c6论坛(自制、5000W、高频、隔离、逆变器)

汽车 2024年02月02日 20:12 573 admin

做一个48V/5000W、高频、隔离、逆变器

1、升压：非晶磁环移相全桥准闭环。

2、逆变：单极性H桥。

3、DC、AC 隔离。

4、主控板采用DSC 单片控制实现：移相全桥单极性调制逆变 ModBus通信全数字控制

主控板3D：：/upload/community/2018/12/14/1544800296-24771.pdf

功率板3D 大于8M，上不去。先上平面/upload/community/2018/12/14/1544801141-90852.pdf

变压器：纳米晶超微晶 80*50*25 绕玻璃丝带大功率磁芯，内层次极线径1.5 双线并绕，绕满。外层初级线径1.5X12根，分成两组各6根各绕6咂（每咂8V），每组接一个H桥，两组为并联关系（这样做是为了布局方便）。

移相全桥：暂时用了8只IRFB4668，（实际用80-100V的管子就可以了），Rdson 大了些，用IRFB4568 应该会更好。

辅助源：采用这样的辅助源主要是要有确切的起动电压和关断回差。在这里调到30V起动、27V关闭。用13V稳压管实际输出电压在13.7V。

主控板实物照片：

现在测试的情况还不错。升压部分（移相全桥）主要损耗是导通损耗（将来要选合适的管子），目前主要是做定性评估。如控制策略等。

这个测试是从通信口送出的测试信息，交流输出电压按示波器的方均根值效准，输出电流按FLUKE317钳流表较准。

这个测试效率包含风扇、辅助源耗电，不含电线耗电。做硬件、软件调整时定性分析非常有用，方便。

上图中有两个交流输出电压：前一个是方均根值，后一个是算术平均值，当前软件中做控制用的是方均根值（真有效值）。这两个值在波形失真时会不同。

关于PCB布局：

大电流最短路径：在PCB上，直流输入分别用四根6mm2输入线和输出线焊在板上，其入点到功率管脚距离5mm。PCB基本不走大电流。用1 昂丝的铜厚都不用开窗镀锡。基本没有PCB铜损。

功率板上预置了一路AC电压采样和一路AC电流采样电路，以备外接EMC电路、并网切换电路、防雷电路后进行并网功能。也预置了一些AD端口、I/O端口、PWM端口等，可接驳MPPT光伏充电或贮能方面的功能。实现上述控制程序均由主控板完成。

测试探头连接图。

1：前桥臂下管DS电压；2：后桥臂下管DS电压；3：前桥上管GS电压；4：前桥下管GS电压。

当前空载：供电压60V。闭环，设定母线电压325V，前后桥相位差接近0。

为了降低空载待机电流，程序中空载设定母线电压325V，有载时设定母线电压400V，这样的好处是，1）空载电流小；

2）在大部分工作电池电压下，工作状态和开环一样（前后桥相位180度）高效率。只有在轻载且电池电压特别高时才处于闭环状态。

当前带载2000W：前后桥相位差180度。

当前带载2000W：前后桥相位差180度。拉开看一下。1通道上升沿。

当前带载2000W：前后桥相位差180度。拉开看一下。1通道下降沿。

当前带载2000：前后桥相位差180度。1通道下降沿。

当前空载：前后桥相位差接近0度。1通道上升沿。

4通道换了高压探头，测变压器次级波形。当前带载2000W。

拉开看一下。当前带载2000W。

拉开看一下。另一个沿。当前带载2000W。

当前带载2000W。软启动的中间过程。

移相全桥DS未加任何吸收电路；次级是全桥整流，未接任何吸收电路。没测电流，但从电压波形上看，超前桥实现了软开关，滞后桥臂不够软。在180度相移时，前后桥都是软开关。

从电压波形上看，开关管的电压尖峰基本没有，管子可选高于最高供电电压10V的耐压。80V的管子足够安全。有时间上个80V两毫欧的管子测一下。相信效率可以有很大提高。现在是用的IRFP4668。

输出波形、THD、等。

软件中做了过零点关机：用开关关机、120% 过载10秒关机、150%过载立即关机都是从过零点关机。

只有短路关机、上下桥直通保护是任意点关机。

空载、120W负载、2000W负载时波形差不多都这样。

过零点波形是这样的，还没做死区补偿呢，做了死区补偿过零点就会更好。死区对过零点影响较大。

带200W灯泡时的THD。

带一个200W灯泡 2个1000W电阻时的THD。

）

带2个1000W电阻时的电压，空载时；带一个200W灯时；带一个200W灯泡 2个1000W电阻时的电压都是219.6~219.7V.

逆变H桥的用管体会。

1。IGBT 的使用：这次偿试了IKW75N60，用四只做到3000W没有问题。只是爱饱和压降制约，在小功率时效率要低一些。驱动开通电阻可选范围较大，在不加负压驱动关断阻要小于5R。死区也不可太小。做管压降探测保护的话消隐时间要长些。

2。MOS管：这次偿试了FQA２８N５０。用四只带到２０００W 。用八只带３０００W。这只管子导通速度较快，所以驱动开通电阻要大些，米勒平台比较平坦；关断驱动要足，否则可能出现寄生导通，这次没用负压驱动，关断电阻取０R。DS波形可以调到方方正正，效率也不错。做管压降探测保护的话消隐时间可以很短。保护点也容易调整。

３。CoolMOS 管：这次偿试了IPW４７N６０C３，和 IPW６０R０４１C６。这两只管子ｄＶ／ｄT 很大，而其体二极管恢复速度较慢，所以要控制其开通速度，否测就会出现上管导通时下管体二极管还没关断的短路电流，这个电流很大，轻则效率低，重则炸管。但控制好了的话，效率比平面MOS 和IGBT高很多。但由于ｄＶ／ｄT大，做ＥＭＣ可能很因难。栅极震荡较难控制。也非常易产生寄生导通。

4.这次对三种管型的偿试对比下来，效率CoolMOS 最高，MOS次之，IGBT最低。（这是在2000W，1000W下对比的情况）。