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单硅后级关断电感的选择真的简单吗

业余电子爱好研究几年了,自已的逆变器还没有做出来! 

最近在思考后级该怎么做时突然发现前辈都是骗人的。 

首先选择关断电容,这个可以根据前级功率来确定。

比如前级不超过800瓦,关断电容可以选择2μF,母线电压最高800伏,关断电容倍压后总输出1600伏,每次脉冲放电为w=0.5×1600×1600×2×106=2.56j,假定频率150Hz则脉冲时输出功率384瓦,加上可控硅触发时放电,总功率也就500瓦左右,适合背机。

相应的6μF电容功率输出1900瓦左右,适合船机。 

接下来看看相应的关断电感取值,先说6μF电容对应的电感,计算一下硅触发时电容的储能,w=½×800×800×6×106=1.92j,电容放电完毕时电感储能应该也是1.92j,则有w=½LI2=1.92j。

根据硅的可控电流及电感损耗,一般最大假设40安,则可以得出电感L=2.4mH,此时注意了,这个电感除了电感量要满足要求,电流也要满足要求,可不仅仅是线圈最大载流量,而是要求过40安电流磁芯不饱和哦! 

我们看看常用空芯电感,磁芯不存在饱和问题,那么要达到电感量要求会是什么结构,空芯线圈电感电感量L=(k*μ0*μs*N2*S)/l=2.4mH,若取2.5cm直径的线圈,绕5cm长,根据该公式可以得出线圈匝数N=522匝????40A电流线径用多少的,就算1.2的线截面积1平方毫米,有多长?41米。。。想想电阻有多少了损耗有多大了?当然你可以选择增大最大电流,减小电感量,但是相应的损耗一点不会少。而且想想522匝有多大个线包了?

再看看用磁芯的电感,用磁芯就要考虑磁芯的饱和问题,根据磁芯最大磁感应强度B=μNI/l,导磁率越高越容易饱和,并且通过计算可以得到磁芯电感储能与电感磁芯的尺寸关系:w=0.5LI2=0.5B2V/μ,可以看出对于磁芯要求饱和磁感应强度尽量大,而导磁率尽量小,那么我们选择铁硅铝磁芯来试试,最大磁感应强度1T,导磁率我们选择26,如果要储能1.92j,那么V至少要125cm3,并且同时要满足电感量要求。为此我找到一种铁硅铝磁环尺寸57/26/15,导磁率26的,为了同时满足储能和电感量要求,必须要4个磁环叠加后绕线100匝,如果再适当考虑铜损,要用1.2线3根并绕,可以想象绕出来的电感有多大个头了?外直径近7cm,厚也差不多7CM,感觉好大一个电感啊!!!哦,对了还没说重量,铜线有多重,大约1斤重,磁环多重??差不多2斤!!!哈哈哈哈

好了,回头看看现在的关断电感吧,一般就是直径2.5的空芯电感100匝吧,电感量多少?大约最多也就0.2mH吧,储能1.92j时,最大电流多少?最少138A了,这是把可控硅一直用在极限状态啊,还不知道这么大电流各种损耗是什么样子,呵呵

最后,我感觉如果单硅后级要达到理想效果,还不如直接用白金机简单省事。

期待各位看官说说你们的想法

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2016-06-01 15:19
看了楼主的陈述,只能说,不能怪别人,只能怪你自己太聪明了。
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crowsky
LV.4
3
2016-06-01 21:14
@wenzhenmin168
[图片]看了楼主的陈述,只能说,不能怪别人,只能怪你自己太聪明了。
可能想的太多没用,最终要看实际效果才行,但我是想看看按我们的设计思路来做会是什么结果
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crowsky
LV.4
4
2016-06-10 22:29
没有人发表下意见吗
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crowsky
LV.4
5
2016-10-15 11:28
@crowsky
没有人发表下意见吗
实践出真知,新结果稍后
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crowsky
LV.4
6
2016-10-15 16:01
@crowsky
没有人发表下意见吗
最新数据,关断电感用铜线最大电流可以更大一点,关断电感过电流时间短,几乎都是零点几毫秒之间,我们来计算一下每次关断工作时每米线上的能量损失。 首先,假设最大电流100安,则有效电流才100/√2=71安,铜线用1.2的,截面积1平方毫米,每米电阻0.017欧,每米发热功率P=I²R=85瓦,能量损失W=Pt=85×0.0001=0.0085焦耳,如果线有二十米长,整个电感每次关断发热也才0.17焦耳,而关断工作频率假设为200,那么电感发热功率就是34瓦,相对几百瓦的总功率还算可以接受。 当然,我们并不会让最大电流设计到100安那么大,可以选择降低一点,比如71安,那么发热就会降低一半,如果关断频率再低点,电感发热功率又会降一点,所以综合考虑,电感用1平方毫米线,总长不超过15米,仅从线发热的角度设计最大电流可以到71-90安左右。 经过验证,母线电压500伏,关断电容11.6微法,关断电感用1.2线在直径37毫米的PVC管上密绕20匝5层(100匝),电感量经计算约0.42毫亨,最大电流约83安,输出频率约80赫兹,无风扇也只能勉强感觉得到电感有点温热。
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雪中原
LV.2
7
2016-10-28 20:16
@crowsky
最新数据,关断电感用铜线最大电流可以更大一点,关断电感过电流时间短,几乎都是零点几毫秒之间,我们来计算一下每次关断工作时每米线上的能量损失。首先,假设最大电流100安,则有效电流才100/√2=71安,铜线用1.2的,截面积1平方毫米,每米电阻0.017欧,每米发热功率P=I²R=85瓦,能量损失W=Pt=85×0.0001=0.0085焦耳,如果线有二十米长,整个电感每次关断发热也才0.17焦耳,而关断工作频率假设为200,那么电感发热功率就是34瓦,相对几百瓦的总功率还算可以接受。当然,我们并不会让最大电流设计到100安那么大,可以选择降低一点,比如71安,那么发热就会降低一半,如果关断频率再低点,电感发热功率又会降一点,所以综合考虑,电感用1平方毫米线,总长不超过15米,仅从线发热的角度设计最大电流可以到71-90安左右。经过验证,母线电压500伏,关断电容11.6微法,关断电感用1.2线在直径37毫米的PVC管上密绕20匝5层(100匝),电感量经计算约0.42毫亨,最大电流约83安,输出频率约80赫兹,无风扇也只能勉强感觉得到电感有点温热。

赞同你一楼的一些观点。好多发帖讨论此问题的“老手”们,可以说都是冲着利益来的,照着他们的说法做法做出的没有实用价值。就说关断电感这个问题,参看了好多论坛,看了好多他们说的资料、数据,但实际应用中确是行不通的。

虽说是闲时玩玩,但付出了太多的精力和人民币。为了弄清这个问题,又添置了高频示波器、高精电感表、电容表,还有诸多的电子元器件。折腾的钱用来买鱼,十年吃不玩。

最后总结:还是没有真正搞懂关断电感大小与实际应用中的关系。

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crowsky
LV.4
8
2016-10-30 10:57
@雪中原
赞同你一楼的一些观点。好多发帖讨论此问题的“老手”们,可以说都是冲着利益来的,照着他们的说法做法做出的没有实用价值。就说关断电感这个问题,参看了好多论坛,看了好多他们说的资料、数据,但实际应用中确是行不通的。虽说是闲时玩玩,但付出了太多的精力和人民币。为了弄清这个问题,又添置了高频示波器、高精电感表、电容表,还有诸多的电子元器件。折腾的钱用来买鱼,十年吃不玩。最后总结:还是没有真正搞懂关断电感大小与实际应用中的关系。

从理论上来说,关断电感的设计不是太难,前辈们也没有太骗人,只是他们也只是在靠经验做,也说不出实际应用所需的具体数值,因为没有人去系统的搞实际应用试验,没搞第一手的电压电流频率波形规律的数据,仅仅是在靠实际效果做模糊研究,具体数据没人测过,所以,也不能太怨前辈们。

最近做了几个验证试验,效果基本上能达到设计数据,但是这些数据去实际应用如何,还真不知道,不过数据可以调整,总能达到想要的效果。

有几个数据分享一下:

第一个,对双1225可控硅而言,关断电感储能最大时电流尖峰可以做到80-100安,可控硅连续工作无风冷发热也很小,主要原因是关断时时间很短

第二个,单硅波形平顶部分持续时间由关断电感与关断电容决定,根据上面的数据,背机500瓦以内(电容4微法左右)这个时间仅0.1-0.2毫秒,船机2000-3000瓦(电容20微法左右)这个时间也仅0.5毫秒左右,这个时间在电容一定的前提下,电感越大时间越长,相应的电感储能尖峰电流越小,但是对固定电感系数的电感发热损耗不会减小。想功率输出不变,降低电感损耗,只有增加线径一途。背机电感线径选择1.2-1.5,发热损耗仅占电感储能的10%以内,对输出尖峰电压降低并不大5%。船机需要增加到1.2-1.5的线径双线并绕。

第三个,单硅波形尖峰下降部分持续时间由关断电容大小和水阻决定,电容一定时,水阻越大时间越长,所以在一定功率输出前提下要保持这个时间固定,清水关断电容可以小点,电压需要升高,浑水可以大点,电压需要降低。举例说水阻100欧时,关断电容3微法,这个时间只有0.3毫秒,电容固定时电压高低只决定释放能量大小而已,考虑水阻的容性,这个时间只会更短,这是由电容放电特性决定的。所以很多商家说的调脉宽真心只是吹嘘而已,要么就只是调的脉冲间隔时间,对脉冲时间宽度(真正的脉宽)真心调不了。

第四个,呵呵,单硅机点灯都是假的,我500瓦小背机都敢点2根千瓦灯管,亮度还感觉有6成的样子。。。。

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crowsky
LV.4
9
2016-10-30 11:15
@crowsky
从理论上来说,关断电感的设计不是太难,前辈们也没有太骗人,只是他们也只是在靠经验做,也说不出实际应用所需的具体数值,因为没有人去系统的搞实际应用试验,没搞第一手的电压电流频率波形规律的数据,仅仅是在靠实际效果做模糊研究,具体数据没人测过,所以,也不能太怨前辈们。最近做了几个验证试验,效果基本上能达到设计数据,但是这些数据去实际应用如何,还真不知道,不过数据可以调整,总能达到想要的效果。有几个数据分享一下:第一个,对双1225可控硅而言,关断电感储能最大时电流尖峰可以做到80-100安,可控硅连续工作无风冷发热也很小,主要原因是关断时时间很短第二个,单硅波形平顶部分持续时间由关断电感与关断电容决定,根据上面的数据,背机500瓦以内(电容4微法左右)这个时间仅0.1-0.2毫秒,船机2000-3000瓦(电容20微法左右)这个时间也仅0.5毫秒左右,这个时间在电容一定的前提下,电感越大时间越长,相应的电感储能尖峰电流越小,但是对固定电感系数的电感发热损耗不会减小。想功率输出不变,降低电感损耗,只有增加线径一途。背机电感线径选择1.2-1.5,发热损耗仅占电感储能的10%以内,对输出尖峰电压降低并不大5%。船机需要增加到1.2-1.5的线径双线并绕。第三个,单硅波形尖峰下降部分持续时间由关断电容大小和水阻决定,电容一定时,水阻越大时间越长,所以在一定功率输出前提下要保持这个时间固定,清水关断电容可以小点,电压需要升高,浑水可以大点,电压需要降低。举例说水阻100欧时,关断电容3微法,这个时间只有0.3毫秒,电容固定时电压高低只决定释放能量大小而已,考虑水阻的容性,这个时间只会更短,这是由电容放电特性决定的。所以很多商家说的调脉宽真心只是吹嘘而已,要么就只是调的脉冲间隔时间,对脉冲时间宽度(真正的脉宽)真心调不了。第四个,呵呵,单硅机点灯都是假的,我500瓦小背机都敢点2根千瓦灯管,亮度还感觉有6成的样子。。。。

另外一个数据,对于白金机,很多按别人数据做的都没明白一个原理

第一,白金机是电感放电,水阻越大尖峰越高,放电时间越短

第二,白金机次初级比例不是越大尖峰越高,恰恰相反,这个比例越小尖峰越高,当然前提是储能尖峰电流一定,比如初级储能尖峰电流100安,水阻100欧,如果次初级比例是10,那么放电初始电流只有100/10=10安,水阻两端电压只有1000伏,如果次初级比例是5,那么这个电压会有2000伏。

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crowsky
LV.4
10
2016-10-30 14:05
@crowsky
另外一个数据,对于白金机,很多按别人数据做的都没明白一个原理第一,白金机是电感放电,水阻越大尖峰越高,放电时间越短第二,白金机次初级比例不是越大尖峰越高,恰恰相反,这个比例越小尖峰越高,当然前提是储能尖峰电流一定,比如初级储能尖峰电流100安,水阻100欧,如果次初级比例是10,那么放电初始电流只有100/10=10安,水阻两端电压只有1000伏,如果次初级比例是5,那么这个电压会有2000伏。
电白数据: 1,16×32×80CD铁芯,气隙开4毫米。 2,输出功率设计840瓦。 3,主频250,副频自己定。 4,输入电压24伏。 5,输入峰值电流125安。 6,初级1.5线四根并绕70匝,次级210匝/280匝/350匝,次级与初级串联。 7,6只IGBT管FGA25N120驱动,管两端并6微法电容吸收。 8,保护自己想办法
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雪中原
LV.2
11
2017-03-24 10:11
@crowsky
电白数据:1,16×32×80CD铁芯,气隙开4毫米。2,输出功率设计840瓦。3,主频250,副频自己定。4,输入电压24伏。5,输入峰值电流125安。6,初级1.5线四根并绕70匝,次级210匝/280匝/350匝,次级与初级串联。7,6只IGBT管FGA25N120驱动,管两端并6微法电容吸收。8,保护自己想办法
回来看看,有时间了好好琢磨一下。
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dy-risJrSlt
LV.1
12
09-08 20:10
@crowsky
最新数据,关断电感用铜线最大电流可以更大一点,关断电感过电流时间短,几乎都是零点几毫秒之间,我们来计算一下每次关断工作时每米线上的能量损失。首先,假设最大电流100安,则有效电流才100/√2=71安,铜线用1.2的,截面积1平方毫米,每米电阻0.017欧,每米发热功率P=I²R=85瓦,能量损失W=Pt=85×0.0001=0.0085焦耳,如果线有二十米长,整个电感每次关断发热也才0.17焦耳,而关断工作频率假设为200,那么电感发热功率就是34瓦,相对几百瓦的总功率还算可以接受。当然,我们并不会让最大电流设计到100安那么大,可以选择降低一点,比如71安,那么发热就会降低一半,如果关断频率再低点,电感发热功率又会降一点,所以综合考虑,电感用1平方毫米线,总长不超过15米,仅从线发热的角度设计最大电流可以到71-90安左右。经过验证,母线电压500伏,关断电容11.6微法,关断电感用1.2线在直径37毫米的PVC管上密绕20匝5层(100匝),电感量经计算约0.42毫亨,最大电流约83安,输出频率约80赫兹,无风扇也只能勉强感觉得到电感有点温热。

从实际出发,理论联系实际。赞👍🏻

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dy-risJrSlt
LV.1
13
09-08 20:22

在猎木仓之后,这个是最好玩的。蛇,鼠都只弹指一挥间。弄不了鱼,鳝(快绝种了,没了水田没了繁殖之处)就那他们消遣。

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