Bidirektionaler DC-DC-Wandler, 12V - 300V, 1 kW?

Welche DC/DC-Wandlertopologie würden Sie für ein Gerät empfehlen, das einen bidirektionalen Leistungsfluss von bis zu 1 kW mit 300 VDC auf der High-Side und 10–15 VDC auf der Low-Side unterstützt? Ich möchte damit einen 300-VDC-Motor / Generator an eine 12-VDC-Blei-Säure-Batterie anschließen.

Insbesondere benötige ich ein Gerät, das in der Lage ist, die High-Side-Spannung gemäß einem bestimmten Sollwert unabhängig von der Stromflussrichtung aufrechtzuerhalten.

Die bidirektionale Funktion der Leistungsumwandlung von Hochspannungs-Niederstrom in Niederspannungs-Hochstrom ist sehr komplex, aber ich würde eine nicht überlappte 4-Phasen-Quad-Halbbrücke mit gemeinsamer Drossel und 4-Sterne-verbundenen Phasen mit ZVRT-Soft-Umschaltung auf IGBTs wählen.
Wie Joe sagt - machbar, aber potenziell komplex. Ich würde damit beginnen, mit zwei Konvertern zu schummeln und dann Kosten und Komplexität mit einem echten bidirektionalen Konverter vergleichen.
Glauben Sie also, es wäre machbar, zwei handelsübliche DC-DC-Wandler zu bekommen, einen Buck und einen Boost, und sie mit einigen Schaltern parallel zu schalten? Damit man durch die Steuerung dieser Schalter zwischen Buck- und Boost-Modus umschalten und sich so an die sich ändernde Stromflussrichtung anpassen könnte? @Joe, kannst du weitere Informationen zu deinem Vorschlag geben?
Nur diese 4 Phasen kommutieren jeweils 1 Phase mit einer 1-2-1-2-Round-Robin-Anzahl von Phasen, die 3/8 der Zeit aktiv sind und nicht mehr als 2 auf einem gemeinsamen Kern aus Ringferrit aktiv sind. Eine Reihendrossel wird auch benötigt, um die aktuelle Energie zu glätten und zu speichern, während jede Phase diskontinuierlich ist. Ich habe dies auf einem bidirektionalen 10-kW-Ladegerät gesehen. Jeder Treiber ist ein Halbbrücken-Buck-Boost-Pref. IGBT . Kommutierung durch uC oder Oktal-Johnson-Counter mit Gating für 4 Phasen.

Antworten (2)

Kühlen Sie es nur 1 kW, so dass bei 300 Volt der durchschnittliche Strom etwa 3,3 Ampere beträgt. SO könntest du dein Power Leveling auf dem 300-Volt-Niveau machen. Es gibt viele Optionen, also vielleicht BUCK BOOST oder den SEPIC mit der 1:1 gekoppelten Spule. Ich habe einen SEPIC für 1 kW auf Veroboard gemacht, der 250 VOLT bei 4 Ampere erzeugt. Ich habe einen E65-Planar mit 6 Ampere Bifilar-Teflondraht verwendet und Schrottplatine als Abstandshalter verwendet, um den Luftspalt herzustellen. Ich habe einen 1200-Volt-80-mOhm-SiC-Mosfet verwendet und einen Wirkungsgrad von 95% aus dem gleichgerichteten Netz erhalten. Wenn Sie es also rückwärts laufen lassen, erhalten Sie einen Zeta mit der gleichen erwarteten Effizienz. Jetzt, wo Sie sehen können, wie einfach die Hochspannung ist, dann können Sie dies mit einem isolierten ROYER-Oszillator von ZVs, der über einen Synchrongleichrichter zur Unterstützung des bidirektionalen Stromflusses verfügt, in Ihre niedrige isolierte Spannung umwandeln Ich habe 150-Volt-Shottkys am Ausgang verwendet, weil ich keinen bilateralen Stromfluss benötigte. Natürlich gibt es viele Möglichkeiten, dies zu tun, aber ich habe den Weg angegeben, der dem nahe kommt, was ich tatsächlich getan habe.

Ein wenig Formatierung und Satzzeichen würden diese Textwand so viel besser lesbar machen.
Ich werde versuchen, das nächste Mal besser zu schreiben, sorry
Oder Sie könnten einfach auf Bearbeiten klicken und es beheben. Vielleicht bekommst du sogar ein paar positive Stimmen, sobald die Leute es lesen können ...
Ich werde versuchen, es zu beheben, mein Bildschirmname ist nicht ganz ungenau.

Eine einstufige Grundwandlertopologie ist für diesen Fall nicht realistisch. Das Verstärkungsverhältnis ist zu groß, was zu einer sehr ineffizienten Nutzung des Leistungsschalters führt.

Hier benötigen Sie eine isolierte Topologie. Ich würde eine dreiphasige isolierte Buck-Topologie empfehlen, wie in dieser Abbildung gezeigt. Aufgrund der Streuinduktivitäten des Transformators ist es in der Lage, sanft zu schalten. Es kann bidirektional gemacht werden, indem die Dioden der Gleichrichterbrücke durch steuerbare Schalter ersetzt werden.

Es ist auch eine sehr komplexe Topologie, und eine ordnungsgemäße Simulation und solide Designarbeit wird empfohlen. Ich habe an der Erprobung dieser Wandlertopologie (für einen Brennstoffzellenwandler) teilgenommen. Die Eingangs-/Ausgangsspannungen waren 30 V und 400 V. Wir haben einen Wirkungsgrad von ~95 % erreicht, was für diese Art von Spannungsverhältnisanforderung großartig ist. Es war kein kommerzielles Produkt, nur ein Prototyp.

Während die Figur einfach erscheint, interagieren alle drei Phasen miteinander.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Alternative

Zwei isolierte H-Brücken, die aufgrund von Transformatorleckage in ZVT betrieben werden. Dies könnte die einfachste Topologie sein.

Bidirektionaler DC-DC-Wandler, 12V - 300V, 1 kW?
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