【我是工程师第四季】48V-220V大功率正弦波逆变器硬件实现过程

方案名称：纯正弦波逆变器制作过程

输入电压：DC42-58V 输出电压：纯正弦波AC220V (可无级调节)

目标功率：5000W (能上多大算多大)

保护措施：过压、欠压保护，在45V启动低电压报警，模仿UPS低电压滴滴声，电压越低节奏越快，直达低于40V欠压关断。

过温保护：散热器温度超过40度，启动风扇，随着温度越高，风扇转速自动提高，超过75度停止输出保护。

逆变器开机软启动，电压慢慢提到额定电压，当短路情况时会锁死，延时2S，软启动重启，短路没有减除会重复尝试启动，当过载发生是也会发生同样的动作。

样机图：

这两张图是组装完的图，但是还没有做完全部调试，整个的制作过程及一些经验分享我会在后面慢慢贴出来

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flying123

LV.6

2018-01-28 16:34

沙发

廖远方

LV.9

2018-01-29 08:19

这种布局我喜欢.

赞一个！

电源技术砖家

2018-01-29 10:07

高频逆变器的主拓扑体结构都是大同小异，但是在PCB的布板上是很有技术要求的，在按照规则的前提下还要考虑的电气原理，哪些线路可以怎么走，哪些线路不能怎样走，都是觉得一个产品的性能可靠性的重要因素，也是在调试板子的时候就会发现，有些板子很难调，有的板子很好调，都是跟PCB走线有直接关系，

这个板子的原理图和PCB都是自己画的，所以在布板的时候会清晰一点这个逆变器在我是工程师第二季就发出来过贴出地址感兴趣的朋友可以看一看，这个贴http://www.dianyuan.com/bbs/1516555.html 当时这个1500W的没有完全弄完，出现的问题很多仅实现了功能，稳压效果不理想等。现在这板在原来的基础上加了很多的完善。加上了后级稳压

电源网-璐璐

LV.10

2018-01-29 10:27

帅

电源技术砖家

2018-01-29 10:44

@电源技术砖家

高频逆变器的主拓扑体结构都是大同小异，但是在PCB的布板上是很有技术要求的，在按照规则的前提下还要考虑的电气原理，哪些线路可以怎么走，哪些线路不能怎样走，都是觉得一个产品的性能可靠性的重要因素，也是在调试板子的时候就会发现，有些板子很难调，有的板子很好调，都是跟PCB走线有直接关系，[图片][图片]这个板子的原理图和PCB都是自己画的，所以在布板的时候会清晰一点这个逆变器在我是工程师第二季就发出来过贴出地址感兴趣的朋友可以看一看，这个贴http://www.dianyuan.com/bbs/1516555.html 当时这个1500W的没有完全弄完，出现的问题很多仅实现了功能，稳压效果不理想等。现在这板在原来的基础上加了很多的完善。加上了后级稳压

废话不多说

后级整理管有的30A600V MBR30600

前级的功率管准备用200V的IRFP4668, 八只。但是现在没有现成的，所以先装4只FQA5525先调试,MOS管用的TC4427A双路驱动，一路驱动2颗MOS管，一颗芯片驱动4颗MOS管，前级推挽用8颗MOS管两片TC4427驱动，大家看图可以发现，驱动IC离MOS很近，这是非常重要的，驱动IC离MOS越近越可靠，驱动波形也会越漂亮的，我看多很多设计，MOS管拉得老远结果带负载时驱动波形到处长毛，那是不好的。

看到白色DIP封装的是一颗电流采样光耦A7840,对输出交流的电流采样，变频器上常可以见到它的身影，个人觉得还是挺好用，就是有个缺点就是需要两路5V的供电，加上有点小贵。

接下来看一下辅助电源，EE19 5+5变压器，手工打造，辅助电源的可靠性对于逆变器或者开关的性能影响是非常大的，辅助电源必须保证其可靠稳定性我这个辅助电源的驱动IC 是3843 经典电路不多分析。

测试辅助电源是的照片，可以看到辅助电源的MOS驱动波形是很稳的，不抖更不能有滋滋声。加一个风扇200MA 电压输出电压基本不变。输入电压15V-70V占空比平滑变化，输出电压不动。

电源技术砖家

2018-01-29 16:32

@廖远方

这种布局我喜欢.[图片]赞一个！

感谢支持哈哈

电源技术砖家

2018-01-29 16:33

@电源网-璐璐

帅

感谢支持哈哈哈

电源技术砖家

2018-01-30 12:33

手工焊接的驱动板，没办法需要这么多器件才能实现功能

空载时出正弦波了

输入电压42V,母线电压322V，输出交流电压223V

输入电压55V 母线电压426V,输出电压222V。

带点小负载试试，电压及波形是不动的。

软启动波形

liaodeqing18

LV.4

2018-01-30 17:58

@电源技术砖家

手工焊接的驱动板，没办法需要这么多器件才能实现功能空载时出正弦波了输入电压42V,母线电压322V，输出交流电压223V输入电压55V母线电压426V,输出电压222V。带点小负载试试，电压及波形是不动的。软启动波形

霸个位

xd285070

LV.7

2018-01-30 19:24

@电源技术砖家

不知道能不能搞直流可调输出啊！

电源技术砖家

2018-01-30 21:36

@xd285070

不知道能不能搞直流可调输出啊！

可行，后级就是一个的D类放大器，加基准源就可以，可正负极性输出但目前控制板没加这个功能

猫虎的

LV.1

2018-01-30 22:05

666，大神的操作就是6

xd285070

LV.7

2018-01-31 16:50

@电源技术砖家

可行，后级就是一个的D类放大器，加基准源就可以，可正负极性输出但目前控制板没加这个功能

高压直流可调电源很少，很少的，而且相当贵，调试llc那些很是方便

电源技术砖家

2018-01-31 18:07

@xd285070

高压直流可调电源很少，很少的，而且相当贵，调试llc那些很是方便

我有空去做一下这个实验，之前是做过的，但是没有做恒流，不敢随便玩，毕竟母线电压很高

870694706

LV.5

2018-01-31 21:54

@电源技术砖家

我有空去做一下这个实验，之前是做过的，但是没有做恒流，不敢随便玩，毕竟母线电压很高

两个变压器PQ5050吧这个好像搞不了5000W 吧，我的板子设计是4个PQ5050打算出5000W，可以见我的帖子

yywang

LV.6

2018-02-01 08:55

霸气

电源技术砖家

2018-02-01 09:32

@870694706

两个变压器PQ5050吧这个好像搞不了5000W吧，我的板子设计是4个PQ5050打算出5000W，可以见我的帖子

你也用的是48V输入吗，有没有连接看看

ly354889

LV.1

2018-02-01 17:42

@电源技术砖家

**此帖已被管理员删除**

870694706

LV.5

2018-02-01 20:17

@电源技术砖家

你也用的是48V输入吗，有没有连接看看

我板子是通用的可以看看我的帖子

ly354889

LV.1

2018-02-01 22:23

**此帖已被管理员删除**

电源技术砖家

2018-02-02 08:44

@ly354889

**此帖已被管理员删除**

输出是220V正弦交流电

电源技术砖家

2018-02-02 08:54

@ly354889

**此帖已被管理员删除**

是直流输出吧，这种电源最主要的是主电路结构的设计，绝缘方面的设计，输出电压采样的设计，其他的控制电路跟普通电源差别不大，单片机控制的话PID控制一定要做好。

电源技术砖家

2018-02-02 09:06

@870694706

我板子是通用的可以看看我的帖子

看到你的帖子确实很震撼，我等MOS管回来后就装上去试一试效果

gaobao_1

LV.4

2018-02-02 19:22

@电源技术砖家

楼主的变压器真漂亮啊，板子也不错花了不少功夫吧，学习。楼主说说体会

电源技术砖家

2018-02-03 23:35

今天调试一下，还是有很多发现的，最大的发现就是逆变器没那那么简单！！

慢慢说一下我一天的调试过程..各位高手一起分析》》》》》

下图是买的MOS管和IGBT，虽然的是拆机的，但是话说的好：好器件不如好设计嘛~~主要还是qiong

装机：

背面准备过大电流，上了锡

装完，断开后级上电，看下MOS驱动波形

看一下DS波形，DS波形也是很干净，（空载）没什么尖峰电压，哪有说的那么恐怖...

断开中间电压的欠压保护看一下H桥IGBT的驱动波形+12V -5v（上下管）

准备好了上负载，负载时地上的电阻负载，供电用艾默生的U2900模块，53V输出，最大电流是60A输出，先带个1000W看看

紫色是输出的电压波形，中间弯了找不到原因，绿色为输入电流波形，看似还正常

再加负载电源带不起来，于是换大的电源柜。。

换100A大电源柜继续带负载

负载加到2500W

发现不对劲的地方，100A的电源柜输出61A时就亮CC模式，什么鬼~~

查看电流波形...

绿色为输入的电流波形，可以看到输入电流的波形峰值达到100A，所以电源柜亮C.C模式，这个问题之前在斩波电路中遇到过的。但是在推挽升压中也这么厉害，哪位大神路过请指教~~

先这样，带一会负载看看温升，前级推挽MOS温度到60，H桥IGBT是20度，输入电容温度57，整流管温度35度变压器线包54度.

还是风冷，看来是很不正常的工作了。。

我想是不是变压器次级串联电容引起的，于是用导线短接谐振电容，带上1000w一瞬间火花四溅，吓得赶紧关掉电源柜，

有可能跟买的接脚MOS管有关，MOS用的90A 200V 耐压。

经检查，只坏了两只MOS管，和驱动IC 换好之后继续干：100A的电源柜太猛，炸管容易吓到，所以用艾默生电源模块带2000W，由于模块在输出60A就进入CC，所以峰值电流被嵌位。

紫色为DS波形，发现有很强的毛刺。

我的天，毛刺在带负载居然冒出这么高。。200V耐压的MOS到极限了、

于是经过半天的敲打实验，中途又炸了两只MOS管。

最终在次级绕组串联100u电感，发现发现输入电流波形平滑很很多。。发现一个规律，随着传入的电感加大，DS的尖峰越高，中间电容的电压越低，继续加大电感，输入电流波形越平滑 DS尖峰电压越高，中间电压越的，继续加大....MOS 击穿短路了。忘记MOS耐压是200V

调整最佳电感量的，使输入电流波形，中间电压，DS峰值电压都可以接受的情况下带2000W负载，算了一下效率也在91.37%

这是今天的实验过程，明天继续探索，希望已经有这方面经验的朋友，大神指点一下

杨占仓

LV.3

2018-02-04 07:54

@电源技术砖家

今天调试一下，还是有很多发现的，最大的发现就是逆变器没那那么简单！！慢慢说一下我一天的调试过程..各位高手一起分析》》》》》下图是买的MOS管和IGBT，虽然的是拆机的，但是话说的好：好器件不如好设计嘛~~主要还是qiong[图片]装机：背面准备过大电流，上了锡装完，断开后级上电，看下MOS驱动波形看一下DS波形，DS波形也是很干净，（空载）没什么尖峰电压，哪有说的那么恐怖...断开中间电压的欠压保护看一下H桥IGBT的驱动波形+12V-5v（上下管）准备好了上负载，负载时地上的电阻负载，供电用艾默生的U2900模块，53V输出，最大电流是60A输出，先带个1000W看看紫色是输出的电压波形，中间弯了找不到原因，绿色为输入电流波形，看似还正常再加负载电源带不起来，于是换大的电源柜。。换100A大电源柜继续带负载负载加到2500W发现不对劲的地方，100A的电源柜输出61A时就亮CC模式，什么鬼~~查看电流波形...绿色为输入的电流波形，可以看到输入电流的波形峰值达到100A，所以电源柜亮C.C模式，这个问题之前在斩波电路中遇到过的。但是在推挽升压中也这么厉害，哪位大神路过请指教~~先这样，带一会负载看看温升，前级推挽MOS温度到60，H桥IGBT是20度，输入电容温度57，整流管温度35度变压器线包54度.还是风冷，看来是很不正常的工作了。。我想是不是变压器次级串联电容引起的，于是用导线短接谐振电容，带上1000w一瞬间火花四溅，吓得赶紧关掉电源柜，有可能跟买的接脚MOS管有关，MOS用的90A200V耐压。经检查，只坏了两只MOS管，和驱动IC换好之后继续干：100A的电源柜太猛，炸管容易吓到，所以用艾默生电源模块带2000W，由于模块在输出60A就进入CC，所以峰值电流被嵌位。紫色为DS波形，发现有很强的毛刺。我的天，毛刺在带负载居然冒出这么高。。200V耐压的MOS到极限了、于是经过半天的敲打实验，中途又炸了两只MOS管。最终在次级绕组串联100u电感，发现发现输入电流波形平滑很很多。。发现一个规律，随着传入的电感加大，DS的尖峰越高，中间电容的电压越低，继续加大电感，输入电流波形越平滑DS尖峰电压越高，中间电压越的，继续加大....MOS击穿短路了。忘记MOS耐压是200V[图片]调整最佳电感量的，使输入电流波形，中间电压，DS峰值电压都可以接受的情况下带2000W负载，算了一下效率也在91.37% 这是今天的实验过程，明天继续探索，希望已经有这方面经验的朋友，大神指点一下

楼主真牛