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]

Для гальванической развязки на 5 кВт вряд ли однотактный хорошая идея. Лучше использовать полномостовые схемы. Кстати, гальваническую развязку и заряд вполне можно совметить в одном преобрзователе. Пример: импульсные источники питания компьютеров, которые мне довелось использовать для работы на большую емкостную нагрузку. Ввел туда цепь ограничения тока заряда, и все прекрасно работало. Схема управления будет несколько сложнее, но зато будет меньше переключательных приборов (вроде транзисторов и диодов), потери уменьшаться.

[wim]

Для гальванической развязки на 5 кВт вряд ли однотактный хорошая идея. Лучше использовать полномостовые схемы. Кстати, гальваническую развязку и заряд вполне можно совметить в одном преобрзователе. Пример: импульсные источники питания компьютеров, которые мне довелось использовать для работы на большую емкостную нагрузку. Ввел туда цепь ограничения тока заряда, и все прекрасно работало. Схема управления будет несколько сложнее, но зато будет меньше переключательных приборов (вроде транзисторов и диодов), потери уменьшаться.

Однотактные схемы прекрасно работают в сварочных аппаратах на те же мощности. Тут проблема только в менее эффективном, по сравнению с двухтактным, использовании трансформатора. Вариант с поцикловым ограничением тока в первичной цепи в данном случае предпочтительнее, поскольку силовая часть будет иметь выходную характеристку источника тока даже без схемы управления. Это будет более "правильный" источник тока, чем в случае ограничения тока во вторичной цепи.
Можно, конечно, использовать и двухтактную схему с управлением по току, но это если автор не поленится просверлить в феррите знаменитую "дырку" gyrator'а.

[Валентиныч]

Можно, конечно, использовать и двухтактную схему с управлением по току, но это если автор не поленится просверлить в феррите знаменитую "дырку" gyrator'а.

Можно об этом чуть подробнее? Или сылочку на описание. Должен признать - я не силовик, и мне не приходилось делать ИП мощнее сотни-другой ватт, поэтому многие очевидные для спецов моменты для меня не известны. А просверлить даже несколько дырок в феррите для нас не проблема.
Честно говоря мы склоняемся к двухтактному варианту по причине более простого и технологичного силового транса. Однотактник потребует существенного усложнения технологии сборки такого мощного устройства (имхо).
Кроме того, не знаю (еще не знаю) мощных ключей, способных в однотактном buck'e коммутировать такие токи и мощности. Насколько представляю себе - MOSFET'ы не коммутируют такие токи (от 200-300 А при U=500-600 В - это при питании от 3-х фаз 380 В), а IGBT - тихоходны, и не позволят работать выше 20-30 кГц.

Кстати, после некоторого раздумья () пришел к выводу, что начальное ТЗ можно существенно изменить.
Что если поставить задачу так:
Нужен импульсный ИП, имеющий гальваноразвязку от сети 3ф х 380 В, способный в оптимальном энергетическом режиме зарядить емкость от 2 до 600 мкф до напряжения от 50 до 300-400 вольт за 2-3 мс по внешнему событию (управляющий импульс), а затем - "заткнуться" до следующего события.
Некоторое время назад сталкивался с аналогичной задачей, правда в микромощном варианте - нужно было запасать в емкости энергию порядка 30-50 мДж. Действительно, оптимальной оказалась "порционная" закачка энергии в кондей. Тогда удалось обойтись "малой кровью", не стал даже изменять скважность зарядных импульсов, просто подобрал такую, которая оказалась "и нашим и вашим".
А вот для этой задачи такой путь представляется очень интересным - сгенерировать заданные последовательности импульсов, управлющиt ключем buck'а, с программно изменяемой скважностью. Ведь для каждой конкретной рабочей емкости потребуются свои частоты и длительности "квантов накачки". Но, судя по всему, здесь придется делать еще и первичный ИП для конверсии AC в DC.

Предполагаю комментарии по поводу ЭМС... Но любая сварочная, а тем более - искровая установка будет грешить этим.

[wim]

...Честно говоря мы склоняемся к двухтактному варианту по причине более простого и технологичного силового транса. Однотактник потребует существенного усложнения технологии сборки такого мощного устройства (имхо).
Кроме того, не знаю (еще не знаю) мощных ключей, способных в однотактном buck'e коммутировать такие токи и мощности. Насколько представляю себе - MOSFET'ы не коммутируют такие токи (от 200-300 А при U=500-600 В - это при питании от 3-х фаз 380 В), а IGBT - тихоходны, и не позволят работать выше 20-30 кГц.

Однотактный трансформатор по технологичности ничем не отличается от двухтактного. У двухтактного, конечно, можно работать с удвоенным размахом индукции, но при этом и потери в сердечнике возрастут в два раза.
А наращивание мощности в данном случае решается просто параллельным включением нескольких однотипных блоков. Источники тока можно параллелить абсолютно безвредно как для них самих, так и для находящихся рядом мирных граждан.

[Валентиныч]

Однотактный трансформатор по технологичности ничем не отличается от двухтактного.

Имелись в виду требования по ограничению насыщения магнитопровода. В двухтактных трансах это решается проще.