Power Electronics

Здравствуйте, уважаемые пользователи форума и гости!
Возникла задача изготовить конвертер с переменного трёхфазного 380 В на постоянный ток до 130А (регулируемый ток, как задача минимум можно сначала до 70 А), максимальное напряжение около 410 Вольт, с развязкой от первички. Пока с трудом представляю, что использовать - какую схему, какие транзисторы лучше, какой драйвер, как рассчитать трансформатор и т.д.

Поскольку с чего-то надо было начать, решил обратиться сюда для начала с вопросом - какую схему силовой части лучше было бы взять за основу.

В каких пределах должен регулироваться ток? Максимальное напряжение 410В это где, на входе или выходе?
Обычно указывают следующие данные:
- Питающая сеть - промышленная 3ф. сеть переменного тока 380В 50 Гц. (Стандартное линейное напряжение для таких сетей 400В )
- Минимальное напряжение сети? Максимальное напряжение сети?
- Коэффициент мощности на входе (если критично)?
- Мощность на выходе?
- Минимальное и максимальное выходное напряжение?
- Минимальный и максимальный выходной ток?
- Особые требования - эффективность, пульсация выходного тока и/или напряжения, реакция на скачек нагрузки, точность поддержания выходного тока и/или напряжения ....

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

да, верно, полагаю в наших условиях может быть плюс минус 20% - это ответ на следующий вопрос.

Этот параметр не критичен, но насколько возможно без особых затрат, лучше оптимизировать ближе к активной нагрузке

Пока предполагаю от 0 (см. ниже про ток) до 22 кВт, следующим шагом хотел бы до 50 кВт.

При ненулевом токе от 270 до 410 вольт.

Здесь вопрос сложный. Я понимаю, что от 0 до полного тока на импульсном сделать непросто.
Предполагается с шагом 1А от 0 до 60А при 22 кВт или до 130А при 50 кВт.
Я думаю, что может при 0 например сделать так, чтобы схема отключалась, а минимальное значение тока при работе сделать 1А.

Ток желательно устанавливать не хуже чем +-1А от запрашиваемого, это вместе с пульсациями.
Скачок нагрузки... Вообще, предполагаю что должна быть защита, отключающая блок в случаях несоответствия тока нагрузки установленному - пульсации при нарушении контакта, разрыв контакта или резкое увеличение тока.
Также полагаю, что если схема питания первички может иметь сквозные токи, лучше установить защиту.
Если возможно оптимизировать тепловые потери без особых жертв, лучше это сделать, но это как получится.

А как будет обеспечиваться минимальное выходное напряжение 270В при нулевом выходном токе?

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Нагрузка - мощный аккумулятор, на нём может быть и до 410В. Блок нужен для зарядки постоянным током. Насколько я понимаю, малый ток для импульсных схем - неудобный режим, и вот здесь у меня тоже вопрос, то что сразу от 0 выдаём 400В 1А за время меньше 0,1 с и стараемся без бросков - не страшно?

Существует множество топологий преобразователей. Для каких-то нулевой выходной ток является проблемой, для каких-то нет. Для данного применения ИМХО хорошо подойдет либо фазник, либо резонансник с параллельным резонансом. Последний предпочтительней, т.к. предъявляет менее жесткие требования к диодам выпрямителя и трансформатору, а также имеет лучшую эффективность при номинальной мощности.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

А есть ли на Ваш взгляд достойное описание, что лучше почитать или где увидеть удачную схему на основе такого резонансника?

Здесь можно скачать документ с кратким описание особенностей проектирования и выбора топологии IGBT-преобразователя мощностью 120 кВт для быстрой зарядки электромобилей.
Здесь описание применения резонансного LCC преобразователя (тоже параллельный резонанс) для быстрого зарядного устройства на 60 кВт.
Общую информацию по резонансным преобразователям можно искать в поисковиках на словосочетание parallel load resonant converter (для преобразователей с параллельным резонансом), либо LCC resonant converter (на LCC преобразователи).

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Добрый вечер!
valvol, а по ЧИМ кто-нибудь делал мощные преобразователи для зарядки электромобилей?
или сварочные аппараты? почему эта топология почти не используется? какие-то сложности возникают?

Делают конечно и сварочники и зарядники. И чем выше мощность, тем чаще встречаются резонансники.
Резонансные топологии позволяют использовать менее быструю элементную базу, а также паразитные составляющие ключей и электромагнитных компонентов. Однако, из-за своей специфики, имеют ограниченный диапазон регулирования (невозможно при помощи ЧМ регулировать от 0 до максимума как при помощи ШИМ). Однако существует множество приложений, где регулировочных возможностей ЧМ хватает с головой.
А если короче, то не существует идеального преобразователя, который хорошо идет для любого случая. От того их и существует огромное множество, что каждый хорош в какой-то своей определенной области.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Спасибо!!! Буду пока разбираться.

но ведь ЧИМ не всегда подразумевает резонансную топологию, а если использовать ЧИМ не в резонансниках?, допустим на мощностях около 10квт в диапазоне нагрузок преобразователь будет работать в ЧИМ, а в режимах ХХ и короткого замыкания переводить его в ШИМ?

ЧМ можно использовать везде, где имеются частотнозависимые элементы (электромеханические, пьезо, электрические - L, C, LC, LLC, LCC, LCL...). В резонансных преобразователях используются резонансные схемы, имеющие максимально возможную зависимость параметров от частоты. Поэтому в них ЧМ максимальна эффективна. Существуют решения, позволяющие использовать ЧМ и ШИМ. Понятное дело, что подобные решения сложнее в реализации, чем просто ШИМ или просто ЧМ.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

это понятно, но это, пожалуй, решаемо, а вопрос мягкого переключения транзисторов в ЧИМ актуален или нет? (ZVS, ZCS?).

Надо смотреть для каждого конкретного случая.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.