Filtros de salida del inversor

  

¿Puede alguien asesorarme sobre cuál es el mejor curso de acción para proteger?   ¿El condensador? He visto unidades comerciales que utilizan estos tipos de   los condensadores, así que me pregunto cómo están diseñados para durar

El capacitor está detrás del inductor, por lo que el tiempo de aumento de la tensión en el capacitor será sustancialmente más lento que 0,1 us. Este problema es ideal para algo como LTSpice y le mostraría resultados precisos de manera rápida y sencilla.

Sin embargo, si desea una estimación de pincel amplio del dv / dt del caso más desfavorable, piense en que el inductor se alimente con un paso de 400 voltios y pregúntese cómo se vería la rampa actual. Por ejemplo, V = L di / dt, 400 voltios y 680 uH dan una tasa de cambio actual de 588 amperios por milisegundo.

A su vez, se puede suponer que fluye hacia el capacitor y sabiendo que I = C.dv / dt puede hacer un poco de álgebra / cálculo para mostrar qué dv / dt es para el capacitor. O simplemente pruebe algunos números: se puede suponer que el primer pulso de PWM a 20 kHz es amplio, es decir, que ocupe los 5 minutos completos del período, por lo que la corriente aumentará a aproximadamente 3 amperios y esto dará lugar a un dv / dt de 3 / 10 uF = 0.3 voltios por microsegundo.

Me parece que estás dentro del límite de dv / dt para el condensador elegido, pero simplemente iría directamente a LTSpice (o tu simulador favorito) para la confirmación.

También me pregunto por qué ha elegido 2 kHz para ser la frecuencia de resonancia del filtro del inversor y no algo un poco más bajo. Por ejemplo, si su inversor está generando 50 Hz, entonces un filtro de paso bajo más factible tendría una resonancia que está logarítmicamente a mitad de camino entre 50 Hz y 20 kHz, es decir, 1 kHz.

Tienes varias opciones de filtro:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

1 es el más simple, sin embargo, el cable en el lado derecho de la carga llevará transitorios de conmutación rápidos y se comportará como una antena.

2 de alguna manera soluciona este problema agregando otro inductor, pero para reducir las emisiones electromagnéticas, realmente necesitaríamos límites a tierra, no a través de la carga.

3 aborda esto: C1 y C2, junto con los inductores, filtran los bordes de conmutación bruscos y controlan las emisiones. Sin embargo, necesitamos dos inductores grandes, y dos gorras grandes.

4 ahorra algo de dinero en los condensadores. C5 y C6 tienen valores más pequeños y solo eliminan los transitorios de conmutación de alta velocidad, mientras que C4 en realidad suaviza la forma de onda de salida.

5 ahorra más dinero en los inductores. L9 / L10, C9 / C10 tienen valores pequeños que solo están ahí para el filtrado EMI. En su salida, todavía tienes ondas cuadradas, pero con bordes agradables y lentos para que tus cables no actúen como antenas. Estos componentes son más pequeños y más baratos. Entonces solo necesita una gran L y C (L11 y C6) para suavizar realmente la forma de onda hasta un seno.

Tenga en cuenta que los inductores de alto valor y físicamente grandes tienen muchos parásitos (los inductores tienen capacitancia de entrelazado y los inductores de serie), lo que significa que aspirarán a altas frecuencias. Los componentes más pequeños (con menos parásitos) filtran su EMI mucho mejor. Por lo tanto, este esquema es probable que sea el mejor wrt. emisiones.

EDITAR:

Puedes estimar la ESL (inductancia en serie) de un límite. Lo verde es tu PCB, y la línea roja es la ruta de la corriente. Hace un bucle cuadrado (dependiendo de su diseño también). Así que puedes usar una calculadora de "inductancia de bucle cuadrado". Las tapas físicamente más grandes tienen más área de bucle, por lo tanto más inductancia. Poner una tapa mucho más pequeña en paralelo reduce la inductancia, lo que mejora el filtrado de EMI. Lo mismo con pistas anchas gordas, planos, etc.

Unavezquetengasuvalorestimado,puedesimularelresultado.

Varioscasquillosenparalelotambiéntienenmenorinductancia.

Lomismoparalacapacitanciadeentrelazadodelinductor.Inductoresgrandestienenunagrancantidaddetapaparasitaria.Unbuentrucoesponeruninductordevalormuchomásbajoenserie,preferiblementeunodevuelta(esdecir,deslizarunnúcleodeperladeferritaenelcable).

EDITAR:GraciasaTeodorporactualizarmimemoriasobreestascosas.

Esteesunejemploenelqueelladoizquierdodelpuentehcambiaunavezporperíodo,yelladoderechohacetodolorápido.Laspérdidasporconmutaciónseminimizan.Elfiltroenelladoizquierdopuedeserunsimplefiltroanti-EMILCconvaloresmuybajos.Sinembargo,elmodocomúndelaseñalcambiacadamedioperíodo(nosemuestraenelgráfico).Siestonoesunproblema,entoncesestaeslamejorsolución.

AsegúresedequeloscircuitosLCesténbienamortiguados.DeberáagregaralgunoszobelsousarmayúsculasconlacantidadcorrectadeESR.

Tambiénaquí,latapadelfiltrograndedebeestaratravésdelacarga.Elhalfbridgeizquierdocambiaelvoltajecadamedioperíodo,yelderechoajustasuPWMenconsecuencia,perocomoaprovechélaoportunidadparaomitirelLCgrandeenelladoizquierdo,durantelatransicióndelsigno,ambasmitadesnosecomportanigual,loquecreaunpicosilatapadelfiltrovaaGND.UtilicéfuentesdevoltajedecomportamientoparacambiarlosFET.Pruébaloentusimuladorfavorito;)

Tiré juntos una simulación de Matlab

HayunpuenteHconunbusde400VCCquesuministraunfiltroRLC(descargado)

R=0.1,L=680uyC=10u

elVa-Vbesunaondasinusoidalconunpicode400Vcomoseesperaba,lospicosdecorrienteenalrededorde8A

Midoelvoltajeatravésdelcondensadorylodiferencio,eldv/dtmaxessolo0.8,¿sevebien?,es0.8V/s?

Andy, estoy interesado en tu cálculo aproximado

Entiendo que con un paso de entrada, la caída sobre el inductor es el total de 400 V (tiempo de subida instantáneo)

V / L = di / dt

di / dt = 588235

También entiendo que Ic = Cdv / dt

Teniendo en cuenta el peor caso absoluto de conducir una corriente a la C durante un total de 50us (período de 20 kHz)

entonces Ipeak es 0.00005 * 588235

El pico es 29.4A, por lo que, según mis cálculos

dv / dt = 29.4 / (10/10 ^ 6)

dv / dt = 2.94MV / segundo

dv / dt = 0.294V / us

¿Esto es correcto ?, es muy diferente al dv / dt = 0.8 que la simulación me dice, solo necesito envolver mi cabeza alrededor de los números