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48V220V1KW正弦波逆变器开工

  2011年6月份,我在这个论坛发表了《48V220V1KW正弦波逆变器》,但是我一直没有打板,原因很简单,就是我一直感觉我这个方案不太理想。所以我就不停的改呀改,改到我实在不愿再改,才发出去打板。如今板子已经到手,我就立马动工,希望早日做好。本来想等到完全完工再发表,但是基于以下两点原因,我不得不提前出发。第一点,我现在已经上班,缺少的元器件没有时间去购买,希望论坛上朋友卖这些元器件的跟我联系。第二点,我希望在我调试之前就能得到朋友们指点,避免我走太多弯路。今天先发原理图和PCB板图片,明天PCB板空板和贴了一部分元器件的照片发上来。  

  

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2012-07-03 14:16
首先介绍一下电路特点。1.前级DC/DC部分与后级DC/AC的地隔离,这既是某些认证的要求,也是我认为对使用者的安全和设备安全的基本要求。2.采用单独的辅助电源供电,前级有一路12V供电,用于3525及MOS管驱动;一路5V供电,从12V经7805稳压得到,用于MCU及393等供电;一路正负15V,用于运放TL072等供电;后级三路供电,上桥臂两路独立正负电源,下桥臂共用一组正负电源。这样做的辅助电源板可以在以后更大功率逆变器中使用。并且这种方案的辅助电源,虽然复杂了一点,但却是公认最安全可靠的方案。3.MCU选用PIC的DsPIC30F2010。我觉得这颗芯片的性能足够强悍,能够满足离网逆变器全部功能需要,且价格不是太贵。后级交流输出电压和电流是通过互感器传送到DsPIC30F2010,由于MCU接收到的是电压和电流的全波波形,这样就能够计算出交流电压值、交流电流值、交流功率、功率因数、谐波等,区分感性负载、容性负载等等。4.功率MOS管全部在电路板下面,用一块和电路板面积一样大的散热器,散热效果和安装工艺都能满足要求。5.前级后级独立硬件短路保护,即使MCU失效,靠393比较器也能够可靠保护。首先声明,原理图上有些参数还没有来得及仔细计算,希望不要引起不必要的讨论。我把DsPIC30F2010中文资料传上来。DSPIC30F2010中文 
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2012-07-03 14:29
@独自莫凭栏
首先介绍一下电路特点。1.前级DC/DC部分与后级DC/AC的地隔离,这既是某些认证的要求,也是我认为对使用者的安全和设备安全的基本要求。2.采用单独的辅助电源供电,前级有一路12V供电,用于3525及MOS管驱动;一路5V供电,从12V经7805稳压得到,用于MCU及393等供电;一路正负15V,用于运放TL072等供电;后级三路供电,上桥臂两路独立正负电源,下桥臂共用一组正负电源。这样做的辅助电源板可以在以后更大功率逆变器中使用。并且这种方案的辅助电源,虽然复杂了一点,但却是公认最安全可靠的方案。3.MCU选用PIC的DsPIC30F2010。我觉得这颗芯片的性能足够强悍,能够满足离网逆变器全部功能需要,且价格不是太贵。后级交流输出电压和电流是通过互感器传送到DsPIC30F2010,由于MCU接收到的是电压和电流的全波波形,这样就能够计算出交流电压值、交流电流值、交流功率、功率因数、谐波等,区分感性负载、容性负载等等。4.功率MOS管全部在电路板下面,用一块和电路板面积一样大的散热器,散热效果和安装工艺都能满足要求。5.前级后级独立硬件短路保护,即使MCU失效,靠393比较器也能够可靠保护。首先声明,原理图上有些参数还没有来得及仔细计算,希望不要引起不必要的讨论。我把DsPIC30F2010中文资料传上来。[图片]DSPIC30F2010中文 
辅助电源板还在设计阶段,等画好,立即传上来。我现在缺少MUR3060整流二极管247封装;前级200VMOS管247封装;EE55变压器,前级8匝*2,后级65匝;74HC365贴片封装,ACPL-W314光藕,贴片封装,2SA1201贴片SOT-89封装;DsPIC30F2010贴片28PIN;TL072运算放大器,贴片8PIN。希望论坛里有人能卖给我。
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2012-07-03 14:33
@独自莫凭栏
辅助电源板还在设计阶段,等画好,立即传上来。我现在缺少MUR3060整流二极管247封装;前级200VMOS管247封装;EE55变压器,前级8匝*2,后级65匝;74HC365贴片封装,ACPL-W314光藕,贴片封装,2SA1201贴片SOT-89封装;DsPIC30F2010贴片28PIN;TL072运算放大器,贴片8PIN。希望论坛里有人能卖给我。
区区1KW,RHRP1560足矣。TO-220
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2012-07-03 14:38
@宛东骄子
区区1KW,RHRP1560足矣。TO-220
是的。你说的对。主要为了和40N60一样高。
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2012-07-03 19:28
@独自莫凭栏
是的。你说的对。主要为了和40N60一样高。

不错啊,变频器的技术都用上了啊!支持老兄一把啊!您的电压,电流差分电路前面为何要加一级更随呢?直接差分加基准到DSP就行了吧。

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2012-07-03 19:46
@lizlk
不错啊,变频器的技术都用上了啊!支持老兄一把啊!您的电压,电流差分电路前面为何要加一级更随呢?直接差分加基准到DSP就行了吧。

照葫芦画瓢,也不知对不对。第一级是把互感器电流信号变成电压信号,第二级把正负正弦波信号提升2V。要把正负极性正弦波信号变成单极性正弦波信号(0-4V)。谢谢。

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2012-07-03 19:51
@独自莫凭栏
照葫芦画瓢,也不知对不对。第一级是把互感器电流信号变成电压信号,第二级把正负正弦波信号提升2V。要把正负极性正弦波信号变成单极性正弦波信号(0-4V)。谢谢。
PCB板照片。拍得不好。  
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2012-07-03 19:52
@独自莫凭栏
照葫芦画瓢,也不知对不对。第一级是把互感器电流信号变成电压信号,第二级把正负正弦波信号提升2V。要把正负极性正弦波信号变成单极性正弦波信号(0-4V)。谢谢。

哦, 原来如此,我就说呢,怎么没有见到负载电阻呢,呵呵。

其实还有N简单的方式,牛人教我的,不用任何运放,直接抬高负端电位进ADC。

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2012-07-03 19:56
@独自莫凭栏
PCB板照片。拍得不好。[图片] [图片] 
  
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2012-07-03 19:59
@lizlk
哦,原来如此,我就说呢,怎么没有见到负载电阻呢,呵呵。其实还有N简单的方式,牛人教我的,不用任何运放,直接抬高负端电位进ADC。
电流互感器用的是母线内置式5A:2mA微型互感器,电压互感器用的是2mA:2mA电流型电压互感器。谢谢关注。
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IGBT2010
LV.8
12
2012-07-03 20:31
@独自莫凭栏
辅助电源板还在设计阶段,等画好,立即传上来。我现在缺少MUR3060整流二极管247封装;前级200VMOS管247封装;EE55变压器,前级8匝*2,后级65匝;74HC365贴片封装,ACPL-W314光藕,贴片封装,2SA1201贴片SOT-89封装;DsPIC30F2010贴片28PIN;TL072运算放大器,贴片8PIN。希望论坛里有人能卖给我。
有没有套件啊!!!
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2012-07-03 20:53
@独自莫凭栏
电流互感器用的是母线内置式5A:2mA微型互感器,电压互感器用的是2mA:2mA电流型电压互感器。谢谢关注。
希望楼主能成功!
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2012-07-03 21:59
@IGBT2010
有没有套件啊!!!
这次做了5套PCB板,等这台样机没有问题,再打板50块。
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2012-07-03 22:23
@独自莫凭栏
这次做了5套PCB板,等这台样机没有问题,再打板50块。
支持
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IGBT2010
LV.8
16
2012-07-04 08:13
@独自莫凭栏
这次做了5套PCB板,等这台样机没有问题,再打板50块。
楼主,程序可以分享吗?
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plc_avr
LV.6
17
2012-07-04 08:26
@独自莫凭栏
电流互感器用的是母线内置式5A:2mA微型互感器,电压互感器用的是2mA:2mA电流型电压互感器。谢谢关注。

一个好的东西出来是不断改进的,呵呵,楼主差不多经历一年时间,还在继续改进,这种学习精神非常值得学习。还有我想请教楼主几个问题:

1、电压、电流互感器次级没有接电阻,输出的波形不会是正弦波吧

2、保护电路是从电流互感器那边测电流实现保护的么?图看不清,好象经过一个二极管,这样只能半波有效,另半波就没有保护了,短路可能会炸机。也可能我看错了。如果用上张工的管压降保护技术就完美了。

3、高压母线的保险丝放在GND感觉不太合适,应放在高端。

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2012-07-04 09:25
@IGBT2010
楼主,程序可以分享吗?
可以部分分享。比如程序构架或者说思路,最核心的算法,要看缘分。请谅解。
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IGBT2010
LV.8
19
2012-07-04 09:49
@独自莫凭栏
可以部分分享。比如程序构架或者说思路,最核心的算法,要看缘分。请谅解。
呵呵,多谢楼主分享啦!!!小弟想学习一下!!!
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dptel
LV.2
20
2012-07-04 11:32
@IGBT2010
呵呵,多谢楼主分享啦!!!小弟想学习一下!!!
**此帖已被管理员删除**
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2012-07-04 12:44
@dptel
**此帖已被管理员删除**

谢谢。我需要的是200V/90A  247封装的MOS管。如果有,我先买10只。

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2012-07-04 12:57
@plc_avr
一个好的东西出来是不断改进的,呵呵,楼主差不多经历一年时间,还在继续改进,这种学习精神非常值得学习。还有我想请教楼主几个问题:1、电压、电流互感器次级没有接电阻,输出的波形不会是正弦波吧2、保护电路是从电流互感器那边测电流实现保护的么?图看不清,好象经过一个二极管,这样只能半波有效,另半波就没有保护了,短路可能会炸机。也可能我看错了。如果用上张工的管压降保护技术就完美了。3、高压母线的保险丝放在GND感觉不太合适,应放在高端。

1.你查一下电流互感器,电流型电压互感器资料,上面介绍接运放的用法,以及计算方法。我是照抄的,应该是正确的。

2.保护是从电流互感器过来,经运放放大后送到393比较器比较。如果超过设定值,同时关断74HC365和3525,且锁死,然后MCU再次关断74HC365和3525。对于小功率逆变器,只需要用大一点的MOS管就可以了,不必那么费事。比如我用40N60IGBT,我觉得足够了。你说的那个二极管确实如你所说,我在以后实验过程中注意。如果不行,就改成电阻。谢谢提醒。

3.高压母线的保险丝放在GND感觉不太合适。这个问题应该不会是问题。那个地方本来准备放取样电阻的,如果那样又需要在后级加一路运放和一个光耦,板子没有空间了。放在那里一是备用,二是便于更换保险丝。

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dptel
LV.2
23
2012-07-04 13:49
@独自莫凭栏
谢谢。我需要的是200V/90A 247封装的MOS管。如果有,我先买10只。
**此帖已被管理员删除**
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LEE886
LV.1
24
2012-07-04 18:30
@dptel
**此帖已被管理员删除**
你好。我们有IR的TO-247 的管子型号,能达到200V  90A 的  需要联系我们,可售样品  837109419
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LEE886
LV.1
25
2012-07-04 18:31
@LEE886
你好。我们有IR的TO-247的管子型号,能达到200V 90A的 需要联系我们,可售样品 837109419

需要请加我QQ  837109419

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javike
LV.12
26
2012-07-04 21:00
@独自莫凭栏
谢谢。我需要的是200V/90A 247封装的MOS管。如果有,我先买10只。
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2012-07-05 14:18
@独自莫凭栏
[图片] [图片] 

推挽逆变器主变压器设计方法

对于逆变器DC/DC变换部分常用推挽拓扑,在电路拓扑选定后,就要确定电路的工作频率和变压器磁芯尺寸,确保在变压器体积最小的情况下获得所需要的最大输出功率。要确定频率和变压器磁芯尺寸,首先要知道输出功率和变压器各种参数之间的关系,比如变压器体积、磁芯窗口面积、骨架绕线面积,峰值磁通密度、工作频率、线圈电流密度、磁芯损耗等等。设计变压器时有两种方法,一种方法是首先确定变压器最大输出功率,根据这个条件估算出所需变压器磁芯尺寸大小和工作频率,这时候我们需要磁芯厂商的磁芯参数资料,从中找到合适的磁芯,根据该磁芯参数计算出近似功率。如果这个功率不符合要求,就需要重新选择磁芯尺寸和工作频率,重复以上计算。另一种方法就是用确定尺寸的磁芯去最优化设计变压器,这时候变压器的体积已经不是需要考虑的因素。在实际工作中,我们更多遇到的是第一种情况,当然,这些跟实际设计参数无关,不再多说。

为了把变压器设计全过程说清楚,我们必须认同以下观点。检验变压器合格与否或者好坏的最终需要检验的项目有哪些?我认为有以下几点,输出电压、输出功率、变压器效率、变压器漏感、变压器体积、价格。变压器漏感跟制作工艺有关;变压器体积、价格跟变压器技术参数设计无关,这里不做分析。变压器温升与散热条件及效率有关,所以这里也不做过多分析。输出电压跟变压器初级次级线圈匝数比有关,这几乎人人皆知,所以也不需要多说。

这样看来,设计变压器的主要任务就是输出功率和效率。效率跟磁芯损耗和铜损有关,铜损跟导线直流电阻有关,磁芯损耗跟磁芯材料、工作频率、散热条件等有关。变压器设计最终输出文件上需要表达的内容有磁芯型号及材质,初级匝数及导线截面积、初级匝数及导线截面积,初级线圈电感量,初级次级直流电阻,绕线引脚位置图,同名端,漏感,绝缘电压,绕线工艺要求等等。

下面就48V220V1000W正弦波逆变器设计做详细说明。首先我已知的条件是变压器输出功率是1000W,为了多留裕量,我按照1500W设计。这时候对于初学者会面临很多困惑,比如磁芯材料、磁芯损耗、磁芯几何形状、峰值磁通密度、工作频率、骨架形状及尺寸、磁芯价格及购买难度等等。这些不是三两句话能够说清楚的,也不是一时两时能够掌握的,要在工作中慢慢积累的。我根据以往的经验选择用EE55/25铁氧体磁芯进行设计。铁氧体是一种具有晶体结构的陶瓷性铁磁材料,一般有氧化铁和锰、锌、镍镁等氧化物混合构成。有锰铁氧体(MnO·Fe2O3)、锌铁氧体(ZnO·Fe2O3)、镍锌铁氧体(Ni-Zn·Fe2O4)、锰镁锌铁氧体(Mn-Mg-Zn·Fe2O4)等单组分或多组分铁氧体。因为它有很高的电阻率,所以铁氧体的涡流损耗可以忽略不计。因为这种磁芯价格比较便宜、质量稳定可靠、使用非常普遍、容易购买等。确定输出功率后,需要确定的是工作频率。跟确定工作频率有关的因素主要有下面两条。一工作频率跟输出功率成正比,即频率越高输出功率越大。二磁芯损耗大约与开关频率的1.7次方成正比,且随着频率提高开关管的开关损耗也不断提高。所以我们不能无限制的通过提高工作频率来增加输出功率。那么对于确定参数的磁芯哪些物理参数可以作为计算最大输出功率依据呢?峰值磁通密度决定最大输出功率。峰值磁通密度越大,初级线圈的匝数越少,可允许的绕线尺寸就越大,因此能获得的输出功率就越大。但是铁氧体磁芯的峰值磁通密度受到两个因素的限制,即磁芯损耗以及磁芯损耗带来的温升。大多数铁氧体材料的磁芯损耗与峰值磁通密度的2.7次方成正比,因此峰值磁通密度取值不能太大。对于确定参数的磁芯哪些物理参数决定开关频率呢?一是磁芯损耗,二是峰值磁通密度。说了这么多,还没有说道主题。太累了,明天再说。

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bg4ajt
LV.6
28
2012-07-05 19:38
@javike
[图片] http://www.yuanqijian.com/mosfet/?do=dev_index_mos&type=-1&type_mos=1&vds1=200&id1=90&rds1=&vds2=&id2=&rds2=&com_id=0&package=8200V,90A以上的管子很多呀,最大230A的都有哦

用96N20淘宝上拆机的大把,我用了好多,非常好 3.00多一点便宜的很!

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2012-07-06 11:36
@bg4ajt
用96N20淘宝上拆机的大把,我用了好多,非常好3.00多一点便宜的很!
谢谢。我有时间去买一点。
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bg4ajt
LV.6
30
2012-07-06 12:11
@独自莫凭栏
谢谢。我有时间去买一点。
1000W 48v 96n20只要4个绝对够用。1500W都没问题
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2012-07-06 12:24
@bg4ajt
1000W48v96n20只要4个绝对够用。1500W都没问题

我就是按照1500W设计的,这样比较保险。

 

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