Теория чистого синуса в преобразователе

[someuser]

Ну радио, допустим, не будет.

"голос китая" вблизи угольной ТЭС может и будет на русском новости балакать
Огонь добыть легко, пока бетон и железо есть. Ударами.

Мне кажется через 30 лет без пополнения новыми компонентами будет постепенно загибаться всё. Оно щас так делается.

Так вручную, себе можно и не одноразовые устройства делать.
Например 100ма светодиоды на токе 18мА с линейными драйверами, без электролитов, на плате, где мало ватт и много кв.см. меди, работают почти холодными и проживут очень долго.

И поcле краха экономики с высокотехнологичными производствами можно будет долго выпаивать солнечно-батарейным 12В паяльником живые LED-ы из б/у ламп с последовательными цепочками, где дохлый только один.

А схемы народ разрабатывает в расчете "А вдруг продаваться будет?".

а капиталисты "Эпохи Изобилия" - в расчёте, что их продукт нельзя будет отремонтировать при сгорании контроллера или слёте его прошивки.

А значит, более дорогие варианты (читай - много деталей и точек пайки) отбрасываются.

Кроме точек пайки есть "скрытые расходы" - программатор и носитель с программой или компутер (дофигища деталей и изнашивающихся частей). ПК у людей в личном использовании позже микросхем появились и раньше исчезнут.

Гляньте для примера не сильно старый китайский синусо-формирователь. У конструктора приборов тучи, даже искажометры (THD) есть.

https://translate.google.com/transla...%2F563779.html

на всякий случай схему и плату самой TDS2285 сюда пришпилю, чтоб не потерялась.

Старая школа проектирования, социализм можно сказать.
Всё простое и надёжное, про запас закупается отдельно, через панельки меняется без программизма и лицензионных отчислений авторам паршивки.
Ещё вместо опторазвязок можно трансики применить, чтобы долговечность ИК светодиодов в TLP250 (~100 тыс. ч. при t +40°С) не ограничивала срок службы инвертора.

[someuser]

Подолью маслица в потухшую кузницу
Корпорация Google некоторое время назад объявила приз в $1 000 000 за действующий макет самого дешёвого инвертора. Их КПД, размеры и цены сдерживают развитие возобновляемых источников энергии и электромобилей.

"За последние несколько лет стоимость фотоэлектрических элементов упала в разы, чего нельзя сказать о стоимости преобразователя. Если, например, 10 лет назад стоимость фотоэлементов в батарее составляла 50 долларов, а стоимость инвертора 50 долларов, то сейчас стоимость фотоэлементов равна 10 долларам, а стоимость инвертора - те же 50 долларов."

http://hitech.newsru.ru/article/12may2014/invertor

А затем "корпорация добра" убрала вопрос цены, "снизила планку" и конкретизировала требования до самого маленького по размерам solar grid 450V 2kVA с широкополосными (wide band-gap) полупроводниками (GaN, SiC), что массовым и дешёвым станет не скоро.

Правила кажется поменялись после первоначальных анонсов (поиска мин. цен и макс. КПД), приём образцов закончен 22 июля 2015 г., результаты конкурса станут известны в январе 2016 г.

https://www.littleboxchallenge.com/p...Conditions.pdf

"The Device must be able to perform the following requirements over a testing period of at least 100 hours:
● Accept an input voltage from a 450 Volts DC supply in series with a 10 Ω resistor
● Produce an output voltage of 240 Volts RMS +/-12 Volts RMS AC between two terminals
● Serve a simulated residential load profile varying between 0...2 kVA
● Produce a total harmonic distortion plus noise (THD+N) of ‹ 5%
● Produce a DC/AC conversion efficiency of › 95%
● Produce an input ripple current of ‹ 20% (Ipeakpeak/Iavg)
● Produce an input ripple voltage of ‹ 3% (Vpeakpeak/Vavg)
● Be fully contained in a rectangular metal enclosure of volume not to exceed 40 cubic inches.
● Never exceed a temperature of 60°C on any point on the outside of the device that can be touched during operation at an ambient temperature of 15°C-30°C
● Adhere to Electromagnetic Compatibility Requirements as specified in FCC Part 15 B"

Важный момент я подчеркнул жирным.

Для его соблюдения в аккумуляторных инверторах напрашивается многофазный буст для промежуточной DC/DC (допустим 12V/48V) ступени.
Дабы не заморачиваться с ионисторами и полумостами с одновитковыми трансами и огромными полями рассеяния.

Кто что думает про микросхему ISL78220, пока других готовых силовых сборок не появилось?
Но еённый КПД 95% маловат для трёхступенчатой DC/DC/DC/AC (12/48/350/~240) топологии.

[mikaleus]

Зачем делать трёхступенчатый? Сразу делать 120 (108-144 V) DC ‹-› 380-400 V RMS AC три фазы... Этот маразмЪ 12-24-48 сразу в высокое уже достал в китайских инверторах (да и у дешёвых немцах тоже самое). Про КПД аккумулятора кто-то вообще думает? Если думает, то чем?
Да и почему только 120 В, а не 360-480 В ?

[someuser]

Зачем делать трёхступенчатый? Сразу делать 120 (108-144 V) DC ‹-› 380-400 V RMS AC три фазы... Этот маразмЪ 12-24-48 сразу в высокое уже достал в китайских инверторах

Это не маразм, а суровая правда жизни.
И не найдёте вы 10 одинаковых свинцовых акков через 3-5 лет автономной жизни.
Полудохлые, долитые, собранные с подбитых "самобеглых колясок" АКБ будут иметь непоправимый разбег параметров, даже если на них навесить 10 схем балансировки.

А запараллелить вход (или несколько вх. терминалов) многими, не сильно рельсоподобными проводами со многих акков - простое дело.

Прямое, эффективное и надёжное получение =350В из 12В возможно многофазным полумостом с одновитковыми трансами.

Как в печатную плату встроить и впаять этот 1 виток фольги первички EI ферритового транса, если вторичка разделена на 2 половины? Чтоб силовая дорожка плата+транс была минимальной длины (ну скажем 5см по плате) и макс. ширины (4-5см допустим).

Тороидальные одновитковые трансы ещё сложнее в исполнении.
Lossless current sensing там обязательно к применению, но готовых наборов микросхем для полумоста не знаю.

2.Прямо- или обратноход имеет меньшие размеры транса?

Полумост, благодаря самосимметрированию сердечника!

4.Какая модуляция дает максимальную частоту ключа?

eGaN® FET ?
Но они дорогие, значит их защита должна быть быстрой и аппаратной.

И ещё у меня покупной hi-end феррит "жаба" не позволяет при наличии залежей б/у трансов.

[mikaleus]

По поводу аккумуляторов, то "суровая правда жизни" это и есть маразмЪ. Точнее, использование "беглых" аккумов в нормальной работающей схеме для сохранения ресурса аккумулятора это есть "маразмЪ"...
Очень просто: имеем желание получить большую мощность, например, 5 кВт для 10 В это есть (без учёта КПД преобразователя) 500 А ток. Для любого импульсного стабилизатора нужно иметь на 20-40% больше для пульсаций, то есть имеем 600-700А пикового тока. Потери на проводах? О каких печатных платах может идти речь? При этом переменный ток 200 А с ВЧ? В общем... проблемы. Падение напряжение на медяшках? (ушастый "Запорожец", имеющий аккумулятор в багажнике, а двигатель сзади имел шину из меди... Сейчас за шину дают на свалке больше, чем за всё остальное содержимое консервной банки)...

[someuser]

Очень просто: имеем желание получить большую мощность, например, 5 кВт для 10 В это есть (без учёта КПД преобразователя) 500 А ток.

Ну "урежьте осетра" раза в 2-5.
Кризис же, соцнормы потребления скоро и всё такое.
Параллельте входы и преобразовательные модули.

[mikaleus]

Оно и в урезанном виде ерунда получается... Если нужно большое КПД, то заряжать свинцовый аккумулятор (также как и разряжать) нужно небольшим током...
К тому же Google компания американская... Там у них товарищи зажрались, и не очень понимают, зачем им что-то там урезать... Вот нефть начала дешеветь, так в "заокеанщине" вырос спрос на "трактора" (пардон, внедорожники с большим расходом топлива) даже у тех, кто с дороги не съезжает...

[someuser]

1.Что хорошего и плохого в существующих решениях DC/AC?

У двухступенчатых ВЧ с ферритовыми трансами - низкие надёжность и КПД.
У НЧ с БЖТ - высокие цены, размеры и масса.
"Закрытый код" у большинства коммерческих pure sine wave инверторов, кроме китайских народных с аппаратными формирователями SPWM.

2.Прямо- или обратноход имеет меньшие размеры транса?

Полумост с ферритовым трансом.
Кажется он на обеих фронтах импульса энергию передаёт из первички во вторичку. Аппаратно защищён кондёрами от ассиметричного намагничивания сердечника и даже безопасно для транса, дорожек и плавких предохранителей выдержит пробой одного из полевиков.

3.Какая форма управляющих импульсов дает максимальную частоту ключа на мосфете/игбт?

Меандр на logic level GaN мосфетах (EPC2015, etc).

4.Какая модуляция дает максимальную частоту ключа?

а если нас в частоте не ключи ограничивают, а потери на скин-эффекте и сердечнике трансов, а также в фильтрующих дросселях?

5.Какая топология соответствует такой модуляции?

Многофазная, многоступенчатая, с достаточно низкочастотным SPWM на выходе (1...25 кГц через ›600V IGBT).

6.Модулировать микрой, россыпью или на МК?

ну если уж гипотетическая система с 99% КПД в 6 корпусов старых добрых непрограммируемых микросхем не влазит - то валите всё в MCU. Но всё туда не получится или будет глюкодром, как у dual-DSP поделок анти-электроники.ру, где два процессора - на высокой и низкой стороне, вместе со сверхглючностью и горючестью.
Топология печатки, намотка трансов и система аппаратной защиты ключей будет близкой во всех случаях.

[mikaleus]

В один пост не помещу - отвечаю по мере наличия времени или перерывов...

1.Что хорошего и плохого в существующих решениях DC/AC?

Речь идёт о чистом синусе, поэтому остальные решения рассматривать не буду.
Подавляющее большинство решений, которые сейчас используются, содержат развязывающий выходной низкочастотный транс (у немцев это пунктик, у китайцев могут быть, могут не быть). Пишут о КПД до 96%, но, как оказывается в это не входит КПД трансформатора. Ранее чаще всего в выходном каскаде использовали двухтактный полумост или даже мост, но с предварительно стабилизированным постоянным напряжением (обычно ШИМ-усилитель, аналог класс DB). В результате КПД такой штуковины редко достигает 96% (от постоянки до переменного напряжения), в широком диапазоне напряжений, как правило, КПД выше 92%.
Основная проблема, с которой столкнулись энергетики при массовом использовании возобновляемых источников энергии (где чаще всего используют мощные DC-›AC инвертора) - 10% мощности приходится на составляющую около 18-20 кГц...

[mikaleus]

2.Прямо- или обратноход имеет меньшие размеры транса?

Трансформатор меньшие размеры имеет прямоходовой, но прямоходовой требует дополнительно дросселя. Конструктивно сделать проще каждый из этих элементов. Но их два.
Для обратноходового трансформатор принципиально представляет собой дроссель, поэтому размеры будут больше. Кроме того, при наличии гальванической развязки размеры увеличиваются за счёт изоляции. Но элемент один.
Для полумоста или моста с последовательном конденсатором размеры ВЧ трансформатора минимальные, но требуется дроссель (это для DC-DC). Но для синуса используют мост, для ШИМ усилителя обычно используют полный мост, но управляют как полумостом - по очереди (TI). Примеры классических демо-конструкций во вложениях. Коммерческие продукты имеют схожие смехо-технические решения.