Полная версия этой страницы: Силовой инвертор
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Силовая Электроника - Power Electronics > Силовая Преобразовательная Техника
Хотим разработать инвертор для дизельной электростанции! вход вход 3 фазы 380 вольт 20-200гц выход 50гц 3-фазы 380вольт+нейтраль. Мощность 200 квт. Интересуют принципы постоения инверторов на такую мощь!
Напрашивается ППЧ со звеном постоянного тока (выпрямитель - фильтр - инвертор). На 50 Гц комутирующие элементы будут большими, поэтому вариант построения инвертора на тиристорах не самый удачный. Запираемые и т.п. тиристоры тоже не подарок.
Если сделать инвертор на IGBT то формировать огибающую 50 Гц можно:
1. ШИМ если требуется форма приближенная к синусоиде, минусом является работа транзисторов на высокой частоте - больше потери на переключение. Выходной фильтр будет малогабаритный (не карманные естественно, всё относительно)
2. Просто включать транзисторы на 50 Гц, форма выходного напряжения будет прямоугольной - в сети будет большая амплитуда 150Гц, не каждый потребитель это любит. Для устранения потребуется установка фильтра - большие габариты
Если сделать инвертор на IGBT то формировать огибающую 50 Гц можно:
1. ШИМ если требуется форма приближенная к синусоиде, минусом является работа транзисторов на высокой частоте - больше потери на переключение. Выходной фильтр будет малогабаритный (не карманные естественно, всё относительно)
2. Просто включать транзисторы на 50 Гц, форма выходного напряжения будет прямоугольной - в сети будет большая амплитуда 150Гц, не каждый потребитель это любит. Для устранения потребуется установка фильтра - большие габариты
Цитата(Косикус @ Apr 3 2008, 14:27) 
Хотим разработать инвертор для дизельной электростанции! вход вход 3 фазы 380 вольт 20-200гц выход 50гц 3-фазы 380вольт+нейтраль. Мощность 200 квт. Интересуют принципы постоения инверторов на такую мощь!
Не на форуме надо искать эти принципы, а в книгах. Это слишком серьёзная задача, ИМХО, чтобы, не зная даже принципов, замахиваться на "такую мощь!"
Herz, не пугайте студента книгами, пусть пребывает в радостном ожидании больших бабок...
ПС В "металле" проще обороты дизеля застабилизировать, весь цивильный мир по этому пути идёт.
ПС В "металле" проще обороты дизеля застабилизировать, весь цивильный мир по этому пути идёт.
Цитата(Косикус @ Apr 3 2008, 15:27)
Хотим разработать инвертор для дизельной электростанции! вход вход 3 фазы 380 вольт 20-200гц выход 50гц 3-фазы 380вольт+нейтраль. Мощность 200 квт. Интересуют принципы постоения инверторов на такую мощь!
Расскажите о генераторе.
Мы делали инверторы для ветрогенераторов!
Получали из 40 вольт 380. схема такая: повышающий преобразователь->инвертор на IPM->фильтр. мощь 10кВт.
http://www.mk-invent.ru/reshenia.htm
выходной фильтр получается внушительных размеров и массы при ШИМ 5-10 кгц...
стандартная конструкция..типа сварочный транс..может есть что-то другое меньших габаритов и массы..
что бы хорошо отфильтровать ШИМ нужна индук. дросселя порядка 3-6 мГн при токе до 150 ампер...как можно сделать такой дроссель относит. небольших размеров в сравнении с сварочным тран-сом..вот в гибридных авто стоят очень небольшие дроссели с высокой индуктивностью с вод. охлаждением..но их конструктив не видел..пока..
Получали из 40 вольт 380. схема такая: повышающий преобразователь->инвертор на IPM->фильтр. мощь 10кВт.
http://www.mk-invent.ru/reshenia.htm
выходной фильтр получается внушительных размеров и массы при ШИМ 5-10 кгц...
стандартная конструкция..типа сварочный транс..может есть что-то другое меньших габаритов и массы..
что бы хорошо отфильтровать ШИМ нужна индук. дросселя порядка 3-6 мГн при токе до 150 ампер...как можно сделать такой дроссель относит. небольших размеров в сравнении с сварочным тран-сом..вот в гибридных авто стоят очень небольшие дроссели с высокой индуктивностью с вод. охлаждением..но их конструктив не видел..пока..
Тогда какие проблемы, если занимались этой тематикой?
Масштабируете "силу" в 20 раз (200кВт/10кВт)
сомневаюсь что кто-то так просто выложит свои наработки "от и до" - цена опыта высокая, как правило обсуждают "узкие" места
Масштабируете "силу" в 20 раз (200кВт/10кВт)
сомневаюсь что кто-то так просто выложит свои наработки "от и до" - цена опыта высокая, как правило обсуждают "узкие" места
Цитата(Omen_13 @ Apr 3 2008, 20:45)
как правило обсуждают "узкие" места
... одно из которых - симметрия фазных напряжений относительно земли. В том смысле, что скорее всего надо строить NPC-инвертор.
Мы делаем счас NPC инвертер на 380В/600А на IGBT, Получается шкафчик 1,5*2*1м. Охлаждение водяное. Частота 3-4кГц. Фильтры здоровые.
Цитата(Косикус @ Apr 3 2008, 23:27)
Хотим разработать инвертор для дизельной электростанции! вход вход 3 фазы 380 вольт 20-200гц выход 50гц 3-фазы 380вольт+нейтраль. Мощность 200 квт. Интересуют принципы постоения инверторов на такую мощь!
А почему 20-200гц?У вас такой быстроходный дизель что крутится со скоростью 12000 об в минуту?У вас дизелек мощностью,судя по генератору-350л.с.-не менее. Такой движок крутится не быстрее 1500об.Скорость вращения регулируется подачей топлива.Для какой цели в этой системе нужен инвертор-непонятно.
За счёт снижения оборотов хотят добиться уменьшения расхода топлива - повышения экономичности ИМХО.
Цитата(Omen_13 @ Apr 6 2008, 02:13)
За счёт снижения оборотов хотят добиться уменьшения расхода топлива - повышения экономичности ИМХО.
Расход топлива будет менятся в зависимости от нагрузки.К томуже при 1000 об снять больше 30 квт-ну это навскидку будет невозможно-смотрите на х-ки движка по развиваемой мощности в зависимости от оборотов.
На ХХ или малой мощности в теории можно уменьшить обороты. Но на практике я такого не встречал - полагаю что при резком увеличении нагрузки двигатель может просто остановиться
Отсылать меня к хар-кам двигателей бесмыссленно - по ним я ламер! Нажал кнопку "Пуск" на станции и всё
Отсылать меня к хар-кам двигателей бесмыссленно - по ним я ламер! Нажал кнопку "Пуск" на станции и всё
Насколько я знаю, основной проблемой при работе такой электростанции является стабилизация частоты при резких изменениях нагрузки. То есть если нагрузка меняется медленно, то ничего не стоит стабилизировать обороты двигателя подачей топлива и никаких инверторов тогда не нужно.
Но если нагрузка имеет резкоизменяющийся характер, то такая система не пройдет - мотор должен иметь большую инерцию, иначе частота вращения упадет до критической и все накроется.
Плюс здесь я вижу проблемы - стабилизация напряжения, и возможно дизель имеет кривую КПД, которая зависит от оборотов и нагрузки, то есть для каждой нагрузки существуют свои оптимальные обороты.
С инвертером проще, так как тогда не нужно держать скорость двигателя постоянной и время реакции на изменение нагрузки менее критично - инвертор может подержать напряжение за счет энергии, запасенной в конденсаторах.
Но если нагрузка имеет резкоизменяющийся характер, то такая система не пройдет - мотор должен иметь большую инерцию, иначе частота вращения упадет до критической и все накроется.
Плюс здесь я вижу проблемы - стабилизация напряжения, и возможно дизель имеет кривую КПД, которая зависит от оборотов и нагрузки, то есть для каждой нагрузки существуют свои оптимальные обороты.
С инвертером проще, так как тогда не нужно держать скорость двигателя постоянной и время реакции на изменение нагрузки менее критично - инвертор может подержать напряжение за счет энергии, запасенной в конденсаторах.
Цитата(syoma @ Apr 6 2008, 03:05)
Насколько я знаю, основной проблемой при работе такой электростанции является стабилизация частоты при резких изменениях нагрузки. То есть если нагрузка меняется медленно, то ничего не стоит стабилизировать обороты двигателя подачей топлива и никаких инверторов тогда не нужно.
Но если нагрузка имеет резкоизменяющийся характер, то такая система не пройдет - мотор должен иметь большую инерцию, иначе частота вращения упадет до критической и все накроется.
Плюс здесь я вижу проблемы - стабилизация напряжения, и возможно дизель имеет кривую КПД, которая зависит от оборотов и нагрузки, то есть для каждой нагрузки существуют свои оптимальные обороты.
С инвертером проще, так как тогда не нужно держать скорость двигателя постоянной и время реакции на изменение нагрузки менее критично - инвертор может подержать напряжение за счет энергии, запасенной в конденсаторах.
Но если нагрузка имеет резкоизменяющийся характер, то такая система не пройдет - мотор должен иметь большую инерцию, иначе частота вращения упадет до критической и все накроется.
Плюс здесь я вижу проблемы - стабилизация напряжения, и возможно дизель имеет кривую КПД, которая зависит от оборотов и нагрузки, то есть для каждой нагрузки существуют свои оптимальные обороты.
С инвертером проще, так как тогда не нужно держать скорость двигателя постоянной и время реакции на изменение нагрузки менее критично - инвертор может подержать напряжение за счет энергии, запасенной в конденсаторах.
А дизелек будет стабилизировать частоту по законам механики -массой и скоростью вращающихся деталей:коленвал,маховик, ротор генератора.Ну это всё лирика.У любой дэс есть заводом слеланая система регулирования.Непонятен смысл в достаточно больших затратах на недешевую силовую электронику такой мощности.
Цитата(syoma @ Apr 5 2008, 18:05)
С инвертером проще, так как тогда не нужно держать скорость двигателя постоянной и время реакции на изменение нагрузки менее критично - инвертор может подержать напряжение за счет энергии, запасенной в конденсаторах.
При отборе мощности под 200 кВт для запаса сколько-нибудь приличной энергии понадобятся немаленькие конденсаторы. Могут обойтись дороже, чем электростанция.
Цитата(Herz @ Apr 5 2008, 18:37)
При отборе мощности под 200 кВт для запаса сколько-нибудь приличной энергии понадобятся немаленькие конденсаторы. Могут обойтись дороже, чем электростанция.
Забыл добавить, что если поставить управляемый выпрямитель со стороны двигателя, то есть еще один инвертор, то тогда энергию запасать не нужно - управляемый выпрямитель попытается отобрать нужную мощность у двигателя при любом числе оборотов, пока он не остановится.
То есть получается генератор - инвертор - звено постоянного тока - инвертор - потребитель. Сложностей я не вижу, но стоимость получается офигенная. Зато фантастические возможности.
У меня есть задумка зделать такую штуку, например частотник на такой схеме будет потреблять из сети только активный ток без гармоник. Также энергия торможения двигателя будет возвращаться в сеть.
Есть небольшой опыт на английской ДЭС. Обороты стабилизированные, нагрузка резко изменяется от собственных нужд <1кВт до номинальных 200 кВт и обратно. Момент изменения хорошо слышен (особенно рядом 
), на панели частота изменяется максимум на 1-2 Гц, потом стабилизируется. Напряжение почти не меняется
Неприятной особенностью является большое внутреннее сопротивление генератора - наше оборудование генерит хорошую помеху в сеть, пришлось ставить фильтры
), на панели частота изменяется максимум на 1-2 Гц, потом стабилизируется. Напряжение почти не меняетсяНеприятной особенностью является большое внутреннее сопротивление генератора - наше оборудование генерит хорошую помеху в сеть, пришлось ставить фильтры
Цитата(syoma @ Apr 6 2008, 03:56)
Забыл добавить, что если поставить управляемый выпрямитель со стороны двигателя, то есть еще один инвертор, то тогда энергию запасать не нужно - управляемый выпрямитель попытается отобрать нужную мощность у двигателя при любом числе оборотов, пока он не остановится.
То есть получается генератор - инвертор - звено постоянного тока - инвертор - потребитель. Сложностей я не вижу, но стоимость получается офигенная. Зато фантастические возможности.
У меня есть задумка зделать такую штуку, например частотник на такой схеме будет потреблять из сети только активный ток без гармоник. Также энергия торможения двигателя будет возвращаться в сеть.
То есть получается генератор - инвертор - звено постоянного тока - инвертор - потребитель. Сложностей я не вижу, но стоимость получается офигенная. Зато фантастические возможности.
У меня есть задумка зделать такую штуку, например частотник на такой схеме будет потреблять из сети только активный ток без гармоник. Также энергия торможения двигателя будет возвращаться в сеть.
Сколько выпрямителей и инверторов ни ставь-максимальная мощность будет определяться характеристиками двигателя и генератора.С 30 квтного генератора не снимешь 100 квт.Максиму чего можно добиться-уменьшить изменение частоты от нагрузки да и то наверное придется ставить систему комон-рэйл на топливный насос что само по себе недешево.
да основная задача это стабилизация частоты и небольшое увелич. оборотов дизеля, так же повышение качества эл. энергии
Цитата(syoma @ Apr 5 2008, 20:56)
У меня есть задумка зделать такую штуку, например частотник на такой схеме будет потреблять из сети только активный ток без гармоник.
Делал такую схему на 6кВт (корректор совмещенный с 3-х фазным силовым инвертором) - получается -силовая часть раза в полтора сложнее обычного, управление на плисках, электролитов действительно почти нет.
Для 200кВт такая схема будет стоить килобаксов 20 только по комплектации.
Только что нагуглил
по теме плавного заряда емкости.
Связь с рекуперативным выпрямителем - однозначная. Но неочевидная.
по теме плавного заряда емкости.
Связь с рекуперативным выпрямителем - однозначная. Но неочевидная.
Цитата
Сущность изобретения заключается в том, что токоограничивающе-дозирующие элементы выполнены в виде катушек индуктивности, мостовой преобразователь выполнен в виде автономного инвертора напряжения на запираемых ключах, к выходам трехфазного источника питания дополнительно подключены входы трехфазного датчика сетевого напряжения, выходы которого подключены к одним входам блока управления, входы трехфазного мостового преобразователя дополнительно соединены с входами датчиков тока фаз, выходы которых соединены с другими входами блока управления, к выходу трехфазного мостового преобразователя подключен датчик напряжения емкостного накопителя, выход которого соединен с другим входом блока управления, к другому входу блока управления подключен выход блока задания величины напряжения накопителя, еще к одному входу блока управления подключен выход блока задания темпа заряда накопителя.
Ниасилил...
Цитата(_Pasha @ Apr 6 2008, 10:13)
по теме плавного заряда емкости.
Мда, фигня. Об этом было известно с самого начала разработок силовой электроники. И еще из этого изобретение делать
Вот более интересное.
Кстати,забыл, действительно емкости ставить небольшие можно будет.
ЗЫ Если интересно, можете посмотреть тулбокс SimPowerSystems от Mathworks. Там есть все, чтобы смоделировать такие системы, даже с двигателем. Посмотрите демо по трехфазному инвертору. Я думаю при разработке может сильно помочь. Мне по крайней мере очень помогает. Я там свой контроллер, сделанный в System Generator под ПЛИС подключаю к инверторному мосту и смотрю, как он килоамперы качает. Причем я проверял - довольно близко к реальности.
1. Сделать реально.
2. Система серьёзная, если раньше не работали, то не стоит и браться.
3. Приемущевств довольно много. Это и работа дизеля в оптимальном режиме, и возможность сделать более скоростной генератор (и сильно уменьшить его размеры) и подключить несколько источников энергии параллельно (дизель, солнечные батареи, аккумуляторы итд).
4. Одной из основных проблем у вас будут дроссели: сделать дроссель на очень большой ток, очень не просто. Но можно обойтись, распараллеливая дроссели с транзисторами.
2. Система серьёзная, если раньше не работали, то не стоит и браться.
3. Приемущевств довольно много. Это и работа дизеля в оптимальном режиме, и возможность сделать более скоростной генератор (и сильно уменьшить его размеры) и подключить несколько источников энергии параллельно (дизель, солнечные батареи, аккумуляторы итд).
4. Одной из основных проблем у вас будут дроссели: сделать дроссель на очень большой ток, очень не просто. Но можно обойтись, распараллеливая дроссели с транзисторами.
Ротор и ключ преобразователя.
Цитата(evgeny_ch @ Apr 7 2008, 16:27)
Ротор и ключ преобразователя.
Дроссель бы посмотреть. На какой ток ключ?
Цитата(Vacuum @ Apr 7 2008, 16:34)
Дроссель бы посмотреть. На какой ток ключ?
Модуль 500 киловатт. Считайте ключи.
Цитата
Одной из основных проблем у вас будут дроссели: сделать дроссель на очень большой ток, очень не просто.
Не знаю, у нас делают... правда есть свои "тонкости" в этом процессе
Цитата(Omen_13 @ Apr 7 2008, 21:21)
Не знаю, у нас делают... правда есть свои "тонкости" в этом процессе
У меня были проблемы с "толстостями". Слишком толстый провод не согнуть, итд.
Цитата(Vacuum @ Apr 8 2008, 13:35)
У меня были проблемы с "толстостями". Слишком толстый провод не согнуть, итд.
Можно воспользоваться трубогибочным станком, или вальцами.
Кстати, все время разговор о дросселе, а как насчет трансформатора?
Цитата(evgeny_ch @ Apr 8 2008, 14:52)
Можно воспользоваться трубогибочным станком, или вальцами.
На чем мотать его к примеру тоже не ясно. Что-то громадное из распылённого железа разве что.
Цитата
Кстати, все время разговор о дросселе, а как насчет трансформатора?
Так а там трансформатора как я понимаю, нет. А по дросселям 50гц идет + небольшая гадость на частоте преобразования.
Транс на такие мощности на много килогерц, это нечто футуристические и на транс похоже не будет.
Цитата(Vacuum @ Apr 8 2008, 13:35)
У меня были проблемы с "толстостями". Слишком толстый провод не согнуть, итд.
Иногда обмотки разумно точить из целика ...
Цитата(Vokchap @ Apr 8 2008, 15:21)
Иногда обмотки разумно точить из целика ...
Не могу представить когда. На 50гц, скин эффект 8мм. А это и согнуть можно.
Цитата(Vokchap @ Apr 8 2008, 15:21)
Иногда обмотки разумно точить из целика ...
Ковать экономичней.
Цитата(Косикус @ Apr 3 2008, 15:27)
Хотим разработать инвертор для дизельной электростанции! вход вход 3 фазы 380 вольт 20-200гц выход 50гц 3-фазы 380вольт+нейтраль. Мощность 200 квт. Интересуют принципы постоения инверторов на такую мощь!
Таких производителей инверторов раз два обчелся в основном на мощности до 30-40КW, на это расчитанна доставабельная элементная база ,можете придумать электромашинный преобразователь только габаритыы....
Странно что выплавлять никто не предложил!Для нормального дросселя обмотка делается из медной трубки, т.к. медь будет греться... технология простая - сначала трубку изолируют, потом наматывают на оправку, снимают с оправки и пропитывают.
2-3 человека, пара специальных станков и ничего сложного
Цитата(Omen_13 @ Apr 8 2008, 16:12)
Странно что выплавлять никто не предложил!Для нормального дросселя обмотка делается из медной трубки, т.к. медь будет греться... технология простая - сначала трубку изолируют, потом наматывают на оправку, снимают с оправки и пропитывают.
2-3 человека, пара специальных станков и ничего сложного
Это на небольшие токи. Когда килоамперы, то уже не трубка а труба со стенками в 8мм. Или шина примерно такой-же толщины.
Цитата(proxi @ Apr 8 2008, 16:07)
Таких производителей инверторов раз два обчелся в основном на мощности до 30-40КW, на это расчитанна доставабельная элементная база ,можете придумать электромашинный преобразователь только габаритыы....
В поездах очень часто инверторы стоят. А там от двух мегаватт и выше.
Цитата(Omen_13 @ Apr 8 2008, 16:12)
Странно что выплавлять никто не предложил!Для нормального дросселя обмотка делается из медной трубки, т.к. медь будет греться... технология простая - сначала трубку изолируют, потом наматывают на оправку, снимают с оправки и пропитывают.
2-3 человека, пара специальных станков и ничего сложного
Во, колоться надо по полной.
Что в трубке течет?
Точно знаю, что не скин-эффект.
Цитата(Vacuum @ Apr 8 2008, 16:21)
Это на небольшие токи. Когда килоамперы, то уже не трубка а труба со стенками в 8мм. Или шина примерно такой-же толщины.
В поездах очень часто инверторы стоят. А там от двух мегаватт и выше.
В поездах очень часто инверторы стоят. А там от двух мегаватт и выше.
A какое там напряжение?я полагаю 3 кВ.. из них можно получить приличную мощность а автору нужно
из 380В?...да и тиристоры зачастую используют на 3кА, там можно разгуляться..
Цитата(Vacuum @ Apr 8 2008, 19:21)
Это на небольшие токи. Когда килоамперы, то уже не трубка а труба со стенками в 8мм. Или шина примерно такой-же толщины.
Относительно небольшие, тема о 200кВт. Дросселя на мегаватники тоже трубкой делают
Цитата(proxi @ Apr 8 2008, 16:40)
A какое там напряжение?я полагаю 3 кВ..
Или 27.
Цитата
из них можно получить приличную мощность а автору нужно
из 380В?...да и тиристоры зачастую используют на 3кА, там можно разгуляться..
из 380В?...да и тиристоры зачастую используют на 3кА, там можно разгуляться..
Ну и?
На картинке, что я приводил, на выходе трехфазный трансформатор.
Внизу.
Если внутри трубки течет вода, умножайте на ПИ.
Внизу.
Цитата(Vacuum @ Apr 8 2008, 16:21)
Это на небольшие токи. Когда килоамперы, то уже не трубка а труба со стенками в 8мм. Или шина примерно такой-же толщины.
...
...
Если внутри трубки течет вода, умножайте на ПИ.
Цитата(evgeny_ch @ Apr 8 2008, 17:21)
На картинке, что я приводил, на выходе трехфазный трансформатор.
Внизу.
Внизу.
Так на 50гц. Вот на 50кгц, на такие мощьности, это проблема.
Цитата
Если внутри трубки течет вода, умножайте на ПИ.
КПД падает.
Цитата(Vacuum @ Apr 8 2008, 16:53)
Или 27.
Ну и?
Ну и?
Из 27 В собираетесь мегаватты выкачивать....хотелось бы посмотреть на это...
Цитата(proxi @ Apr 8 2008, 18:26)
Из 27 В собираетесь мегаватты выкачивать....хотелось бы посмотреть на это...
Киловольт.
Цитата(Vacuum @ Apr 8 2008, 18:34)
Киловольт.
Да хоть килограммы....
Цитата(Vacuum @ Apr 8 2008, 15:37)
Не могу представить когда. На 50гц, скин эффект 8мм. А это и согнуть можно.
Дроссель на 2 кА, 300 мм^2 сечение.
Извиняюсь за пафос, ИМХО полку серьезных силовиков прибыло. С чем всех и поздравляю 
Раз здесь такое собрание, зафлудю один вопросик: нужен дросилёк воздушного охлаждения, рабочий ток постоянка 10-50А, максимальный 100А (аварийный режим), частота пульсаций напряжения 150кГц размах Х.З. (но не больше 500В), с индуктивностью от 100 до 500мкГн (можно больше). Естественно доставабельный в РФ. Нет на примете марки/производителя/поставщиков?
Сдалай_сам пока не подходит по ряду причин.
Сдалай_сам пока не подходит по ряду причин.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.