Мощная бюджетная зарядка без галваноразвязки., Нужна конкретная критика блок схемы. Опции

[-=TRO=-]

Итак, мне нужна мощная зарядка для батареи 50-75в током ~50А.
(Батарея ёмкостью 45Ач которая и 100А заряда проглотит не нагреваясь)

Хочется бюджетного простого и лёгкого решения.
Для максимального упрощения схемы решил отказатся от гальваноразвязки и от накопительного конденсатора после моста который должен был бы сглаживать 50Гц (оставив малоёмкий плёночный конденсатор только для сглаживания частоты преобразования). Сразу прошу прощения за схему каракулями, но для начала и так сойдёт. Ток который будет ограничиватся через IGBT будет зависеть от напряжения на входе, чтобы форма тока по входу была как можно линейнее (с пульсациями тока на выходе я согласен мирится, батарея выдержит). По снабберу - не уверен что нарисовал его правильно, так что его пока не трогаем. Частота ШИМ с поцикловым ограничением тока планируется около 70кГц. На входе ещё возможно будет реле как на схемах сварочников. Будут также обратные связи с каждой ячейки батареи через опторазвязки, пока не обсуждаем.

Обсуждаем чего принципиального я упустил в силовой схеме, или имеет ли схема право на жизнь.



Сообщение отредактировал -=TRO=- - May 2 2013, 11:18

[Herz]

Итак, мне нужна ...
..., пока не обсуждаем.

Обсуждаем ...

Дирижируем?

... имеет ли схема право на жизнь.

Нет, такая не имеет. Максимальное упрощение не означает максимальной небрежности. Перерисовываем схему аккуратно или я удаляю это безобразие.

[-=TRO=-]

Не передёргивайте, я не "дирижируею", а пытаюсь избежать флуда вокруг второстепенных вопросов, которые способны увести тему далеко в сторону.

Что касается безобразия, то чем собственно не нравится?.., и ссылочку бы на пункт правил которые это безобразие нарушает.
(Как умею так в фотошопе и рисую, другим премудростям не обучен, ИМХО всё читаемо, всё основное подписано и информативно). Если считаете что я со своими каракулями не дорос до этого подфорума, то хоть перенесите тему в вопросы для начинающих или во флудилку.

Что ж, перенёс.

Сообщение отредактировал Herz - May 2 2013, 16:41

[MiklPolikov]

Заряжать аккумулятор такой схемой, это значит очень сильно сокращать срок его службы.

[Herz]

Как-то так сложно было изобразить?

[Methane]

Во шо я нагуглил. https://www.circuitlab.com/circuit/43xsg4/l...mplest-charger/

[MiklPolikov]

Повторю свою мысль ещё раз :

Если задача в том что бы зарядить аккумулятор один единственный раз, то у Вас несомненно это получится. Пробелы в знаниях будут скомпенсированы энтузиазмом.
Если задача сделать стабильно работающее устройство, то вот именно так, как Вы хотите делать сейчас, не получится. Нужно более основательно изучать теорию. Для начала почитать о том как вообще заряжают аккумуляторы. Об этом написано в документации на первую попавшуюся микросхему-контроллер заряда. http://www.farnell.com/datasheets/59913.pdf
Если не поленитесь и прочитаете, то поймёте, что Ваш подход очень далёк от того который считается правильным.

Во шо я нагуглил. https://www.circuitlab.com/circuit/43xsg4/l...mplest-charger/

У меня была мысль это посоветовать, но учитывая что нужно бюджетное решение, а киловаттный трансформатор не будет бюджетен,, не стал.
Да и вообще, какие ещё киловаттные трансформаторы на 50Гц в нашем 21 веке ?

[Methane]

У меня была мысль это посоветовать, но учитывая что нужно бюджетное решение, а киловаттный трансформатор не будет бюджетен,, не стал.
Да и вообще, какие ещё киловаттные трансформаторы на 50Гц в нашем 21 веке ?

Его можно было взять из уже имеющегося хлама.

[Myron]

Его можно было взять из уже имеющегося хлама.

Размеры трансформатора можно оценить загодя:
Сечение центрального стержня Ш-образного сердечника = 1000Вт/(~15Вт на квадратный сантиметр) = около 67 кв. см, или размером около 8.2х8.2 см. И это только центральный стержень. Теперь можно представить, что это за монстр.
У Вас такие есть в Вашем хламе?
Похоже, Вы до сих пор живете в начале прошлого века.

[-=TRO=-]

Как-то так сложно было изобразить?
..

Спасибо за причёсаный вид, как освою какую нибудь рисовалку по схемам, тоже буду делать красиво.

Я немного подправил ваш вариант, чтобы было понятно что L1 и L2 намотаны на одном сердечнике (из двух сложенных вместе колец), а то если были бы на разных, то IGBT бахнул бы при первом же закрытии от выброса.


Зарядка делается не столько для простоты, а для облегчения веса. Она будет мобильной, надеюсь вписатся в пару килограм. От мощных электролитических конденсаторов после моста решил избавится не от жадности (их есть у меня), а чтобы иметь возможность распределить входной ток на большую часть синусоиды (а не как с конденсаторами - только мощные вбросы тока на верхушках синусоид). В классике используют для этих целей корректорр мощности, трансформатор, выходной дроссель. Я же хочу идя на компромисы всё упростить запихнув 3 в 1.

Что касается аккумуляторов, это для них даже не паспортный режим, их можно заряжжать и быстрее, за минут 15, и они при этом даже не греются (фирменные нанофосфаты от A123), а кратковременный разряд этой батарейки может достигать килоампера, но такую зарядку я боюсь не потяну, и так схема на 3+ киловатта получается по прикидкам. Если захочется сильно быстрее часа заряжать, батарея разбита на 2 паралельных модуля, сделаю вторую такую зярядку и буду в два горла заливать.

[MiklPolikov]

схема на 3+ киловатта получается по прикидкам. Если захочется сильно быстрее часа заряжать, батарея разбита на 2 паралельных модуля, сделаю вторую такую зярядку и буду в два горла заливать.

Хоть и знаю ответ, но всё равно спрошу . 6КВт будут браться из обычной розетки ?

По существу:
На мой взгляд схема со снаббером и какими-то двумя обмотками тут совершенно не к месту.
Надо использовать вот такую, самую простейшую топологию.
Это называется "понижающий преобразователь с дросселем в качестве энергонакапливающиего элемента"
Погуглите "понижающий DC/DC преобразователь" и найдёте массу описаний его работы.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[-=TRO=-]

MiklPolikov
Вы нарисовали почти тоже самое. Я просто упростил поставив IGBT снизу, где им проще управлять, т.е. поменял местами элементы в цепочке транзистор-дроссель-нагрузка для упрощения цепей управления. Из среднего вывода дросселя идёт удвоенный ток в батарею после закрытия транзистора по сравнению с током накачки, что позволяет использовать IGBT на меньший ток. Такой ход вполне оправдан если входное напряжение в основном сильно превышает выходное. Если на вашей схеме диод подключить к среднему выходу вашего дросселя, то будет по логике работы как у меня (только транзистором управлять будет геморнее). Кстати в вашей схеме снаббер был бы тоже не лишний, надо как то облегчать жизнь IGBT на переходных процессах при таких токах.

Так что со схемотехникой импульсных преобразователей я пожалуй знаком.

Что касается 6 киловат из одной розетки, то нет конечно, предполагается что это будут разные разнесённые розетки по 3+ киловата с каждой. Кстати предполагается что ток будет регулироватся. И ещё, сварочники вон бытовые и до семи киловат без корректоров бывают, и вроде народ пользуется как то.

Сообщение отредактировал -=TRO=- - May 3 2013, 22:37

[Егоров]

Какой-то уж слишком лихой гусарский прожект земляк замыслил... Аж как-то боязно вглубь этой схемы влезать даже мысленно.
Особенно с питанием от двух розеток хитрО придумано.
Четырехкиловаттные источники из хлама у подъезда за выходной день не собираются.
Да и угробить такую батарейку мимоходом жалко. Дорогая, небось.
Может почитать что другие люди уже сделали по этому поводу?

[-=TRO=-]

...
Четырехкиловаттные источники из хлама у подъезда за выходной день не собираются.
...

Где вы милейший на схеме увидели хлам?

Сердечники из современной распылёнки, название в схеме.
IGBT всего пару лет от рождения, быстрый и мощный.
Всё остальное тоже соответствующего уровня.

...
Да и угробить такую батарейку мимоходом жалко. Дорогая, небось.
Может почитать что другие люди уже сделали по этому поводу?

Не поверите, читано перечитано, на такие мощностя только сварочники, но там не проще и не легче по весу.
А батарейка в случе чего выдержит больше чем расплавившаяся проводка, пару раз КЗ устраивал, разсплавленный разъём укатывался кучкой мелких шариков оставляя на полу замысловатые узоры. Автомат в схеме тоже будет кстати.

Сообщение отредактировал -=TRO=- - May 3 2013, 22:55

[Егоров]

Ладно, ладно, пожелаем всяческих успехов.
Но проект весьма серьезный если энергетики или, что хуже, соседи поймают.

[VCO]

Да и угробить такую батарейку мимоходом жалко. Дорогая, небось.

Больше всего жалко тех, кто может оказаться рядом вовремя выброса гремучего газа...

[Слесарь]

А разве можно сетевое напряжение заводить на клещи зарядного устройства без трансформаторной развязки?
Многие ли сети способны выдать ток заряда АКБ? В моей сети не более 2 кВа мощности. Использую импульсно-трансформаторное зарядное устройство. Можно смело заряжать прямо не отключая от авто.
А в чем сложность или дороговизна трансформаторной развязки?

Самые бюджетные зарядные устройства получаются из списанных сетевых трансов и никому не нужных тиристоров КУ202 в качестве регулятора тока заряда АКБ.

[-=TRO=-]

...
А в чем сложность или дороговизна трансформаторной развязки?

Если строить прямоход, то оптимально делать косой мост, а это два IGBT транзистора, четыре быстрых высоковольтных диода, трансорматор и дроссель. Что больше весом, и по деньгам как минимум в двое.

А если обратноход с развязкой, то меди надо будет больше, и сердечник уже не из 2 колечек а из 3 (ток ведь при прямом ходе через аккумулятор уже течь небудет), а каждое кольцо почти пол кило.

...
Самые бюджетные зарядные устройства получаются из списанных сетевых трансов и никому не нужных тиристоров КУ202 в качестве регулятора тока заряда АКБ.

Бюджетность в данном случе во главу угла не ставится, главное вес, потом простота и равномерная токовая нагрузка на сетевую синусоиду, и в конце уже бюджет.

Сообщение отредактировал -=TRO=- - May 4 2013, 06:20

[MK2]

неплохая такая батарека из "лифера" на почти 4 кВт*ч. Не уж то на велосипед стативите?)) Сам задумываюсь над компактно зарадкой для мопеда без гальваничско развзки... но как-то здравы смысл подсказывает что лучше потратиться 200 долларов на б.у. серверный ИП со всеми защитами чем лешиться полтора киловата * часа за 400 у.е. Я думаю вы бали на electrotrаnsport.ru там полно ссылок на распродажи ИП, там же было еще интерсное предложение перемоатть трансформатор из под микроволновки, у него неплохая удельная мощность.

[Herz]

Я думаю вы бали на electrotrаnsport.ru там полно ссылок на распродажи ИП, там же было еще интерсное предложение перемоатть трансформатор из под микроволновки, у него неплохая удельная мощность.

Анекдот, что ли? Оценил.

[-=TRO=-]

MK2, на electrotrаnsport.ru я тусуюсь каждый день. Нету серверных ИП на напряжение 20S "лифера", я этот рынок (и на ебей и на таобао и др. вторичных рынках) давно пробил. У меня даже чирока была (CAR 1248), я её продал, так как ни по току ни по напряжению не устраивает.

[MK2]

и я думаю не найдете ИП на 20S. Как вариант можно сделать как в MaxController буст до необходимого напряжения. Очень надежно выходит , за "лифер" можно не беспокоится. В конце концов для уменьшения места вместо катушки можно использовать индуктивность одной из фаз МК ( если позволяет сопротивление фазы).
Herz, вы про трансформатор из микроволновки?
Не вижу тут ничего смешного в сети есть проекты успешной переделки + в журнале радио была статья. изделие это не серийное, для собственого пользования.

[-=TRO=-]

Сами юзайте MaxController, я не настолько богат чтобы выкладывать цену батареи за контоллер, особенно если меня устраивает имеющийся.

Граждане, я вас умоляю, меня не интересуют альтернатичные способы (типа трансформаторов микроволновки и прочие пудовые кипятильники).
Меня интересует разбор полётов по конкретной силовой схеме, идеи по её оптимизации. Или на худой конец ссылку на другое простое схемное решение такой мощности (не готовое изделие).

[Methane]

Сами юзайте MaxController, я не настолько богат чтобы выкладывать цену батареи за контоллер, особенно если меня устраивает имеющийся.

Граждане, я вас умоляю, меня не интересуют альтернатичные способы (типа трансформаторов микроволновки и прочие пудовые кипятильники).
Меня интересует разбор полётов по конкретной силовой схеме, идеи по её оптимизации. Или на худой конец ссылку на другое простое схемное решение такой мощности (не готовое изделие).

Я проблем не вижу особо. Если 220 заменить на 380, и поставить 6ти фазный выпрямитель, то оно как бы вполне нормально будет. В черный ящик я бы завел потенциальные провода прямо с батарейки, чтобы компенсировать падение напряжения. Есть только одна проблема. 75*2+310 = 460 а транзюк у вас на 600. Как минимум я бы поставил еще один (RC последовательно) в парралель к транзистору. Прямо на него бы напаял. Сильно у вас все на пределе. И ток у вас будет с частотой 100гц скакать. "Черный ящик" может получиться весьма сложный. Как оптимизация, я бы Q1, L1,L2,D1 + снабберы, умножил на 4. И для управления TMS320F28 поставил. Ну и датчик холла понадобится, ток мерять.




Я тут еще подумал, скорее всего L1 и L2 стоит сделать в виде одного дросселя. И D1 взять SiC. IDW40G65C5 или что-то похожее. Боюсь что между L1 И L2 вы получите дурную индуктивность рассеивания, которая просто улетит в тепло снабберов, а в худшем в лавину IGBT. Если же не бить L1 И L2 то
1. Нет индуктивности рассеивания трансформатора/дросселя.
2. Энергия запасенная в проводах, транзисторе шунте итд, улетит обратно в С3.
Греться будет меньше - кпд выше - размеры меньше. И запас по напряжению в IGBT больше.

[-=TRO=-]

На 380в перейти возможности нет, заряжатся прийдётся в дороге (по опыту - "колхозные" шиномонтажки, придорожные кафешки, и прочее).

Есть только одна проблема. 75*2+310 = 460 а транзюк у вас на 600.

Чёто в формуле не так. Дроссель (транс) верхней точкой сидит на 310-75=235в, вот к нему и прибавляем выброс в виде удвоенного напряжения батареи 235+75+75=385в, так что запас вполне вменяемый.

И ток у вас будет с частотой 100гц скакать.

Так я собираюсь входной ток стабилизировать(не по всей синусоиде конечно, а начиная с определённого напряжения), а скакать в 100Гц будет уже выходной, что меня как компромис вполне устраивает.

Со снабберами я ещё пока усиленно грызу теорию, которую удаётся найти, пока есть только общее понимание, но с расчётами ещё туговато.

скорее всего L1 и L2 стоит сделать в виде одного дросселя.

Процитирую самого себя из поста 10 этой темы

L1 и L2 намотаны на одном сердечнике (из двух сложенных вместе колец), а то если были бы на разных, то IGBT бахнул бы при первом же закрытии от выброса.

Сообщение отредактировал -=TRO=- - May 5 2013, 09:21

[Methane]

На 380в перейти возможности нет, заряжатся прийдётся в дороге (по опыту - "колхозные" шиномонтажки, придорожные кафешки, и прочее).

Универсальную можно сделать. И надо предусмотреть какой-то режим, типа небольшой резервной батарейки такого-же или повышенного напряжения, чтобы при сгорании проводки кафешки или шинмонтажки, можно было было максимально быстро слинять.

Чёто в формуле не так. Дроссель (транс) верхней точкой сидит на 310-75=235в, вот к нему и прибавляем выброс в виде удвоенного напряжения батареи 235+75+75=385в, так что запас вполне вменяемый.

Торознул.

Так я собираюсь входной ток стабилизировать(не по всей синусоиде конечно, а начиная с определённого напряжения), а скакать в 100Гц будет уже выходной, что меня как компромис вполне устраивает.

Попробуйте. Но ООС придется сделать весьма быстродействующую, уже после С3.

Со снабберами я ещё пока усиленно грызу теорию, которую удаётся найти, пока есть только общее понимание, но с расчётами ещё туговато.

Со снабберами, это можно нарисовать эквивалентную схему (с паразитными емкостями, индуктивностями, и попробовать это промоделировать. Или прикинуть так. Если ток тек через транзистор 10А, в RC снаббере резистор на 20Ом, то этот снаббер ограничит напряжение на транзисторе на +200 вольт. (поэтому часто в схемах на 300 вольт ставят транзисторы на 1200) конденсатор - тут нужно знать чему равна паразитная индуктивность.

[MK2]

по схеме: почему вы думаете что после закрытия ключа через диод будет течь удвоенный ток?

я бы все-таки анод на сток транзистора посадил бы.

[Methane]

по схеме: почему вы думаете что после закрытия ключа через диод будет течь удвоенный ток?

я бы все-таки анод на сток транзистора посадил бы.

+ про удвоенный ток.
+ про диод на сток. Не верю я что получится намотать трансформатор с хорошо связанными обмотками.

И я афигел что кто-то кроме меня пользуется ltSpice. Я думал что я один такой ленивый.

Сообщение отредактировал Herz - May 5 2013, 14:26

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[Herz]

Herz, вы про трансформатор из микроволновки?
Не вижу тут ничего смешного в сети есть проекты успешной переделки + в журнале радио была статья. изделие это не серийное, для собственого пользования.

Вы меня крепко удивляете. Что это имеется в виду: "у него неплохая удельная мощность"? В смысле - хорошее заполнение окна? Так при перемотке оно не сохранится, это уже будет другой трансформатор. Или отношение габаритной мощности к физическим размерам? Так, опять же, оно определяется заполнением и магнитопроводом. Не думаю, что у микроволновок трансформаторы чем-то выделяются из других сетевых на ту же мощность.
Кроме того, Вы его видели? У него магнитопровод проварен в четырёх местах поперёк пластин. Просто не представляю, какую нужно иметь мотивацию такой трансформатор даже разобрать, не говоря уже о перемотке... Это даже не изюм из булки... проекты...

P.S. Извините, автор, за отклонение от темы Вашей схемы...

[-=TRO=-]

по схеме: почему вы думаете что после закрытия ключа через диод будет течь удвоенный ток?
...

Потому что сердечник общий, а не два разных как у вас в симуляторе. Т.е. Работает как трансформатор. Ток вкачивается в 45 витков, а после закрытия транзистора снимается с ~23 витков. ИМХО ток должен удвоится, ведь ампервитки при трансформации одинаковы. Разве нет?

Изначально я вообще хотел без отвода в середине обойтись, но требования к транзистору резко возрастают (вдвое, я их даже 2 и купил), и железа надо больше.

+ про диод на сток. Не верю я что получится намотать трансформатор с хорошо связанными обмотками.

А нужна ли она там, эта хорошая связанность? Не понимаю что вас смутило.

Сообщение отредактировал -=TRO=- - May 5 2013, 14:50

[Methane]

Потому что сердечник общий, а не два разных как у вас в симуляторе.

Удвоенный ток чего? Ключа или тока зарядки трансформатора?

Потому что сердечник общий, а не два разных как у вас в симуляторе.

Про симулятор, обратите внимание на строчку "K L1 L2 0.98"

[-=TRO=-]

Должен признатся, что я незнаю что означает эта строчка в симуляторе.

Удвоенный ток чего? Ключа или тока зарядки трансформатора?

а разве по схеме это не один и тот-же ток?

Ток которым накачивается дроссель когда транзистор открыт, он в два раза меньше тока который течёт в батарею после его закрытия через диод со средней точки. А поскольку среднее напряжение приложенное к обмотке будет как 220-75=145в Что в двое выше чем напряжение батареи, то средняя скважность будет около 50%, а значит выходной средний ток будет процентов на 30 выше чем входной.

Сообщение отредактировал -=TRO=- - May 5 2013, 15:30

[MK2]

Должен признатся, что я незнаю что означает эта строчка в симуляторе.

В симуляторе эта строчка и означает что L1 и L2 связаны. И здесь дроссель не может работать как трансформатор потому как в трасформаторе подразумевается протекание тока в обоих обмотках.
кстати симулятор показал очень приличные выбросы на ключе. и это даже без обмоток рассеивания.

Herz, возможно вы и правы, испытывать эти трансформаторы мне не доводилось

[-=TRO=-]

...И здесь дроссель не может работать как трансформатор потому как в трасформаторе подразумевается протекание тока в обоих обмотках....

В обратноходах значит работает такая трансформация, а тут почему то нет, не вижу разницы.

[MK2]

В обратноходах значит работает такая трансформация, а тут почему то нет, не вижу разницы.

а при такой фазировке у вас индуктивности будут друг друга компенсировать?

[-=TRO=-]

А должны? В общем не понял вопроса про фазировку и компенсацию.

Я знаю что индукция в сердечнике пропорциональна ампер-виткам. И если накачали индукцию до определённого значения, то отдавать её дроссель будет именно с этой величины, и если мы снимаем накопленную энергию в нагрузку с в двое уменьшенного количества витков, то ток вырастает то-же в двое. Разве не очевидно?

Сообщение отредактировал -=TRO=- - May 6 2013, 00:42

[Егоров]

В обратноходах значит работает такая трансформация, а тут почему то нет, не вижу разницы.

В обратноходах работает, а в прямоходах нет. Независимо, видим мы разницу или нет.
Принципиально отличающиеся процессы протекают в дросселе и трансформаторе. Хотя с виду разницы, конечно же нет - железка, провода, изолента, гудит.

[-=TRO=-]

А где вы увидели тут прямоход? Обратноход это. Я точечки на катушках в десятом сообщении специально для этого рисовал. Да и без них всё очевидно же. Или тот факт, что вторичка является частью первички вас смутило и запутало?

Сообщение отредактировал -=TRO=- - May 6 2013, 03:40