Самые холодные конденсаторы, Наибольшой удельный ripple current Опции

[jeka]

Встал вопрос уменьшения габаритов силовых модулей. Изучаю характеристики разных кондеров 100v.
1. прихожу к выводу, что лучше ставить много длинных и тонких, чем больших и жирных.
2. из того что нашел по даташитам лучшее решение - Rubycon ZLJ 270uF 100V 12.5x30. Меньше не стал, ибо лес совсем маленьких паять накладно.
По слухам чемиконы еще лучше, хотя по даташиту цифры говорят обратное.

Вообщем сабж - есть что-то более инетересное чем рубиконы?

[dinam]

На DigiKey смотрели? Ну или там же полимерные. Может керамику, типа такой добавить?

[Vasily_]

Ставить надо однозначно полимеры, впереди всех Панасоник.

[jeka]

10 000 мкф расчетно сглаживает пульсации напряжения до примерно 1 вольта. Нужно минимум 7000uf набрать суммарно.
Набирать такую емкость керамикой / полимерами довольно накладно. Плюс керамика очень нежная. Очень дорогие варианты (тантал/его разновидности) тоже не подходят.


П.с. Панасоники отличные. Но +700$ к себестоимости только на конденсаторах слишком жирно получается, лучше уж габариты раздуть. Разумный предел где-то 150$

[blackfin]

10 000 мкф расчетно сглаживает пульсации напряжения до примерно 1 вольта. Нужно минимум 7000uf набрать суммарно.
Набирать такую емкость керамикой / полимерами довольно накладно. Плюс керамика очень нежная.

Частота то какая? А то, может, с керамикой в десять раз меньшей емкости можно получить те же пульсации.

См.: SM06, стр. 9 - Typical ESR Performance (mΩ).

На 100 Вольт есть максимум 180 uF, см., стр. 13.

[jeka]

Расчеты при идеальном конденсаторе. частота 20 кГц, ток минимум 400А, лучше 600-700.

[Егоров]

Расчеты при идеальном конденсаторе. частота 20 кГц, ток минимум 400А, лучше 600-700.

Это не контроллер для тягового двигателя случаем?
Вообще, такое сделать с традиционными подходами весьма сложно. Выход - в повышении частоты и переходу к многофазной топологии. Тогда проблема сглаживания пульсаций упрощается в разы.

[jeka]

Да, контроллер тягового двигателя.
Повышение частоты - хороший вариант, но потери на переключениях при больших токах серьезно возрастут (и немного нагрев ротора увеличится - усилятся вихри в магнитах). Также, с DTC режимом без достаточной емкости начинаются проблемки. Многофазный вариант - тоже хорошо, но дорого и подобные моторы мало кто использует.
Здесь задача поджать габариты того что есть насколько это возможно без существенного удорожания. Ибо 2/3 объема занимают конденсаторы.

[Егоров]

Да, контроллер тягового двигателя.
Повышение частоты - хороший вариант, но потери на переключениях при больших токах серьезно возрастут (и немного нагрев ротора увеличится - усилятся вихри в магнитах). Многофазный вариант - тоже хорошо, но дорого и подобные моторы мало кто использует.
Здесь задача поджать габариты того что есть насколько это возможно без существенного удорожания. Ибо 2/3 объема занимают конденсаторы.

Можно считать, что до 50 кГц потери динамические копеечные. Вихревые токи в железе двигателя, если уж ставите фильтр , вообще не должны возникать. Это типичная ошибка, двигатель должен питаться постоянным током, а не ВЧ ошметками с контроллера.
Существенно снизятся габариты моточных. Ведь 20кГц - область распыленного железа и прочего пермаллоя, а на 50 кГц уже эффективно работают ферриты.
Все равно, 700 А вы одним ключом не скоммутируете, а в многофазном варианте режимы будут намного легче. И конденсатор фильтра сразу в разы уменьшится. Многофазный контроллер, а не сам двигатель. Предполагаю, что двигатель - обычный сериесник или с возбуждением от постоянных магнитов?
Какое напряжение источника по входу контроллера?

[jeka]

Теперь понял. Да, многофазный вариант получается сильно интересней в плане питания. Фильтры надо прикинуть по габаритам. Похоже они места сожрут в несколько раз больше чем освободят конденсаторы.

По напряжению - пока пара вариантов, напряжение 80 и 130V. Вероятно в перспективе будем что-то вольт на 300-400 еще делать.

[Егоров]

Короче, нужна , как говорят, регулируемая "понижалка" киловатт на 4-5?

[jeka]

Примерно так. Только чуть мощнее - на 25-60 кВт

[Егоров]

Примерно так. Только чуть мощнее - на 25-60 кВт

Тогда - однозначно многофазник.
Пару лет назад тут отметился разработчик 250 кВт источника. Я не мог вообще представить как такое сделать. Оказалось, 32 фазы по 8 кВт и все вполне терпимо

[jeka]

По грубым прикидкам у многофазника больше минусов чем плюсов.
- схема серьезно усложняется (= падает надежность), цена тоже.
- габариты подростут
- пропадает возможность коммутации на низкой частоте - DTC и бездатчик гудбай.

Из плюсов - выигрываем менее процента КПД в моторе.

[Егоров]

По грубым прикидкам у многофазника больше минусов чем плюсов.
- схема серьезно усложняется (= падает надежность), цена тоже.
- габариты подростут
- пропадает возможность коммутации на низкой частоте - DTC и бездатчик гудбай.

Из плюсов - выигрываем менее процента КПД в моторе.

Да, без датчиков тока вообще ничего не получится.
Для транспорта заманчиво сделать двигатель с постоянным крутящим моментом. Для этого он должен питаться током, а не напряжением.
Количество элементов, конечно, возрастет. Но режимы их будут легче, а отказ 1-2 фаз из, скажем, 16 будет почти незаметным. Определенное резервирование заложено в самой многофазной топологии.
Моточных много, но относительно простых. А конденсаторы минимизируются, так как работают практически на постоянном токе. Может, и габариты немного вырастут, но оно же будет работать, а однотактный баян из 20 параллельных ключей будет ненадежен и сгладить там что-то по выходу в 500 А - не знаю как это практически возможно.
Ладно, может кто-то еще посоветует решение.

[jeka]

Под бездатчиком понималось отсутствие датчика положения ротора в моторе, а не датчиков тока.

По отказоустойчивости. Часто отказ проявляется как пробой ключей. Например, банальный непропай в затворе или в драйвере. Соответственно, для отключения горелой группы придется поставить контактор на каждую группу ключей. Это решение действительно хорошее, но там где требуется высокая отказоустойчивость. В коммерции проще выкинуть и поменять, главное чтоб 3 копейки стоило.


Для транспорта все более-менее приличные преобразователи умеют управлять моментом. Кроме откровенного китайского хлама.

По моточным - тоже не так всё просто. В изготовлении трудоемко (мотать нужно во много жил, зачищать медь, лудить, крепить). Допустим, будет 9 катушек по 200 ампер, допустим на 50 кГц. Это по габаритам получается больше текущего конструктива инвертора.

[Егоров]

Под бездатчиком понималось отсутствие датчика положения ротора в моторе, а не датчиков тока.

По отказоустойчивости. . Соответственно, для отключения горелой группы придется поставить контактор на каждую группу ключей
В коммерции проще выкинуть и поменять, главное чтоб 3 копейки стоило.
По моточным - тоже не так всё просто. В изготовлении трудоемко (мотать нужно во много жил, зачищать медь, лудить, крепить).

Все это уже давным-давно пройдено в соответствующих отраслях. И вопросы надежности, и замены, и технологичности. Существуют преобразователи в тысячи киловатт с ресурсами 15-20 лет.
Жаль, что в рамках форума нельзя все это рассмотреть подробнее..

[jeka]

Все верно. Но под разные задачи ставятся разные требования, и соответственно получается разная реализация. В данном случае отказоустойчивый преобразователь для тягача не нужен.
Вопрос был как габариты поджать. Многофазовой реализацией стало понятно что не подожмешь (из-за добавения громоздких фильтров). Пока вижу вариант только конденсаторы оптимальные ставить, и вероятно частоту поднять.

[Егоров]

Вопрос был как габариты поджать. Многофазовой реализацией стало понятно что не подожмешь (из-за добавения громоздких фильтров).

Так тут два момента
1. Единый дроссель , даже на 20 кГц, с током в 400 А не так просто намотать. Это те же проблемы с намоткой многожильным проводом и нагревом. Куча дросселей на порядок меньшей энергоемкости у многофазника может по суммарным габаритам и больше, но намного технологичнее.
2. Габариты емкостной части фильтра у многофазника сокращаются кардинально. У него входные и выходные фильтры работают при практически постоянном токе, очень небольшая составляющая пульсаций. Вот на этом вся конструкция может выиграть. Тут фильтры не добавляются, а УБИРАЮТСЯ.
-----
При таких мощностях добавление узла тактового распределителя в схеме управления - копейки. Отказ одной фазы достаточно просто защищается плавким предохранителем. Стоит таки просчитать этот вариант внимательно.
Решение "в лоб" с однотактником мне кажется практически неподъемным. Конденсаторный низковольтный фильтр на 20-40 кВт вырастет не в одно ведро габаритов и денег.

[Plain]

Спор ни о чём, это ж бытовуха, а на морозе этих электролитов понадобится эдак в разы больше, ну или они вовсе замёрзнут, и с жарой ничуть не лучше.

[jeka]

Егоров, речь о том что в однофазном варианте фильтров нет совсем. Подается ШИМ как есть на мотор и всё.

p.s. В споре часто рождаются интересные решения.
На морозе электролиты прогреются и все будет хорошо. По перегреву - до 70 градусов они нормально себя чувствуют, а дальше термостабилизация срабатывает.

[Егоров]

Егоров, речь о том что в однофазном варианте фильтров нет совсем. Подается ШИМ как есть на мотор и всё.

Так вы же начали тему с поиска конденсаторов для фильтра с большой реактивной мощностью? Что, они только на входе контроллера? Батарея все-таки не хочет работать с ВЧ - токами в сотни ампер и на метровом кабеле это заметно?

Тогда, наверное, нужно начинать с подробной эквивалентной схемы источника, контроллера и двигателя. Прокатать это в симуляторе и увидеть что почем. Какие и где нужны фильтры, что они дадут и во что это выливается.
Иначе, это уже не раз у клуба юных техников было, - куча потраченных денег, времени и горелых компонентов.
Собирают все вслепую, а потом удивляются, что их детища не выходят из состояния вечного ремонта.

[jeka]

Егоров, да, конденсаторы стоят только по питанию. При этом, так делают все производители компактных низковольтных частотников и на 200Вт и на 40кВт, включая лидеров рынка (sevcon, curtis, toyota итд). Клуб юных техников уже давно позади.

[Егоров]

Егоров, да, конденсаторы стоят только по питанию..., включая лидеров рынка (sevcon, curtis, toyota итд). Клуб юных техников уже давно позади.

Ну а куда же податься бедному крестьянину? Раз ничего нового придумать нельзя, тогда покупаем лидера и делаем его плохую копию.
Просто набираем ведро конденсаторв с малым ESR. Таких достаточно много, просто полистать даташиты у имеющихся поставщиков.

[jeka]

Ну а куда же податься бедному крестьянину? Раз ничего нового придумать нельзя, тогда покупаем лидера и делаем его плохую копию.
Просто набираем ведро конденсаторв с малым ESR. Таких достаточно много, просто полистать даташиты у имеющихся поставщиков.

Мне кажется дальнейшая дискуссия в таком ключе смысла не имеет.

[Егоров]

Мне кажется дальнейшая дискуссия в таком ключе смысла не имеет.

Да, что-то мы откуда пришли, туда и вернулись.
Может, я чего-то не до конца понимаю в задаче. Просто недавно просмотрел как на одном форуме электромобилистов бодались безрезультатно с этой же проблемой. Хотел помочь вам.
Но странно, что к теме никто больше не подключился практически.

[blackfin]

Но странно, что к теме никто больше не подключился практически.

Я весьма далек от темы силовых DC-DC, но ADI недавно пиарила новую схемотехнику таких преобразователей:

The LTC7821 merges a switched capacitor circuit with a synchronous step-down converter, enabling up to a 50% reduction in dc-to-dc converter solution size compared to traditional buck converter alternatives.

Источник: Analog Dialogue

[amaora]

Несколько преобразователей с одним блоком конденсаторов возможно будут меньше по габаритам, но это аналогично многофазной топологии нужно синхронизировать их между собой.

[dinam]

Мне кажется дальнейшая дискуссия в таком ключе смысла не имеет.

Извините, не в теме, но мне кажется вы хотите чуда. Наиболее правильное решение, как мне кажется, уходить в многофазную топологию. Может сначала сделать хотя бы 2-3 фазы. Если же хотите просто наставить самых лучших конденсаторов, то я вам во втором сообщении давал ссылки на Digikey. В случае полимерных используйте 100SXE22M. Если хотите чуть подешевле, то полимерные A759MS226M2AAAE045. Но габариты будут чуть побольше. Зато надежность побольше, т.к. ресурс задекларирован больше и емкость будет больше при том же токе. Недостающую емкость добить электролитами.

[Plain]

предел где-то 150$

20 кГц, ток минимум 400А, лучше 600-700

Не понятно, указан ли именно требуемый СКЗ конденсатора, но за вычетом наценки, например 40%, остаётся 90$, на которые можно купить около 180, например, таких конденсаторов, которые в пределе смогут работать на (95% · 2,4 А · 180) = 410 А.

[dinam]

Ну или вот серии UBY. По цене вроде тоже самое, а объём поменьше будет.