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IGBT逆变,高频高压直流电源,波形图请教

本人新手一枚,现想改一款IGBT逆变完后,升压整流直流高压电源。功率为10KW---100KW。试验机有了,但有些疑问想请教大虾。

主回路原理图如下:

这是变压器整流完的二次电压(黄色)及电流波形(蓝色),

波形展开

这个波形为什么不是一条直线,接近纯直流,为什么会有这个像毛刺一样的波形?

这个是变压器一次测电压波形:好像也会有毛刺,二次电压波形中的毛刺是由于这个引起的吗?

最终需要的结果是二次电压波形要接近一条直线,接近纯直流。现在的波形看起来毛刺很多,是哪里搞错了,还是哪里没做到位,望各位大侠不吝赐教,谢谢。

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2015-08-12 23:37
检查示波器探头的地线,探头的线远离功率部分,或者自己贴个屏蔽胶带接地。还有杂波就考虑开关上的尖峰太多,RC吸收等,加大高频吸收电容。方法太多,随便说了几个去试试。
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2015-08-13 09:59
已经被添加到社区经典图库喽
http://www.dianyuan.com/bbs/classic/
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hth219
LV.3
4
2015-08-13 10:07
@417zhouge
检查示波器探头的地线,探头的线远离功率部分,或者自己贴个屏蔽胶带接地。还有杂波就考虑开关上的尖峰太多,RC吸收等,加大高频吸收电容。方法太多,随便说了几个去试试。
感谢。我现不明白的地方就是,这些波到底是因为示波器的干扰造成的,还是本来就是这样的波形。要是示波器的干扰造成的,用差分探头会不会好点。要是真实的波形,这样的波形是正确的吗?高频直流电源,应该是像一条直线把,接近纯直流啊,不应该纹波这么大吧。有没有什么办法改进一下。我个人认为,测出来的波形应该是真实的。我把输入信号的电压、电流放大了,也一样是这样的波形。要是改进,具体这么改。我看这个帖子的波形也有点像啊。http://www.dianyuan.com/bbs/1514616.html
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2015-08-13 10:13
@hth219
感谢。我现不明白的地方就是,这些波到底是因为示波器的干扰造成的,还是本来就是这样的波形。要是示波器的干扰造成的,用差分探头会不会好点。要是真实的波形,这样的波形是正确的吗?高频直流电源,应该是像一条直线把,接近纯直流啊,不应该纹波这么大吧。有没有什么办法改进一下。我个人认为,测出来的波形应该是真实的。我把输入信号的电压、电流放大了,也一样是这样的波形。要是改进,具体这么改。我看这个帖子的波形也有点像啊。http://www.dianyuan.com/bbs/1514616.html

你找下电源输出纹波的测试方法,探头如何测试,然后就好理解这个现象了。每个开关周期会有小尖峰,但是不是很大。

纯直流,还是蓄电池出来的直流电压没有尖峰,有开关工作的地方就会有尖峰。

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2015-08-13 13:41
兄弟是不是做除尘电源啊?PFM?恒流?
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hth219
LV.3
7
2015-08-13 14:18
@三剑客归来
兄弟是不是做除尘电源啊?PFM?恒流?
是啊。这个都能看出来,是同行啊。
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2015-08-14 21:30

看不出来

把 电流波形贴出来

把四个MOS管驱动 和漏极电压 贴出来 

看你的图因该是容性开通

造成的开通电流较大

建议

1 提高驱动频率

2加大谐振电感

3 加大谐振电容 

 

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2015-08-14 22:20
@h0911360204
看不出来把电流波形贴出来把四个MOS管驱动和漏极电压贴出来 看你的图因该是容性开通造成的开通电流较大建议1提高驱动频率2加大谐振电感3加大谐振电容  

是这样的,尖峰谐波就是开关管的开通时间点,非常明显的,看来是严重的负电流开通了,即不是真电流也不是0电流,而是负电流了,这个是为什么的呢,那是因为变压器实际是并联了非常大的电容了,电流倒灌了,所以产生了负电流开通了,也许会说并没有并联电容的呀,其实,你的输出电压非常高,我们按照道理电源几百负,你的几万了,电压高了100倍了以上了,我几百伏的电力电源,就是额度250伏双线并绕,就发现匝电容比较大了,有谐波,有一点电流倒灌的现象,那么,后来改成了单线全桥整流了,就是这样的匝电容是比较小了。 

    匝电容可以等效变压器并联电容,这个会产生容性负载的,但与完全并联电容又不一样,电容的容抗产生了环流,按照公式,W=CUUF,这个是无功功率的电流,。因为电压是平方的关系,如果与低电压变压器完全一样的绕法,增加100倍的绕组的电容是不是小了100倍了,除以100,就是三次方了,其实,除尘变压器是间绕,分成几个盘,而且,宽度不大,就是这样,可以按照平方关系,所以,匝电容非常大,可以形容大得不得了了,也正因为如此,所以,就产生了如上的电流波形了,而且,无功的电流非常大,损耗大效率低,要大有效值10倍以上的开关管型号,成本也非常高,我见过那个东西,目前有一些胡闹的做法,效果不好,而且没有非常成功的技术,结果都不尽人意,还不成熟。就是有产品也好,我说了,效果不好。

    我想提出一个问题,可以空载吗,开关电源可以,但这个不行,否则,就是开路,容性环流如果没有控制,那么,电压无限大,按不能超过10万伏,非常低的输入电压就可以轻松超过这个允许电压了,就要击穿了,设计的最高电压是12万伏直流,。哈哈,我才摸过那个东西了,否则,我是无法凭空说出来的,我才非常有发言权呢。

    其实,我是差不多解决了这个问题了,但我是不会说出来的,非常不容易的,大家搞错了,不是这样的,我的做法是可以几百瓦的假负载,飙升的电压非常低,这个做法就非常圆满了。但我这个过程亏了不少本钱了,还得返回深圳,我老家那个小山城欠发达。

    我才真正玩过呢,就是做出来也存在非常多的问题。也因为这样,所以又用500赫中频,这样频率低了,容性负载的问题,比起20千赫小的实在太多了,所以问题就不大了,当然,频率低了设备就大了一些了,用硅钢片而不是铁氧体或非晶态变压器。就先谈到这里。

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zhangyiping
LV.9
10
2015-08-14 22:29
@zhangyiping
是这样的,尖峰谐波就是开关管的开通时间点,非常明显的,看来是严重的负电流开通了,即不是真电流也不是0电流,而是负电流了,这个是为什么的呢,那是因为变压器实际是并联了非常大的电容了,电流倒灌了,所以产生了负电流开通了,也许会说并没有并联电容的呀,其实,你的输出电压非常高,我们按照道理电源几百负,你的几万了,电压高了100倍了以上了,我几百伏的电力电源,就是额度250伏双线并绕,就发现匝电容比较大了,有谐波,有一点电流倒灌的现象,那么,后来改成了单线全桥整流了,就是这样的匝电容是比较小了。     匝电容可以等效变压器并联电容,这个会产生容性负载的,但与完全并联电容又不一样,电容的容抗产生了环流,按照公式,W=CUUF,这个是无功功率的电流,。因为电压是平方的关系,如果与低电压变压器完全一样的绕法,增加100倍的绕组的电容是不是小了100倍了,除以100,就是三次方了,其实,除尘变压器是间绕,分成几个盘,而且,宽度不大,就是这样,可以按照平方关系,所以,匝电容非常大,可以形容大得不得了了,也正因为如此,所以,就产生了如上的电流波形了,而且,无功的电流非常大,损耗大效率低,要大有效值10倍以上的开关管型号,成本也非常高,我见过那个东西,目前有一些胡闹的做法,效果不好,而且没有非常成功的技术,结果都不尽人意,还不成熟。就是有产品也好,我说了,效果不好。    我想提出一个问题,可以空载吗,开关电源可以,但这个不行,否则,就是开路,容性环流如果没有控制,那么,电压无限大,按不能超过10万伏,非常低的输入电压就可以轻松超过这个允许电压了,就要击穿了,设计的最高电压是12万伏直流,。哈哈,我才摸过那个东西了,否则,我是无法凭空说出来的,我才非常有发言权呢。    其实,我是差不多解决了这个问题了,但我是不会说出来的,非常不容易的,大家搞错了,不是这样的,我的做法是可以几百瓦的假负载,飙升的电压非常低,这个做法就非常圆满了。但我这个过程亏了不少本钱了,还得返回深圳,我老家那个小山城欠发达。    我才真正玩过呢,就是做出来也存在非常多的问题。也因为这样,所以又用500赫中频,这样频率低了,容性负载的问题,比起20千赫小的实在太多了,所以问题就不大了,当然,频率低了设备就大了一些了,用硅钢片而不是铁氧体或非晶态变压器。就先谈到这里。

上面第一行是正电流,从几百伏变成了几万伏,100倍的平方就是一万倍了,这个匝电容是非常大的,该如何解决,目前没有解决,我的一反常规,效果不错。其实,我是分成了两个变换器,次级串联了,比如72千伏就是36千伏串联的,电压低了一半的平方就是四分之一了,压力减小了。现实就是一次性提到72千伏的,1安【当然,有不同型号功率的】,这个为典型的。

    我的假负载的电阻功率不超过200瓦,额度输入的空载电压比72千伏高了不超过15%,按照你们的做法,是完全不可以的,谐波非常大产生的电压非常高,当然,现场是不会空载的,没有灰尘也是大载的,就是两个网状自然就有非常高的负载,靠这个,其实不空载的,但自然空载是不行的,我对这个是非常了解的,所以才是真正的行家了,目前的产品一概不大行,首先成本非常高,因为,环流就浪费了高成本了,价格也非常高的,不是那么实用,所以还是工频大设备的市场99%以上,非常小,为什么没有流行,就是开关的技术目前还不成熟,看看开关电源,全面取代了工频,就是电焊机也全面开关电源话了,为什么除尘电源没有流行,就是这个不足造成的,所以暂时无法推广,如果成熟的话,开关电源的成本是比工频低太多了,可以做到万瓦以上功率就是1瓦一毛左右,现在是成本比工频该要高了,而且电子的可靠性差,所以还是工频绝对大多数了,成本高高在哪里呢,就是匝电容太大,吃掉了太多的环流了,所以成本非常高,不是那么实用的,还是选择工频的好,就是目前这个技术还非常不成熟的,可靠性也低,工频尽管设备大效率大但非常可靠,不会坏掉,开关电源话的还不行,这个是我实际经历了的。可以在此讨论讨论一下。

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zhangyiping
LV.9
11
2015-08-15 23:51
@zhangyiping
上面第一行是正电流,从几百伏变成了几万伏,100倍的平方就是一万倍了,这个匝电容是非常大的,该如何解决,目前没有解决,我的一反常规,效果不错。其实,我是分成了两个变换器,次级串联了,比如72千伏就是36千伏串联的,电压低了一半的平方就是四分之一了,压力减小了。现实就是一次性提到72千伏的,1安【当然,有不同型号功率的】,这个为典型的。    我的假负载的电阻功率不超过200瓦,额度输入的空载电压比72千伏高了不超过15%,按照你们的做法,是完全不可以的,谐波非常大产生的电压非常高,当然,现场是不会空载的,没有灰尘也是大载的,就是两个网状自然就有非常高的负载,靠这个,其实不空载的,但自然空载是不行的,我对这个是非常了解的,所以才是真正的行家了,目前的产品一概不大行,首先成本非常高,因为,环流就浪费了高成本了,价格也非常高的,不是那么实用,所以还是工频大设备的市场99%以上,非常小,为什么没有流行,就是开关的技术目前还不成熟,看看开关电源,全面取代了工频,就是电焊机也全面开关电源话了,为什么除尘电源没有流行,就是这个不足造成的,所以暂时无法推广,如果成熟的话,开关电源的成本是比工频低太多了,可以做到万瓦以上功率就是1瓦一毛左右,现在是成本比工频该要高了,而且电子的可靠性差,所以还是工频绝对大多数了,成本高高在哪里呢,就是匝电容太大,吃掉了太多的环流了,所以成本非常高,不是那么实用的,还是选择工频的好,就是目前这个技术还非常不成熟的,可靠性也低,工频尽管设备大效率大但非常可靠,不会坏掉,开关电源话的还不行,这个是我实际经历了的。可以在此讨论讨论一下。

继续,从这个波形图看到,电流波的尖峰谐波位置在负电流的几乎峰顶了,什么叫负电流呢,就是开关管的内部二极管导通了,这个时候开通就是存在二极管的导通,存在反向恢复的问题,所以,产生振铃波形了,充分说明变压器的匝电容非常大,存在严重的环流的问题了,开始我也出现类似的情况,后来改进了,但这个变压器特殊的绕法非常难绕的,我也作了非常重要的改进。不过,我不是用全桥,而是半桥,为什么呢,就是全桥没有二极管的钳位的架构,半桥有,就是谐振电容不会超过输入的电压值,可以充分的限流的作用。

    其实,我的串联两个,一个电压一半的输出电压,另一个是输出,就是初次间隔一只是另一只的一半就可以了,我设计频率是30千赫,不是20千赫,用铁氧体大个的两个,即两个变换器,我怎么廉价的呢,不是单个1000安以上的IGBT,这个价格非常贵,如果爆管损失非常大,是50安12只并联,一组24只,总共48只,那么,一个回路50*24也是1000安了,为什么呢,就是塑料封装的便宜,而且爆管不可能全部,干掉8只以内,【指一个变换器】,但需要非常措施,否则,绝对不行,因为,开关管开关速度不一样,会集中其中最快与最慢的,就是如同多人抬轿如果只剩下一个人就垮了,一个道理,需要同步均流技术,就是高度同时完全一样的开关速度,这样就没有问题了,这样一来,成本就非常低了,否则,单管的成本是非常高的,因为不可靠,还采用了智能的开关器件,这个价格是没有自身保护的好几倍了,龙净公司就是这么做的,这种设计的技术导致的成本非常高,比工频的铜线的成本还要高,我国还有好多家搞除尘电源,开关的,但一概高成本不实用,而且,可靠性欠佳,限制了推广和使用,所以,讨论这个技术话题的帖子非常少,就是还寥寥无几,这个东西是不好玩的,电压太高非常可怕,其实,控制开关是拉泥水工的锥,塑料绳子,滑轮,看看,我是不是做过了,体会这么深刻。

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Q597298353Q
LV.5
12
2015-08-17 08:38
@zhangyiping
继续,从这个波形图看到,电流波的尖峰谐波位置在负电流的几乎峰顶了,什么叫负电流呢,就是开关管的内部二极管导通了,这个时候开通就是存在二极管的导通,存在反向恢复的问题,所以,产生振铃波形了,充分说明变压器的匝电容非常大,存在严重的环流的问题了,开始我也出现类似的情况,后来改进了,但这个变压器特殊的绕法非常难绕的,我也作了非常重要的改进。不过,我不是用全桥,而是半桥,为什么呢,就是全桥没有二极管的钳位的架构,半桥有,就是谐振电容不会超过输入的电压值,可以充分的限流的作用。    其实,我的串联两个,一个电压一半的输出电压,另一个是输出,就是初次间隔一只是另一只的一半就可以了,我设计频率是30千赫,不是20千赫,用铁氧体大个的两个,即两个变换器,我怎么廉价的呢,不是单个1000安以上的IGBT,这个价格非常贵,如果爆管损失非常大,是50安12只并联,一组24只,总共48只,那么,一个回路50*24也是1000安了,为什么呢,就是塑料封装的便宜,而且爆管不可能全部,干掉8只以内,【指一个变换器】,但需要非常措施,否则,绝对不行,因为,开关管开关速度不一样,会集中其中最快与最慢的,就是如同多人抬轿如果只剩下一个人就垮了,一个道理,需要同步均流技术,就是高度同时完全一样的开关速度,这样就没有问题了,这样一来,成本就非常低了,否则,单管的成本是非常高的,因为不可靠,还采用了智能的开关器件,这个价格是没有自身保护的好几倍了,龙净公司就是这么做的,这种设计的技术导致的成本非常高,比工频的铜线的成本还要高,我国还有好多家搞除尘电源,开关的,但一概高成本不实用,而且,可靠性欠佳,限制了推广和使用,所以,讨论这个技术话题的帖子非常少,就是还寥寥无几,这个东西是不好玩的,电压太高非常可怕,其实,控制开关是拉泥水工的锥,塑料绳子,滑轮,看看,我是不是做过了,体会这么深刻。
这个毛刺似乎是发生谐振了,从波形来看毛刺叠加在波峰或波谷,建议检查一下变压器的漏感是否比较大,此外电路连接也检查一下,当然具体情况要现场多方判断才能查明
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hth219
LV.3
13
2015-08-17 08:41
@zhangyiping
继续,从这个波形图看到,电流波的尖峰谐波位置在负电流的几乎峰顶了,什么叫负电流呢,就是开关管的内部二极管导通了,这个时候开通就是存在二极管的导通,存在反向恢复的问题,所以,产生振铃波形了,充分说明变压器的匝电容非常大,存在严重的环流的问题了,开始我也出现类似的情况,后来改进了,但这个变压器特殊的绕法非常难绕的,我也作了非常重要的改进。不过,我不是用全桥,而是半桥,为什么呢,就是全桥没有二极管的钳位的架构,半桥有,就是谐振电容不会超过输入的电压值,可以充分的限流的作用。    其实,我的串联两个,一个电压一半的输出电压,另一个是输出,就是初次间隔一只是另一只的一半就可以了,我设计频率是30千赫,不是20千赫,用铁氧体大个的两个,即两个变换器,我怎么廉价的呢,不是单个1000安以上的IGBT,这个价格非常贵,如果爆管损失非常大,是50安12只并联,一组24只,总共48只,那么,一个回路50*24也是1000安了,为什么呢,就是塑料封装的便宜,而且爆管不可能全部,干掉8只以内,【指一个变换器】,但需要非常措施,否则,绝对不行,因为,开关管开关速度不一样,会集中其中最快与最慢的,就是如同多人抬轿如果只剩下一个人就垮了,一个道理,需要同步均流技术,就是高度同时完全一样的开关速度,这样就没有问题了,这样一来,成本就非常低了,否则,单管的成本是非常高的,因为不可靠,还采用了智能的开关器件,这个价格是没有自身保护的好几倍了,龙净公司就是这么做的,这种设计的技术导致的成本非常高,比工频的铜线的成本还要高,我国还有好多家搞除尘电源,开关的,但一概高成本不实用,而且,可靠性欠佳,限制了推广和使用,所以,讨论这个技术话题的帖子非常少,就是还寥寥无几,这个东西是不好玩的,电压太高非常可怕,其实,控制开关是拉泥水工的锥,塑料绳子,滑轮,看看,我是不是做过了,体会这么深刻。

你好,非常感谢你详细的回复,非常受教。看来真实行业里的人。你的意思就是变压器的匝间电容太大了,才会造成这样的?那根本的解决方法就是改变变压器了?其他有什么办法没有?

这个是国内一个厂家做的高频电源的二次电压波形,纹波倒不是很大:

这是他一次电压电流的波形

看起来一次的波形很奇怪。

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zhangyiping
LV.9
14
2015-08-17 09:24
@hth219
你好,非常感谢你详细的回复,非常受教。看来真实行业里的人。你的意思就是变压器的匝间电容太大了,才会造成这样的?那根本的解决方法就是改变变压器了?其他有什么办法没有?这个是国内一个厂家做的高频电源的二次电压波形,纹波倒不是很大:[图片]这是他一次电压电流的波形[图片]看起来一次的波形很奇怪。
先回复12帖,你打把高压电源当成了通常的低压电源了,这样理解就大错特错了,什么漏电感,要知道,这个初次级间距25毫米,那么,这个楼电感是大了,但LLC必须要有漏电感,就是串联谐振电感的一部分,漏电感大一些好呀,不是这么简单理解技术问题的,两回事。
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zhangyiping
LV.9
15
2015-08-17 09:25
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zhangyiping
LV.9
16
2015-08-17 09:50
@zhangyiping
[图片]顶

我是怎么做的呢,就是分两个变换器,假设10万伏,一个5万伏,另一个才是10万伏,那么,前者用UU130,后者用uu160,为什么不一样的呢,就是130小了一点,初次间距小了一点,160的大了一些,就是一大一小,因为,一个电压一半,另一个全电压,所以变压器大了一些了,如果当我的技术应用上去,就不存在问题了,因为,我解决了至关重要的技术问题,不是你们这么去做的,我的完全不一样的,现在做的中国的技术非常落后的,存在问题非常大,就是做了也效果非常不好的,没有办法取代工频,就是价格高,可靠性低,不实用,效率当然开关的比工频的高了,但性价比低才是要害的。

    我才是谁也不敢像我的12只管子并联,都用单管1000安以上,我高的是用了同步均流技术,否则是绝对不行的。

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hth219
LV.3
17
2015-08-17 11:44
@zhangyiping
我是怎么做的呢,就是分两个变换器,假设10万伏,一个5万伏,另一个才是10万伏,那么,前者用UU130,后者用uu160,为什么不一样的呢,就是130小了一点,初次间距小了一点,160的大了一些,就是一大一小,因为,一个电压一半,另一个全电压,所以变压器大了一些了,如果当我的技术应用上去,就不存在问题了,因为,我解决了至关重要的技术问题,不是你们这么去做的,我的完全不一样的,现在做的中国的技术非常落后的,存在问题非常大,就是做了也效果非常不好的,没有办法取代工频,就是价格高,可靠性低,不实用,效率当然开关的比工频的高了,但性价比低才是要害的。    我才是谁也不敢像我的12只管子并联,都用单管1000安以上,我高的是用了同步均流技术,否则是绝对不行的。
张工,你用管子并联的原理发一个图看看。都是多大的管子。我现在用的这个管子是4合1的,变压器输出功率是10KW,管子电流是75A的。我不明白你说的1000A以上的管子是什么意思?正常管子是额定电流的2-3倍就可以了,并不需要很大啊。
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zhangyiping
LV.9
18
2015-08-17 12:43
@hth219
张工,你用管子并联的原理发一个图看看。都是多大的管子。我现在用的这个管子是4合1的,变压器输出功率是10KW,管子电流是75A的。我不明白你说的1000A以上的管子是什么意思?正常管子是额定电流的2-3倍就可以了,并不需要很大啊。

回复,确实是1000安的IGBT单管,因为,像龙净公司8万瓦,72千伏1安的,输入额定500伏80000瓦就是有效值的160安了,通常大众电源是3倍,就是多少,这里要1000安以上不过更大2倍了,因为存在额定环流是非常大的,这个是无功功率,同样存在电流的。

    我的为什么也选择1000安的,不是说环流小多了吗,500安就足够了,但要知道,我的是塑封便宜廉价的开关管12只并联,要打一些折扣,选择参数大了一些比较安全,是不是这样,要知道,额定没问题,但短路的电流好几倍了尽管时间短,所以,再大的电流也不允许超过开关管的额定电流值了,。那么,这样的选择是否合理了随便一算就知道要选择这么大电流规格的参数了,允许,1000安这么大的电流吓死人了,但要知道这里的功率多大的呀,这么推算,就非常平常的事情了,是不是这样。我的是50安12只并联,半桥,4万瓦,另一个4万瓦,总共就是24只了,24*50就是1000安了,这个选择是没有错的,而且,并联要打八成的折扣左右。甚至7折,其实,还没有到1000安呢。而且频率30千赫,如果频率越高折扣越大了,比如,低频是50安的,频率比较高是才允许通过的不是50安而是30安了,频率越高实际通过的电流越小,折扣越大了,必须降额使用,就是这么一个道理。就这样。

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Q597298353Q
LV.5
19
2015-08-17 13:42
@zhangyiping
先回复12帖,你打把高压电源当成了通常的低压电源了,这样理解就大错特错了,什么漏电感,要知道,这个初次级间距25毫米,那么,这个楼电感是大了,但LLC必须要有漏电感,就是串联谐振电感的一部分,漏电感大一些好呀,不是这么简单理解技术问题的,两回事。
LLC是需要漏感,往往要外加个电感  
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