Альтернативный вариант лабораторного блока питания, Преобразователь из 220В в 100-1500В мощностью 2 кВт Опции

[Фролов Максим]

Разработка блока питания в соседнем топике по-прежнему актуальна, но параллельно прорабатывается альтернативный вариант высоковольтного лабораторного блока питания. В этом блоке питания главное простота и использование компонентов, которые валяются без дела. Итак, техническое задание: мощность 2-3 кВт, выходное напряжение - от 100В до 1500В. Максимальный выходной ток 5А. Сеть 220В. Первое звено - ЛАТР с максимальным током 20А. Далее разделительный трансформатор очень мощный, с шинной медью, трансформатор 220/380 повышающий. Далее выпрямитель и входной фильтр 900мкФ. Блока управления не подразумевается, сигнал ШИМа берется с генератора импульсов, на генераторе выставляется частота и коэф. заполнения. Далее по силе: топология Tapped-inductor boost. Данная топология дает снижение напряжения на ключе. Силовые IGBT модули BSM400GA170DL. Плюс драйверы управления модулями тоже есть. Почему такие огромные модули? Потому что я работаю в фирме по производству тяговых приводов, и этого добра навалом. Эти модули давно списаны. Целая коробка стоит этих модулей. Впрочем как и конденсаторов EVOX RIFA 450В 1800мкФ, тоже целая куча. Есть готовый радиатор под три посадочных места SEMITRANS3, то есть как раз под эти модули. Частота ШИМа 20 кГц. На модулях U3 и U6 собран выходной электронный ключ. В качестве нагрузки - испытуемые преобразователи. В связи с вышеизложенным есть несколько вопросов, может кто подскажет: 1. Данные модули BSM400GA170DL низкочастотные и 17 класса, соответственно динамические свойства у него плохие. Сможет ли он работать на частоте 20кГц? Ток коммутации: начальный ток - 0, конечный 30А (прерывистые токи, по результатам моделирования при условиях: 1500В на выходе, 2 кВт мощность, входное напряжение 400В на входном фильтре). 2. В испытуемых преобразователях на входе стоят фильтры, соответственно включение ключей U3 и U6 подразумевает включение на разряженные емкости при максимальном напряжении 1500В. IGBT намного слабее тиристоров, поэтому думаю удержать нарастание тока дросселем L3. Как рассчитать необходимую индуктивность дросселя L3 чтобы модули не взорвались? Предполагаю, надо брать величину критической скорости нарастания тока для данного модуля (около 6кА/мкс). Среднестатистическая емкость в испытуемых преобразователях 1000-2000 мкФ.

Диод VD1 поставлен для снижения выбросов на коллекторе транзистора, но, к сожалению, он вызывает перекос в выходном фильтре, но запас по напряжению все равно достаточный. Величина индуктивности Tapped-индуктора выбрана как компромисс между количеством витков (индуктивностью) и пульсацией тока.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

Если у Вас валяется без дела ЛАТР и мощный трансформатор, то зачем Вам ШИМ и IGBT модули? Только потому, что

главное ... использование компонентов, которые валяются без дела

и надо их пристроить?

[HardEgor]

Максим, мне кажется вы неправильно подходите к задаче, всё усложняете и усложняете.....
Можно сделать проще - после ЛАТРа ставим два(если мало, то три) разделительных трансформатора, первичные параллелим, вторичные последовательно. Дальше на модуле делаем простой параметрический стабилизатор с резистором,чтобы выставить необходимое напряжение. Радиаторы у вас есть, наверняка и водяное охлаждение получится приспособить.
В результате получается что ЛАТРом мы выставляем примерно необходимо напряжение на нагрузке, а резистором выставляем точное. Всё это собирается из валяющихся комплектующих быстро и работать будет с полпинка.

[Фролов Максим]

Пользователь Herz, нет, задачи пристроить данные компоненты не ставится. Трансформатор разделительный, 220/380, и после выпрямления получится не больше 550В, а требуется до 1,5кВ, поэтому и ШИМ требуется. Пользователь HardEgor, насчет двух-трех разделительных трансформаторов с Вами согласен, 12 кВтный мощный регулируемый блок питания именно так и будет сделан, но в его состав входит 15кВтный ЛАТР TGRC, и два 6кВт транса 380/660, каждый из которых весит по 60кг. И там нет никакого ШИМа. Эту "классику" и нет смысла обсуждать. Я на форум с вопросами, где ШИМ не требуется, не лезу))))А насчет линейного стабилизатора на 1,5кВ и на мощность 2 кВт, это даже для меня перебор)))))Хоть я и люблю нестандартные решения)

Вообще планируется так: до 400-500В на выходе, работа без ШИМа, за счет ЛАТРа, а при напряжениях выше 500В уже запускаем ШИМ, и корректируем и ЛАТРом и ШИМом, и за счет ШИМа получаем 1,5кВ. По прикидкам размеры девайса получаются 500*500*150, без учета НЧ трансов. Предложенная схема то проста как грабли, ШИМ в этой схеме одно название.

[HardEgor]

Эту "классику" и нет смысла обсуждать. Я на форум с вопросами, где ШИМ не требуется, не лезу))))А насчет линейного стабилизатора на 1,5кВ и на мощность 2 кВт, это даже для меня перебор)))))Хоть я и люблю нестандартные решения)

Это самое стандартное решение, если бы на входе не было ЛАТРа, тогда да будет очень много рассеивать тепла.
А так как ЛАТР стоит - тогда он будет регулировать, а стабилизатор стабилизировать.
Но вам же хочется слепить что-то посложнее, позаковыристее, и главное чтобы вы не понимали как оно всё работает, а оно заработало....