СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2010-8

54 / 82

этот сердечник имеет площадь окна
66 см2.
Теперь можно провести расчёт па
раметров ВЧ трансформатора и пол
ный расчёт потерь мощности в уз
лах и субблоках единичного блока.
По скольку суммарный ток нагрузки
блока мощностью 30 кВт равен 200 А,
при трёх единичных блоках для одно
го ЕМБ получается, с учётом округле
ния, ток 70 А. Таким образом, надо раз
рабатывать ЕМБ на мощность 10 500 Вт
(150 В,70 А).
Параметры выбранного сердечника
UU126/182/2, феррит Epcos N 87: Sст =
= 5,6 см2, Sок = 66 см2, G = 1,3 кг, ≈
≈40 Вт/кг при ΔB = 0,12 Тл, Fраб = 160 кГц.
Расчётные параметры обмоток Тр.с:
трансформаторимеет две катушки, рас
положенные на двух стержнях, полное
число витков W1 = 16, медная лента
# 0,1 × 110 мм, W’1 = W’’1 = 8, где W’1 и
W’’1–полуобмотки, расположенные на
первой и на второй катушке соответ
ственно. Полное число витков W2 = 8,
медная лента # 0,1 × 110 мм, W’2 =W’’2 =
= 4, гдеW’2иW’’2–полуобмотки, распо
ложенные на первой и на второй ка
тушке соответственно. Активное сопро
тивление обмоток при температуре
20°С составляет для обмотки RΣW1 =
= 0,0016 Ом, а для обмотки RΣW2 =
= 0,0022 Ом. Основные электрические
параметры силового трансформатора
ЕМБнамощность 10 500Вт (150В, 70А)
приведены в таблице 2.
Как известно, КвРП содержит два од
новременно включаемых/отключае
мых ЭК. В нашем случае каждый из
ключей состоит из трёх параллельных
МОП транзисторов в виде силовых мо
дулей типа IXFN60N80P в корпусе SOT
227B (miniBloc). Модуль имеет следую
щие основные электрические парамет
ры: UDSS = 800 В, ID = 53 A, RDSon = 0,14Ом
при 25°С; ID =32A, R DSon = 0,25 Ом при
100°С.
Следует подчеркнуть, что в квазире
зонансном преобразователе при вы
ходном напряжении 150 В обратные
напряжения на диодах достигают сле
дующих максимальных напряжений:
для выпрямительного диода – 890 В, а
для коммутирующего («нулевого») ди
ода – 580 В. Поэтому выходной ВЧ
выпрямитель построен на диодахфир
мы Cree, в частности, диоде CSD20120,
корпус которого TO 243 3 содержит
два диода с параметрами U RRM = 1200 В,
IF(AV) = 10 A, UF = 1,8 В при токе IF =10 А
и TJ = 25°С, UF = 2,0 В при токе IF =10 А и
TJ = 125°С. Чтобы уменьшить потери в
диодах ВЧ выпрямителя, следует сни
жать проходящий через диод ток, что
означает необходимость параллельно
го включения диодов. В нашем случае
для выпрямительного диода примене
но восемь диодов CSD20120, а для «ну
левого» используется четыре диода
CSD20120.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
54 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2010
Таблица 2. Параметры силового ВЧ трансформатора блока мощностью 10,5 кВт
Электрические параметры силового
ВЧ трансформатора КвРП
Входное напряжение U0 на КвРП, В, при напряжении сети
минимальном
400 В
максимальном
605 В
Uэфф.w1, В 260,0 300,0
I эфф.w1, А 43,0 38,0
Uэфф.w2, В 130,0 150,0
I эфф.w2, А 86,0 76,0
I ампл.w1, А 88,0 100,0
I ампл.w2, А 170,0 195,0
Таблица 3. Распределение потерь мощности в блоке 10,5 кВт
Наименование субблока, узла МБП Потери мощности, Вт Потери в устройстве
Pпот.устр. /PΣпот.ЕМБ , %
НЧВ/Ф, AC/DC
78,0 – мост Ларионова
32,0 – тиристор ограничения зарядного тока
40,0 – дроссель фильтра Ф
PΣпот. нчв/ф= 150
19,8
ОПН/КвРП
Силовые транзисторы ЭК
и диоды рекуперации
ЭК – состоит из 3 параллельных транзисторов:
в одном транзисторе – 4,3,
в плече – 12,9;
всего в двух ЭК – 25,8;
диоды рекуперации – 6,2
PΣпот. эк = 32,0
4,2
Силовой ВЧ)трансформатор:
Ктр = W2/W1 = 0,5
Pст = 52; Pм = 30,0
PΣпот. тр.с = 82,0 10,8
Выходной ВЧ)выпрямитель:
диод выпрямительный,
«нулевой» диод
Диод выпрямительный состоит из 8 параллельных диодов PΣ Выпр. =
154,0
Диод «нулевой» состоит из 4 параллельных диодов: Pстат = 108,0; Pдин
= 72,0;
PΣнулев. = 180,0; PΣпот. ВЧ)Выпр. = 334,0
44,1
Выходной ВЧ)дроссель фильтра
Выходной дроссель фильтра состоит из 12 параллельных дросселей;
PΣДр. ВЧ)Ф = 90,0 11,9
Узел управления УУ
PΣуу = P + Pпот. уу
P = 50,
PΣуу = 70,0
9,2
*Суммарные потери мощности в ЕМБ на Pн = 10 500 Вт (150 В, 70 А): PΣпот.ЕМБ = 150 + 32 + 82 + 334 + 90 + 70 = 758 Вт; КПД: ηЕМБ = Pн/(Pн + P Σпот. ЕМБ) = 0,93
Kтр = W2/W1 = 0,5
© СТА-ПРЕСС