Kennt jemand hier eine Möglichkeit die Streuinduktivität eines
Transformators abzuschätzen (ohne FEM)? Oder kennt jemand gängige Werte
für Streuinduktivitäten?
Ich möchte einen DC/DC Konverter bauen und möchte gerne im voraus
abschätzen was mich an Streuinduktivität erwarten könnte. Der
Transformator sollte in einem Durchflusswandler zum Einsatz kommen.
Leistung ca 1kW bei 48kHz und 12V Eingangsspannung, Ausgangsspannung ca
700V. Wie verhält sich das ganze mit steigender Taktfrequenz/Leistung?
Was auch noch ganz interessant wäre: Kennt jemand ein erweitertes Modell
ähnlich dem T-Ersatzschaltbild eines Transformators, nur anstatt für 2
Wicklungen für 3 (eine primär, zwei sekundär) oder mehrere Wicklungen?
Die exakte Streuinduktivität läßt sich nur schwer abschätzen. Um der
Sache überhaupt näherzukommen, muß man den wirklich ganz genauen Aufbau
des Trafos (also dessen gesamte Geometrie, und verwendete Materialien)
mitsamt Anschlüssen und Zuleitungen kennen. Mit steigender Frequenz und
Leistung dürften schon auch die Einflüsse solcher Parasiten größer
werden.
Es gäbe z.B. das sog. Cantilever-Modell. Allerdings bringt Dich ein
"komplizierteres" Modell wahrscheinlich in Bezug auf die genannte Frage
auch nicht weiter . Sowas dient z.B. zum theoretischen Vorbereiten einer
magnetischen Integration, aber trotz allem muß man halt für die
Umsetzung in die Praxis die o.g. Einflüsse und deren Auswirkungen
kennen.
Ein paar Zusammenhänge sind klar: Ein größerer Luftspalt bewirkt ein
Absinken der wirksamen Primär- (oder auch Magnetisierungs-)
Induktivität. Die Streuinduktivität hingegen steigt dabei an, und auch
mit schlechterer Kopplung Prim./Sek.
Da ich (persönliche Meinung...) bei 1000W einen Eintakt-Wandler
ausschlösse,
würde ich evtl. einen SPRC in Betracht ziehen. Gemeinsam wäre beiden,
daß man (besonders mit der primären) Streuinduktivität wenig anfangen
kann... und diese eher einfach möglichst gering halten, als irgendwie in
der Höhe "abschätzen" will.
Beim SPRC (oder z.B. auch beim ZCS-FB-Boost mit konstanter
Einschaltzeit) käme frei Haus die Integration der für 700V sicher nicht
kleinen sekundären Wicklungskapazität. Bei vielen anderen Konzepten
könnte diese Kapazität störend wirken, evtl. Voltage Doubler verwenden,
um Windungen zu sparen.
Bitte mehr Infos...
MfG
Die Induktivität zu messen ist nicht das Problem, ich möchte wissen was
mich ungefähr erwartet bevor ich versuche etwas zu bauen.
Was ich ungefähr vorhabe ist im Anhang, wobei ich zweifle, dass die
Topologie überhaupt die richtige für die Anwendung ist. Das ganze
funktioniert in der Simulation zwar prinzipiell solange der
Transformator keine Streuung aufweist. Mit zunehmender Streuinduktivität
geht die Ausgangsspannung allerdings immer weiter zurück da die Spannung
kaum ausreicht um den Primärstrom durch die Streuinduktivität innerhalb
der Pulsperiode umzudrehen. Daher wäre es gut zu wissen mit wieviel
Streuinduktivität ich ungefähr rechnen muss wenn ich beim
Wicklungsaufbau darauf achte sie möglichst gering zu halten. Sind 100nH
realistisch machbar? Ich habe einfach kein Gefühl für die Grössen.
Ein weiteres Problem der Topologie ist der Eingangsstrom der einen recht
hohen Ripple aufweist somit bräuchte ich recht grosse Kondensatoren am
Eingang).
asöldfkj schrieb:> Ich möchte einen DC/DC Konverter bauen und möchte gerne im voraus> abschätzen was mich an Streuinduktivität erwarten könnte. Der> Transformator sollte in einem Durchflusswandler zum Einsatz kommen.> Leistung ca 1kW bei 48kHz und 12V Eingangsspannung, Ausgangsspannung ca> 700V.
1kW bei 12V-Eingang - da darfst Du Dich über hohe Rippleströpme wohl
kaum wundern.
Vollbrücke und 48kHz Takt könnte durchaus funktionieren.
Bei höheren Frequenzen kommen sehr schnell erhöhte Wicklungsverluste
infolge Stromverdrängung ins Spiel - ich würde unterhalb 70kHz bleiben
wollen.
700V Ausgangsspannung - auch eine Herausforderung. Parallelkapazitäten
der Sekundärwicklung können zum Problem werden.
Man könnte einen Resonanzwandler (LLC) ins Auge fassen. Ein Problem sind
dabei hinreichend belastbare Kondensatoren - vmtl bräuchtest Du einige
10uF in Polyesterfolie.
Es wäre z.B. auch die geplante Anwendung bzw. abgeschätzte
Betriebsparameter in Hinsicht auf die wann und wie lange, und in welcher
Höhe, bereitzustellende (Teil-)Leistung interessant.
Und zwar, weil wir (zumindest ich und voltwide) Dir (ohne Kenntnisse
über Deine sowie die Qualitäten des Trafos) gerne eine Topologie
empfehlen würden, die die Parasiten "mitfrißt", was u.a. den Trafobau in
mancher Hinsicht vereinfachen kann. Aber diese Empfehlungen (und
weitere, z.B. wegen des Stromrippels) von o.g. abhängen.
Wo genau kommen die 12V her? Und wo sollen die 700V hin? Ich dachte
eigentlich, da stünde irgendwo, man solle in seine Fragen ein Maximum an
(halbwegs zum Thema relativen) Infos reinpacken, damit...(oda nich?)
Vorhandene Kenntnisse/Erfahrungen? (Z.B. Minimierung der...blabla)
Der mittlere Strom beträgt dann 80A, mit etwas Ripple kommt man dann
möglicherweise auf 120A. Dieser Strom möchte erstmal verlustarm
geschaltet und per Kupferleitung mit großem Querschnitt (50mm^2 ??)
übertragen werden. Pro mOhm beträgt die Verlustleistung 10 Watt.
Bei einem Übertrager kommt es darauf an, wie gut die Wicklungen
verschachtelt werden (können). Es ist zu befürchten, dass die
Primärwicklung mit dem entsprechenden Querschnitt nur eine Lage zuläßt
oder es wird mit Kupferfolie gewickelt, welche die gesamte Breite nutzt.
Darüber und darunter wird dann die Sekundärwicklung verteilt.
Der Koppelfaktor wird zwischen ca. 95...98% betragen. Daraus kann man
auf die Streuinduktivität zurückrechnen und bekommt wenigstens eine
Vorstellung von der Größenordnung. Für echte Werte müsste man einen
Versuchsübertrager anfertigen und vermessen. Hersteller von solchen
Übertragern lassen auf Messen schon mal durchblicken, dass ein
Normalsterblicher die 98% nicht auf Anhieb hinbekommt.
Jetzt bin ich erst mal gespannt, wie man ohne Übertrager auf einen
Rutsch von 12V auf 700V kommt.
Alfred B. schrieb:> Wo genau kommen die 12V her? Und wo sollen die 700V hin? Ich dachte> eigentlich, da stünde irgendwo, man solle in seine Fragen ein Maximum an> (halbwegs zum Thema relativen) Infos reinpacken, damit...(oda nich?)>> Vorhandene Kenntnisse/Erfahrungen? (Z.B. Minimierung der...blabla)
Ja du hast ja recht. Eine wirkliche Anwendung gibt es nicht. Es ist ein
Projekt von mir und einem Kollegen, er baut den Konverter von 700V auf
12V.
Wir studieren beide Elektrotechnik und haben deshalb jede Menge
theoretische Grundlagen die wir eben gerne Mal in der Praxis umsetzen
würden. Wir können auf das Labor an der Uni zurückgreifen, die 700V
kommen aus einem Labornetzteil, "meine" 12V kommen dann aus dem
Konverter davor oder auch aus einem Labornetzteil. Die Leistung wird zum
testen einfach in einem Widerstand verheizt.
Es ist auch nicht unser erstes Projekt, wir haben bereits Schaltwandler
kleinerer Leistung (bis 500W an 12V) und PFC Gleichrichter gebaut und
bereits vor dem Studium Audioverstärker und ähnliches gebaut. Er hat
dazu vor dem Studium als Elektriker gearbeitet.
Auf Resonanzwandler würden wir lieber verzichten (schwierigere
Regelbarkeit und Ansteuerung). Was wir uns noch überlegen ist eine
Topologie mit einer Spule am Eingang um den Ripple zu reduzieren:
http://www.ijareeie.com/upload/2014/icetes/27_Vazeem.pdf
oder hier, allerdings nur mit IEEE Zugriff
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=6646939&url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fiel7%2F6624149%2F6646663%2F06646939.pdf%3Farnumber%3D6646939
Die Streuinduktivität hängt stark vom Aufbau des Trafos ab, alles was
nicht Kopplung ist, ist Streu.
Also die Wicklungen sauber Draht neben Draht, und primär inmitten der
zweigeteilten Sekundärwicklung, und ggf. noch diese zweigeteile genau am
Mittenabgriff mit primär verbinden.
Ja das ist mir bewusst. Die theoretischen Grundlagen habe ich ja, was
mir helfen würde wäre eher eine Aussage wie:"Kleiner 100nH
Streuinduktivität sind locker machbar" oder "weniger als 500nH ist
völlig unmöglich zu erreichen". Dann wüsste ich zumindest ob ich mit der
Topologie überhaupt weiterkomme oder mir gleich eine andere suchen muss.
Hier trifft halt wieder die Theorie aus dem Studium auf die (noch)
fehlende Praxis ;)
