Мощный импульсный ИП Опции

[Валентиныч]

Возникла потребность в мощном преобразователе, со следующими параметрами:
Uпит = 3 фазы х 380 V (промсеть);
P = 4-5 KVA;
Uвых = от 50 до 250 (возможно - до 400) V;
Rнагр - батарея емкостей =>600 mkF, режим - импульсный (заряд/разряд, с частотой 100-400 Hz).

Сейчас задача решается классически - 2 фазы 380 вольт, мощный транс, выпрямительный мост с тиристорами в двух плечах, фазовое управление для регулирования напряжения на батарее емкостей (что не позволяет изменять плавно частоту импульсов в нагрузке в требуемом диапазоне).

Крайне желательно минимизировать массу/габариты устройства, и отказаться от транса на железе, используя импульсный преобразователь.
Кроме того, требуется оперативная регулировка выходного напряжения с работой на описанную нагрузку. Режим работы - длительный.

Вопрос: есть ли готовые девайсы с подобными параметрами, и разумными ценами, или стоит сразу включать мозги и начинать собственную разработку?
И тогда сразу возникают очередные вопросы:
Какие частоты преобразования оптимальны?
Какие элементы стоит использовать (от силовых ключей до магнитопровода трансформатора)?

Предполагается наличие в девайсе микроконтроллера, так что основные управляющие функции ИП можно переложить на него.

[WEST128]

Электролитические вам вряд ли подойдут, можно попробовать пусковые для двигателей, они рассчитаны на достаточно большие токи. Поглядите вот эти конденсаторы: http://www.epcos.com/inf/20/50/db/power_99/01280167.pdf . Огромные импульсные токи, свыше 1000 А, для моделей больше 47 мкф, да и средний ток очень даже приличный.

[Валентиныч]

Электролитические вам вряд ли подойдут, можно попробовать пусковые для двигателей, они рассчитаны на достаточно большие токи. Поглядите вот эти конденсаторы:...

Да, тоже склоняюсь к этому типу конденсаторов - достаточно широкий выбор по напряжению и номиналам.
А будет ли работать электролит в буфере? Туда нужна емкость на порядок больше рабочей. Или собрать "бутерброд" из электролитов (~3-5 миллифарад) и MKV (~ 1 миллифарада). Как поведут себя электролиты в такой компании?
В даташит указаны 3 значения токов: Imax, I^ и Is. Правильно ли я понимаю, что это максимальный постоянный, импульсный периодический и импульсный однократный токи?
При активной составляющей R зарядной цепи порядка 0,2-0,3 Ом, и напряжении накачки 300 В пиковый зарядный ток может достигать 900 А. От величины рабочей емкости (варьируется от 5 до 600 мкф) будет зависить лишь длительность зарядного импульса, но не его пиковый ток. Значит, буфер должен быть расчитан на I^ порядка 1 кА?

[Tanya]

При активной составляющей R зарядной цепи порядка 0,2-0,3 Ом, и напряжении накачки 300 В пиковый зарядный ток может достигать 900 А. От величины рабочей емкости (варьируется от 5 до 600 мкф) будет зависить лишь длительность зарядного импульса, но не его пиковый ток. Значит, буфер должен быть расчитан на I^ порядка 1 кА?

Не хочется Вас огорчать,... но посчитали ли Вы мощность на балластном резисторе. Если блок выдает постоянное напряжение, то на балласте выделится ровно столько, сколько в нагрузке. Для зарядки конденсаторов иногда применяют несколько коммутируемых источников.

[Валентиныч]

Не хочется Вас огорчать,... но посчитали ли Вы мощность на балластном резисторе. Если блок выдает постоянное напряжение, то на балласте выделится ровно столько, сколько в нагрузке. Для зарядки конденсаторов иногда применяют несколько коммутируемых источников.

Tanya, не понимаю, о какой мощности и о каком балластном резисторе Вы говорите?
Нагрузка ИП, как мне представляется - чисто емкостная. Никаких балластных цепей между ИП и конденсаторной батареей нет. Конечно, кроме сопротивления самих элементов выпрямителя и соединительных шин, на которое я отвожу 0,2-0,3 Ом. Это даже при средних рабочих токах ~15-20 А не мало, но можно считать, что ИП работает на импульсный потребитель в виде разряженной емкости. И мощность я считаю через запасаемую в рабочей емкости энергию.
Разумеется, потери будут, и не маленькие, так что Вы меня своим замечанием не огорчаете.
Вопрос в другом. Будут ли емкости (буферная и рабочая) работать в таком режиме. Точнее - будут ли Epcos'овские силовые кондеи работать. К73-16 - работают. Правда, сейчас режим установки 100-герцовый, и питается она от обычного железного транса весом полцентнера...
Хочется уменьшить вес и габариты. Путь видится один - импульсный инвертор с озвученными выше параметрами. Готового пока не нашел (то, что было предложено bezobraznic'ом имеет неадекватную, на мой взгляд, цену), вот и хочется услышать мнение окружающих...

[Tanya]

Tanya, не понимаю, о какой мощности и о каком балластном резисторе Вы говорите?
Нагрузка ИП, как мне представляется - чисто емкостная. Никаких балластных цепей между ИП и конденсаторной батареей нет. Конечно, кроме сопротивления самих элементов выпрямителя и соединительных шин, на которое я отвожу 0,2-0,3 Ом.

Вот об этом и речь... Если я правильно поняла, Вы хотите иметь "буферную" батарею с постоянным (регулируемым) напряжением большой емкости, к которой через некий ключ с некоторой частотой подключается разряженый "рабочий" конденсатор.
Так вот на том, что между батареями и будет выделяться ровно столько тепла, сколько энергии в "рабочий" конденсатор попадает.

[Самурай]

Я тут попробовал прикинуть максимальные энергии с мощностями для Вашей зарядной системы и вот что получилось (если не ошибся конечно ):

1. Берем все параметры максимальными (запас): С = 600мкФ, Uc = 400 В, Fразряда = 400Гц.
2. Энергия на один полный заряд конденсатора: Wc = C*Uc^2/2 = 48 Дж
3. Средняя мощность источника питания для частоты заряда в 400Гц: 48*400 = 19200 Вт!
4. Если заряжать конденсатор постоянным током, то величина этого тока:
Ic = Uc*C/tch = 400*600мкФ/2мс = 120А!
(tch - время заряда конденсатора, к примеру принято 2мс при Fразряда = 400Гц)
5. Максимальная пиковая мощность источника (без учета КПД): 120А*400В = 48000Вт!

Топология всей системы - импульсный преобразователь (скорее всего модульная конструкция из нескольких модулей работающих в параллель) нагруженный на LC фильтр. При этом емкость С фильтра является Вашей рабочей емкостью. Никаких буферных емкостей на мой взгляд здесь не требуется.
При этом индуктивность L либо одна на все модули либо распределенная.
Топология каждого модуля на Ваш вкус Но скорее всего это полный мост. Насчет рабочей частоты, то я думаю это вопрос не самый принципиальный .