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]

Про нагрузку не вполне понятно: разряд до какого уровня ? Блок питания должен ограничивать ток ? На 4 кВт вы вряд ли найдете регулируемый источник питания, так что включайте мозги (свои или чужие, как вам удобнее). В принципе, вы можете сделать источник питания как на полевых транзисторах (поискать прийдется, далеко не каждый подойдет) или на IGBT. В первом случае частота может быть порядка 400 кГц (особенно при использовании резонансной схемотехники), во втором - скорее всего не выше 100 кГц, поскольку IGBT относительно медленные. Магнитопроводы смотрите, например, здесь : http://www.epcos.com . Использование микроконтроллера редко улучшает основные эксплуатационные характеристики, зато проблем добавляет сполна. Хотя если есть время и желание - можете вполне использовать как ШИМ контроллер.

[Валентиныч]

Задача источника - 100-400 раз в секунду заряжать батарею емкостей (600 мкф) до нужного напряжения. Это элемент сварочной искровой установки. Емкости разряжаются практически до нуля.
Мозги есть, как свои, так, в принципе, и чужие. Нет времени, да и желания изобретать велосипед (если он уже изобретен). Но если ничего промышленного подобрать не удастся, придется разрабатывать.
Правда, с такими мощностями работать не приходилось (прикиньте зарядные токи!). Сейчас пересчитал мощность через энергию, получается на 300 Гц под 6 КВт.
Микроконтроллер имеется опционально - управляет процессом искрения. Камень, в принципе, избыточный, так что 2-3 пина для управления ИИП (ключи, измерение выходного напряжения) выделить проблем не будет.
Волнует сила, здесь есть некоторые опасения...
Хотелось бы вообще отказаться от ИП, но по ТБ требуется развязка от сети...

Посмотрел эпкосовские емкости. Не понятно, как они будут вести себя в импульсных режимах.
Сейчас используем К73-16 2,2 мкф х 250 В (старые запасы). Почти 300 штук в параллель... Можно ли найти что-то более компактное? Требуется коммутировать батарею 10-20-50-100-200-300-400-500-600 мкф. Точность зарядной емкости - +/- лапоть (не критично).

[bezobraznic]

Мы делаем такие. Серийно не выпускаем делаем под заказ. На картинке преобразователь с глубоким регулирование 0-100%. Не боится КЗ. 380VAC -> 1300VDC 10A 13кВт Предназначен для зарядки конденсаторной батареи. Режим работы круглосуточный. Легко переделывается под ваши параметры. Подробнее стучи в аську 86472565 или alexander_3(пёс)mail.ru. Александр.

Сообщение отредактировал bezobraznic - Jan 3 2008, 17:11

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Валентиныч]

Вопросы все еще актуальны.

Кроме того: какие кондеи можете посоветовать для рабочей батареи (импульсный режим заряд/разряд с частотой до 300-400 Гц)? Требуется энергия до 20 Дж в импульсе. Максимальное напряжение импульса ограничено 300 вольтами (режимы при бОльших напряжениях не исследовались).

[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.

[Валентиныч]

Из чего следует, что мощность, рассеиваемая на ключе, будет равна мощности накапливаемой в рабочей емкости?
Скорее она определяется параметрами самого ключа.

[Tanya]

Из чего следует, что мощность, рассеиваемая на ключе, будет равна мощности накапливаемой в рабочей емкости?
Скорее она определяется параметрами самого ключа.

Увы, это не так... А так, как я писала...
Это следует из простых формул для энергии конденсатора и сохранения заряда.

[tyro]

Увы, это не так... А так, как я писала...
Это следует из простых формул для энергии конденсатора и сохранения заряда.

Это для случая коммутирования стабилизированного напряжения на конденсатор через ключ.( А у преобразователя может быть и "токовый" выход).

[Валентиныч]

Увы, это не так... А так, как я писала...
Это следует из простых формул для энергии конденсатора и сохранения заряда.

Не могли бы Вы привести эти формулы, возможно, я чего-то не учитываю.

Это для случая коммутирования стабилизированного напряжения на конденсатор через ключ.( А у преобразователя может быть и "токовый" выход).

Именно так. В цепи заряда имеется "затягивающая" индуктивность.

[Tanya]

Не могли бы Вы привести эти формулы, возможно, я чего-то не учитываю.
Именно так. В цепи заряда имеется "затягивающая" индуктивность.

Ну вот... Не хотела огорчать...
Индуктивность не поможет.
А формулы не умею тут писать... Но попробую.
Большая батарея отдает энергию UQ, маленькая получает UQ/2, остальное - UQ/2 идет в тепло...