[WIP] 12kW Boost converter

[Dżejwor]

Witam. Po testach największej DRSSTC rok temu doszedłem do wniosku że nie obejdzie się bez przetwornicy podbijającej napięcie sieci do koło 750-800V. W pierwszej chwili postanowiłem po prostu skopiować projekt Steve-a Warda jednak po konsultacjach z kolegą Lechoo z elektrody doszliśmy do wniosku ze można tą przetwornicę poprawić. Główną wadą tamtego układu jest stosunkowo mała indukcyjność dławików co pociąga za sobą konieczność stosowania 200A tranzystorów wspomaganych aktywnymi snubberami - rozwiązanie o tyle ciekawe co przekombinowane. W mojej przetwornicy zastosowałem 4 dławiki 1mH każdy (85zwojów drutem 1.4mm na rdzeniu E65 z materiału 3C90 szczelina 8mm). Całość zasilana jest z 3 faz. Napięcie wyjściowe ograniczyłem do 750V ze względu na 800V elektrolity. Całość została przetestowana z obciążeniem 12kW i po 20 minutach pracy była lekko ciepła. Sprawności jeszcze nie określiłem jednak na pewno przekracza ona 90%. Napięcie wyjściowe jest bardzo stabilne - zdjęcie 12kW obciążenia nie powoduje oscylacji ani podbić. Do zrobienia pozostała w zasadzie obudowa. Nie planuję udostępnić schematów na publicznym forum ze względów bezpieczeństwa - porażenie napięciem wyjściowym rzędu 750VDC to pewna śmierć a i wejściowe 560VDC nie jest specjalnie bardziej bezpieczne, dodatkowo sama budowa przetwornicy na podstawie projektu nie jest zadaniem bardzo skomplikowanym więc jakiś początkujący może się na nią porwać. Jednak jeśli ktoś bardzo chce to może się zgłosić do mnie na PW nie biorę jednak odpowiedzialności za ewentualne skutki niewłaściwego obchodzenia się z tym urządzeniem. Jeśli chodzi o testy z teslą to wypały one bardzo zachęcająco. Przy ograniczniku ustawionym na 1200A i zasilaniu 650V uzyskałem 3.5 metrowe wyładowania do ziemi. Po dołożeniu transili rozpocznę testy przy pełnym 750VDC. Dołączam kilka fotek przetwornicy i wyładowań

[Dżejwor]

Przetwornica ma już obudowę. Postanowiłem zerwać z tradycją i zrobić trochę ciekawszy kolor - wybór padł na niebieski i decyzji puki co nie żałuję. Załączam kilka fotek jak to teraz wygląda i trochę iskier. Zostało założyć siatki na otwory wentylacyjne.

[kubajed]

Jakiś schemat?

[admin]

Nie planuję udostępnić schematów na publicznym forum ze względów bezpieczeństwa - porażenie napięciem wyjściowym rzędu 750VDC to pewna śmierć a i wejściowe 560VDC nie jest specjalnie bardziej bezpieczne, dodatkowo sama budowa przetwornicy na podstawie projektu nie jest zadaniem bardzo skomplikowanym więc jakiś początkujący może się na nią porwać. Jednak jeśli ktoś bardzo chce to może się zgłosić do mnie na PW nie biorę jednak odpowiedzialności za ewentualne skutki niewłaściwego obchodzenia się z tym urządzeniem.

Masz odpowiedź. Ja osobiście czegoś takiego nie rozumiem i logiki w tym nie widzę, ale wolna wola ; )

[kubajed]

Aaa, nie zauważyłęm.

[wesolyyyy]

Cześć. Odkopuję.
Czy przetwornica boost 12kW ma jakikolwiek sens... ekonomiczny? Zawsze uważałem że to topologia bardzo prymitywna i mająca ogromne ograniczenia, stosowana tylko przy małych mocach, a jej jedyną zaletą jest prostota konstrukcji i brak konieczności stosowania transformatorów (bądź co bądź bardziej skomplikowanych niż dławiki/cewki). Pytam bo sam myślałem jakiś czas temu o takiej konstrukcji, ale uznałem, że znalezienie rdzenia do takiego ustrojstwa zajmie za długo i będzie dużo kosztować.

[Dżejwor]

Działa bez większych problemów od 12 lat więc jakiś sens ma zresztą sam wymieniłeś zalety takiej topologii. Na jednym rdzeniu byłoby ciężko pewnie. Dlatego są dwie fazy i 4 dławiki.

[wesolyyyy]

Zalety które można docenić tworząc kilkunastowatową przetworniczkę, a nie 12kW potworka. Wykonanie danego urządzenia w większej wersji to w pewnym momencie przestaje być tylko kwestia skali
Poza tym - na pewno 2 fazy? Na środku masz dwie podwójne diody , po bokach 4 tranzystory. Z powiedzmy źródła każdego tranzystora idzie na osobną cewkę, wyjścia cewek razem podłączone do kondensatora wyjściowego. Wygląda jakbyś miał tam 4 przetwornice ale są sterowane parami.
Nie rozumiem tylko sterowania. Skrętki sugerują jakbyś sterował dwiema sekcjami jednocześnie, i pracują one w przeciwfazie. Nie widzę za to podłączenia "masy" sterowania między sterownikiem a płytką mocy. Nie widzę też podłączenia zasilania (obwód mocy) do drenu mosfetów. To mnie najbardziej zastanawia.

[Dżejwor]

Tak dwie fazy. Dokąłdnie tak jak piszesz dwie grupy na fazę i fazy przesunięte o 180 stopni. Dlaczego tak ? Bo w 2012 roku przy ówczesnym poziomie wiedzy i dostępności podzespołów to było sensowne rozwiązanie - dziś pewnie zrobiłbym inaczej np 4/6 faz i dedykowany driver w FPGA np. Nie mosfety a IGBT. Jest tak zrobione bo prościej zrobić 4 dławiki na 11A każdy niż 2 na 22A a łączenie dławików wprost równolegle nie jest dobrym pomysłem. Do tego prądy maksymalne na klucz/diodę także są przez to relatywnie małe - około 10-15A. Poza tym ta cała debata nad sensownością/brakiem sensu rozwiązania, skalą i innymi zawiłościami projektu jest troszkę bez sensu w sytuacji w której projekt potwierdził swoją niezawodność kilkunastoletnią eksploatacją Ogólnie nie ma tu większej filozofii. Prawie klasyczny boost converter. Nie myl boosta z topologią flyback bo mam wrażenie że to ci sugeruje ze tylko do małych mocy można stosować Ta przetwornica była wielokrotnie chwilowo przeciążana nawet do 20kW Brak separacji galwanicznej strony pierwotnej i wtórnej w tym konkretnym zastosowaniu mocno upraszcza wiele rzeczy. Bardzo dużo przetwornic w bardzo wielu sprzętach codziennego użytku pracuje w topologii boost lub buck-bez transformatora na samych dławikach, ot chociażby przetwornice zasilające procesor w płycie głównej czy kartach graficznych. Prądy tam są większe niż tutaj-12kW przy 750/800V to jest raptem ~16A rozdzielone na 4 obwody cewek to zaledwie 4A średnio na dławik/klucz.

[Yuri]

I nie zapomnijmy że w wielofazowym booście spadają wypatkowe tętnienia prądu, dość drastycznie zmniejszając wymogi co do kondensatorów wyjściowych i wejściowych, zwłaszcza gdy ich ilość dobierze się optymalnie.

Ale na dobrą sprawę - po co ten boost?

[Yuri]

Wydzieliłem posty zgodnie z prośbą: viewtopic.php?t=764

PS. Dżejwor, Ty nie masz uprawnień do moderacji?