这里15V.如果你用5V去控制,就惨了。。。。
此外,这里增加了两个钳位二极管和简单的RC吸收电路。个人感觉用处不太大,不过还是加上吧。
推挽输入电容采用的是4700uF的电解,由于采用了谐振控制,输入电流含有大量谐波电流,所以采用4700uF。第一版用过2200uF,但是发热严重。
2.整流部分
QQ截图20170323173340.png
整流部分是不控整流,没什么好讲的。只是要留出谐振电容的位置,谐振电容大小要最终调节,位置要多留一些。由于谐振实现了软开关,这里整流二极管无需加吸收电路。
这里在母线电容前加了继电器作浪涌抑制电路。同时还有一个风扇控制电路。由于后级有DSP,所以控制权统一交给DSP了。
3.逆变部分
QQ截图20170323173652.png
逆变的主电路也很中规中矩。只是在母线上加了四个吸收电容。后级由于采用倍频单极性,所以两个滤波电感。
4.辅助电源
QQ截图20170323173828.png
隔离电源:输入低压侧24V,输出:正负12V,用于霍尔器件和模拟电路。5V,用于数字电路。辅助电源设计纠结了一下。还是设计该类电路的经验不足。这里为了省事,采用了集成有开关的LM2587,搭建反激变换器。辅助电源这里的问题还是比较多的,LM2587本身是不隔离反馈的,内部和Topswitch等是不一样的,所以采用431和817隔离时费了一些时间。倒是有专用配合的隔离芯片,就是贵点。
4.信号处理
这些就是霍尔器件和各种和采样板的接口了。
好了,功率板部分到此讲解完成。欢迎拍砖。

爱你到天荒
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本网技工
  • 2017-3-24 09:07:01
 
为什么说用倍频单极性就得用两个滤波电感啊?纯属小白啊,别笑话我
孔雀东南飞
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  • 2017-3-24 15:44:34
 
用两个电感和用一个电感的等效电路图、滤波效果是一样的。两个电感的感值加起来也等于用一个电感的感值。个人认为,采用倍频单极性调制时,两个桥臂是对称的,考虑到对称,故采用了双电感。采用双电感的一个好处是,解决了单个电感体积太大的问题。另外可能和倍频单极性时电磁干扰等有关。关于这个问题,还请有识之士多多指教。
zikzin
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  • 2017-3-25 00:26:29
 
楼主说的很对,我记得是,一个电感应该是单极性滤波,两个电感的属于双极性滤波,之前看到过一篇文章是讲这个的,双极性滤波比单极性的在滤波效果上要好,刚翻了下,时间有点长了,文章不知道放哪儿了
孔雀东南飞
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  • 2017-3-25 11:43:25
 
多谢,这个问题我也说不好,请教了几个人也说不好。最好还是把那篇文章找出来分享一下。
爱你到天荒
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本网技工
  • 2017-3-26 11:16:39
 
坐等
zikzin
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初级工程师
  • 2017-3-27 23:40:24
 
我尽力找一下~
read01
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高级工程师
  • 2017-4-10 10:43:47
 
的确两个电感比一个电感的效果要好,主要是EMI问题小一些,对称结构
孔雀东南飞
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  • 2017-4-11 08:40:32
 
原来如此,谢过了
王晓宁
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助理工程师
  • 2017-5-9 16:08:36
 
用一个可以的。
野蛮人灬
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高级工程师
  • 2017-5-26 09:16:38
 
我用的是双极性控制,因为输出的功率只有200w,所以计算出来的电感还不是很大。之前做过一个UPS,当时就是单极性的,那个就是采用了双路滤波。龙哥,你在计算这个电感的时候,用的什么方法?我之前坐的时候用的是定K法,这样子算下来觉得不是很准确,导致逆变输出THD特别大,之后也是不断地调试才得到了很好的效果。
孔雀东南飞
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  • 2017-5-29 20:45:20
 
关于电感的计算,帖子里有很详细的介绍的,通过确定上限值和下限值,最终选择电感。你可以看看最开始的目录。
纽西兰的电工
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本网技师
  • 2017-4-7 22:13:34
 
看了楼主的帖子,受益匪浅。看到了推挽驱动电路部分有些疑惑。是不是推挽型电路都是图腾柱驱动?这没有光电隔离啊,PWM芯片存在隐患。
是不是考虑成本原因而不用IR2110,还是因为浪费了一个驱动通道?还是2110的自举驱动就不能只有一个通道使用而另一个空闲而导致芯片损坏?
你的驱动电路中R14、R17起到了什么作用?我看一般的图腾柱驱动没有这两个电阻啊?

孔雀东南飞
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  • 2017-4-7 23:34:17
 
感谢您的提问,很乐意交流。
1.图腾柱驱动
图腾柱驱动只是增大了驱动能力,和驱动什么拓扑没关系,几乎所有的IGBT、MOSFET驱动芯片,包括数字芯片的输出级为了增大驱动能力都有一级图腾柱。这里只是因为推挽式低边驱动,所以我只加了一个图腾柱。
2.关于隔离
隔离当然比较好,而且由于原边处理的电流较大,干扰也比较大,所以有隔离是最好的。但是,隔离要考虑加隔离的成本和不加隔离的危害。如果加隔离,选光耦,要高速的,另外要独立电源,成本很高;这里最好的办法是变压器隔离,但是当时的楼主还真不会设计脉冲变压器,所以就没有隔离。但是:1原边侧电压低,最高30V。2。推挽和逆变独立控制,推挽不会影响到逆变器。3。就是3525比较便宜。
不过,进过合理的PCB设计和驱动电路设计,实际实验时波形还是比较好的。
3.为什么不用2110
因为我们是只驱动低边MOS,而2110的长处是自举。用2110就像买椟还珠。损害倒是不会,比如你驱动BUCk电路,也可以,但是要保证自举电容有充电时间和回路。
4.R14和R17
这两个电阻在这里有两个作用:防短路和驱动电阻。理想的图腾柱不需要防短路电阻。但是考虑到有可能会出现两个管子同时开通,所以一般的图腾柱都要在VCC和-VCC处接两个电阻,限制短路电流。驱动电阻是必须加的,另外为了限制MOS的寄生米勒效应引起的误开通,我们一般还要设计放电电阻小于充电电阻。观察这个图就会发现,首先,不会出现直通现象,其次:充电时电流流过R14,放电时流过R17.通过设置R14和R17的值,就可以实现上面说的,还少了一个二极管,可谓一举三得。
纽西兰的电工
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  • 2017-4-8 23:21:22
 
楼主有时间了讲讲你是怎么做到的软启动,就是带有继电器的那部分
还是拿DSP控制的?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-9 09:22:06
 
由于母线电容太大,为了防止开机时浪涌电流对前级推挽开关管和母线电容的影响,这里加入了继电器控制的防浪涌电路。继电器是DSP控制的,过程是:上电后,继电器断开,母线通过电阻对电容充电。DSP同时计数,5秒后,继电器短路电阻。这里还有一点,就是后级IGBT有母线欠压保护。
野蛮人灬
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高级工程师
  • 2017-5-26 09:23:03
 
这个电路是非常实用的,对于上电瞬间的浪涌起到了很好的保护,之前在做的时候只是加了个电阻给电容充电,这样上电时,电压就是按照电容充电的指数形式增加的。之后并没有把电阻短掉,所以损耗就很大,老师指导了一下,就用了继电器做的开机软起
孔雀东南飞
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  • 2017-5-29 20:42:00
 
这几天忙着离校,顾不上帖子了。。。
海之音
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本网技师
  • 2017-5-1 15:10:06
 
楼主,请教一下:图腾柱的NPN+PNP的三极管选择,你一般从哪几方面进行考虑的?

孔雀东南飞
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  • 2017-5-2 21:13:44
 
个人感觉需哟考虑的也就是电流了。
王晓宁
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助理工程师
  • 2017-5-9 16:14:54
 
IR2110   这里的自举电容 是要算的,而且这个电容的充放电的时间和你在写逆变的算法有很大的关系,好比用单极倍频和高桥PWM所用到的开关管开通和管断是不一样的,所以自举电容的大小和你自己算法程序有关系。
孔雀东南飞
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  • 2017-5-9 17:29:13
 
是的,确实需要计算。回答的严谨
王晓宁
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助理工程师
  • 2017-5-9 18:39:51
 
好的。 好的。
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-4-8 10:26:53
 
请LZ给出 霍尔元件的型号,蟹蟹
孔雀东南飞
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  • 2017-4-8 11:37:06
 
电流霍尔:LA-50P
电压霍尔:CHV-25P
laugjing
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本网技工
  • 2017-4-23 23:32:36
 
莱姆的传感器么
孔雀东南飞
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  • 2017-4-24 07:41:57
 
好眼力。板子上有一个数LM的,其余两个是比较便宜的国产货。
动力二踢脚
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  • 2017-4-17 09:21:46
 
能否请LZ,把驱动部分的PCB上传一下,鄙人刚刚读研,对画板子一窍不通,想从LZ学习先进经验
孔雀东南飞
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  • 2017-4-17 18:33:38
 
等讲完这一章,下一章就是PCB设计。请继续关注,到时候一起探讨
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-4-18 08:36:25
 
好的 坐等楼主更新 ,哈哈。想想就兴奋
laugjing
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本网技工
  • 2017-4-26 22:33:27
 
1、原理图中似乎并未发现4700uf的推挽输入电容。
2、谐振电容的计算依据是?以及谐振电容的选型建议说一下,这个电容作用还是很关键的。
shaowei2072009
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高级工程师
  • 2017-9-29 10:50:54
 
楼主,原理图可以 发我一份 参考吗 。410333090@qq.com
孔雀东南飞
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  • 2017-3-23 22:27:06
 
原理图介绍之三-3525控制小板一不小心把原理图设计的帖子放错地方了,就这样吧,反而让初来的网友一眼可以看到原理图。接着更贴。
这个SG3525的驱动板是驱动前级推挽的,应为采用串联谐振后,推挽的驱动信号是占空比等于0.5的固定波形,无需调节。且考虑到3525完善的软开关功能,就用了它。电路如下:
QQ截图20170323221750.png
不多说了,有个光耦开关,是DSP用于控制前级工作的。
此外,本部分的辅助电源,采用LM2596,方便好用,就是贵了点。
QQ截图20170323222312.png
此外,为了实现输入电压的采样,这里采用了隔离运放。当时实在找不到更加安全经济的办法,就这样了。各位有什么高见,请赐教。
QQ截图20170323222516.png
这块板子基本完了。继续讲解下一块。

killaws
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  • 2017-3-24 15:26:16
 
楼主隔离运放用的是LM358?
孔雀东南飞
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  • 2017-3-24 15:50:38
 
不好意思啊,跟正下:用的是线性光耦。。。。这几天脑子不好使。线性光耦HCNR200,运放采用的统一都是TLC2272.原理图上的358不代表实际器件
killaws
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  • 2017-3-27 08:41:20
 
抱歉,我没有看到你线性光耦的电路。
孔雀东南飞
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  • 2017-3-27 09:14:46
 
还是感觉线性光耦麻烦。不知道可否指点一下?
killaws
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  • 2017-3-27 16:13:12
 
我一般用霍尔,感觉比线性光耦要好一些。
孔雀东南飞
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  • 2017-3-27 17:10:06
 
霍尔确实方便准确,母线电压采集时我也用霍尔。就是这里电压才30V,感觉用霍尔大材小用了,另外成本也太高。是吧?
killaws
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  • 2017-3-28 08:27:09
 
同意
wujianyu
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高级工程师
  • 2017-4-10 16:43:53
 
直流隔离采样用358加1个PC827电路,线性度可以做的很好
killaws
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  • 2017-4-11 08:56:04
 
PC827是线性光耦?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-12 21:36:59
 
827不是线性光耦,是不是利用其线性区。那接法是不是和电源反馈时的接法一样?(431+817)能不能出一张图
yaoyaoi
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本网技工
  • 2017-3-30 11:42:56
 
LZ,为啥没找到推挽的地呢?不要怪我问的低级,真是小白,真没找到,求标注
孔雀东南飞
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  • 2017-3-30 11:53:08
 
QQ截图20170323165339_副本.png
最左边,截图时少截了一点。中间黑线都是地。
yaoyaoi
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本网技工
  • 2017-3-30 11:56:47
 
哦,Q6和Q9原来是和中间那条线连着的呀。。。
killaws
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  • 2017-4-7 08:57:22
 
这张图片T3后端的V_H 和V_L 接到了哪里?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-7 21:46:07
 
四个串联在一起,然后去整流。看26帖
金刀丸
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本网技工
  • 2017-4-8 21:23:00
 
请问楼主,3525的占空比固定了,通过什么样的方式来调节闭环
孔雀东南飞
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  • 2017-4-9 09:22:43
 
母线电压不调节,输出电压依靠逆变器调节
爱你到天荒
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本网技工
  • 2017-4-10 21:32:47
 
楼主,输入电压采样的第二个运放以及线性光耦部分没看懂,能给说一下吗?另外采输入电压是做什么用的?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-11 07:09:11
 
线性光耦的标准接法。提示一下:深度负反馈。作用是:输入电压的过欠压保护。
笑一个351
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  • 2017-4-25 02:31:37
 
lz是否可以把这一块的,输入电压检测电路详细的讲解一下?
magicxxl
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本网技师
  • 2017-6-7 15:11:33
 
楼主,你说3525也驱动推挽电路,请问OUT_H和OUT_L接到推挽电路哪里呢
165507gy28808yubuttlbi.png
孔雀东南飞
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  • 2017-3-23 22:54:35
 
原理图之最后
剩下的就是DSP控制板了,其实没什么好讲的。最小系统加采样电路。大家要是不太需要,就不讲了这个了。每天这个时候更贴,是不是也挺不容易的??谢谢支持
killaws
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副总工程师
  • 2017-3-27 08:42:53
 
楼主是SPWM方式的全桥逆变?
孔雀东南飞
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  • 2017-3-27 09:13:54
 
正是
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-4-8 10:26:16
 
幸苦LZ每日更贴回复
孔雀东南飞
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  • 2017-3-23 22:50:46
 
原理图讲解继续-IGBT驱动。请大家好好看看这一贴,个人感觉比较实用。
逆变器IGBT驱动对于逆变器的重要性这里简单说一说:IGBT 作为产品核心部件,其驱动电路的安全可靠性直接关系着设备系统的正常工作, 而驱动电路则影响着 IGBT 的通态压降、 开关损耗、 承受电路电流电压时间及 dce /dt等参数,决定着 IGBT 工作运行中的静态与动态运行特性以及系统运行稳定性, 需在系统运行中提供一定的死区时间, 并在故障状态下可靠地关闭系统。而在实际应用运行中要求驱动电路尽可能简单, 除了提供上述功能外,还需具有隔离弱电和强电的技术。。。。
本设计采用的是英飞凌的2ED020I12-F2,该驱动的优点,那真是小孩没娘,说来话长。2ED020I12-F2 应用无芯变压器技术,隔离信号侧与功率侧,其具有包括电压监测、 欠压锁定、 看门狗、 软硬关断、 控制信号高低压差分输入、 轨对轨输出、 IGBT 短路检测关断及米勒有源钳位等功能 。(以上好多话是摘抄的,感谢:上海大学的马立新等)
这里看一下被卖到50元一片的2ED020I12-F2。
QQ截图20170323224601.png
QQ截图20170323224623.png
看到中间的无磁芯变压器了吗,就是这么贵。接着是原理图,其实原理图和官方推荐图差不多,明白了原理,就好办了。
QQ截图20170323224830.png
好了,这部分主要电路就讲完了。不过就是大家热情不是很高啊,是不是讲的太基础,废话一堆?
孔雀东南飞
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  • 2017-3-24 15:36:04
 
驱动这里还有一点需要说一说:其实需要说的,都是我当初比较疑惑的一些东西,简单的大家看手册就可以了。这里要说的是IGBT短路检测的机理。
2ED020I12-F2采用的是集电极和发射极间电压检测方式,利用IGBT CE极间电流和导通压降成正比,也就是当发生短路故障时,Vce会变大。具体实现见下图(早先手绘的一幅图)。
IMG_20170324_113718_副本.jpg
是不是照片要比截图清晰一些啊,就是上传图片像素有要求,直接拍出来的照片都太大。。。。
由图可以看到,以上管为例说明:最左边,是一个比较器,一端接9V,当另一端电压高于9V时,比较器就会产生逻辑信号判断为短路发生。比较器另一引脚信号为:12V电源(该12V是相对于上管驱动电压地的12V)通过一个精密恒流源(图中那两个叠在一起的两个圆圈就是恒流源,不是变压器啊,有的地方这个符号表示变压器)通过一个电阻一个二极管接到上管IBGT的集电极,通过IGBT后接回GND2(同样是上管驱动电源的GND).故,另比较器一引脚电压为:Vr(电阻压降)+Vd(二极管压降)+Vce(IGBT管子压降),正常情况,该电压小于9V,一旦遇到短路情况,Vce加大,便会大于9V,触发比较器产生短路错误信号,引起保护。
欢迎指正

孔雀东南飞
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  • 2017-3-24 16:09:35
 
写到这里都想顺便把IGBT为什么需要负压关断说一说了。大家需要了再写吧,继续更新器件选型部分。这部分写起来没劲啊。下雨天,就要听High歌。
爱你到天荒
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本网技工
  • 2017-3-26 15:43:09
 
说说吧,大家都学习学习
孔雀东南飞
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  • 2017-3-27 09:15:41
 
先把计划好的讲完,希望到时候还有听众
动力二踢脚
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  • 2017-4-8 10:33:38
 
请LZ把IGBT的负关断电压解释一下
孔雀东南飞
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  • 2017-4-8 11:45:27
 
凑够十个人就开讲
atu919
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  • 2017-6-30 15:17:07
 
LZ IGBT为什么要负压关断呢
动力二踢脚
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  • 2017-4-12 21:18:46
 
前级是有4个推挽并联组成,4个推挽模块的电流都相同么?如果相同是怎样控制电流均分的?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-12 21:41:22
 
推挽的四个模块是原边并联,副边串联的。由于副边是串联的,副边的电流相同,故原边电流相同。同时,硬件设计时,保证各个模块的开关管、变压器、PCB设计等尽量一样。
动力二踢脚
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  • 2017-4-13 16:02:14
 
并联的模块数与实际效率之间的关系,LZ是否考虑过。鄙人之前做DC/DC多模块交错并联的研究,了解到不同的功率下,选用不同的模块数,达到最高效率。虽然LZ的推挽并非交错并联,但是模块数对效率影响的概念,应该都是相同的。请LZ见谅,鄙人刚刚读研,研究的东西目前停留在论文层面,对市场上的产品需求不甚了解。希望跟LZ学习到更多电源方面的知识。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-13 21:40:28
 
关于前级推挽并联,我个人是这样理解的:倘若用一个变压器实现24到450的电压变化,并且实现5000W功率,则变压器个头将很大,恐怕要EE75之类。就效率方面,这样的后果是:1.变压器的匝比会比较大,会造成原副边的耦合不紧密,增大漏感的,增大漏磁损耗,降低效率2:变压器单个体积越大,越不利于散热,这样会加大变压器温升,可能会限制峰值磁通密度的取值,造成匝数过多,铜损增加。3:由邻近效应可知,邻近效应引起的损耗按匝比的指数次幂增加,单个变压器匝数多,邻近效应必将增大。4:单个变压器的话,原边电流会过大,250A,这样,绕制变压器、处理接线口时将会变得很麻烦,势必减小窗口利用率,增大磁芯体积,增大铁损。综上,都将会造成效率的下降。
但是如果变压器个数过多,1是不现实,2是可能会增加MOS的损耗,这点我还没想好。
以上就是我的分析,大家可以一起交流一下。
动力二踢脚
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  • 2017-4-14 15:27:07
 
谢谢LZ回答,不知道我是否能把这篇 文献 上传上去?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-14 18:49:34
 
当然可以,一起交流学习
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-4-15 20:16:46
 
上传一篇 瑞士苏黎世大学  著名教授 Kolar的论文,个人觉得很有价值

DONE,Kolor,Extreme efficiency power electronics.pdf

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模块切换论文

孔雀东南飞
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  • 2017-4-16 21:20:13
 
一下子就感觉高大上起来了
zikzin
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  • 2017-4-16 23:33:46
 
长知识!感谢分享~~
动力二踢脚
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  • 2017-4-17 09:20:01
 
向大神们学习学习再学习
孔雀东南飞
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  • 2017-4-17 18:34:13
 
对,论文的作者确实相当了得。学习
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-4-12 21:24:28
 
之前读论文,了解到V2G、G2V这个概念,LZ是否考虑将整流桥中的二极管由MOS 或 IGBT替代?做个双向实验玩玩。
还有用MOS做同步整流 跟用二极管 相比  效率会有变换么?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-12 21:46:04
 
V2G的概念确实很火,而且目前也有了双向逆变器,就是双向DC-AC变换器,可以将交流电网能量输送至蓄电池等。这时,就要用可控器件代替二极管。这方面的实验我确实也做过。用MOSFET代替二极管效率肯定会有所提高。MOS损耗I2R,二极管损耗IVF,至于效率提高多少,要看实际器件参数。
纽西兰的电工
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本网技师
  • 2017-4-18 11:24:45
 
请问你这控制电路和主电路是完全隔离的吗?我想问对于逆变器来说,主电路存在很大的EMI干扰,控制电路是隔离的抗干扰能力强还是非隔离的强?楼主能不能详细讲解一下光耦的用法,或者推荐几本书
孔雀东南飞
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版主
  • 2017-4-18 22:06:06
 
逆变器的控制电路和主电路是完全隔离的,这也是驱动电路最基本的功能和要求。
当然是隔离的抗干扰更强。
光耦的种类很多,有信号隔离的,还有高速的,线性的,IGBT驱动的,智能IGBT驱动的。。。。每种的电路和注意事项都不尽相同,并且这些东西没有一个统一的教材,只能靠积累。我准备一下,有时间了专门讲一下。
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-4-26 09:20:09
 
请问LZ,对EMI有研究了,设计主电路和驱动电路时要注意些什么(基本注意)?
动力二踢脚
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LV3
助理工程师
  • 2017-4-28 09:43:02
 
版主?最近太忙了 么?没时间回帖?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-28 22:21:18
 
最近事比较多,心比较烦
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-5-4 21:54:14
 
版主,最近心情有所好转么?能不能简单介绍下逆变器中EMI 产生的原因和其危害?
孔雀东南飞
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  • 2017-5-4 22:37:58
 
你简单看一下关于PCb设计的几帖吧。关于EMI,真的没有涉及。道行太浅了。。。。
推荐《电磁兼容的印刷电路板设计》
孔雀东南飞
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  • 2017-5-4 22:39:47
 
QQ截图20170504223747.png
电磁兼容的印刷电路板设计
双袖青蛇
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本网技工
  • 2017-12-4 10:01:12
  • 倒数8
 
没有一和二呢
孔雀东南飞
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  • 2017-3-21 22:28:14
 
一、功能介绍
前面已经说过了,该变换器实现24V蓄电池组到离网220V的转换,设计功率5kW,可以满足家庭微网内使用。尽可能提高效率,简化控制。
但是,毕竟是实验室出品,考虑到日后的功能升级及研究价值,后级逆变部分采用了DSP控制,说不定以后有时间了再搞搞并网
海之音
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本网技师
  • 2017-5-22 23:37:38
 
龙哥,有两个问题想向你请教一下:1、输入滤波电容的设计与选择;
2、BUS电容如何仿真或者说选择以满足设计需求;
孔雀东南飞
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  • 2017-5-29 22:21:41
 
关于输入滤波电容,相关书籍我也没见到有关说明。我先把这个问题放在最前面有待讨论区,等网友回答吧。
至于母线电容,我是用PSIM仿真的。仿真满载(阻性负载,非线性负载都做)时母线电压的波动情况,通过增加母线电容,使母线电压波动达到要求。
海之音
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本网技师
  • 2017-5-31 00:13:38
 
好的,感谢回复,对于母线电压的波动,你设计时控制在多少认为是合适的?可方便提供相关的资料可供参考,谢谢!
孔雀东南飞
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  • 2017-3-21 23:12:25
 
二、拓扑选择
1.前级升压拓扑选择
(a)非隔离型
     不考虑,由于蓄电池侧电压远低于母线电压,安全考虑,不采用非隔离型拓扑。
(b)隔离型
     全桥式:优点:便于传输大功率,且变压器双向磁化,磁芯利用率高,有众多的软开关实现方法。                   缺点:开关管数量多,一是成本,二是高边驱动,三是对于低压大电流应用场合,全桥拓扑在一个电流回路中,存在两个开关管导通压降,这显著降低了前级效率。
    传统推挽式:优点:基本具备全桥的优点,同时,弥补了全桥的缺点。管子少,驱动容易。同时,导通压降较全桥降低一半。
                         缺点:开关管电压应力是全桥的2倍。不过,本系统输入最高30V,60V的电压也不是很高,因此这个缺点对本系统也不算缺点。
                         真正的缺点是: 由于变压器不可避免的漏感问题,导致开关管关断时在漏源极产生的电压尖峰。同时该电压尖峰还会通过变压器耦合到副边整流二极管上,在整流二极管上形成1500V左右的电压尖峰。此时,采用1200V的整流二极管都很危险!!!!尤其在大电流时,待会上图。此外还有磁偏问题。
    串联谐振式推挽:优点:具备推挽拓扑的优点,同时由于采用了串联谐振,可以实现全部开关管的ZVS和ZCS,提高了效率。同时,由于ZCS的实现,每次关断时,电流为零,因此不存在漏感电压尖峰问题,极大地提高了开关管的安全性。同时,每次电流降为零,解决了磁偏后电流不可控问题。同时,不需要输出滤波电感!!!!
                               缺点:输出电压不可控,想实现全部软开关就要牺牲电压调节。。。。LC谐振实现了ZVS和ZCS,可以说软开关的极致了吧,但是电压不可调;LLC可以实现部分软开关,或ZVS或ZCS,所以电压有一定调节能力,算是一个折中。传统的拓扑,没有软开关,电压随便调。事情往往就是这样。
综上,我们就选择串联谐振式推挽拓扑了。其实这已经是大家默认的了,我在这里费这么多话,就是帮着没入门的朋友解释下,顺便明白那个东西叫串联谐振式推挽拓扑。
2.后级逆变拓扑选择
简单点,就单相全桥逆变器,调制方式采用倍频单极性。
楼管来催了,明天上图吧





wangle262724
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  • 2017-3-22 16:25:47
 
后级拓扑选的是什么
孔雀东南飞
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  • 2017-3-22 21:40:17
 
就是全桥
孔雀东南飞
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  • 2017-3-22 21:44:20
 

传统推挽拓扑电压尖峰

传统推挽拓扑电压尖峰

传统推挽拓扑的电压尖峰,由于使用了隔离探头,每隔实际500V左右,可以看到尖峰电压已经到了1500V。该电压尖峰下,1200V的整流二极管就是秒杀。加上吸收电路可以解决尖峰问题,但是每个二极管上至少要20W的吸收电阻,很吓人。
孔雀东南飞
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  • 2017-3-22 21:54:58
 
科普串联谐振的知识

串联谐振原理图

串联谐振原理图


工作过程

工作过程

波形图

波形图



金刀丸
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本网技工
  • 2017-4-8 21:18:06
 
小白求教,请问串联谐振的谐振频率,是否要和开关管的开关频率严格一致。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-9 09:23:46
 
是的,为了实现软开关,必须保证谐振频率和开关频率一致
Coming.Lu
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  • 2017-4-25 11:22:16
 
没要求那么高的,要求那么高也没有办法大批量生产。
其实,开关频率低于谐振频率,就可以软开关了。
zikzin
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  • 2017-4-25 17:15:36
 
Lu版主的推挽进行的咋样了?
Coming.Lu
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  • 2017-4-25 17:23:11
 
今天淘了一堆 102~103 的 CBB电容。
准备重新算个参数,然后再继续。
有空多去贴子里讨论一下啊。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-25 17:28:28
 
你们认识啊
Coming.Lu
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  • 2017-4-25 17:35:36
 
不认识。
网上认识。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-25 17:27:56
 
是的,实际为了确保软开关,也为了批量,谐振频率要高一些,提前实现电流过零
Coming.Lu
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  • 2017-4-25 17:36:54
 
是的,以前也想过这么弄逆变器,也试过这电路。
这个电路最大的优势是 干扰小,缺点就是不能调压。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-26 08:23:52
 
对,而且效率高。关键是效率。作为中间级变换器可以。
你可以试试LLC推挽变换器。
Coming.Lu
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  • 2017-4-26 08:59:57
 
LLC算过,环流太大,不划算。
目前正在试推挽LCC。
可以去贴子里讨论一下啊:
http://bbs.21dianyuan.com/thread-288115-1-1.html
孔雀东南飞
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  • 2017-4-26 09:49:54
 
大胆创新,小心论证。收藏慢慢看。
10年+……要不就再等等,等等碳化硅便宜一点,据说氮化镓今年要便宜了
Coming.Lu
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  • 2017-4-26 09:55:02
 
为了找个低压升高压的拓朴,确实找了也试了10+年。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-26 21:57:59
 
努力不会白费的,想到了爱迪生
Coming.Lu
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  • 2017-4-26 22:12:24
 
总会找到的。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-26 22:24:48
 
七月份我就入职了,大家一起找
孔雀东南飞
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  • 2017-4-26 22:26:21
 
储能是大趋势,储能变流器一定离不开高变比高效率的升压变换器。我们的努力是造福人类的
zikzin
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  • 2017-4-16 00:29:36
 
请教楼主,作品利用了串联谐振实现软开关,但同时输入输出滤波电容应该不小吧~毕竟电流有很大波动,如此大的纹波电流流经滤波电容,温升应该也不小,关于这个滤波电容的选取有什么讲究呢?

孔雀东南飞
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  • 2017-4-16 21:14:28
 
是的,串联谐振电路中,变压器原副边均为近似正弦半波,且均为开关频率。
对于输入电容,第一版每个变压器模块采用2200uf*2,但是发热严重。第二版采用4700uF*2,无明显发热现象。
对于输入电容的选择,可以通过计算出电容电流的纹波值,利用温升限制,得到满足条件的电容等效电阻,然后选择合适的电解电容。但是,当初并没有这么选,也不清楚电容温升和等效电阻功率的关系(没有磁芯那种对应关系),所以,还有待进一步研究和讨论。
后级电容,由于逆变器的缘故,输出电流存在100Hz的低频脉动,所以,通过仿真6000W的母线电压脉动情况,最终选取450uf*8。


zikzin
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  • 2017-4-18 09:50:41
 
感谢楼主耐心的解释~~有时间了找找相关文献学习一下~刚刚接触到一种计算方法,但目前我还局限在理论层面,没有实际尝试过,也不太清楚这种方法选出来电容效果如何,快要做实验了,打算尝试一下~~嘿嘿通过纹波电流计算出,在一定纹波电压要求下,需要电容吸收的电荷量,再根据Q=CU,可以计算出C,这种方法计算出的电容值应该是最小值哈~


个人感觉好像忽略了等效串联电阻的影响,不知道楼主对于这种计算方法有什么看法?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-18 22:39:32
 
你这种方法是可以的。这倒反而提醒了我,这种滤波电容的设计类似于BUCK电路的滤波电容设计。在《开关电源设计第三版》中,作者认为,BUCK类电路的输出滤波电容设计思路如下:BUCK输出电压的纹波是由于滤波电容的的ESR引起的,那么,假如纹波电流是1A,要求的纹波电压不能超过5V,那么最大的电容ESR就是5R。这样,选取5R以内的滤波电容就可以满足要求。相比国内教材复杂的计算公式,要简单好多,容易好多。
不知道我这个想法怎么样,是不是可以应用于此。
zikzin
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  • 2017-4-20 12:56:32
 
跟楼主想法一致啊,串联等效电阻对于纹波电压肯定是有影响的,只是现在不知道这个电容等效模型是否是建立在理想电容基础上,也就是现在我认为纹波电压有可能是由电容充放电导致的电压纹波以及等效串联电阻压降共同决定,回头再找找资料吧,争取能得出
一个暂时性的结论。实验室新购进热成像仪,实验的时候试试温升~
孔雀东南飞
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  • 2017-4-20 22:18:10
 
就是电容充放电的电流在电容ESR上引起的电压变化。电容充放电电流就是输出电流里的纹波电流。
fly0517
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  • 2017-9-14 11:44:09
 
我的理解是,不仅要算上电容的ESR,还要算上Xc,经验公式为ESR=2Xc的比例来计算。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-17 22:56:17
 
补发一个串联谐振的论文。
A NEW ZVCS RESONANT PUSH-PULL DCDC CONVERTER TOPOLOGY.pdf (1.72 MB, 下载次数: 345)
zikzin
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  • 2017-3-23 09:51:50
 
赞!!!来学习~先支持下!
孔雀东南飞
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  • 2017-3-23 21:38:48
 
欢迎,有问题或有见解都可以提出来
孔雀东南飞
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  • 2017-3-24 08:41:44
 
四、功率器件选型及制作
这一部分主要包括前级MOSFET的选型,后级IGBT选型,变压器设计与绕制、滤波电感设计等。当然还包括板子上各个当初选型时思索过一番的东西。还是希望大家可以提问,任何问题。
1.MOSFET选型 (写这些感觉好没激情啊,不过还是得写写,毕竟多数时间开关器件都是要自己选的,留给入门的同学看吧)
先看一下所需的MOSFET的各种应力:

Vds
Imax
Irm
f
推挽侧MOSFET
56V
96A
48A
50kHz
解释一下:
1.电压应力:在输入电压最高时,即输入电压为28V时,此时MOS漏源极间电压为2倍的28V,即56V。由于串联谐振消除了漏源极间的电压尖峰,故实际漏源极间电压就是56V,没有尖峰。
2.电流有效值:在输入电压最低,输出功率最大时,存在最大电流。即Vin=22V,P=6000W(设计额定值为5000W,最大功率设计为6000W)此时,总的输入电流是273A,每个模块上电流是68A。但是这里注意,每个模块上的电流不等于每个模块的每个开关管的电流。由于占空比等于0.5,故单个开关管上的电流有效值为68*0.51/2=48A.这个电流值是计算变压器线径、发热等所需要的值。
3.最大电流:最大电流是示波器看到的电流波形的顶点值。由于采用了谐振,电流呈现近似正弦波,其峰值为68*21/2=96A.
4.开关频率:50kHz,这一点,MOSFET基本都可以满足。
最后,选择原来国际整流公司的IRFP4110,现在也被英飞凌给收购了。参数如下: QQ截图20170324083435.png
QQ截图20170324083516.png
IRFP4110PbF.pdf (288.71 KB, 下载次数: 149)
lizlk
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  • 2017-3-24 09:00:43
 
兄弟写的很好,大赞!
孔雀东南飞
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  • 2017-3-24 11:41:45
 
多谢斑竹夸奖,还请多多请赐教
zikzin
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  • 2017-4-16 00:36:59
 
楼主有没有单独测试过推挽部分的传输效率呢?推挽本身适用低压大电流,因此感觉原边开关管、电容以及变压器的损耗也是很可观的
孔雀东南飞
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  • 2017-4-16 20:49:13
 
效率测试过。前级效率在94%~96%之间。各部分的损耗有分析,以后会讲解的。
zikzin
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  • 2017-4-18 09:54:00
 
好哒,坐等~
笑一个351
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  • 2017-4-25 01:44:46
 
LZ,此处说的不太谨慎,虽然是谐振电路,实现了开关管的软开关,但是其两端的电压由于线路寄生参数的影响,还是多少会有一点小尖,虽然很小,但也不是没有。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-25 17:34:58
 
这个问题看怎么说了。没有绝对的干净的波形。不过参数调整好后,确实看不见尖峰。虽然线路有寄生参数,但是只要电流刚好过零,一样没有尖峰。
笑一个351
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高级工程师
  • 2017-4-25 02:40:26
 
采用谐振形式,输入输出电流又那么大,电流纹波有效值也很大,楼主有没有想过,采用交错并联的形式?还有,推挽为什么输入侧选用4相,而不选用5相或者3相,是随意选的,还是平经验,还是通过效率,体积等理论算出来的?
电源小新
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  • 2017-4-25 16:03:14
 
孔雀东南飞
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  • 2017-4-25 17:26:03
 
当时没考虑这么多,后来考虑过交错并联,并且做了仿真。采用几个变压器是自己决定的。主要从变压器的体积和整体的体积考虑的。至于采用2个大的变压器还是4个小的哪个效率更高,个人感觉4个变压器效率要高一些,体积要小一些。



孔雀东南飞
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  • 2017-3-24 16:37:50
 
功率器件选型之二
整流二极管和IGBT选型
参考MOSFET的选型方法,整流二极管选用DSEI30-06,参数如下:
QQ截图20170324162404.png
QQ截图20170324162430.png
DSEI30-06A.pdf (100.85 KB, 下载次数: 138)
clwclw
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  • 2017-3-24 21:17:18
 
大神来讲讲H桥逆变的程序部分吧
孔雀东南飞
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  • 2017-3-25 11:51:50
 
其实我主要精力还是做了硬件系统,后期就忙别的事了。程序部分只是简单实现了离网控制。至于并网的,正在看。争取在把硬件部分介绍完后可以对并网有个了解。
爱你到天荒
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本网技工
  • 2017-4-11 15:35:31
 
问个题外的,C语言调用printf函数输出到哪里了?
killaws
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  • 2017-4-11 16:27:33
 
你是用的STM32?
爱你到天荒
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本网技工
  • 2017-4-12 22:19:31
 
是的,还望不吝赐教
killaws
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副总工程师
  • 2017-4-13 08:23:40
 
不敢不敢
孔雀东南飞
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  • 2017-3-26 12:04:26
 
周末,老师也出差了,干脆论文也不管了。看小说,更帖子,生活就该这样。昨天聚餐,今天继续更新。接下来是
推挽变压器的计算和设计
1.变压器参数计算

三年前,我刚接触这个项目的时候,对于绕制变压器简直就是老虎吃天,无处下口。这里也是想和初学者说一下设计流程,我也不去参考什么书了,需要赵修科电子书的我可以付在附件里,就凭感觉写,主要是想让这个过程更好地为大家理解,算是带新手入门吧。老鸟们就绕道吧,免得嘲笑
其实变压器就是找一个合适的磁芯,绕上合适的匝数,加上合适的工艺,就OK了。具体过程呢,分下面几步:

第一步,确定工况
第二步,确定磁芯
第三步,确定匝数
第四步,确定线径
第五步,验证磁芯大小
第六步,分析损耗


下面分别介绍:

第一步,确定工况
这一步很简单,设计者应该自己先明白自己要设计的变压器用在什么场合。包括:拓扑结构、传输功率、最高最低电压、最大最小电流、漏感要求等等,说白了就是对电路的工作原理、工作过程很了解,就像画板子,要明白要布的每根线上的信号类型、电流大小、电压大小等等一样。
第二步,确定磁芯
磁芯要确定的参数包括:大小、形状、材料等等。材料我们一般用PC40,或者TDK的PC40(某宝上都号称是TDK的),这里就不再选择了,如果要求高的话,说明你已脱离菜鸟的行列,这个帖子就可以跳过去了。
形状:常见的有EE、PQ、EI、ETD等等,选择的话各有各的特点,我简单地班门弄斧一下吧。
EE型磁芯是最常见的磁芯形状,其规格很全,从几瓦到几千瓦均有对应型号。EE磁芯的窗口面积大,因此带来散热效果好。在设计大功率变压器时有优势,但是由于其窗口大,磁屏蔽效果差,容易产生干扰。
PQ型磁芯较其他磁芯具有最优的辐射面积和体积比,为此该类磁芯在同等功率下有最小的温升,且具有最小的体积。此外,PQ磁芯的屏蔽效果最好,为此往往应用于PFC功率电感等场合。但是,PQ磁芯存在窗口小,散热效果差弊端,在设计大电流变压器时较为不利。
ETD型磁芯兼具EE型磁芯的规格齐全,窗口大,便于处理大功率,同时具有PQ型磁芯的部分特点,如圆形中柱,可以在同等的磁芯截面下具有最小的周长。这样可以减小绕制导线的长度。
我个人喜欢ETD,主要是感觉ETD做工精细,骨架规格统一,再套上两个不锈钢卡扣,很是帅气。另外,由于中柱是圆形,导线还可以重复利用。当然了,EE磁芯应该是最普普遍采用的吧。
大小:形状不要紧,好用不好用关键还要看大小。这个磁芯的大小选择是最重要也是比较繁琐的。一般会采用AP法,还有重量法。。。不过这里我们不采用AP法了。主要是年纪大了,公式记不住,每次都要翻书。而且,个人认为,随着经验的积累,以后可能都不需要计算,直接就挑选出合适的磁芯了吧。好,这里我们采用《开关电源设计》里的几张表格,有了这几个表格,大家选择磁芯会方便很多。上表:
正激、推挽变换器各频率下各个磁芯传输最大功率表
1.png
2.png
3.png
注意,对于推挽拓扑,要对表中的数据乘以二。
半桥、全桥变换器各频率下各个磁芯传输最大功率表
4.png
6.png
7.png
同时要注意表中的工况。简单翻下:4安培每平方毫米、Bmax=1.6T,窗口利用率为40%。当然,表中的磁芯种类毕竟是有限的,假如你看上的磁芯没有出现在表中,怎么办?其实表中的数据是根据AP值和传输功率成正比确定的,在第三和最后一个表的解释中,都有公式。剩下的你就知道了吧。
我们这里是推挽拓扑,这点一定要明白,不要和全桥那个表混了。这里我们可以看到,我想用的ETD系列,表中最大磁芯为ETD49,其在推挽拓扑中,50kHz时(这里近似采用48kHz的数值),最大传输功率是439.2*2=880W,无法满足我们要设计的1500W的要求。比ETD49更大一号的是ETD54,ETD54的AP值是8.85,这个可以参考ETD54的磁芯参数,一会我在附件里付一个常见磁芯参数的文件。和ETD49的5.718比起来,ETD54可以传输1360W,再考虑到频率由48kHz提升到50kHz,大概可以传输1400多W。就这个了,因为下一个ETD59就要大太多了,另外,本来额定是1250W,差强人意,就ETD54了。
怎么样,选磁芯,你会了吗?该吃午饭了,下午继续。


很有感觉
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本网技工
  • 2017-3-26 22:38:02
 
求楼主讲解 EC类型磁芯优缺点。
孔雀东南飞
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  • 2017-3-27 09:16:33
 
可以,今晚吧

孔雀东南飞
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  • 2017-3-27 23:05:57
 
EC类磁芯基本和ETD是一样的,其中柱的直径都等于磁芯的厚度。其骨架可以通用。区别是:EC磁芯在骨架上有个卡槽。

EC

EC

上图是EC
QQ截图20170327230238.png
上图是ETD


zikzin
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  • 2017-3-27 23:37:54
 
楼主这个点都在更贴,岂一个赞字了得!而且帖子太实用了,受益匪浅~~楼主加油!
孔雀东南飞
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  • 2017-3-28 01:23:30
 
有用就好
很有感觉
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  • 2017-3-26 22:40:43
 
最近想制作一个 全桥的 高频变压器 。还在翻书找计算公式
孔雀东南飞
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  • 2017-3-26 22:57:35
 
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孔雀东南飞
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  • 2017-3-26 23:03:31
 
一个磁芯尺寸的文档
美磁磁芯.pdf (2.39 MB, 下载次数: 279)
纽西兰的电工
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  • 2017-3-29 09:36:23
 
1 为什么推挽的变压器参数要将表中的数乘以2呢?推挽和全桥原理好相似啊2 你用反激做的弱电控制电路,电压来源是20多V的变换器输入电压,这样的话当加电压的那一刻,是没有控制电的。会不会有危险?
3 4个推挽变压器原边并联,副边串联,而且你设计的余量很小,会不会出现某个变压器负荷偏大的问题?
4 国内厂家做的磁芯能用国外的数据手册吗?国产磁芯照美磁、TDK等大厂家的产品差距大吗?
孔雀东南飞
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  • 2017-3-29 20:58:14
 
多谢提问,这里一一回答。1.推挽输出功率为什么是正激乘以2.
答:推挽是双向磁化,正激是单向磁化。推挽的磁通变化是从Bmax到-Bmax,正激是从0到Bmax。所以,相同的输入电压下,推挽变压器原边每个绕组的匝数是正激的一半。同时,正激在一个开关周期内进行一次功率传输,推挽进行两次。这里可以认为推挽是两个正激变换器,故传输功率是正激的两倍。推挽变压器和全桥变压器是有区别的,全桥类的利用率更高,因为毕竟推挽变压器每个时刻只有一半在工作。这样,相当于一个占空比为0.5(推挽)和一个占空比为1(全桥)的波形有效值比较,占空比为0.5的有效值为1的根号0.5倍,就是说相同磁芯,相同工况,全桥的功率是推挽功率的1.4倍。你可以从表里找几个数据核对下,基本这样。
2.控制电先后问题
这个问题确实是很该注意的一个问题。之前也试过反激直接控制推挽,结果就是烧管子。后来,推挽侧采用24V进过LM2596稳压15V后供电,逆变部分采用反激供电。同时,推挽控制采用SG3525,自带软启动和。这样只要输入24V有电,LM2596就输出电压。当电压达到8V时,3525开始工作,此时8V电压已经足够打开推挽侧MOS,再加上软启动措施,推挽侧就可以很好地启动。与此同时,反激也在工作,但是,逆变部分并不工作。而是等到防浪涌电路工作后,设置是5秒后,逆变器才开始工作,此时,反激的输出早已稳定。
3.单个负荷大
由于副边侧采用串联结构,流过每个逆变器的电流是一样的,故功率也是一样的。
4.外国的手册问题
磁芯肯定是外国的好,要是不差钱,没人愿意买国产的。国内的只是一直在模仿吧。但是,虽然材质不能说一样,但是尺寸做到一样还是可以的,毕竟磁芯行业也有行业标准。我量了下,某宝的无牌磁芯和美磁的尺寸是一致的。就是美磁的尺寸,也会有一个波动范围。这一点,在设计时可以忽略。
最后希望您就先关注,多多提问。
renchengda
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  • 2017-5-14 16:25:07
 
请问反激直接推挽为什么会烧管子啊?
孔雀东南飞
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  • 2017-5-14 22:36:29
 
反激直接推挽是什么意思?
renchengda
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  • 2017-5-16 18:01:14
 
就是楼主在92楼提到的问题,反激电路直接控制推挽电路,造成烧管子的原因?是因为Mos管误导通么?
孔雀东南飞
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  • 2017-5-29 21:10:20
 
不是,是这样的。当时为了控制系统工作,在辅助电源的输出加了一个开关。整体就是:功率电路一直上电,控制电路通过开关上电。在开关闭合瞬间,会在控制电上形成一个高电压尖峰,这个尖峰直接导致烧管子。后来去掉开关,就可以了。
所以,最好是先上控制电。如果控制电取自功率电,那要保证一起上电。
renchengda
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  • 2017-5-14 17:04:47
 
请问反激直接推挽为什么会烧管子啊?开关管在
yaoyaoi
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  • 2017-3-30 12:01:21
 
LZ,Bmax=1.6T,是铁氧体吗?
孔雀东南飞
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  • 2017-3-30 16:15:35
 
不好意思,写错了,是0.16T,笔误了。我顺便把帖子的错误也改了
zikzin
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  • 2017-4-15 23:49:38
 
据了解推挽变压器极易造成偏磁问题,关于关于这一方面,LZ能不能给讲讲在电路设计或者其他方面需要注意的事项?多谢~~
明远527
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  • 2017-10-27 12:51:24
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受用
孔雀东南飞
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  • 2017-3-26 22:56:44
 
变压器设计-第三步确定匝数
      写这部分感觉没有激情呢,可能是这部分公式太多吧。其实,如果抛开了AP法找磁芯,也就这么一个公式了,而且还是一个大家初中就学过的公式,一个伟大的公式,一个连接电和磁的公式———法拉第电磁感应定律!
      初中课本是这样定义的:闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时,导体中会产生电流,这种现象叫电磁感应现象。考虑到初中时大家没有买房娶媳妇的压力,所以这个解释也没有那么全面:闭合线圈面积不变,改变磁场强度,磁通量也会改变,也会发生电磁感应现象。所以全面的解释是:因磁通量变化产生感应电动势的现象就是电磁感应现象。对于变压器,改变磁通量的方法就是:改变产生场的电流。途径就是通过开通和关断开关管,让电流从正到负或从无到有。而产生的感应电动势的大小是:E=-n*d(fi)/d(t),那个表示磁通量的字母打不出来。。。。注意这个公式的负号,当电路稳定时,是电源电压和变压器的感应电动势相平衡的这么一个关系。是不是说的太啰嗦了。。。
      从上面那个公式可以得到匝比n的表达式,这里,磁通量就是磁通密度和磁通面积的乘积。磁通密度是我们选取的B,磁通面积就是变压器磁芯的中柱面积,也就是那个Ae值。另外,那个变化时间,就是管子开通的时间,也等于占空比D*T(开关周期)。
这里重点说一下关于这个B的取值。从公式里可以看出,B越大,需要的匝数越少,能绕的线就越多,输出功率就越大。的确,但是,到底该取多大呢?是什么限制了磁通密度的取值呢?这里分析一下限制磁通密度取到无限大的因素磁芯损耗磁芯损耗带来的温升
      大多数铁氧体铁氧体材料的磁芯损耗和峰值磁通密度的2.7次方成正比。同时,与开关频率的1.7次方成正比。所以,磁通密度不能取值太大。尤其在开关频率较高时。当开关频率低于25kHz时,磁芯损耗是很小的,这时可以不考虑磁芯损耗,峰值磁通密度可以取到磁滞回线的顶部,但是不能是饱和区,否则就会烧管子的。同时,如果开关频率较高,想通过提高峰值磁通密度取值来降低匝数,减小损耗的话,反而会因为开关频率的提高导致更多的损耗和温升。故:
      当开关频率达到50kHz时,要么采取低损耗的磁芯材料,要么减小峰值磁通密度。当然,好的材料,都有好的价格。所以,一般在此时,峰值磁通密度取值0.2T是可以的。因为,从BH曲线上看,0.2T下,是线性的。但是,当电网电压跳变,或者负载跳变,调节器又无法及时调整时,可能会导致峰值磁通密度高过0.2T。可以说,0.2T算是个临界值吧。因此,通常我们取值稍微小于0.2T,保险的是0.16T
     当开关频率继续上升到100kHz时,就要取0.12T,如果是200kHz,就要继续减小到0.08T了。
     这里,d(B),对于全桥、半桥、推挽这类双向磁化的拓扑,d(B)等于Bmax-(-Bmax),也就是2Bmax,对于正激类单向磁化的拓扑,则就是Bmax。
     我在这里取值是1.8T,1.6有些过于保守了。说了这么多,大家应该可以计算出匝比n了吧。
     最终,我计算的初级匝数是2匝,匝比是4,副边匝数是8.计算过程就不写了,哆嗦了了这么多,就是不想让你像查工具书一样套个公式就去算,那样的话,永远也只能停留在套公式的水平。有些事,不能急功近利,尤其是做学问,电力电子不就是一门学问吗?



这个有点难
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本网技师
  • 2017-3-26 23:57:50
 
楼主写的很好啊~希望继续更新!
el218earth
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  • 2017-3-27 11:26:48
 
赞,楼主加油,良心作品
爱你到天荒
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  • 2017-3-30 16:53:58
 
希腊字母Φ的读音为phi,佛爱,来个全的吧 ,顺便回忆下初高中老师教的各个版本,比如俊哥的阿拉法, 其实个人感觉最后一列读音在编程序时比较方便。            
大写
小写
读音
Α
α
Alpha
Β
β
Beta
Γ
γ
Gamma
Δ
δ
Delta
Ε
ε
Epsilon
Ζ
ζ
Zeta
Η
η
Eta
Θ
θ
Theta
Ι
ι
Iota
Κ
κ
Kappa
Λ
λ
Lambda
Μ
μ
Mu
Ν
ν
Nu
Ξ
ξ
Xi
Ο
ο
Omicron
Π
π
Pi
Ρ
ρ
Rho
Σ
σ
Sigma
Τ
τ
Tau
Υ
υ
Upsilon
Φ
φ
Phi
Χ
χ
Chi
Ψ
ψ
Psi
Ω
ω
Omega

xiaoduduysu
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  • 2017-3-27 11:19:48
 
楼主好棒
孔雀东南飞
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  • 2017-3-27 23:01:14
 
功率变压器设计--四、确定线径
选择了磁芯,确定了匝数,接下来就是选择合适的导线。通常,常用的导线有三种形态:漆包线、利兹线和背胶铜箔。简单说明下:
1.漆包线。最为常见,各种线径都有,除了特殊情况,首先考虑采用漆包线。
2.利兹线。利兹(Litz)一词由德文词汇引用过来,意思是编织的。利兹线一般被定义为由单独的薄膜绝缘导线以均匀的捻绞和捻距编制在一起而构成的导线。这样的多股结构使实心导线中由集肤效应(或趋肤效应)(还需要解释吗?)而遭受的功率损失得到最小化。说白了就是将很多股很细的漆包线做成股数不同的粗导线,满足不同的功率等级。标准的利兹线规格表这里就不附了,这里上一个某宝的规格,这个更实用些?
QQ截图20170327184014.png
其实本人也没用过,对于0.1mm的线径,用计算器算了下,2MHz刚刚好,当然别的频率也行,就是接头处理起来麻烦。如果100kHz以下,我还是喜欢用漆包线。
3.背胶铜箔。当电流进一步增大时,需要很多股漆包线进行绞合,多的时候可能达到几百根,绕制起来十分麻烦。这时就需要用背胶铜箔(背后有一层绝缘胶带的铜片),各种规格均有。某宝截图
QQ截图20170327184104.png
这里,推挽变压器采用的就是铜箔。因为原边电流太大,需要好几十股铜线一起绕,而且原边股数少,当时试过一下,十分难看,就选择铜箔了。
介绍了绕制变压器的常见线材,接下来就是选择合适的型号了。漆包线选择合适的线径和股数,利兹线选择合适的规格、铜箔选择宽度和厚度。
今天太累了,明天再更吧。。。。


zikzin
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  • 2017-3-28 00:38:58
 
说到磁性元器件设计,想请教楼主几个问题:作为电力电子界的小白,就厚着脸皮问了哈,问题过于白痴的,楼主可直接无视~
1.最近在学着设计带直流偏置的电感,看到磁心有高磁通的,铁硅铝的,铁硅的,这几种里面只知道铁硅铝比较常见,
性价比高,成本在三者里面是最低的,但关于这几种甚至其他材料的磁心不知道他们各自的优势是什么,
以及该用在哪种场合?在这里,希望楼主可以给系统的讲一下~嘿嘿,先谢过了!
2.一般,磁心材料,在一定的直流偏置电流下,相对磁导率都会发生变化,比如,在某一特定的电流下,相同的磁心材料,体积也相同,
26的与90的磁导率相近,相同的匝数获取的电感值差不多,这个时候,磁心又该如何选择呢?为什么?
3.设计了1000W样机的储能电感,计算所得电感铜损约4W,磁芯损耗1.3W,总温升大概40度,这样磁芯损耗是不是有点大?设计是否合理呢?
再次谢楼主!静候楼主高见~~


孔雀东南飞
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  • 2017-3-28 01:25:03
 
等天亮了去实验室回复你吧,手机不方便。
孔雀东南飞
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  • 2017-3-28 23:32:13
 
这几个问题确实很有价值。
关于第一个问题,我回头整理一下资料,争取系统地解释一下。
关于第二个问题,也就是说对于不同初始磁导率的磁环,采用相同的匝数,可能会得到相同的电感,这个问题粗看和公式:L=n2Al不符,因为对于材料体积一样的磁环。Al值就是正比于u的,Al=0.4PiuAe/Le.其实是,在不同的工况下,磁环的实际磁导率并不等于初始磁导率。这里有个图可以说明一下:

IMG_20170328_230055_副本.jpg
通过这幅图可以看到,在不同的直流电流磁场强度下,磁环的初始磁导率会发生变化,趋势是直流磁场强度越大,磁导率衰减越厉害;初始磁导率越大,这个变化就越明显。所以就会出现:比如对于某直流磁场强度,初始磁导率为125的衰减到40%,为50,而初始磁导率为90的,衰减到55%,也是50.这个时候缠电感就不能根据初始磁导率,而要根据此时的磁导率也就是50去计算。然后缠绕相同的匝数,获得的电感也是一样的。但是,当直流磁场强度变小时,极限到零,就是不通电时,125的电感值会变大,到时候肯定比90的大。所以,你用磁导率大的磁环,其电感值会随着电流的不同有大范围的波动,比如轻载下,电感值很大,重载下电感值变小。这种情况对于磁导率大于125的磁环尤为明显。假如你电路采用了谐振,需要利用电感值,且不希望电感值改变影响谐振工作,那就要采用初始磁导率小的,衰减小的。所以,我一般喜欢用26或60的。因为26的有时候不好买。
对于第三个问题。这个损耗不算大,但是,一般我们认为,当铁损和铜损相等时,损耗最低。看你的计算,铜损要大,可以适当加大磁环尺寸,减小铜损。可以试试,看能否降低损耗。

zikzin
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  • 2017-3-29 00:14:02
 
哇~~楼主太棒啦!解释的非常非常清楚,我明白了~~回头再换个磁心计算下损耗看看~感谢感谢感谢!!!重要的事情要说三遍~~

动力二踢脚
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  • 2017-4-10 10:52:01
 
LZ,你好。我之前用过一款高磁通磁环绕制电感,16.1uH。磁芯参数 :u60,AL=81nH/N2。绕制了大约12匝。但是磁芯发热比较严重。我之前随意选用了一款铁硅铝的磁环。绕制匝数大约20匝,发热情况没有这款高磁通的严重。正常利用高磁通磁环,磁芯损耗不是应该会小一些么?先行谢过LZ
孔雀东南飞
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  • 2017-4-10 18:40:19
 
铁硅铝环的尺寸、初始磁导率等参数是不是和高磁通的都相同?
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-4-11 11:14:12
 
并不是相同的,等我之后查一下以前的工作报告,最近有点忙
zikzin
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  • 2017-4-18 09:57:26
 
求两种磁芯型号~~蟹蟹
yaoyaoi
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  • 2017-4-20 17:44:17
 
LZ,想请问个关于交流损耗的问题:
对于磁环,在计算损耗时是否需要考虑交流电阻损耗?假如需要,是否会用到Dowell公式,又如何计算?

孔雀东南飞
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  • 2017-3-29 23:20:08
 
今晚独立来一帖————铜箔变压器的绕制(程同学整理)
这个是当年我们自己总结的变压器绕制方法,当时也没有可以参考的,完全自己瞎琢磨。后来效果还不错,拿出来分享下。
这里特别感谢文档的整理者----程同学,其实力相当了得,无论拳脚还是内力,目前其已经被杭州某国际半导体公司招致麾下。
先把这个变压器亮出来,大家看看效果,有个感性的认识,然后我再介绍剩下的计算部分。

c.jpg     b.jpg     a.jpg

高频变压器绕制工艺及流程(铜箔)
一、一次绕线
绕线前先确认骨架规格,不用的引脚应在绕线前剪去,以防绕完线后再剪时刮伤线或剪错脚,而且可以避免绕线时缠错脚位。
1、铜箔的处理
当用铜箔绕制变压器时,需选用背胶铜箔,并在铜箔的始端和末端焊接引出线,步骤如下:倒圆角,打磨,涂助焊剂,焊接,再次打磨,包边。

1.jpg
①倒圆角:避免因挤压刺破胶带而形成短路

2.jpg
②打磨:去掉铜箔上的氧化层,便于焊接

3.jpg
③涂助焊剂:利于焊接

4.jpg
④焊接:铜箔面积大,散热快,焊接要快速,且焊锡量要尽量少

5.jpg
⑤再次打磨:去除过厚的焊锡以及使焊点光滑以防刺破胶带

6.jpg
⑥包边:防止短路
2、绕线
按分配好的引脚选择就近位置开始起绕,分为以下几步:

7.jpg
①钩线:将引出线分别缠绕在分配好的引脚上


8.jpg
②压线:使引出线紧靠骨架内侧以便于缠挡墙

9.jpg
③缠挡墙:在铜箔两侧缠挡墙以留出足够的爬电距离

10.jpg
④绕线:绕制尽量紧密,平整


11.jpg
⑤出线,出线端的处理同始端一样。
注意事项:
1、起绕和出线位置的选取在靠近引脚的前提下应尽量远离磁芯插入位置,以防焊点形成的鼓包是磁芯无法插入;
2、缠挡墙时不要拉太紧,以防挡墙滑落,且要根据一个绕组所占的窗口宽度进行缠绕;
3、绕线时要保证紧密缠绕,但由于骨架是电木材质的,比较脆,应适度用力,以防骨架破裂;
4、铜箔要绕平绕正,不可偏向一边,不可上挡墙。
二、一次绝缘
绝缘应使用专用的玛拉胶带,绝缘性能好,一、二次侧的绝缘应使用两层绝缘胶带以保证安全。胶带缠绕的方向应与铜箔的缠绕方向一致,拉紧包平,不可翻起刺破,应覆盖铜箔及挡墙。出头端应超过起始端5mm以上。

三、二次绕线及绝缘
二次绕线基本同一次绕线相同,分别为铜箔起始端焊线,钩线,压线,缠挡墙,绕线,出线端处理。
二次绝缘也同一次绝缘,不过最外层胶带不宜包的太紧,以免影响美观。

12.jpg
钩线


压线

14.jpg
缠挡墙
四、引出线处理
1、压脚
将漆包线刮漆后理直理顺并平均分配缠绕到对应的引脚上,用钳子将漆包线缠紧并压至脚底,缠绕圈数依线径根数而定,预计焊锡后高度不可超过蹲点,剪除多余线头。
注意:漆包线刮漆时要预估好位置,以刚好刮到缠在引脚部分为宜,切不可刮得太深,以防与其他引脚间短路。
2、焊锡
逐个引脚焊接,先沾助焊剂,焊锡要完全包住引脚上的铜线,不可出现漏焊;焊锡要均匀光滑,焊点之间要保持一定距离以防止短路;要快速焊接,不可烫坏胶带。
五、磁芯组装
确认所用磁芯,将磁芯插入骨架,两半个磁芯的中柱及边柱药严格对齐,无需加气隙的要压紧,最后用钢卡固定夹紧。这样一个实验版的变压器就制作完成了。

此说明只是实验版的变压器制作过程,要形成产品化的变压器,还需有含浸,测试等环节,这里就不赘述了
再次说明,以上过程只是当年第一次制作时瞎琢磨,经供参考。


        
clwclw
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  • 2017-3-30 10:22:40
 
你那同学是去了杭州矽力杰么
孔雀东南飞
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  • 2017-3-30 16:25:49
 
是。你的实验怎么样了
动力二踢脚
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  • 2017-4-11 11:25:28
 
这种手工绕制的磁性元件,寄生参数会不会比较大?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-12 21:57:11
 
楼主一直认为手工绕制的性能才是最好的。。。尤其对于铜箔的变压器。就我绕制的变压器,漏感都可以控制在0.1%以下。也有一个原因就是:铜箔的变压器耦合性好,漏感本来就小。
动力二踢脚
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  • 2017-4-13 15:51:04
 
对磁性元件的学习一直很浅层,还得多学习,多积累经验。谢谢LZ
孔雀东南飞
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  • 2017-4-13 21:22:50
 
言重了,我也是现学现卖
zikzin
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  • 2017-4-16 00:11:41
 
想请教下楼主,变压器原副边绕组的绕制顺序很多,比如是原边-副边-原边?楼主采用的什么方式?这种方式又有什么好处呢?如果可以的话,希望楼主可以就每一种绕制方式的优缺点以及适用场合  系统讲解一下~或者楼主的那位程同学~蟹蟹分享~~静候佳音~~
孔雀东南飞
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  • 2017-4-16 21:59:32
 
对于本系统,推挽变压器有两个原边绕组,一个副边绕组。绕制方式可以采用原-原-副、原-副-原、副-原-原。
这里分析一下:采用原-原-副,原边采用的是两个绕组并绕的方式。这种方式好处是:两个原边由于紧靠,各项参数相似度更高,最大可能地避免了参数不同造成的磁偏。缺点是:由于有一个原边绕组夹在原副变绕组之间,在这个绕组不工作过时,由于临近效应,也会在该绕组上产生涡流,产生损耗。因此,降低了效率。
对于:原-副-原。这种方法和上一种方法刚好相对。也试验过这种方法,各项参数测量结果基本相似,并没有出现磁偏。
对于:副-原-原:这种方法的好处:1:参数相似2:原边电流大,绕在外侧利于散热。缺点:由于原边匝数少,绕在最外侧,不利于原副边耦合,尤其是采用铜线时。由于副边电流小,很多时候可以考虑采用采用铜线绕制,这时,要合理安排匝数和股数,尽量可以铺满变压器一层,而不会出现一层多一股这样的现象。
不知道说清楚了没有。
zikzin
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  • 2017-4-18 10:18:32
 
挺清楚的,谢谢楼主~~之前感觉采用原-副-原的方法,由于中间有副边绕组,因此,外围原边绕组绕一匝的长度会较内侧的原边绕组长,可能会导致偏磁。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-18 18:45:13
 
这个可能性其实不大
笑一个351
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  • 2017-4-25 02:15:37
 
变压器缠绕的方法,还真是挺有讲究的,如楼主所说,若想保证不偏磁,不好的缠绕方法就是原副原,这样两个原边相对副边的距离是相等的,寄生电感才会近似相等,但同时出现的问题就是,两个原边相对副边的寄生电容不一样,内侧的原边,会相对小一些,综合考虑吧。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-25 17:32:32
 
我现在就按原-副-原缠了几个变压器,明天试试。
steven911910
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本网技工
  • 2017-3-30 12:23:00
 
楼主是层主的大学本科舍友,基础扎实,内力深厚,乃是我校破格保研之选手。他能开这个贴用心的给大家做一个这样的分享层主是很高兴的,因为他刚刚经历感情的伤痛。希望他可以从低谷中走出来,更加全心全意的放在自己所擅长的领域,也能更好为接下来即将到来的职业生涯做好充足准备,K龙,加油!
绍兴大力
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  • 2017-3-30 13:42:34
 
哪个学校的啊
孔雀东南飞
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  • 2017-3-30 20:45:17
 
欢迎版主,久仰大名啊。燕山大学
孔雀东南飞
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  • 2017-3-30 16:14:14
 
感谢老同学捧场。不过,你确定不是来揭我短的吗!!!!!赶紧准备你的世界旅游吧,到时候带我飞一下。最后,生活很美好,龙哥不会倒
孔雀东南飞
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  • 2017-3-30 21:46:04
 
变压器设计五 铜箔规格确定
通过前面开关管的选择,我们计算了变压器原边侧的有效电流,每个绕组的最大有效电流是48A,原边侧总的最大电流有效值为68A,故副边侧电流有效值为68/4=17A.
接下来就是选择铜箔的规格:
ETD54的骨架窗口宽度为35mm左右,每边要留出2-3mm的距离用于缠绕挡墙,所以背胶铜箔选用30mm宽规格,也就是说:每种骨架都有与之配套的铜箔规格,只是厚度要设计者自己选。这里,载流量选用4A/mm2,这样,
原边需要的导线截面积为48/4=12mm2,
需要的厚度为12/30=0.4mm;
同理,副边需要的导线截面积为17/4=4.25mm2,
需要的厚度为4.25/30=0.14mm;
这时,需要考虑集肤效应。50kHz时,集肤深度为0.3mm,可采用的导线厚度只要小于0.6mm就可以,因此0.4和0.15(没有0.14规格,用0.15或0.2代替)都满足。接下来就是看看有没有合适的铜箔了。我当时由于没有0.4规格的,只能用两个0.2的并绕。虽然麻烦,但是降低了损耗。
设计到了这里,还要回过头来验证一下磁芯的窗口利用率。
实际铜箔所占面积为:12*2*2+0.15*30*8=84mm2
ETD54的窗口面积为:450.46mm2
窗口利用率为:84/450.46=19%.满足要求。一般也就是取到0.2.磁环绕制一般取到0.3。0.4就很危险了,基本绕不下去。
如果要是不考虑损耗计算什么的,那么就可以买材料,参照上面的帖子开绕了。
孔雀东南飞
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  • 2017-3-30 21:49:11
 
开帖就是给自己挖坑。想到变压器损耗计算还有后面逆变器电感的设计计算,就头疼。
lucsunny
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  • 2017-4-1 13:57:19
 
感谢楼主的用心讲解,龙哥讲解得很好,硬件功底深厚。磁设计理论扎实,再接再厉。
搬个小板凳听龙哥继续授业解惑。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-2 18:17:23
 
听到的最动人的话
孔雀东南飞
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  • 2017-4-12 21:50:27
 
我还以为咱俩认识呢
clwclw
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  • 2017-4-3 22:31:25
 
楼主来讲讲逆变器滤波电感设计吧,这块儿没搞明白
孔雀东南飞
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  • 2017-4-6 22:52:38
 
会讲的
孔雀东南飞
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  • 2017-4-13 21:08:15
 
开讲了,欢迎关注啊
野蛮人灬
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  • 2017-4-18 23:19:33
 
支持楼主,确实磁这块很不好做,之前为了做一些东西,所以就好好的看了关于磁这块的一些知识,还有变压器制作的知识。之后自己也好好的总结,坚持记笔记,把平时遇到所有问题都记下来,然后把解决方法也写了下来,之后对于像buck,反激,正激这些结构的变压器设计就有了经验,遇到问题也能知道从何入手。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-19 18:57:43
 
首先向你学习。这样我以后还能向你请教。我之前也看过这方面的知识,只是当时更多关注的是DC-DC变换器的电感、变压器设计,对于交流滤波电感、共模电感还有待进一步研究。最近下载了一些南航周洁敏老师的资料,正在看。看完了给大家分享。
动力二踢脚
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  • 2017-4-10 11:00:29
 
载流量4A/mm2,是不是有点保守
孔雀东南飞
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  • 2017-4-10 11:41:15
 
这个载流量是国内教材上通用的,国外的500圆密耳转换过来也是这个数,二者是一致的。所以这个值应该是一个经典、权威的取值了。但是某些商家的变压器却不能保证这个值,这就看用料足不足了,铜那么贵……扯远了。这里我们就按标准的来,但是,有些场合,比如:共模电感。可以采取8A甚至10A。应为共模电感内电流频率低,无高频损耗而且共模电感通常只绕制一层,散热效果好,所以载流量可以取值高。如果你的变压器只有一层,且对着风扇,可以考虑适当提高一点(玩笑)
野蛮人灬
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  • 2017-4-18 23:23:47
 
之前计算线径时,也经常用5a/mm^2来计算的
孔雀东南飞
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  • 2017-4-19 18:54:49
 
也可以,毕竟自己做。我还见过6A的,就是不知道各个公司是怎么规定的。国家应该出台一个标准,很可能,出口的电气设备有个标准。
zikzin
  • zikzin
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  • 2017-4-4 23:37:03
 
今天突然想到一个问题,串联谐振电路中,谐振电流会存在畸变,不知楼主以及大家是否遇到过这个问题,
且该畸变与负载轻重程度相关,另外发现LLC在励磁电感不参与谐振阶段,输出电流也存在畸变,貌似这个畸变是串联谐振电流的一大特点,那么,电流畸变的原因是什么呢?

孔雀东南飞
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  • 2017-4-6 22:50:48
 
这个小长假玩得太开心了。。。加上这几天事情比较多,更贴就落下了。明天继续,每天更新。
世纪电源网雪花
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  • 2017-4-7 09:42:59
 
我一猜你就出去了
孔雀东南飞
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  • 2017-4-7 21:43:29
 
但是你猜不到我去了天津,还逛了大悦城还有一个27块钱的冰激凌
笑一个351
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  • 2017-4-25 02:17:49
 
有图吗?怎么个畸变?
szstgcon
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  • 2017-4-6 14:48:17
 
最佩服技术达人了,我是做铝电解电容的,有需要样品支持的可以找我 QQ2387694125
孔雀东南飞
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  • 2017-4-7 21:47:17
 
多谢
孔雀东南飞
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  • 2017-4-7 23:09:29
 
变压器设计六——变压器损耗计算
损耗决定了系统的效率、变压器的温升等等。个人感觉这部分讲解比较麻烦,因为模型复杂,好多处理都是近似的。关键是就算我们算出来了损耗,实际测量也比较麻烦,无法确定计算值和理论值的差,没有计算匝数那么直观,所以,这里尽量参考一些资料,试着说一下吧。不说的话,总感觉讲解不到位。开讲:
总的来说:变压器的损耗包括铁损铜损铁损又包括磁滞损耗涡流损耗铜损又包括直流电阻损耗交流电阻损耗。分别介绍之。
铁损:=磁滞损耗+涡流损耗
磁滞损耗:铁磁材料置于交变的磁场中材料被反复交变磁化,在此过程中,磁畴间的相互不停的摩擦造成的损耗称为磁滞损耗。简单地说就是磁芯在磁化和去磁过程中产生的损耗。
涡流损耗:因为铁磁材料是导电的,当磁芯中的磁通发生变化时,在垂直于磁力线的方向会产生感应电动势,该电动势产生在铁磁材料内,形成回路时,就会产生涡流,就是一圈圈的像漩涡一样的电流,这些电流在铁磁材料等效电阻上的损耗就称为涡流损耗。
科普完定义后,说说怎么计算。
废了这么多话,可以看出这个损耗是很难计算的。但是,就因为太难了,所以厂家给出了解决方案。我见过的方案有两种:体积法和重量法。说白了就是一定条件下,单位体积或单位重量的磁芯损耗。然后乘以磁芯的体积或重量就可以了。很简单,关键就是这个单位损耗哪里来。
赶紧感谢楼主吧,马上告诉你。
方案一:单位体积法:
这里楼主上一份TDK PC40材质磁芯的单位体积损耗,接图吧。记得下载到你的电脑,很有用。
QQ截图20170407223405.png
这幅图中,横坐标是不同的磁通密度,前面我们介绍过,通常取0.2T。纵坐标是不同的损耗。同时给出了不同的开关频率。这里我们一般选择100摄氏度情况,留出裕量。同时注意,这个损耗是基于正弦波电流计算的,方波电流的情况,楼主也没有。谁有的话,给大家分享下吧。有了这个图,只要你计算出磁芯的体积,就OK了。一般体积这个参数手册会给出的。为了方便(其实我上面上传的美磁磁芯手册里就有体积和重量),楼主再传一个磁芯计算器吧,这个软件可以计算体积等参数。软件来自互联网,仅供学习交流。

磁芯参数计算.zip (619.69 KB, 下载次数: 197)
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-4-8 11:06:53
 
用这个MOSFET 电流是不是有点浪费
孔雀东南飞
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  • 2017-4-8 11:29:07
 
首先,1-2倍裕量。另外,电流大的MOS导通阻抗就要低,这样会提高整体的效率。其次,就是价格,价格差不多情况下,电流当然越大越好。这个价格还是可以接受的。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-9 22:47:15
 
变压器设计七——损耗计算之铜损计算(这一帖,很枯燥,考验你们的时候到了!)
变压器铜损计算是变压器损耗计算的关键,也是比较难的一个地方,所以花了两天的时间——昨天和今天—进行整理。达康书记说:打铁还需自身硬!我这里也是勉强给大家说一下,有不对的地方,大家提出来,一起讨论。开讲:
铜损,顾名思义就是变压器中铜上的损耗。铜就是铜箔、铜线……就是变压器绕组的损耗。通常,导线的损耗等于其电阻乘以通过电流有效值的平方,P=I2RR可以由导体的截面积、长度、电阻率得到,计算公式如下:
R=ρ*l/S.
其中,ρ是电阻率。对于铜,100℃时电阻率取0.0233Ωmm2/m.利用这些,可以求得铜导线的电阻,再有电流有效值,便可求得损耗。
但是,由于肌肤效应,不,是集肤效应(也叫趋肤效应)和邻近效应,绕组的损耗往往比I2R大很多!!!
这里先用一句话简单介绍一下集肤效应和邻近效应。
集肤效应:导体内电流趋于导体表面,减小了实际导电面积,增大了导体电阻。(简单解释就是,导体导电面成了包括表面在内的一个圆环,中间部分不再导电。)
邻近效应:导体内涡流增大,且通常数倍于有效电流值,增大了损耗。
产生的元凶——涡流
集肤效应:导体自身电流产生的磁场导致的涡流。

邻近效应:相邻导体内的电流产生的磁场导致的涡流。

频率的关系:
低频时,集肤效应并不明显,比如25kHZ,集肤效应很弱,但是,注意到:传统开关电源中,电流波形通常为矩形波,其傅里叶分解后高频分量很大,对于25kHz,其高次谐波产生的交流电阻也很大,这时就要考虑集肤效应。
以下将介绍消除集肤效应的方法和邻近效应的定量分析。


纽西兰的电工
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本网技师
  • 2017-4-10 20:48:37
 
请问楼主变压器的漏感中会不会有损耗呢,变压器的漏感是不是和普通电感相同呢?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-10 21:37:42
 
漏感中的能量无法传递到副边,所以可以看成是能量的损失。漏感就和普通电感一样的。
纽西兰的电工
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  • 2017-4-13 18:04:56
 
楼主你好,你说到的临近损耗和集肤效应损耗能否认为是电阻性损耗?平常所说的交流电阻又是怎样的一会事呢?就比如说电感,它除了绕组的电阻损耗之外还存在别的损耗吗?是否可以认为所有的绕组损耗均为电阻性损耗,只是阻值随频率变化?
孔雀东南飞
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  • 2017-4-13 21:17:08
 
是的,是电阻性损耗。因为本身这两个损耗就使铜损里面的,铜损就是电阻损耗。交流电阻可以这样理解:由于集肤效应,让实际的电阻值变大,由于邻近效应,一是让等效电阻值变大,二是让等效电流值变大。这两个效应迭加的结果就是损耗变大,为了便于计算,我们认为系统增加了一个电阻,这个电阻上的损耗就是这两个效应引起的损耗。这个电阻就是交流电阻。本来想详细介绍这一部分的,就是图太多,不好说明。有时间了再详细讲讲。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-13 21:20:53
 
关于电感的损耗,近期会借助逆变器电感的设计详细说明,请继续关注。
神的孩子_
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  • 2017-4-10 20:57:29
 
受教了!厉害厉害
dongqingkaka
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  • 2017-4-11 15:09:44
 
大神你好,我现在在做psim仿真。根据死区时间计算出来IGBT的开关频率。通过电流纹波计算出所需电感量,然后根据电感和截止频率的关系计算出电容。这个思路对吗?算出来的IGBT频率28Khz,电感量180mH,电容值只有零点几uF,感觉不太对,希望可以给个思路!我的输入400V,输出220V,600W吧。采用单相全桥单极调制。我的纹波系数取得是几十mA,我也不知道该取多大纹波合适。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-11 22:32:07
 
不完全对,开关频率是首先确定的,一般是20k,大功率(兆瓦)的话可能用到10K。电感值过大,一般电感在2mH以下,功率小的话可能会大些。是因为你的文波系数过低。一般文波取最大电流的15%~20%,电容的计算是正确的,但是一般在十几uF。关于电感的设计,过几天我会详细讲解。

dongqingkaka
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  • 2017-4-11 15:15:03
 
还有一个问题我没想明白,我的输入电压是400V,我想得到220V交流电压,这根我的SPWM占空比有关系对吗?我想调节占空比,就需要调节载波频率,这个计算关系是怎么样的呢?现在我的载波频率取值是根据开关管取值确定的,他俩相等。谢谢题主!



孔雀东南飞
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  • 2017-4-12 20:44:37
 
逆变器滤波电感设计
琢磨了好久,关于变压器邻近效应引起的损耗,不太好讲,主要是图片太多,没有图讲不清楚。而且最近好几个网友问我逆变器滤波电感的设计,所以这里就先用几帖把逆变器电感设计详细说明一下。好多人都取经验值,楼主一开始也是,但是这样有两个弊病,1:这毕竟是别人的经验,不是自己的。2:这样不知其所以然,对以后出现问题进行调试或者是进一步提高系统性能往往束手无策。所以,希望大家掌握科学的设计方法,然后多设计,最后可以得到自己的经验值。同样,设计好电感后,我们还要根据电感选择滤波电容。在选择滤波电容的同时,也希望大家可以不要简单地根据经验值或截止频率大概选取或者盲目调试,而是进一步地分析滤波器的数学模型及其频率特性,明白其和负载的关系等等,总之,慢慢向大师去靠拢,而不单单作匠人。


孔雀东南飞
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  • 2017-4-12 23:00:51
 
逆变器滤波电感设计二打算分以下三步讲解:
1. 滤波电感参数计算
2.磁芯的选择及绕制参数计算
3.损耗及温升的校验


下面开始介绍第一部分——电感参数计算
电感的作用是滤波,因此,限制电感值的第一个因素就是纹波系数,纹波系数要求越小,电感值就要越大;
电感毕竟串联在主电路中,其上会形成电压降落和效率损失,因此,限制电感值的第二个因素就是最低母线电压和最低效率,母线电压越低,电感值就要越小。
因此,纹波系数决定了电感值不能太小,母线电压限制了电感值不能过大。
下面定量分析。
QQ截图20170412221942.png
                              图1
图1是一个开关周期内的几个关键波形,为了便于分析,这里做如下几个假设:电网电压在一个开关周期内保持不变,为uT、电感电流一个周期内平均值为ILK、电感电流纹波的增加量IL+和减少量IL-相同。逆变桥母线电压为UDC、本周期占空比为D、周期为Ts、电感电流为i[sub]L[/sub]、逆变桥输出电压为ui
则存在以下关系(编辑公式太麻烦,直接上手吧)
IMG_20170412_225550_副本.jpg





zikzin
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  • 2017-4-13 10:52:11
 
thumbs up!
孔雀东南飞
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  • 2017-4-13 13:30:25
 
逆变器滤波电感设计三——滤波电感值下限确定
上一帖已经分析了在一个开关周期内电感电流波形,并且推导了电感电流变化量。这样,根据需要的文波系数就可以确定滤波电感值的最小值。下面详细分析。

上图的最后一个电感纹波电流表达式可知:当占空比D=0.5时,电感电流纹波达到最大值,为:UDC/(4Lfs)
到此可以看出,直流母线电压越大,纹波越大,电感越大,纹波越小。
因此,在计算电感值时,要用最高母线电压值,即在最高母线电压值时也不能超过要求的最大纹波系数。
通常,取电感电流纹波最大值为额定电流峰值的15%~20%。
再强调一次最大电流纹波表达式:
QQ截图20170413132844.png
dongqingkaka
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  • 2017-4-13 16:00:17
 
多谢题主!赐教了!
孔雀东南飞
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  • 2017-4-13 17:38:48
 
还没讲完呢还有上限值呢
就不告诉你
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  • 2017-4-14 12:00:30
 
楼主给我这初学者带来福音啊......
过了明天啊
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  • 2017-4-14 15:27:57
 
为了看师兄讲课,专门申请了个账号
孔雀东南飞
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  • 2017-4-14 18:31:50
 
好好看,认真学。就靠你们了
野旷天低树
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  • 2017-4-14 15:42:17
 
好帖子,顶一个,收藏慢慢看
孔雀东南飞
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  • 2017-4-14 21:15:29
 
逆变器滤波电感设计四——滤波电感值上限确定
滤波电感取值越大,输出纹波越小。但是取值不能过大。因为电感串联在主电路,取值过大会造成输出电压降低,效率降低。下面就分析电感取值的上限值。
首先看逆变器等效电路
QQ截图20170414200226.png
图中有如下关系:
Vinv=vL+Vin
向量图如下:
QQ截图20170414205807.png
则有如下关系:
|Vinv|2=|vL|2+|Vac|2(1)
其中,|vL|=w*Ig*Lf
又因为,Vinv为SPWM调制的高频矩形波,这里忽略其中的高频分量,只考虑基波分量,则Vinv和Vdc有如下关系:
Vdc=21/2Vinv(2)
则,在直流母线最低时,满足如下关系:
QQ截图20170414210825.png
根据上式,可以推导出
QQ截图20170414211350.png
好了,电感计算就算讲完了。该绕制了
FlyLi
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  • 2017-4-14 21:53:42
 
师兄加油!坐等奖品
阳光月影
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  • 2017-4-15 08:16:08
 
浇浇水,
孔雀东南飞
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  • 2017-4-15 09:01:42
 
严禁灌水的,小心被删帖哦。还是谢谢关注
阳光月影
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本网技工
  • 2017-4-17 16:47:16
 
研究生期间经历了怎样的学习让LZ如此厉害
孔雀东南飞
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  • 2017-4-15 09:02:22
 
好好看帖,好好学习
篱笆那边
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本网技工
  • 2017-4-15 11:43:28
 
就是喜欢这种技术型人才,收藏下来,慢慢看。
动力二踢脚
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  • 2017-4-15 20:21:45
 
HAHA  现在LZ很受欢型啊

动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-4-15 20:24:56
 
积极顶贴回帖,

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管理员赠送的礼物呦
孔雀东南飞
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  • 2017-4-15 21:09:31
 
恭喜恭喜,继续交流
谁为我停留
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本网技工
  • 2017-4-15 21:27:49
 
坐等更新,LZ好棒
谁为我停留
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本网技工
  • 2017-4-16 09:17:24
 
LZ签哪个公司了?
kaisachaoren
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助理工程师
  • 2017-4-17 16:56:38
 
继续讲啊,楼主,期待啊
孔雀东南飞
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  • 2017-4-17 18:32:35
 
好的,今晚就继续
野旷天低树
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本网技师
  • 2017-4-17 21:43:11
 
LZ厉害,膜拜,我对这方面感兴趣,但是现在理论基础差,浏览学习LZ帖子里内容感觉很吃力,看到图腾柱驱动,自举电路,以及采样电路,隔离电路等硬件电路设计有不少都是知道但是又说不出所以然,感觉理论需要恶补,之前学习时都是有不懂地方,百度学习,感觉这样学习不系统,零零碎碎,看到哪就算哪,而且网上说的也不一定都对,往往多看了几个答案更糊涂了,希望楼主能指点一下,推荐几本相关的书,或者说说该怎么学习,菜鸟但是对光伏逆变很有兴趣,希望楼主不嫌麻烦,指点一二
孔雀东南飞
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  • 2017-4-17 22:59:02
 
目前既然有机会交流,那就把不懂的全部说出来,有一点不懂就提出来。等把这套原理图看明白了,在讨论接下来学习方法。怎么样?
野蛮人灬
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高级工程师
  • 2017-4-18 23:11:59
 
LZ,最近在做一个微型逆变器,前级用boost的pfc,中间级用了半桥LLC结构把电压从45推到360,后级用桥式逆变结构。过程中遇到了很多问题,现在很想和楼主学习关于逆变这块的一些知识
一:想知道楼主对于LLC结构有研究吗?我觉得楼主对于这方面肯定有很多的研究,就想和您多学一下这方面的知识,我这也找了很多关于LLC的资料,希望能同楼主交流;
二:对于逆变环节之前做过纯模拟的H桥结构,感觉虽然实现了功能,但存在的问题比较多,对于驱动这块的问题也是很多。之前的驱动用了ir2110做的,当spwm输出之后又加上逻辑控制电路、加法电路给ir2110,因为ir2110的自举结构可以很好地驱动逆变桥 。
楼主有没有这方面和建模这方面的书籍可以推荐一下
孔雀东南飞
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  • 2017-4-19 19:36:11
 
你的逆变器基本把一整套的东西都包括了,自愧不如。首先,我对LLC研究不深入,但是我周围的同学包括舍友都有专门研究LLC的,有问题我们还是可以交流,我可以请教他们。
其次,能用模拟电路搭逆变,确实需要一定功夫,你的动手能力和硬件设计能力应该不错。目前还是数字控制的多,基本全是。而且逆变器用2110的不多,基本上最差的也是TLP250,光耦隔离驱动。
一个LLC的毕业论文,有基础讲解。
LLC谐振变换器的设计_朱立泓.rar (2.71 MB, 下载次数: 228)
孔雀东南飞
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  • 2017-4-19 19:40:24
 
建模的书籍:
经典教材 电力电子系统建模及控制.pdf (4.34 MB, 下载次数: 282)
野蛮人灬
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高级工程师
  • 2017-4-20 10:39:30
 
谢谢楼主,非常的感谢
野蛮人灬
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高级工程师
  • 2017-4-20 10:42:58
 
确实是的啊,现在控制基本全部是数字化的控制,所以现在也在学dsp,还是个新手,希望能和你多学习
zikzin
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初级工程师
  • 2017-4-20 15:28:18
 
楼主研究过这张山特主板原理图么?想问一下,原理图中推挽输出侧的四个电感L01/L02/L03/L04是输出滤波电感么?他们之间好像还有耦合关系,这么用有什么好处呢?另外开关管均为两两并联使用,是否是考虑电流过大,并用分流呢??
孔雀东南飞
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  • 2017-4-20 22:32:42
 
是滤波电感,这里是传统推挽,所以要加输出滤波电感。又因为采用半桥逆变,所以用了两组滤波电感。至于,两个电感耦合问题,我还不是太理解,感觉就像两个电感串联。另外这个图的功能很丰富的,值得好好研究。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-18 07:39:56
 
你有这些观点,说明你已经有了一定的基础,只是还需要做些实际的东西去调试,锻炼,验证。“这”方面,是很宽泛的一方面。比如你说的“自举、图腾柱”等知识,就说自举吧,常见的驱动芯片IR2104、IR2110等都有用到,且疑惑的人也不少,论坛也有专门开贴,再比如图腾柱,数电里有,模电里有,驱动知识的书里也有。所以这些知识没有一本书会全部讲的,要靠积累。显然你现在有些着急,这个是不需要的。另外你说的看百度越看越迷惑,确实是这样,但是也说明了你看的时候不是很踏实,有时候为了解决问题,就像一眼知道答案,往往走马观花,LZ也是,所以还是要静下心来看,多思考。
动力二踢脚
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助理工程师
  • 2017-4-20 22:09:13
 
个人认为,除了看书以外,可以看看国内电力电子大咖们的 经典论文,例如讲三电平DC/DC变换器就会想到 南航的阮新波,讲DAB会想到清华大学的 赵彪等。
孔雀东南飞
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  • 2017-4-21 11:38:11
 
确实,论文的知识更前沿。看书只适合经典理论或扫盲阶段。
野旷天低树
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本网技师
  • 2017-4-17 22:12:49
 
感谢楼主,前级升压拓扑说是推挽电路,入门的我还在看电力电子书,还在想推挽电路怎么是那样,看到下边楼主普及才知道是串联谐振式推挽电路,楼主这么厉害,还兼顾入门的我们,感谢,希望更新内容时,对于楼主来说感觉很简单的东西,必要的话也带一下,方便我们入门的学习
孔雀东南飞
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  • 2017-4-17 22:52:21
 
由于把硬件电路图的帖子发错了,导致了整体文章的顺序有点乱。所以在开头设置了快速浏览。当然还是希望你按照目录顺序浏览。至于基础知识,我都会讲的,标准就是:我第一次接触项目时自己的水平。所以这个你不用担心。至于更贴速度,尽量哈
孔雀东南飞
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  • 2017-4-17 22:47:54
 
通过上面几贴,可以得到滤波电感值如下限制。这里说明:本例采用2个滤波电感,关于原因,前面的帖子已经和大家讨论过了。这两个电感在滤波效果上等效于两个电感相加的一个大电感。这里用L1和L2表示。
QQ截图20170417221927.png
本帖带入具体数据,来计算滤波电感值。
这里,UDCmax取450V,UDCmin取330V,Ugrid取220V,额定功率5000W时,ILN=23A,纹波电流最大值取电感电流峰值的15%,为4.8A,开关频率为20kHz,但是采用单极性倍频调制,桥式电路输出端开关频率为40kHz.
通过计算,可以得出:电感取值如下:
QQ截图20170417223534.png
这里,可以看到是一个比较大的范围。满足纹波要求的情况下,电感取值越小越好。但是,这里取L1+L2为1.8mH,L1=L2=0.9mH.其实,这里取L1+L2为1.2mH也可以。我当初选了1.8,这里就按1.8讲解。这样纹波电流更小一些。这里取值为什么要大于2倍的最小值?因为这里的电感值是实际工作时或者额定功率时的电感值,但是上面的L1=L2=0.9mH是空载电感值,满载时,电感值会减小,且见小幅度会达到1/2,也就是说空载1mH的电感,满载时可能只有0.5mH或更小。这点,和磁芯选择也有关系,原理可以参见第89帖。