Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Мощный импульсный ИП
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Силовая Электроника - Power Electronics > Силовая Преобразовательная Техника
Страницы: 1, 2, 3
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. sad.gif
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.
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
Цитата(WEST128 @ Jan 6 2008, 23:03) *
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
Цитата(Валентиныч @ Jan 7 2008, 10:35) *
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
Цитата(Tanya @ Jan 7 2008, 15:16) *
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
Цитата(Валентиныч @ Jan 7 2008, 16:01) *
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
Цитата(Валентиныч @ Jan 7 2008, 16:19) *
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
Цитата(Tanya @ Jan 7 2008, 16:41) *
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
Цитата(Tanya @ Jan 7 2008, 18:41) *
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. smile.gif


Цитата(tyro @ Jan 7 2008, 18:48) *
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
Цитата(Валентиныч @ Jan 7 2008, 16:50) *
Не могли бы Вы привести эти формулы, возможно, я чего-то не учитываю. smile.gif
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...
Валентиныч
Цитата(Tanya @ Jan 7 2008, 19:07) *
Большая батарея отдает энергию UQ, маленькая получает UQ/2, остальное - UQ/2 идет в тепло...
Не припоминаю подобных формул... 05.gif (Давно это было...)
Если этот постулат распространить на обычные цепи, то КПД любой электрической цепи не может быть больше 50%. Или это касается исключительно процесса заряда конденсатора?
Тогда о чем упомянул уважаемый tyro?
И что изменится, если вместо первой батареи будет идеальный источник напряжения или тока?
Или коммутировать идеальным ключем? На чем тогда будет выделяться половина энергии?
Самурай
Я тут попробовал прикинуть максимальные энергии с мощностями для Вашей зарядной системы и вот что получилось (если не ошибся конечноsmile.gif ):

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 вкусsmile.gif Но скорее всего это полный мост. Насчет рабочей частоты, то я думаю это вопрос не самый принципиальный smile.gif.
Tanya
Цитата(Валентиныч @ Jan 7 2008, 17:46) *
Не припоминаю подобных формул... 05.gif (Давно это было...)
Если этот постулат распространить на обычные цепи, то КПД любой электрической цепи не может быть больше 50%. Или это касается исключительно процесса заряда конденсатора?
Тогда о чем упомянул уважаемый tyro?
И что изменится, если вместо первой батареи будет "чистый" источник напряжения или тока?

С тех пор формулы не изменились...
Да, это при заряде полностью разряженного конденсатора от источника постоянного напряжения - или конденсатора большой емкости.
Если заряжать от нескольких источников (сначала до 10 вольт одним, потом от 10 до 20 другим ...), потери меньше будут.
А сильно уменьшить потери можно только перекачивая энергию в катушку, а из нее в другой конденсатор.. Но это всем давно известно...
Валентиныч
Цитата(Tanya @ Jan 7 2008, 19:57) *
С тех пор формулы не изменились...
Надеюсь. smile.gif Но в данный момент физику процесса "не догоняю"...
Цитата
Если заряжать от нескольких источников (сначала до 10 вольт одним, потом от 10 до 20 другим ...), потери меньше будут.
А вот с этого места, пожалуйста, подробнее! Что меняется-то от ступенчатой зарядки? "Эквивалент" генератора тока в пределе. Но на это нет времени.
Цитата
А сильно уменьшить потери можно только перекачивая энергию в катушку, а из нее в другой конденсатор...
Дык, я же написал - в зарядной цепи имеется индуктивность. Правда, небольшая по величине, и изначально для других целей.


Цитата(Самурай @ Jan 7 2008, 19:53) *
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...
Да, все верно. Но Вы берете все параметры максимальных значений.
В реале 400 В и 400 Гц - не исследовались (сегодня работаем на 250 В и 100 Гц), да и вряд ли такой режим будет востребован. Кроме того, предельная энергия одиночно импульса - не более 20 Дж при 100 Гц. С увеличением частоты энергию придется уменьшать - начинается местный перегрев обрабатываемой детали.
Так что среднюю мощность ИП вполне можно ограничить 4-6 КВА, при пиковых значениях зарядного тока 200-300 А. Но это уже от буферной емкости, так что источник перегружаться не будет (надеюсь).
А вот параллельная работа маломощных модулей может оказаться интересной. Только будет ли это экономически оправдано?
И включать рабочую емкость прямо на выход ИП вряд ли получится - это не позволит исключить работу самого ИП на КЗ в момент искрового разряда. Хотя, при грамотной топологии и быстродействующей схеме защиты, наверное это не проблема. Есть над чем подумать.
Самурай
Цитата(Валентиныч @ Jan 7 2008, 18:36) *
Да, все верно. Но Вы берете все параметры максимальных значений.
В реале 400 В и 400 Гц - не исследовались (сегодня работаем на 250 В и 100 Гц), да и вряд ли такой режим будет востребован. Кроме того, предельная энергия одиночно импульса - не более 20 Дж при 100 Гц. С увеличением частоты энергию придется уменьшать - начинается местный перегрев обрабатываемой детали.
Так что среднюю мощность ИП вполне можно ограничить 4-6 КВА, при пиковых значениях зарядного тока 200-300 А. Но это уже от буферной емкости, так что источник перегружаться не будет (надеюсь).
А вот параллельная работа маломощных модулей может оказаться интересной. Только будет ли это экономически оправдано?
И включать рабочую емкость прямо на выход ИП вряд ли получится - это не позволит исключить работу самого ИП на КЗ в момент искрового разряда. Хотя, при грамотной топологии и быстродействующей схеме защиты, наверное это не проблема. Есть над чем подумать.



Ну, запас всегда нужен некоторый, да и все цифры озвучены Вами же в первом посте, пусть даже и с оговоркой "хотелось бы" и "возможно":) Все, что возможно обязательно случитсяsmile.gif
Если же ограничиваться величинами в 20Дж и 100Гц, то средняя мощность источника питания будет около 2кВт (без учета КПД) что является вполне разумными цифрамиsmile.gif

А вот почему нельзя включать емкость прямо на выход ИП я не совсем понялsmile.gif Что мешает ИП в момент разряда выключать? Да и сама топология ИП, что я предложил, предполагает в качестве рабочего режима именно работу по сути на КЗ! Естественно с потактовым ограничением тока ключей.

А параллельная архитектура всей системы позволяет без особых проблем:
1. Наращивать мощность при необходимости
2. Увеличить надежность
3. Упростить конструкцию каждого модуля

Но, если ограничиваться мощностью в 2кВт то вполне наверно можно обойтись и без запараллеливанияsmile.gif
Tanya
Цитата(Валентиныч @ Jan 7 2008, 18:36) *
Надеюсь. smile.gif Но в данный момент физику процесса "не догоняю"...
А вот с этого места, пожалуйста, подробнее! Что меняется-то от ступенчатой зарядки? "Эквивалент" генератора тока в пределе. Но на это нет времени.
Дык, я же написал - в зарядной цепи имеется индуктивность. Правда, небольшая по величине, и изначально для других целей.

При ступенчатой зарядке... Вот, например, пусть на последнем этапе добирается 10% заряда...
Тогда большая батарея отдает энергию UQ, а в мальнькую поступит 5UQ-4.05UQ= 0.95UQ, где Q - 10% от полного заряда.
Ваша индуктивность ничего не поменяет...
Не буду Я писать ТУТ, где вокруг огромное количество крутых спецов по импульсным преобразователям, про их устройство и принцип действия...
Простенько так...
Вот конденсатор замкните на дроссель... Через некоторое время, когда требуемый ток получится, разорвем эту цепь и дадим возможность току дросселя течь уже через другой конденсатор... или туда, куда нам захочется....
P.S. Эта проблема очень близка конструкторам студийных фотовспышек и других вспышек...
tyro
Цитата(Валентиныч @ Jan 7 2008, 17:46) *
Не припоминаю подобных формул... 05.gif (Давно это было...)
Или это касается исключительно процесса заряда конденсатора?
Тогда о чем упомянул уважаемый tyro?

Имел ввиду задачку по ТОЭ - к источнику напряжения подключить последовательную RC цепочку с разряженным конденсатором. Энергия запасенная в полностью заряженном конденсаторе будет равна энергии рассеяной на резисторе.
Не специалист в этой области, но вроде бы читал, что самый простой (но может далеко не лучший), заряжать конденсатор путем сброса энергии, запасенной в сердечнике (в его зазоре), тогда потери на коммутацию меньше. По сути - ступенчатый заряд.
Валентиныч
Цитата(Tanya @ Jan 7 2008, 21:30) *
Не буду Я писать ТУТ, где вокруг огромное количество крутых спецов по импульсным преобразователям, про их устройство и принцип действия...
А мне и не показалось, что Вы говорите о принципах действия ИП.
Процесс заряда емкости не имеет к этому никакого отношения.
Но - есть данность (необходимость импульсного заряда С), которую не обойти. Так что потери, о которых Вы упомянули, неизбежны, и с этим придется мириться.

Не не в этом заключались мои вопросы:
1) Есть ли промышленные инверторы с близкими параметрами и разумными ценами?
2) Как поведет себя продукция Epcos в требуемых режимах?

Ответа пока я так не услышал... Даже от "крутых спецов".
Да я и не прошу выдать "на гора" готовое решение - понимаю, что альтруистов среди здесь, скорее всего, нет. smile.gif

Цитата(tyro @ Jan 7 2008, 22:43) *
Энергия запасенная в полностью заряженном конденсаторе будет равна энергии рассеяной на резисторе.
А если R=0? И где найти полностью заряженный конденсатор? За столь короткое время такую емкость зарядить полностью сложно... Даже через R=0,2 Ом.
tyro
Цитата(Валентиныч @ Jan 7 2008, 22:21) *
А если R=0? И где найти полностью заряженный конденсатор? За столь короткое время такую емкость зарядить полностью сложно... Даже через R=0,2 Ом.

Если R=0 то это не RC цепь. Полный заряд конденсатора до напряжения источника питания - это время t=5RC или 95% - 3RC. smile.gif
Herz
Цитата(tyro @ Jan 7 2008, 19:43) *
Не специалист в этой области, но вроде бы читал, что самый простой (но может далеко не лучший), заряжать конденсатор путем сброса энергии, запасенной в сердечнике (в его зазоре), тогда потери на коммутацию меньше. По сути - ступенчатый заряд.

Ну, вряд ли Вы читали, что энергия запасается именно в зазоре...

Цитата(tyro @ Jan 7 2008, 21:39) *
Если R=0 то это не RC цепь. Полный заряд конденсатора до напряжения источника питания - это время t=5RC или 95% - 3RC. smile.gif

небольшое уточнение: за 5RC - от 0 до 99%.
Валентиныч
Цитата(Wise @ Jan 8 2008, 01:26) *
Возможно, было бы интересно поговорить о принципах реализации подобных блоков питания.
Которые, например, как я понимаю, должны 300 раз в секунду заряжать до напряжения в 300 В емкость 0,6 млФ.
Мне тоже было бы интересно услышать мнение действительно специалистов в этих вопросах, но только без морализации, нарочитых поучений и косвенных намеков типа "какой я крутой, и какой ты тупой".
К сожалению, очень часто участники обсуждений практически любой темы скатываются именно в эту сторону, забывая о сути предмета...
С признательностью выслушаю любые дельные советы и предложения как по выбору комплектующих компонентов для требуемого девайса, так и по его схемотехнике и топологии.

Цитата
...остается только пожелать Вам, Валентиныч, успеха, на этом трудном пути.
Спасибо на добром слове. Оно, как известно, даже кошке приятно. smile.gif
wim
Цитата(Валентиныч @ Jan 8 2008, 09:43) *
...С признательностью выслушаю любые дельные советы и предложения как по выбору комплектующих компонентов для требуемого девайса, так и по его схемотехнике и топологии.

Возьмите понижающий преобразователь (buck) и используйте заряжаемый конденсатор в качестве конденсатора выходного фильтра. Если при этом использовать схему управления по току, получится источник тока с ограничением выходного напряжения, что, собственно, и нужно.
Для гальваническтой развязки можно использовать однотактный вариант того же buck под названием косой полумост или всякие разные двухтатктные.
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
Цитата(WEST128 @ Jan 8 2008, 16:02) *
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
Цитата(wim @ Jan 8 2008, 18:19) *
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. smile.gif
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 (smile.gif) 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.
Валентиныч
Цитата(Wise @ Jan 9 2008, 10:46) *
...Прикинул в Микрокапе:
..для Е= 150 В (Uc = 300 В);
С = 600мкФ;
время заряда 2 мсек;
амплитуда зарядного тока меньше 150 А;
индуктивность – примерно 0,65мГ.

..Очевидно, мЕньшую емкость просто будет заряжать быстрей..

..Дроссель, вероятно, из обычного железа, с зазором..
Правильно ли я понял, что Вы предлагаете полностью закачивать емкость одним зарядным импульсом? Точнее - однократным подключением LC-цепочки к ИП.
Валентиныч
Цитата(Wise @ Jan 9 2008, 12:33) *
Здесь тоже можно увидеть свои плюсы...
Плюсы, очевидно, есть. Но есть и очевидный минус - для каждого номинала емкости (он, если помните, вариабельный, от 2 до 600 мкф, т.е. изменение более, чем 2 порядка) придется включать свою индуктивность. Иначе для маленьких значений емкости время полусинусой накачки будет изменяться также в 100 слишним раз (в меньшую сторону), не думаю, что это есть хорошо...
wim
Цитата(Wise @ Jan 9 2008, 08:46) *
..Маленький нюанс – buck имеет фиксированное напряжение нагрузки; заряд выходной емкости для него, все-таки, переходный процесс, а не штатный режим.

..Если вспомнить азы..
..Источник напряжения через диод подключается к последовательной LC – цепи.
На емкости получаем удвоенное входное напряжение, импульс тока имеет вид половины синуса.
Процесс заряда прекращается сам собой..
..Для развязки от сети используем двухтактный блок, причем понижающий.


Уважаемый Wise, тут все, и Вы в том числе, зациклилсь на источниках напряжения, а нужен в данном случае источник тока. Если убрать из buck'а выходной конденсатор, то он становится источником тока. И, кстати, зарядные устройства - те же источики тока.
Валентиныч
Цитата(Wise @ Jan 9 2008, 13:39) *
..Вероятно, с уменьшением емкости время накачки будет уменьшаться пропорционально корню.
То есть, в данном случае, для двух мкФ, время уменьшится, примерно в 17,5 раз ( корень из 300), по сравнению со временем для емкости 600 мкФ.
Да, про корень я, похоже забыл.
Цитата
..За 0,1 мс зарядили (малую емкость), подождали пару мс, разрядили..
Тогда уж - подождали 2 мс, зарядили, и тут же разрядили! smile.gif Это, конечно, не принципиально. Вопрос в другом - не потребует ли такое увеличение "скорострельности" применения более скоростных силовых полупроводов - как разделительного диода, так и коммутирующего ключа (какого, кстати?)...
Хотя, ключ будет закрываться уже после того, как ток уменьшится практически до нуля. Да и при его открывании индуктивность скажется только положительно. Пожалуй, тоже самое относится и к диоду.
А что будет с потерями, о которых абсолютно справедливо упомянула уважаемая Tanya?


Цитата(wim @ Jan 9 2008, 13:47) *
... тут все ... зациклилсь на источниках напряжения, а нужен в данном случае источник тока. Если убрать из buck'а выходной конденсатор, то он становится источником тока. И, кстати, зарядные устройства - те же источики тока.
Весьма здравая мысль. smile.gif
wim
Цитата(Валентиныч @ Jan 8 2008, 16:51) *
Можно об этом чуть подробнее? Или сылочку на описание.

Вот здесь народ узнал об этом изобретении:
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...20960&st=75
Валентиныч
Цитата(wim @ Jan 9 2008, 13:56) *
Вот здесь народ узнал об этом изобретении:...
Спасибо, проглядел эту ветку. Буду читать.
wim
Цитата(Валентиныч @ Jan 8 2008, 16:51) *
...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
Цитата(wim @ Jan 9 2008, 14:14) *
Однотактный трансформатор по технологичности ничем не отличается от двухтактного.
Имелись в виду требования по ограничению насыщения магнитопровода. В двухтактных трансах это решается проще.
tyro
Если имеется в виду "обратноходовой" преобразователь, то представляется разумным заряжать конденсатор не одним импульсом, а серией по следующим соображениям:
- если настроить импульс на конденсатор максимальной емкости, то конденсатор минимальной емкости явно перезаредится
- габариты трансформатора (все это он запасает энергию)
Импульсные преобразователи (правда применительно к сварочным ) довольно подробно рассмотрены на форуме _http://valvol.flyboard.ru/index.php . Кстати там довольно часто "тусуется" и уважаемый qurator.
wim
Цитата(Валентиныч @ Jan 9 2008, 12:31) *
Имелись в виду требования по ограничению насыщения магнитопровода. В двухтактных трансах это решается проще.

В однотактном это решается ограничением коэффициента заполнения величиной не более 50% - в паузе транс легко и непринужденно размагничивается сам собой. А вот в двухтактном надо следить за симметрией импульсов, впрочем, в той ссылке, что я привел, это все подробно расписано.
tyro
Цитата(Wise @ Jan 9 2008, 12:50) *
..И питаться back от чего-то должен?
Не от источника ли напряжения, причем, вольт на 100 большего, чем требуемые 300 В на заряжаемой емкости?

??? Что мешает на вторичку намотать витков побольше?
Валентиныч
Цитата(tyro @ Jan 9 2008, 14:55) *
Если имеется в виду "обратноходовой" преобразователь, то представляется разумным заряжать конденсатор не одним импульсом, а серией...
Именно об этом я писал чуть выше.
Была аналогичная задача по накоплению порции энергии в емкости. Правда, тогда мне предлагали изменять скважность импульсов "обратнохода" в реалтайм в процессе зарядки.
Этого сделать не удалось по аппаратным причинам (управляющий контроллер не имел нужных ресурсов), пришлось просто найти компромис между "очень хорошо" и "просто хорошо". В результате первые 2-3 такта (кванта) накачки были неоптимальны (магнитопровод перенасыщался), последующие (порядка 100 тактов, в течение которых закачивалось около 70-80% энергии) были близки к оптимальным, а затем финальные такты (порядка 200), в течение которых "добивались" последние 15-20% энергии, снова были не в оптимуме. Но там требовалось накапливать всего около 50 мДж, с частотой не выше 100-120 Гц (мощность порядка 5-7 Вт), и можно было закрыть глаза на мелкие огрехи.
В данном случае ступенчатая зарядка позволила бы существенно повысить общий КПД устройства. Тем более, что сейчас допустимо применение любого контроллера.


Цитата(wim @ Jan 9 2008, 15:08) *
В однотактном это решается ограничением коэффициента заполнения величиной не более 50% - в паузе транс легко и непринужденно размагничивается сам собой.
Вот это для меня неочевидно... Зачем тогда магнитопроводы однотактов делаеют с зазорами?
wim
Цитата(Wise @ Jan 9 2008, 12:50) *
..И питаться back от чего-то должен?
Не от источника ли напряжения, причем, вольт на 100 большего, чем требуемые 300 В на заряжаемой емкости?
..В buck'е - тот же ключ, тот же диод (только "обратный")..

Тут ключевой момент - способ управления ключом.
Если использовать управление по напряжению, или, по-буржуйски, direct duty cycle control, коэффициент заполнения будет определяться моментом достижения управляющим сигналом, снимаемым с выхода, определенного порога. В этом случае среднее напряжение на выходе ключа равно входному, умноженному на коэффициент заполнения и силовая часть является, таким образом, источником напряжения.
А если использовать управление по току, тогда коэффициент заполнения будет определяться моментом достижения пиковым или средним током дросселя определенного порога. Входой источник питания является в этом случае поставщиком энергии, но силовая часть преобразователя является источником тока.
Насколько я понял, питается девайс от трёхфазной сети, так что с напряженим питания проблем не должно быть.
Валентиныч
Цитата(wim @ Jan 9 2008, 15:29) *
Насколько я понял, питается девайс от трёхфазной сети, так что с напряженим питания проблем не должно быть.
Абсолютно верно, разрабатываемая версия устройства должна питаться от 3-х фаз. Но это не исключает гаальваноразвязки. Собственно, с этого вопроса я и начал - нужен инвертор мощностью 4-6 кВА. Но тема "пошла в ширь", что тоже очень интересно, т.к. опыта работы с такими мощностями у меня маловато...
wim
Цитата(Валентиныч @ Jan 9 2008, 13:25) *
Вот это для меня неочевидно... Зачем тогда магнитопроводы однотактов делаеют с зазорами?

Обратноходовые делают с зазором, поскольку обратноходовый транс работает как дроссель - в одном такте накапливает энергию, в другом отдает ее в нагрузку. А прямоходовому трансформатору зазор не нужен, ему накопление энергии даже вредно.
Валентиныч
Цитата(wim @ Jan 9 2008, 15:39) *
Обратноходовые делают с зазором, поскольку обратноходовый транс работает как дроссель - в одном такте накапливает энергию, в другом отдает ее в нагрузку. А прямоходовому трансформатору зазор не нужен, ему накопление энергии даже вредно.
В любом случае, задача распадается на две части:
- первичный инвертор, работающий в режиме ИН;
- коммутатор, заряжающий емкость, видимо, работающий в режиме ИТ или импульсного "квантователя".

Маловероятно, что эти две составляющие удастся совместить как "два в одном".


Цитата(Wise @ Jan 9 2008, 15:53) *
..О чем писала Таня, я не понял..
Я сначал тоже не понял.
Цитата
Огромные потери будут, при заявленных исходных данных, если заряжать емкость через активное сопротивление.
Но, ведь, никто и не собирается?
К сожалению, активная составляющая сопротивления зарядных цепей есть всегда, и эти потери неизбежны.
Цитата
Собственные емкости такого источника должны быть в 10 – 20 раз больше заряжаемых, вероятно.. Вот где подвох.. smile.gif
Это не страшно. Ведь здесь скорее всего нормально будут работать и электролиты, в отличии от рабочей батареи, в которой они "никак"...
wim
Цитата(Валентиныч @ Jan 9 2008, 14:01) *
В любом случае, задача распадается на две части:
- первичный инвертор, работающий в режиме ИН;
- коммутатор, заряжающий емкость, видимо, работающий в режиме ИТ или импульсного "квантователя".

Возьмите схему сварочника, например, на основе косого полумоста - это источник тока с гальванической развязкой от сети и без всяких промежуточных инверторов. Разница только в величине выходного напряжения. Коммутировать его проще не в силовой цепи, а в схеме управления.
Валентиныч
Импульсник?
Самурай
Цитата(Валентиныч @ Jan 9 2008, 14:01) *
В любом случае, задача распадается на две части:
- первичный инвертор, работающий в режиме ИН;
- коммутатор, заряжающий емкость, видимо, работающий в режиме ИТ или импульсного "квантователя".

Маловероятно, что эти две составляющие удастся совместить как "два в одном".


Цитата
..Если представить себе некий флай, для которого заряд емкости по вторичной цепи, является, по сути, переходным (то есть, не штатным) процессом..
И мы вынуждаем его делать это 300 раз в секунду.. ..при таких токах..
Не завидую я такому флаю..

..Остается развязанный источник напряжения плюс buck или контур.
Собственные емкости такого источника должны быть в 10 – 20 раз больше заряжаемых, вероятно.. Вот где подвох..


Возможно я ошибаюсь, но по моему Вы излишне все усложняетеsmile.gif. Вся эта задача идеально ложится на ОДИН ТОЛЬКО импульсный источник питания (с разязкой) без всяких коммутаторов и батареи конденсаторов! И не важно по какой топологии построен этот источник - прямоходовая схема или buck конвертор. И тот и другой по сути предназначены для заряда выходной емкости до некоторого напряженияsmile.gif. Что собственно и требуется. И по поводу флая я позволю себе не согласиться с уважаемым Wise, для флая, впрочем как и для любой другой топологии заряд выходной емкости - это вполне даже штатный рабочий режим. Этим собственно занимаются все источники питанияsmile.gif Не штатным он может быть только в том случае, если нет потактового ограничения тока ключей.
И совершенно не важно сколько раз в секунду мы будем заряжать этот самый конденсатор, если все элементы работают в рассчитанных для них режимах. Никто ведь не ограничивает количество включений своих источников?smile.gif
Валентиныч
Возможно, что усложняю... Просто смотрю на проблему с т.з. сиюминутных знаний и потребностей. Поэтому и прошу совета.
Сейчас для получения требуемых режимов искрения тупо заряжаем емкость через двухполупериодник (есс-но, после транса), получаем 100 Гц, и от них пляшем. Но этот режим нельзя назвать отпимальным, ни по массо/габаритам, ни по энергетике, вот и решили пойти другим путем. Каким - еще не определились.
Но рабочая батарея - ключевой момент в нашей технологии наплавки и искрения, без нее - никак.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.