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[逆变器] 新一代工艺MOS管在前级效率高达99%的48V5kW纯正弦波逆变器

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 楼主 | 2016-1-18 15:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 zrs 于 2016-1-18 20:36 编辑

本逆变器基本配置如下:

1.前级功率管:用的是后羿半导体150V/200V大电流系列两种工艺的MOS管对比,第一种是HY1920P,传统工艺,新鲜出炉的,还冒着烟呢。第一版试验品,电压跑高到250V了,所以内阻偏大到30mR了,下一版会调整到210-220V,内阻22-24mR,下面仅仅做测试。等调好了再送样品。第二种种是采用后羿自主研发的具有极低内阻,极快开关速度,极小QG的新一代MOS管,型号是HY065N15P,标称150V,内阻实际只有5mR。
2.前级驱动IC:SG3525+MIC4452
3.变压器:一共4个,每个设计功率1250W,磁芯为PQ50。初级28*0.2mm铜皮4T+4T,次级28*0.2mm铜皮8T,这次因为测试快速MOS管,所以设计频率为开关频率60K,因为匝数少变压器空间只用了55%,还有45%是空的,所以磁芯余量充足。
4.高压整流管:RHRG7560*4;
5.后级功率管:80N60,一共8只IGBT;
6.后级驱动的主芯片:EG8010+IR2110;
7.两种工艺MOS管大比拼。
这里说明下的是,EG8010用了非官方的接法,已经做到每路驱动都是10MS工作在50HZ方波,10MS工作在SPWM高频载波,这样的好处是可以消除过零点的振荡,还可以做到4路功率管发热和寿命均等。我这种接法的优点是已经不需要另外用4081做死区,死区时间还是由EG8010设置。
先上个板子的图片吧,以后再详细介绍:


WP_20160114_09_22_54_Pro.jpg

打赏榜单

PowerAnts 打赏了 8.88 元 2016-01-27

21ic小喇叭 打赏了 15.00 元 2016-01-26
理由:精彩讨论~~~

 楼主 | 2016-1-18 15:29 | 显示全部楼层
前级先装的是16只传统工艺的HY1920P,测试效率汇总如下:

2.png

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 楼主 | 2016-1-18 15:31 | 显示全部楼层
空载,波形为D极波形:
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WP_20160114_09_20_05_Pro.jpg

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 楼主 | 2016-1-18 15:33 | 显示全部楼层
zrs 发表于 2016-1-18 15:31
空载,波形为D极波形:

带载721.8W 波形为D极波形:

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 楼主 | 2016-1-18 15:34 | 显示全部楼层
带载1497W,波形为D极波形:

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 楼主 | 2016-1-18 15:36 | 显示全部楼层
带载2150W
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 楼主 | 2016-1-18 15:49 | 显示全部楼层
带载3092W
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 楼主 | 2016-1-18 15:50 | 显示全部楼层


带载3798W

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 楼主 | 2016-1-18 15:52 | 显示全部楼层
带载4573W

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 楼主 | 2016-1-18 15:54 | 显示全部楼层
带载5223W
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| 2016-1-18 16:02 | 显示全部楼层

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 楼主 | 2016-1-18 16:05 | 显示全部楼层
现在换上了新一代工艺的150V5mR的管子,但是管子从原来的16只减少一半只装了8只,效率没有下降反而上升了0.3-0.5%,效率和波形测试如下:
测试都差不多这里只发一个最高效率和满载效率:

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 楼主 | 2016-1-18 16:07 | 显示全部楼层
两种管子的效率对比数据:
1.png
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| 2016-1-18 16:12 | 显示全部楼层
99% ? 天上有好多牛在飞...原来是楼主在地上吹

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 楼主 | 2016-1-18 16:13 | 显示全部楼层
本逆变器自信前级变压器功率足够,但是后级用的IGBT是比较落后的工艺,担心功率余量不是很足,所以把前级装足16只新工艺的HY065N15P一直上到7000多瓦(只有这么多负载了)单独测试了下前级,效率有点不敢相信,最高达到了99%。测试效率情况如下:

5.png

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 楼主 | 2016-1-18 16:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 zrs 于 2016-1-18 16:17 编辑

发个最高效率和最大负载的测试情况:
输入输出电压采用的是2只万用表,输入电流采用的事4位半数字表头加分流器测试的,标称+—0.25%的精度。不是一般的钳形表测不准。输出电流是用一个万用表的直流20A档测试的。



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PowerAnts 2016-1-19 16:35 回复TA
输入输出的电压,电流表交换, 对比一下就更好了 
 楼主 | 2016-1-18 16:20 | 显示全部楼层
我突然想,如果前级只用8只新工艺的HY065N10P能否上到7000多瓦?理论计算了下觉得完全有可能,于是又拆掉了一半管子保留8只壮着胆子测试了下,太意外了居然能长期工作而且温度也不高,测试结果如下:
4.png

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 楼主 | 2016-1-18 16:22 | 显示全部楼层
可以看出最高效率下降不多,最大负载下效率也只降了0.5个点,测试结果令人满意啊。:lol


    从这个分开前级测试可以看出,整机的效率损耗集中在后级了,以后看看把后级饱和压降为2.几V而且速度慢的IGBT换成新一代饱和压降为1.几V的高速IGBT,再把滤波电感的线径加粗一倍看看整机效率还能提升多少?高压整流管就没有必要换成SIC了,因为前级电流已经谐振成正弦了,反向恢复损耗基本可以忽略。

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 楼主 | 2016-1-18 16:26 | 显示全部楼层
PowerAnts 发表于 2016-1-18 16:12
99% ? 天上有好多牛在飞...原来是楼主在地上吹

前级一级的效率,前级工作在准谐振开环状态,不是整机的效率,整机最高效率才95%。

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| 2016-1-18 16:44 | 显示全部楼层
zrs 发表于 2016-1-18 16:26
前级一级的效率,前级工作在准谐振开环状态,不是整机的效率,整机最高效率才95%。 ...

PQ50, 60K, 48V 4T, 大约1550高斯, 磁损4W 磁损吃掉0.3%, 窗口用完,变压器满载效率99.5%左右. 何况你窗口只用了一半, 那就只有99.3%
通常情况下, 半载附近的效率最高, 即然是开环, 那么磁损在半载也基本不变, 变压器效率99.2%, 其它功率部份能做到0.2% ? 另外, 前级包含那些部份? 对你的指标非常感兴趣, 如果排除"测试误差"的话

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