Высоковольтный блок питания мощностью 10 кВт, Преобразователь из 380В в 0-1000В мощностью 10 кВт Опции

[Фролов Максим]

Всем привет. Кто меня помнит, отдельный привет. Решил обратиться к народу за консультацией. Есть задача: на входе 380В 50Гц три фазы, на выходе плавная регулировка напряжения в диапазоне от 0 до 1000В. Мощность блока питания 10 кВт. Размеры блока питания соответствуют блоку питания Б5-21 (1982 г. в.). Также требуется гальваническая развязка. Возможная структура: выпрямляем, получаем 550В для звена постоянного тока, далее инвертор (полный мост) на 20кГц на 1200В IGBT, инвертор без регулировки, раскачивает трансформатор. Трансформатор делаем немного на повышение, после выпрямления получаем 600В. Далее ставим SEPIC. И на нем и делаем всю регулировку, и повышаем до 1000В и понижаем почти до 0. Но вся сложность в транзисторе SEPIC. При входном напряжении 600В и выходном напряжении 1000В (рассматривая только звено SEPIC) на транзисторе пиковое напряжение составляет 2 кВ. Ставить ключ на 3 кВ дело вообще неблагодарное, и по частотным свойствам он плох и потери велики. Можно рассмотреть 3 ключа последовательно по 1 кВ, главное обеспечить распределение напряжений в динамике. Вариант с неуправляемым инвертором и трансом на 1000В и далее установка Buck, готов рассмотреть, но если пробьет ключ, нагрузка будет под ударом. Вариант с регулируемым инвертором и трансформаторами на повышение не очень бы хотелось рассматривать, так как двухтактный регулятор труднее настроить, чем однотактный. Хотя может с точки зрения КПД этот вариант и будет самым хорошим. Кто что может порекомендовать? Прикрепляю две схемы в Microcap. Номиналам дросселей и трансформаторов можно верить, намотка уже есть, лежит, пылится))

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Фролов Максим]

Чтобы не создавать дополнительный топик, так как этот топик уже горячий и часто просматриваемый, изложу здесь, в продолжении темы блока питания, вопрос о возможности реализации блока ограничения мощности для данного блока питания. Классика: токоограничение или защита по току. Но мощность блока питания ограничена и находится на уровне 10 кВт. То есть возможны следующие частные случаи: 1) 500В 20А 2) 1000В 10А 3) 1500В 6,66А. При этом практически в любых классических лабораторных блоках питания сделан регулируемый порог токоограничения, с расчетом на максимальную мощность. Допустим, 30В 5А, то есть мощность ограничена 150 Ваттами. И он не перегреется, даже если выставить максимальный уровень токоограничения. В моем же случае, максимальный ток составляет 20А. Но это только при 500В и ниже, а поскольку токоограничение не завязано с величиной выходного напряжения, то для напряжения 1500В токоограничение также будет на уровне 20А, а это мощность уже 30кВт, что в 3 раза больше проектной. В связи с этим, чтобы блок питания не вышел из строя при мощности, больше проектной (конечно может сработать защита по перегреву и отключить блок питания), необходимо вычислять выходную мощность и менять порог токоограничения в соответствии с выходным напряжением. Если делать блок управления на микроконтроллере, то заведя на один канал АЦП сигнал о выходном токе, а на другой канал АЦП - выходное напряжение, можно вычислить мощность и корректировать пороги токоограничения. Но я с микроконтроллерами знаком только на аппаратном уровне, и прошивки писать не умею, поэтому задался целью попробовать реализовать аппаратный ограничитель мощности. Ограничивать мощность можно уменьшая коэф. заполнения, но при этом как воздействовать на уровень напряжения, сравниваемый с пилой? Можно, конечно, сделать на компараторе, на один вход - уставку по напряжению, на другой вход - выходной ток. При срабатывании компаратора - сработает защита. Но хотелось бы непрерывное токоограничение. Поэтому узел вычисления выходной мощности должен воздействовать на уставку. Например, транзистором в линейном режиме занижать уставку. Конечно, народ может предложить ограничивать мощность по входному току, то это справедливо только при постоянном уровне входного напряжения. В связи с вышеизложенным есть несколько вопросов: 1) Кроме основного контура обратной связи появляется ещё один контур, причем замкнутый. Не может ли пропорциональное звено контура токоограничения раскачать регулятор в режиме токоограничения? 2) Что можно применить в качестве аналогового узла вычисления мощности? 3) Возможна ли реализация токоограничения согласно предложенной ниже схеме? Или что-то нужно поправить? С вопросами, почему усилитель ошибки выполнен на диф. усилителе, а ГПН дополнен сдвигом и масштабированием, см. два моих топика в разделе "В помощь начинающему".

Эскизы прикрепленных изображений

 

[_gari]

То есть возможны следующие частные случаи: 1) 500В 20А 2) 1000В 10А 3) 1500В 6,66А.

Вообще, при U->0 I -> к бесконечности, при любой ненулевой мощности выхода
вопрос разумности постановки задачи поднимался еще в первых постах, правда был, на мой взгляд, незаслуженно замылен

Видимо ловец осетров занимается их ловлей на любительском уровне.

Тем не менее цена вопроса чересчур высока, что бы так попусту из-за нее биться, т.е. какое-то ограничение выходного тока очевидно вводить придется, бо и самые раскрутые профи не подберут приборов на бесконечно большой ток.

ЗЫ. Извиняюсь, если вопрос был решен ранее, некогда перечитывать тему. К сожалению достаточно частое явление, когда народ бросается обсуждать тему, когда еще окончательное ТЗ не сформулировано.

Сообщение отредактировал _gari - Jan 13 2014, 02:12

[нищеброд]

Вообще, при U->0 I -> к бесконечности, при любой ненулевой мощности выхода

При 500В схема уже выходит из режима разрывных токов.
При неразрывных токах , просто стабилизируется выходной ток .