Полноприводный преобразователь, выпрямитель, пинки

Я нахожусь в процессе создания 8 кВт изолированного преобразователя постоянного тока с топологией полного моста.

Я вижу некоторые интересные явления на диодах. Когда каждый диод смещается в обратном направлении, на диоде появляется всплеск напряжения, прежде чем перейти к ожидаемому напряжению шины постоянного тока. Это быстрые диоды 1800 В (время восстановления 320 нс), а пики достигают 1800 В только с 350 В постоянного тока на вторичной обмотке, что значительно ниже моего целевого выходного напряжения. Увеличение времени простоя не помогает; удар все еще появляется, когда диод смещен в обратном направлении, и такой же большой.

Я подозреваю, что выходной дроссель удерживает диоды вперед смещенными в течение мертвого времени. Затем, когда напряжение трансформатора начинает расти в другом полупериоде, диод мгновенно смещается в обратном направлении достаточно долго, чтобы появиться в виде короткого замыкания на обмотке трансформатора. Затем, когда диод восстанавливается, этот ток отключается, вызывая удар, который я вижу.

Я попробовал несколько вещей. В какой-то момент я добавил обратный диод параллельно моему мосту. Я использовал те же диоды быстрого восстановления, которые есть в моем мосту. Это не оказало заметного влияния на шипы. Затем я попытался добавить 0,01 мкФ параллельно с моим мостом.

Это уменьшило пики до более управляемого уровня, но отраженный импеданс этого ограничителя вызвал значительные проблемы на первичной обмотке. Мои заглушки удвоились по температуре!

Есть несколько возможностей:

1) Я неправильно диагностировал проблему. Я на 95% уверен, что вижу то, что думаю, но раньше я ошибался.

2) Используйте синхронный выпрямитель. У меня не должно быть проблем с обратным восстановлением. К сожалению, я не знаю никаких JFET с обратной блокировкой в ​​этом диапазоне мощностей, и нет такой вещи, как MOSFET с обратной блокировкой. Единственные IGBT с обратной блокировкой, которые я могу найти в этом диапазоне мощности, имеют худшие потери, чем диоды.

РЕДАКТИРОВАТЬ: я только что понял, что я неправильно понял природу синхронного выпрямителя. Мне не нужны обратные блокирующие полевые транзисторы; полевые транзисторы будут проводить сток-исток.

3) Используйте диоды с нулевым восстановлением. Опять проблемы с потерями и стоимостью.

4) Отбить ногами. Похоже, это потребляет слишком много энергии, порядка 20% от моей общей пропускной способности.

5) Добавьте насыщаемые сердечники в соответствии с диодами. Два из самых больших насыщаемых ядер, которые я мог найти, едва помяли мои удары.

6) Используйте резонансную топологию с переключением при нулевом токе. У меня нет опыта в этой области, но похоже, что если ток на первичной обмотке меняется более плавно, напряжение на вторичной обмотке также должно меняться более плавно, что дает диодам больше времени для восстановления.

Кто-нибудь еще сталкивался с подобной ситуацией? Если да, то как ты решил это? Редактировать: первичная сторона таблицы данных FET здесь .

Порка FRED

$L_ {\text {Lk}}$$C_j$$C_j$$L_ {\text {Lk}}$

$2 n V_ {\text {in}}$$n$

Существуют разные типы амортизаторов напряжения; Зажим, передача энергии резонансная и диссипативная. Для зажимных и резонансных типов требуется больше деталей и некоторое задействование активных переключателей, что, на мой взгляд, делает их непрактичными в этом случае. Итак, я собираюсь рассмотреть только рассеивающие демпферы, потому что они самые простые и хорошо работают с пассивными переключателями (такими как диоды или синхронные выпрямители).

Форма рассеивающего демпфера, которую я расскажу, представляет собой серию RC, размещенную параллельно каждому диоду моста.

Некоторые факты о демпфирующих демпферах RC:

• $R_d$
• $C_d$$P_ {\text {Rd}}$$C_d F V^2$$C_j$

Некоторые рекомендации и что ожидать от демпфирующих демпферов RC:

• $L_ {\text {Lk}}$$C_j$$R_d$$C_j$

• $C_d$$3 C_j\leq C_d\leq 10 C_j$$C_d$$3 C_j$$1.5 n V_ {\text {in}}$$C_d$$10 C_j$$1.2 n V_ {\text {in}}$

• $C_d$$10 C_j$

$P_ {\text {Rd}}$

• $C_d$$3 C_j$$P_ {\text {Rd}}$$C_d F V^2$
• $C_d$$10 C_j$$P_ {\text {Rd}}$$C_d F V^2$

$C_d$$10 C_j$

Это классическая проблема снобинга. Диод не может мгновенно перейти от проводимости к блокировке; заряд в PN-переходе должен быть сметен, и в этом должен помочь демпфер RC на каждом диоде.

Я имел обыкновение проектировать промышленные устройства плавного пуска, и на устройствах среднего напряжения у нас было много проектных работ вокруг этого конкретного аспекта. Прошло много времени с тех пор, как я работал в этой конкретной отрасли, поэтому я не вспоминаю значения демпфирования, но я, вероятно, начну с 0,1 мкФ и, возможно, с 49 Ом и посмотрим, откуда все начнёт трястись.

60A обратный ток восстановления! (из таблицы) Это должно куда-то идти ...

Как и Эндрю Колсмит, моей первой мыслью было бы использование демпфера RC через КАЖДЫЙ диод, но я не хотел бы давать такой ответ, если вы не можете найти прецеденты с аналогичной мощностью. Эндрю, кажется, имеет опыт, чтобы принять такое решение; не поработав на промышленной мощности, я нет!

Но давайте запустим несколько цифр: поскольку ваш прямой ток будет в среднем примерно равен 25 А (8 кВт, 350 В), давайте использовать то же значение для Irm - 25 А * Trr = 230 нс дает приблизительный накопленный заряд 5,75 мкС, который будет заряжать конденсатор 0,1 мкФ на более управляемый 57V. Но 25A * 49R немного выше (!) - этот грубый расчет предполагает 4 Ом (или даже 2), а не 49 в качестве начальной точки для демпфирующего демпфера.

Я повторяю: я не работал над индустриальной энергетикой, так что именно это говорят мне цифры. Я был бы признателен за комментарии Эндрю, учитывая эти цифры.