Регистрация | Последние сообщения | Персональный список | Поиск | Настройка конференции | Личные данные | Правила конференции | Список участников | Top 64 | Статистика раздела | faq | Что нового v.2.3 | Чат
Skunk Forum - Техника, Наука, Общество » Форум разработчиков РЭА »
Быстрый заряд конденсаторной батареи (страница 1)

Версия для печати (настроить)
Страницы: 1 2

Новая тема | Написать ответ

Подписаться

Автор Тема:   Быстрый заряд конденсаторной батареи
Dimitris
Junior Member

Сообщений: 1
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 29 Июля 2003 14:44ИнфоПравкаОтветитьIP

Привет, коллеги !
Задача: необходимо зарядить конденсаторную батарею 0,02 Ф за 0,5с от 0 до 250 Дж от сети 50 Гц 220 В.
Структура: сеть 50 Гц, симисторный ключ, балласт, трансформатор, во вторичке - мост, конденсаторная батарея.
Изначально предполагал в качестве балласта дроссель. Однако тут проблемка: время аккомодации сердечников дросселя и трансформатора мне заведомо неизвестны, в случае, если у трансформатора оно окажется мЕньшим, ток в конденсаторы будет неограничен - срок службы конденсаторов будет убиен.
Альтернатива: конденсаторный балласт.
У кого есть опыт или соображения по данному вопросу - поделитесь, пожалуйста, в долгу не останусь.

Весельчак У
Moderator

Сообщений: 3862
Откуда: Санктъ-Питербурхъ
Регистрация: Декабрь 2000

написано 30 Июля 2003 03:59ИнфоПравкаОтветитьIP

Как часто надо заряжать конденсаторы, и важен ли КПД? Может просто резистор поставить? Можно коммутируемый.
Неплохо заряд начинать при проходе синуса через 0.

Dimitris
Junior Member

Сообщений: 2
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 30 Июля 2003 11:31ИнфоПравкаОтветитьIP

Процесс циклический, периодичность - 1,2 с min. Люфта в сторону облегчения жизни нет, возможно, за счет ужатия остальных процессов в цикле на заряд батареи будет около 0,7 с.
Хотя остальное время - для привода с конечными линейными скоростями.
Исходя из энергетики процесса (энергия/время) оперируем мощностью около 1 кВт, сеять еще 1 кВт в тепло недопустимо. Тут вопрос не столько в экономичности (промэлектроника), сколько в рассеянии тепла в ограниченном объеме девайса. Так что сеять из балласта в реактив безальтернативно.
Коммутация симисторного ключа по нуль-детектору предусмотрена.
Спасибо.

AlexOr
Member

Сообщений: 77
Откуда: СПб
Регистрация: Май 2003

написано 30 Июля 2003 15:53ИнфоПравкаОтветитьIP

0.5сек
это 50 полупериодов.
Почему не: транформатор, симисторный ключ, мост, балласт-дроссель, конденсаторная батарея.

Притом симисторный ключ с фазоимпульсным управлением. Всеравно нуль-детектор уже есть.
Плавненькое открытие и баллас-фильтр маленький.

Возьмите матлаб и моделируйте, ищите что лучше.

Dimitris
Junior Member

Сообщений: 3
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 30 Июля 2003 17:02ИнфоПравкаОтветитьIP

Тут соображения такие:
Трансформатор понижающий, ток во вторичке до 70 А, так что лучше коммутировать первичку.
В габаритах я ограничений не испытываю (повторюсь, промэлектроника), на первом месте надежность - ресурс работы 30 000 000 циклов min.
Вариант ФИР рассматривался изначально, пришлось отказаться, потому что 0,5 с - это ВСЕГО 50 периодов с частичной потерей времени на аккомодацию Ж-(
Спасибо за соучастие.

AlexOr
Member

Сообщений: 78
Откуда: СПб
Регистрация: Май 2003

написано 01 Августа 2003 05:43ИнфоПравкаОтветитьIP

Почему не: транформатор, мост, маленькая ВЧ конденсаторная батарея, ключ MOSFET, диод, ВЧ-дроссель, конденсаторная батарея.

Ключ от ШИМ.
Как хош так плано у открываешь.
Если дальше мыслить то еще датчик тока заряда конденсатора и обратная связь на ШИМ.
Чисто промышленное решение.

Dimitris
Junior Member

Сообщений: 4
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 01 Августа 2003 10:39ИнфоПравкаОтветитьIP

Потому что оперируем (в процессе зарядки батареи) с мощностью около 1 кВт. Так что понятия "маленькая батарея,...ВЧ-дроссель,..." очень условны.
Преобразователь для "быстрого" заряда батареи со сходными параметрами я встречал в компьютерном томографе. Мосфетов там и близко нет, делается это тиристорным преобразователем с резонанснымими коммутациями, оптимизация режимов по энергетике - через микропроцессорную систему. Не такая это простая штуковина.
Напомню, гарантийный срок наработки - 30 млн. циклов зарядки. Здесь главное - простота, и как следствие - надежность.
Спасибо.

AlexOr
Member

Сообщений: 79
Откуда: СПб
Регистрация: Май 2003

написано 01 Августа 2003 11:34ИнфоПравкаОтветитьIP

Кому что нравится но зацикливаться на чьем-то там решении это не солидно.

Про ВЧ.
Я говорю о 5-30 кГц.
Это смешные размеры как емкости так и дросселя.

А надежность определяется временем наработки на отказ, а не циклами заряда.
И простота не всегда есть надежность.

Dimitris
Junior Member

Сообщений: 5
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 01 Августа 2003 12:53ИнфоПравкаОтветитьIP

Решение не чье-то, а мое. Принято после анализа альтернативных вариантов.

Про ВЧ.
Описанный выше тиристорный преобразователь работает на 10-15 кГц. Размеры там отнюдь не смешные, так как определяются не только частотой преобразования, но и мощностью (токами).

Надежность устройства на аппаратном уровне определяется:
1. Количеством элементов.
2. Коэффициентами нагрузок оных.

Время наработки на отказ - один из надежностных параметров. Указывается обязательно в сочетании с вероятностью безотказной работы
Есть много других параметров задания надежности.

Простота - залог надежности. В сочетании с выполнением требований ТЗ - класс разработчика.

AlexOr
Member

Сообщений: 80
Откуда: СПб
Регистрация: Май 2003

написано 01 Августа 2003 14:43ИнфоПравкаОтветитьIP

3 Количеством и характером ошибок разработчика
4 Качеством сборки и настройки
5 КАЧЕСТВОМ элементов
6 Количеством и качеством исследований

Кстати в вашем случае надежность вобщем-то будет определятся формой тока заряда батареии, а не количеством элементов.

Спектрум гораздо проше PC IBM... И что с того?

А до какого напряжения заряжается эта батарея?
И что хорошего в тиристорах?
Они умеют открываться и закрываться за 50нс?
На них можно достичь падение менее 0.3В?

Dimitris
Junior Member

Сообщений: 7
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 04 Августа 2003 19:06ИнфоПравкаОтветитьIP

Согласен, не столь темпераментно!
Крайние случаи не берем - на ошибки права нет.
На исследования - времени нет.
Что до надежности (срока службы батареи), здесь, бесспорно, срок будет определять форма, точнее - начальные значения тока зарядки (в предложенном мной варианте). С другой строны, у батареи следующий цикл - разряд в течение 0,1 с, а это еще более тяжелый режим. Посему я и прибег к такому варианту.
До 150 В.
Ни фига хорошего в тиристорах нет. Я указывал на альтернативу построения дубового источника для быстрого заряда конденсаторной батареи. Кстати, насчет ударных токовых нагрузок тиристоры безальтернативны.
Что до падения на полупроводниках. Если Вы успели заметить, я вполне сознательно рассеиваю половину мощности в реактивном балласте, об общем КПД устройства тут речь и не шла.
Альтернатива - фазоимпульсный регулятор, но он должен быть достаточно интеллектуальным по управлению.
Исходные данные:
Сеть - +/- 10%
Точность зарядки - +/- 1%
Конденсатор по физике своей заряжается до амплитуды усеченной косинусоиды
Отслеживать необходимо ток зарядки
Задание угла отсечки САР производится постфактум, когда на процессы в текущем полупериоде повлиять уже нельзя.

Задача не такая легкая, как кажется на первый взгляд.

Весельчак У
Moderator

Сообщений: 3886
Откуда: Санктъ-Питербурхъ
Регистрация: Декабрь 2000

написано 05 Августа 2003 03:07ИнфоПравкаОтветитьIP

Dimitris
я вполне сознательно рассеиваю половину мощности в реактивном балласте, об общем КПД устройства тут речь и не шла.
Нонсенс. В реактивности мощность не рассеивается. О КПД речь всё-таки шла - сеять еще 1 кВт в тепло недопустимо - это уже КПД=50%.

Есть идея - использовать резонансный преобразователь, только как рассчитать с ходу не соображу.

Dimitris
Junior Member

Сообщений: 9
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 05 Августа 2003 11:29ИнфоПравкаОтветитьIP

Извините, зарапортовался. Не то имел в виду.

Ребята, укажите мне структуру, которая без напряга работает на емкость. Для них для всех это скрежет зубовный. Исключение - флайбек, но он, пардон, на такие мощности не делается.

Ну вы только подумайте, что вы предлагаете:
1) добавить выпрямитель (до 1 кВт)
2) емкостной сетевой фильтр (не менее 1000 мкФ)
3) мост, в худш сл - полумост с токами через ключи до 50 А
и все это для того, чтобы после транса вернуться к тому же выпрямителю.
Это для вящей пучести ?

AlexOr
Member

Сообщений: 84
Откуда: СПб
Регистрация: Май 2003

написано 05 Августа 2003 12:44ИнфоПравкаОтветитьIP

Dimitris
Ну вы только подумайте, что вы предлагаете:
1) добавить выпрямитель (до 1 кВт)
2) емкостной сетевой фильтр (не менее 1000 мкФ)
3) мост, в худш сл - полумост с токами через ключи до 50 А
и все это для того, чтобы после транса вернуться к тому же выпрямителю.
Это для вящей пучести ?

А кто это предлагал?

Было, почему не:
1) сеть ~220В +-10%
2) трансформатор (видимо, нужен вам просто для развязки)
3) диодный мост
4) маленькая ВЧ конденсаторная батарея примерно 20 мкФ.
5) ключ MOSFET (один)
6) диод (один)
7) ВЧ-дроссель (накопитель энергии - фильтр)
8) датчик тока
9) нагрузка - конденсаторная батарея.

5 управляется с использованием информации от 8.
Из-за малой емкости 4 естественно форма тока на выходе будет с просадками.
Емкость 4 специализированная.

Кстати, ток заряда 0.02 * 150 / 0.5 = 6 А

Трансформатор понижающий, ток во вторичке до 70 А, так что лучше коммутировать первичку.
Непонятно.

Dimitris
Junior Member

Сообщений: 10
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 05 Августа 2003 13:51ИнфоПравкаОтветитьIP

Напряжение пульсаций на специализированной 4 ? 150 В или чуть меньше ?
7 - дроссель 150 В 6 А. Мда-а...

AlexOr
Member

Сообщений: 85
Откуда: СПб
Регистрация: Май 2003

написано 05 Августа 2003 14:28ИнфоПравкаОтветитьIP

4) Да 150В, но на частоте 100Гц. Я ж говорю ВЧ емкость и ток на выходе с просадками будет, но разве это страшно.
7) И что тут такого? Он же ВЧ. Ну, примерно не более 0.5 кг.

Заметьте, что при соотв. материале сердечника 7 можно рабочую частоту поднять и до 100 кГц.

А что про 70А ?

Добавление от 05 Августа 2003 14:45:

По поводу надежности.
Необходимо обеспечить структурно – при превышении некоторой уставки тока по 8, ключ 5 закрывается. (естественно речь о единицах мкс)

Добавление от 05 Августа 2003 14:58:

А это единичная поделка «очумелые ручки» или что-то серьезное?
Потому что если единичная, то чего вообще парится, надо делать заряд через большой киловатный резистор. А ежели нет, то непонятно чего это нет времени и как спеша и без ошибок.

Весельчак У
Moderator

Сообщений: 3891
Откуда: Санктъ-Питербурхъ
Регистрация: Декабрь 2000

написано 06 Августа 2003 05:29ИнфоПравкаОтветитьIP

AlexOr
большой киловатный резистор
Написано же, что такое рассеяние тепла неприемлемо.

Dimitris
Так как насчёт закачки тока в индуктивность, а потом перекачки его оттуда в конденсатор?

AlexOr
Member

Сообщений: 86
Откуда: СПб
Регистрация: Май 2003

написано 06 Августа 2003 10:25ИнфоПравкаОтветитьIP

Весельчак У
Так как насчёт закачки тока в индуктивность, а потом перекачки его оттуда в конденсатор?
Вообще-то я это и преложил.
Или у вас более тонкий намек?

Dimitris
Junior Member

Сообщений: 11
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 06 Августа 2003 17:52ИнфоПравкаОтветитьIP

Не поделка это, а экспериментальный образец, который надо быстренько сделать. Аппарат серьезный - сварочный автомат. Отработаю на нем режимы, буду вылизывать и зарядное устройство, и пр узлы.
Киловаттный резистор - это утюг. Какого объема должен быть шкаф, чтобы в нем не расплавилась электроника при трехсменном режиме работы ?

Весельчак У
Moderator

Сообщений: 3894
Откуда: Санктъ-Питербурхъ
Регистрация: Декабрь 2000

написано 07 Августа 2003 01:43ИнфоПравкаОтветитьIP

AlexOr
Я предполагаю делать на 50 Гц, т.е. без преобразователей. Хоть и габариты больше, но всё равно меньше, чем конденсаторной батареи, а КПД может получиться больше.

AlexOr
Member

Сообщений: 87
Откуда: СПб
Регистрация: Май 2003

написано 07 Августа 2003 02:37ИнфоПравкаОтветитьIP

Весельчак У
Что-то я не пойму. Вы сговорились?
Какая еще большая конденсаторная батарея?
КПД больше вряд ли, а вот габариты и масса этого железа будут раз в 10-30 больше.

Странная тенденция. Например, аппараты для гальваники на 6000А 12В отечественные на тиристорах и железе весом по 400-600кг а импортные ВЧ преобразования по 60кг модульные да еще с интерфейсами всякими.
Видать, богата родина железом да медью.
А иначе это называется отсталость технологий проектирования.
Потому как все спешат, а вылизывать будут потом.

Dimitris
Junior Member

Сообщений: 13
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 07 Августа 2003 15:28ИнфоПравкаОтветитьIP

Пример не совсем к месту. Если в аппарате для гальваники мощностью 7 кВт можно сэкономить 540 кг меди с железом, то в моем случае речь будет идти о 10 кг экономии max, что не покроет затрат на комплектацию преобразователя.
Здесь вопрос скорее рациональности, чем отсталости
А батарея действительно внушительная.

AlexOr
Member

Сообщений: 88
Откуда: СПб
Регистрация: Май 2003

написано 07 Августа 2003 16:30ИнфоПравкаОтветитьIP

Dimitris
Пример не совсем к месту. Если в аппарате для гальваники мощностью 7 кВт можно сэкономить 540 кг меди с железом, то в моем случае речь будет идти о 10 кг экономии max, что не покроет затрат на комплектацию преобразователя.

Интересно. Люди получают массу 15% от НЧ варианта, а вы говорите о 10кг.
Вообще-то тр 2 тоже надо выкинуть. Тогда будет смысл.
А вам не приходит в голову, почему делают ВЧ преобразование даже в телевизорах?
Где мощности меньше вашей. И сколько экономят?

Кстати о мощности.
Вы заряжаете конденсатор от 0 до 250 Дж каждые 1.2 секунды значит мощность 208Вт.
Это уже не утюг.

А батарея действительно внушительная.
20мкФ на 250В это очень много?

Добавление от 07 Августа 2003 16:37:

И что там про 70 Ампер?

Dimitris
Junior Member

Сообщений: 15
Откуда: Львов, Галиция
Регистрация: Июль 2003

написано 07 Августа 2003 18:01ИнфоПравкаОтветитьIP

Коллега, мой опыт в преобразовательной технике 15 лет по самым скромным прикидам.
Телевизоры - продукт массового производства. Экономия на меди и стали там незначительная.
Преимущество - преобразователь СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ.
Батарея заряжается и разряжается каждые 1,2 с. На зарядку 0,5 с. Потери времени на аккомодацию пока оцениваются.
Емкость батареи 20 милифарад, или 20 мФ, или 0,02 Ф, или 20 000 мкФ.
Конденсаторы, предназначенные для работы в режиме цикл. заряд - разряд, больше "традиционных" по объему раза в 4, не менее.
70 А - пиковый допустимый ток в батарею, рассчитанный по surge для применяемых конденсаторов. Это верхняя планка для расчетов.

Ваш ответ:

Коды форума
Смайлики


Ник:    Пароль       
Отключить смайлики
Страницы: 1 2

Все время MSK

Склеить | Разбить | Закрыть | Переместить | Удалить

Новая тема | Написать ответ
Последние сообщения         
Перейти к:

Свяжитесь с нами | skunksworks.net

Copyright © skunksworks.net, 2000-2018

Разработка и техническая поддержка: skunksworks.net


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика