Прошу совета по выбору топологии источника питания с очень широким входом, Вход переменка или постоянка. Выход постоянка + 110AC. Мощность 1КВт Опции

[Flik]

Всем добрый день.
Прошу совета у опытных коллег. Выдали техзадание на блок питания мощностью около 1 кВт. Основная цель создания этого блока - источник питания с очень широким диапазоном входных напряжений.
По желанию заказчика изначально должна была быть возможость работать от 1фазного напряжения 110 или 220 VAC, от трёхфазного 220, 380 и 480, плюс к этому от постоянки от 12 до 600В. На выходе при этом должно получаться 24VDC - 20A, 12VDC - 20A, 5VDC- 20A и 110VAC - 2A. То есть суммарная мощность по выходу чуть больше киловатта.
На данный момент удалось договориться на изменение ТЗ до следующего.
На вход постоянного тока подаётся напряжение 12- 48 В. Более высокое постоянное напряжение подаётся через мосты входа для переменного тока. Переменка и однофазная и трёхфазная.

Пока я вижу себе этот источник питания следующим образом. Переменное напряжение подаётся на управляемый выпрямитель, потом из высокой постоянки делается промежуточная шина 48В постоянного тока. Соответственно постоянное входное напряжение 12- 48 подаётся напрямую на промежуточную шину. Из промежуточной шины +5 В делает Buck преобразователь, +12 и +24 buck-boost преобразователи. Из промежуточной же шины инвертор делает 110В переменки. Вопрос такой имеет ли право на жизнь такая идея?
И если с выходной схемотехникой есть хоть какое то понимание, то с входной частью проблеммы.
Подскажите пожалуйста по какой топологии предпочтительно строить первый каскад блока то есть AC/DC? По прикидкам с учётом КПД выходных преобразователей требуемая мощность AC/DC около 1500Вт при максимальной нагрузке. Обязательно ли на таких мощностях использование PFC или крайне желательно или без разницы?
И наверное самый главный вопрос - как организовать AC/DC с таким разбросом входных напряжений, подойдёт ли для этих целей управляемый выпрямитель построенный на трёхфазном полу управляемом мосте или есть более элегантное и правильное решение?
Да по ТЗ блок питания нужен без гальванической изоляции, но я думаю что делать такой мощности AC/DC без развязки как минимум неправильно, думаю что нужно AC/DC делать развязанный, а выходные buck boost уже без изоляции.

Помимо этого ещё требуется запихнуть всё это безобразие в корпус размером что то типа 112х90мм с неограниченой высотой b возможность водяного охлаждения и уложиться в 200$ по себестоимости. Но на эти утопические требования можно пока не смотреть, интересует вообще сама топология такого блока питания. потому как ресурсов на испытания типа купил посмотрел повертел попробовал естественно нет.

Надеюсь услышать дельные советы по топологии и обоснованную критику по параметрам блока.

[варп]

И без опыта очевидно - слишком много компромиссов... Насколько я понимаю - в профессиональной технике даже ОДИН компромисс - это уже, как правило, неприемлемо...
Несколько компромиссов может растянуть время проектирования до бесконечности и завести весь проект в тупик... А в итоге всё равно - дрянь получится...

[Flik]

Вот как раз бесконечного времени проектирования и нет. Вся загвоздка для меня как раз эти компромисы.
По хорошему я сам хотел бы это разделить на несколько частей, например вижу это примерно так. Модульная конструкция.
Первый блок это формирователь напряжения промежуточной шины 48В. На эту шину в слотах вставляются модули buck и buck-boost преобразователи. Модули преобразователей остаются неизменными, а первичных модулей делаю несколько, для работы от однофазной сети 90-270В, для работы от трёхфазной сети 380-480В и для работы от постоянки. И БП конфигурируется в зависимости от потребности. Но это уже получается не один импульсник, а 3 отдельных источника плюс 3 выходных преобразователя. И по большому счёту это получается 3 версии продукта серийно выпускаемого многими например Vicor'ом.

К сожалению на такое изменение ТЗ заказчики не идут. Поэтому приходится изобретать.

На сегодняшний день думаю что на входе будет PFC (топологию ещё не выбрал точно) DC/DC из 400В в 48 затем buck-boost на 24В и 12 В и buck на 5В. Можно было бы сделать напрямую с первого DC/DC 24В мощные и 2 понижающих на 5В и на 12В. Но тут получается проблемма с формированием 24В при питании блока от постоянного тока 12 - 48В.

Пока основная проблемма так и осталась основной - как совместить на входе PFC трёхфазное напряжение с однофазным? С 220В и 110В понятно, классическая схема удвоителя напряжения для 110, а как быть с 380?

[SmartRed]

Пока основная проблемма так и осталась основной - как совместить на входе PFC трёхфазное напряжение с однофазным? С 220В и 110В понятно, классическая схема удвоителя напряжения для 110, а как быть с 380?

Мне на вскидку видится такая концепция: забыть про PFC.
На входе просто Ларионов.
Дальше DC-DC с выходом 48 и со входным диапазоном 250 - 800.
Я бы присмотрелся для такой задачи к LLC. Правда частоту шибко не задерешь - ключи медленные...

[Flik]

Прошу прощения за долгое отсутствие, не было интернета в доступе.
Заказчики блока заокеанские товарищи.


По поводу ТЗ. К тому что его пишет исполнитель а согласовывает заказчик я уже давно привык, в 80% случаев приходится хотелки заказчика оформлять в виде ТЗ, подрезая ему крылья и огорошивая разными фактами. По этому проекту в ходе переговоров я настоял на том, что мы по новой переписываем ТЗ на блок. Как писал выше Yuri7751, видимо зачастую мысли сходятся, решили прописать заказчику несколько вариантов, во первых разделить блок на модули входные и выходные и сделать несколько модулей со стандартными входами для 1 фазы, для 3-х фаз без PFC, для постоянного тока.
Аргументировал я это тем что потребителю нафиг не нужен этот супер вход и если у него есть 220, зачем ему приплачивать за неиспользуемое остальное. Так же попытался донести что бессмысленное удорожание и увеличение массо габаритных характеристик не приведёт к успеху.
Естественно будет как вариант сделать им таки блок с заявленными требованиями по входу, но сроки и ценник соответствующие. Это видится как управляемый выпрямитель на IGBT модуле на входе, DC/DC с широким входом и прочие навороты. Короче цель отказаться от такой затеи скорее всего будет достигнута.

Ещё один вариант использовать в качестве выхода 24В напряжение промежуточной шины, это приводит к необходимости входного модуля DC/DC со стабилизированным выходом +24В, но позволяет использовать блок как просто киловатный источник +24В. То есть если не нужно например 12В , то можно эту мощность дополнительно снимать с +24В. при использовании же отдельного модуля +24В 20А будет ограничивать потребление по 24В именно 20А, входная часть может и больше а на выход не выдашь. Думаю скорее всего этот вариант и будет воплощаться.

ТЗ отправили заказчику, теперь жду согласования.

Всем спасибо за участие и советы. Думаю тема ещё не закрыта и я её продолжу в процессе реализации блока, как минимум отпишусь какой вариант по концовке таки будет согласован