Werden AC-Wechselrichter-H-Brücken jemals auf diese Weise angetrieben?

Im Moment läuft ein Google-Wettbewerb namens Little Box Challenge . Es geht darum, einen sehr effizienten AC-Wechselrichter zu entwickeln. Grundsätzlich wird der Wechselrichter mit einer Gleichspannung von einigen hundert Volt gespeist, und das Siegerdesign wird aufgrund seiner Fähigkeit ausgewählt, eine Leistung von 2 kW (oder 2 kVA) auf die elektrisch effizienteste Weise zu erzeugen. Es müssen noch einige andere Kriterien erfüllt werden, aber das ist die grundlegende Herausforderung, und die Organisatoren geben an, dass eine Effizienz von mehr als 95 % ein Muss ist.

Das ist eine große Aufgabe, und es brachte mich dazu, nur als Übung darüber nachzudenken. Ich habe viele Wechselrichter-H-Brückendesigns gesehen, aber alle treiben PWM zu allen vier MOSFETs, was bedeutet, dass 4 Transistoren ständig zu Schaltverlusten beitragen: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das obere Diagramm ist so, wie ich es normalerweise über Wechselrichterdesigns lese, aber das untere Diagramm schien mir ein Mittel zu sein, um Schaltverluste um praktisch 2 zu reduzieren.

Ich habe es noch nie gesehen, also dachte ich, ich frage hier, ob jemand anderes es hatte - vielleicht gibt es ein "Problem", das ich nicht erkenne. Wie auch immer, ich habe mich entschieden, nicht am Wettbewerb teilzunehmen, falls sich jemand wundert, warum ich das poste.

BEARBEITEN - nur um zu erklären, wie es meiner Meinung nach funktionieren sollte - Q1 und Q2 (mit PWM) können (nach dem Filtern) eine "geglättete" Spannung erzeugen, die zwischen 0 V und + V variieren kann. Um den ersten Halbzyklus einer Wechselstromwellenform zu erzeugen, schaltet sich Q4 ein (Q3 aus) und Q1/Q2 erzeugt die PWM-Schaltwellenformen, um eine Sinuswelle von 0 Grad bis 180 zu erzeugen. Für den 2. Halbzyklus schaltet sich Q3 ein (Q4 aus). und Q1/Q2 erzeugt eine invertierte Sinuswellenspannung unter Verwendung der geeigneten PWM-Timings.

Frage:

  • Gibt es ein Problem, das ich bei dieser Art von Design nicht kenne - vielleicht EMV-Emissionen oder "es funktioniert einfach nicht dumm!"
Vielleicht übersehe ich etwas (oder du ziehst mein Holzbein, denn gestern war International Talk Like A Pirate Day , arrr, me buckos?-). Fließt an der Last nicht nur die Hälfte der Zeit bei PWM-Frequenz, arrr? Ich kann verstehen, dass das die Schaltverluste reduziert, aber halbiert das nicht die verfügbare Leistung auf unangenehme Weise, arrr, ye lubber? (Korrigiert wegen fehlender passender Fachsprache, arrrr!)
Sie werden so gesteuert, ihre Vorteile sind in einem 3-Phasen-Wechselrichter leichter zu erkennen. Ich bin auf diese verrückte Herausforderung gestoßen, die einzige Möglichkeit, diese Effizienz zu erreichen, war mit einem Resonanzwandler oder anderen ZCS-Schemata
@JonRB - hast du vielleicht einen Link dazu?
Das tue ich, irgendwie. Ein solches Schema wurde in einem Wechselrichter verwendet, an dem ich vor Jahren gearbeitet habe, wir haben ein Papier geschrieben ( ieeexplore.ieee.org/xpl/… ) Wenn ich einen direkten Link bereitstellen könnte, würde ich es tun. Beachten Sie, dass die Sinusqualität nicht so gut ist, wie Sie es bekommen könnten
@JonRB Ich konnte das nicht wirklich auf den Punkt bringen, weil ich kein Mitglied bin und mit Geld knapp bin LOL
@gbulmer - nimm deine Augenklappe von mir Herzchen
Lassen Sie mich sehen, ob ich meine Kopie finden kann - es wäre sauberer gewesen, wenn ein öffentlich zugänglicher Link verwendet worden wäre.
Ich habe ein Lehrbuch mit einem Abschnitt zu diesem Thema, wenn Sie daran interessiert sind, eine Antwort zu erhalten, aber ich habe nicht genau eine Übersicht darüber, "wie es in der Industrie gemacht wird".
@W5VO Ich denke, ich möchte sehen, ob die in meiner Frage vorgeschlagene Methode irgendwie originell und nützlich ist. Ich kümmere mich nicht um Patente - nicht wegen des Geldes! Wenn ich es wäre, würde ich nicht posten.
Okay, ich habe ohne meine Augenklappe gelesen und mir deine Erklärung angesehen, danke. Ich sehe die Idee. Es gibt viel weniger Schaltübergänge auf Q3/Q4, also weniger Verluste. Dieser Artikel Schätzen von MOSFET-Schaltverlusten ... , obwohl nicht die von Ihnen beschriebene Anwendung, analysiert viele / alle Komponenten von MOSFET-Verlusten, was sehr interessant ist (ich bin kein Experte für Leistung). Ich nehme an, Sie wissen das alles, aber es könnte eine praktische Checkliste sein.
Ich habe keine der von Ihnen erwähnten Konventionen gesehen. Was ich gesehen habe, ist, dass entweder das High-Side-Paar oder das Low-Side-Paar verwendet wird, um die Polarität zu bestimmen, und das entsprechende andere Paar PWM ist. Nur 1x Schaltverlust dadurch. Das ist für DC-Bürstenmotoren, aber ich verstehe nicht, warum ein Wechselrichter das nicht auch kann. Es muss möglicherweise etwas klüger sein als ein Motortreiber, wie es die Schaltung überwacht und steuert, aber es sollte möglich sein, nach einer passiven LC-Filterung eine anständige Sinuskurve zu erhalten.
@andy aka Da es sich um ein IEEE-Papier für eine öffentliche Konferenz handelt, habe ich einen Kollegen dazu gebracht, es zu veröffentlichen. docs.google.com/file/d/… Sie werden feststellen, dass wir uns für die Hysteresekontrolle entschieden haben, aber das hatte andere Gründe. Sie sehen die Raumzeiger-Erklärung des reduzierten Schaltschemas
@AaronD - das klingt cool
Mein Kommentar liest sich nicht richtig. Ich wollte damit sagen, dass der Artikel Schätzen von MOSFET-Schaltverlusten ... eine praktische Referenz zum Thema Schaltverluste für Leute sein könnte, die Ihre Frage lesen . Es steckt mehr dahinter, als ich verstanden hatte. Natürlich könnten Sie eine bessere Referenz haben, und sie könnte zu früh verschwinden.

Antworten (1)

Kann es getan werden? Ja

Wurde es gemacht? Ja

Wird es wie erwartet funktionieren? die Hälfte der Schaltverluste? Ja, und wenn bei der Handelsgeschwindigkeit der Geräteauswahl für das rechte Bein auf Leitungsverluste geachtet wurde, könnten Sie die powerCore-Verluste weiter verbessern.

Schnelles Modell mit einigen WIRKLICH schlecht optimierten Ausgangsfiltern und nicht wirklich abgestimmt, nur um einen Punkt und eine Schaltfrequenz von 100 kHz zu beweisen (10 kHz schien eine vernünftige Ausgabe zu liefern, aber eine FFT wäre erforderlich und unterschiedliche Lasten: L, C, Rect usw.)

Ein solches Schema hat Schwierigkeiten beim Nulldurchgang, daher müsste die Auswirkung auf THd bewertet und bestimmt werden, ob es sich um eine akzeptierte Einschränkung handelt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Werden AC-Wechselrichter-H-Brücken jemals auf diese Weise angetrieben?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v