Требуется В Помощь В Проектировании Силовой Части Ибп Плазмохимической Установки

[Roman_msk]

Уважаемые форумчане,

есть задача разработать ИБП для установки по напылению тонких пленок, магнетрон в свою очередь запитывает магнетрон который и распыляет гетер с мишени на подложку в среде высокого вакуума ... пардон увлекся))

Прошу помочь в расчете силового каскада, а именно подбор ключей, индукторов, силовых конденсаторов, силового трансформатора, а также остальных компонентов (снаберов, демпферов ...)

итак, исходные данные таковы:

1) максимальное выходное напряжение (Vdc) = 800В

2) минимальное выходное напряжение (Vdc) = 200В

3) максимальный выходной ток (Adc) = 10А

4) питающая сеть - 3 фазы, поэтому порядка 510В в постоянке после выпрямителя

5) силовая часть - полный мост

6) управление цифровое от микроконтроллера, т.е. задавать скважность и частоту задаем контроллером, но на момент отладки буду использовать 495-ку как задающий генератор

Прошу оказать поддержку/помощь в проектировании мощного БП, надеюсь что на форуме найдется специалист кто практикует разработку подобных БП и найдет как время, так и желание помочь в расчете, рекомендациях в построении, защите от ЭМП и пр.

Заранее благодарен всем откликнувшимся!

пысы: прошу не предлагать купить готовый ИБП за 5KUSD, я знаю, похожие изделия существует ... ответ будет предсказуем!

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[ZAPAL]

1) максимальное выходное напряжение (Vdc) = 800В

2) минимальное выходное напряжение (Vdc) = 200В

3) максимальный выходной ток (Adc) = 10А

4) питающая сеть - 3 фазы, поэтому порядка 510В в постоянке после выпрямителя

5) силовая часть - полный мост

Достаточно сложное требование.. по диапазону напряжения... но я бы пошел по следующему пути..

1. выпрямленное с 380 вольт напряжение - под 600 вольт.. слишком большой и жирный кусок - для того что бы переварить его разом..

Поэтому нужно сделать трехфазный выпрямитель - с нейтралью.. и фильтром из двух последовательных конденсаторов..

тогда заявленная мощность 8 кВт - разделится на 2 участка сетевого выпрямителя по 300 вольт..

т.е. трехфазный выпрямитель - можно будет нагрузить двумя отдельными инверторами - работающими автономно от плюса и минуса относительно нейтрали..

а это уже приемлемая задача.. и по цене 2-х сварочных инверторов.. и по возможностям..

нужно взять за основу два отдельных сварочных инвертора мощностью около 4-5 кВт..

каждый инвертор - будет выдавать от 100 до 400 вольт.. 10А. Их соединяем последовательно..

в сумме получится искомое 200-800 вольт.. 10А.. (даже и не предполагал что для напыления - требуются такие мощности)..

приблизительно так.. в детали еще не вникал - ибо после ночи башка толком не соображает..

Прошу помочь в расчете силового каскада, а именно подбор ключей, индукторов, силовых конденсаторов, силового трансформатора, а также остальных компонентов (снаберов, демпферов ...)

Любая готовая схема импульсного сварочного аппарата - с измененной вторичной обмоткой.. и соответствующими напряжению выпрямительными диодами и конденсаторами..

останется только правильно состыковать систему управления..

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[KRAB]

"...Прошу оказать поддержку/помощь в проектировании мощного БП..." - судя по написанному у нас это звучит как: "дайте воды попить, а то есть так хочется, сто негде переночевать...." Чем тебе помочь? Денег прислать на оплату разработчику?! Так на чужом "бую" в рай не прокатишься ...

Изменено 7 ноября, 2015 пользователем KRAB

[Реклама]

Особенности хранения литиевых аккумуляторов и батареек

Потеря емкости аккумулятора напрямую зависит от условий хранения и эксплуатации. При неправильном хранении даже самый лучший литиевый источник тока с превосходными характеристиками может не оправдать ожиданий. Технология, основанная на рекомендациях таких известных производителей литиевых источников тока, как компании FANSO и EVE Energy, поможет организовать правильный процесс хранения батареек и аккумуляторов. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Roman_msk]

1) максимальное выходное напряжение (Vdc) = 800В

2) минимальное выходное напряжение (Vdc) = 200В

3) максимальный выходной ток (Adc) = 10А

4) питающая сеть - 3 фазы, поэтому порядка 510В в постоянке после выпрямителя

5) силовая часть - полный мост

Достаточно сложное требование.. по диапазону напряжения... но я бы пошел по следующему пути..

1. выпрямленное с 380 вольт напряжение - под 600 вольт.. слишком большой и жирный кусок - для того что бы переварить его разом..

Поэтому нужно сделать трехфазный выпрямитель - с нейтралью.. и фильтром из двух последовательных конденсаторов..

тогда заявленная мощность 8 кВт - разделится на 2 участка сетевого выпрямителя по 300 вольт..

т.е. трехфазный выпрямитель - можно будет нагрузить двумя отдельными инверторами - работающими автономно от плюса и минуса относительно нейтрали..

а это уже приемлемая задача.. и по цене 2-х сварочных инверторов.. и по возможностям..

нужно взять за основу два отдельных сварочных инвертора мощностью около 4-5 кВт..

каждый инвертор - будет выдавать от 100 до 400 вольт.. 10А. Их соединяем последовательно..

в сумме получится искомое 200-800 вольт.. 10А.. (даже и не предполагал что для напыления - требуются такие мощности)..

приблизительно так.. в детали еще не вникал - ибо после ночи башка толком не соображает..

Прошу помочь в расчете силового каскада, а именно подбор ключей, индукторов, силовых конденсаторов, силового трансформатора, а также остальных компонентов (снаберов, демпферов ...)

Любая готовая схема импульсного сварочного аппарата - с измененной вторичной обмоткой.. и соответствующими напряжению выпрямительными диодами и конденсаторами..

останется только правильно состыковать систему управления..

Благодарю за подробное описание и совет/рекомендации одного из вариантов реализации ...

Хотел спросить, почему Вы считаете что 500-600В трудно перевариваемые? Я бы понял, если бы на дворе были начало 2000-х когда о напряжениях свыше 400В говорили и подразумевали тиристорные преобразователи, сейчас есть кличи как мосфеты, так и IGBT на напряжения 650-1200В, а учитывая что будет мостовая схема, а не однотактная, то и 600В на входе можно смело делить по полам т.к. на стоке/коллекторе будет уже будет 300В при мостовой схеме применения.

Может я чего-то не допонимаю, я ранее не сталкивался с мощностями свыше 500Вт, поэтому допускаю что есть своя специфика ... прошу пояснить, поскольку интересно для собственного понимания!

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[ZAPAL]

Хотел спросить, почему Вы считаете что 500-600В трудно перевариваемые?

Ну, если вы найдете в Инете - инверторы со входным напряжением 600 вольт - возьму свои слова обратно... )))))..

Я ведь вроде изначально и толковал - что напряжение будет двойное.. 300+300 вольт.. а не одиночное на 600 вольт..

Или не по русски пишу??

поэтому даже мощные сварочные инверторы с питанием 380 вольт - имеют внутри два источника 300 + 300 вольт.. - относительно нейтрали.

и по факту - две группы транзисторных ключей - работающих на один импульсный трансформатор..

А вообще - я бы плюнул на этот трехфазный выпрямитель..

и сделал бы три отдельных инвертора - от 220 вольт.. каждый будет работать от отдельной фазы..

В итоге - простые недорогие блоки, равномерная нагрузка сети.. как и задумывалось..

Тогда мощность каждого инвертора снижается до 3-х кВт и напряжение до 270 вольт - что резко снижает стоимость комплектующих..

Может я чего-то не допонимаю, я ранее не сталкивался с мощностями свыше 500Вт,

Вот с этого - и надо было начинать - с первого поста..!!!

Тогда проще забить на эту тему.. ибо если нет опыта в в импульсной технике - собрать такой агрегат инверторного типа - будет вообще нереально..

Тогда проще намотать мощный трансформатор на 380 вольт - однофазный.. многообмоточный, скажем по 200 вольт - 4 штуки..

с несколькими тиристорными выпрямителями - соединенными последовательно..

И все.. 4 тиристорных блока - работающих ан общий сглаживающий дроссель и фильтр.. результат достигнут..

намного проще и понятнее.. хотя тяжеловат и громоздкий..

ЗЫ.. 4 группы выпрямителей дадут более плавную регулировку.. чем скажем 2 группы по 400 вольт..

хотя, я не знаю ваших требований к стабильности тока..

может опять какой нежданчик вылезет... ))))..

Собирайте вот это - оптимальный вариант... неубиваемая штука...

Весь ж.д транспорт переменного тока - на ней работает..

http://www.freepatent.ru/images/patents/143/2322749/2322749-s2.gif

[Roman_msk]

to Zapal,

благодарю за скорый ответ!

Я учту ваши советы и рекомендации ...

[ZAPAL]

При сборке многозонного тиристорного регулятора что на рисунке (что я дал выше) - есть нюансы по напряжению...

потребуются тиристоры- с двойным запасом по напряжению..

есть способ сделать на низковольтных тиристорах - путем некоторого усложнения схемы...

на случай если вдруг - не найдется тиристоров напряжением 1600 вольт..

то можно будет сделать на тиристорах 400 вольтных...

[Serg SP]

а учитывая что будет мостовая схема, а не однотактная, то и 600В на входе можно смело делить по полам т.к. на стоке/коллекторе будет уже будет 300В при мостовой схеме применения.

Может я чего-то не допонимаю,

Судя по подобным заключениям, вы многого недопонимаете. Вооружитесь правильной литературой и проштудируйте её для начала.

ЗЫ если надумаете делать несколько инверторов с использованием нейтрали, как рекомендует ZAPAL, не забудьте поставить на входе каждого отдельного ИИП корректор коэффициента мощности. Иначе нейтраль просто не выдержит такого издевательства и отгорит. От себя выскажу такое мнение: не советую так делать, ККМ - довольно дорогое устройство, а вам нужно будет их ставить несколько штук (как минимум 2, но это не правильное решение, нагрузка по фазам в уважающих других потребителей устройствах должна быть более - менее одинаковой, поэтому нужно ставить 3 преобразователя).

Мне видится такое решение: на входе трёхфазный выпрямитель (схема Ларионова), далее 2 одинаковых ИИП, работающие впараллель. Выбор мостовой схемы ИИП пмсм не самое удачное решение для резкопеременной нагрузки, посмотрите в сторону двухключевых однотактных мостов (т.н. косых мостов). Ключи минимум 900 вольтовые, а лучше 1200 вольтовые. К примеру, очень неплохи FGL40N120AND. Частота работы преобразователя 30 - 50 кГц в зависимости от элементной базы.

Изменено 8 ноября, 2015 пользователем Serg SP

[ZAPAL]

Мне видится такое решение: на входе трёхфазный выпрямитель (схема Ларионова), далее 2 одинаковых ИИП, работающие впараллель.

Давать такие совету человеку - не занимающемуся импульсной техникой - довольно странно...

Собрать инвертор - работающий от 600 вольт... при всем своем опыте - я бы даже сейчас не рискнул..

Да еще с выходом на 800 вольт - в параллель?? Сурово..

Не дадите ли ссылочку, где можно поглядеть на такую схемотехнику?? Уж очень любопытно - чисто технически...

Реально работающие с выхода трехфазного выпрямителя 380 вольт..

[Serg SP]

Впараллель - имелось в виду не обязательно и выходы ИИП впараллель. ТС чётко сказал вначале: собирается проектировать и собирать источник сам. Т.е. сварочники перетряхивать не намерен. Просил помочь с выбором ключей, конденсаторов, расчётом индуктора и снабберов.

Схема ИИП 8 кВт есть только довольно условная, в общих чертах. Производитель не даёт подробных схем. Фото могу завтра выложить, на работе у меня имеется несколько источников, полные мосты с работой от выпрямителя 3-х фазного. Используется полный мост, т.к. нагрузка постоянная, без резкого изменения (зарядные устройства для свинцово-кислотных АБ).

ЗЫ что за умник минуснул мне, знать бы? Не суди, да не судим будешь!

[Roman_msk]

to Serg SP,

благодарю за ответ!

Я также считаю что наиболее прозрачный путь (хоть и не лишен подводных камней), а именно это трехфазный выпрямитель и мостовой преобразователь, но я все-же надеюсь что появится возможность обсудить схемо-техническое решение и практические рекомендации по печатке и особенностям конструирования силовой части преобразователя на 6-8КВт.

Очень интересен практический опыт конструирования ...

[Serg SP]

Роман, фото полного моста на 8 кВт завтра выложу, но всё же озвучьте ответ на вопрос: будет нагрузка резкопеременной или нет? Имеется в виду , будет нагрузка таковой, что от холостого хода вплоть до к.з., с резкими изменениями? Если нет, то полный мост годится. Если да, то задача для моста непростая.

[ZAPAL]

Просил помочь с выбором ключей, конденсаторов, расчётом индуктора и снабберов.

Схема ИИП 8 кВт есть только довольно условная, в общих чертах.

ЗЫ что за умник минуснул мне, знать бы? Не суди, да не судим будешь!

Ну тогда дело в шляпе.. проект в надежных руках.. Подбор "индукторов" ))), снабберов и ключей - полагаю вы взяли на себя..

Хотя зачем снабберы - в полном мосте?? или вы опять имели в виду что то другое?

Сочту за честь, ознакомится с технологией проектирования полного моста - с питанием инвертора от 380 вольт..

Скажу честно - мне на это так и не хватило смелости...

[Roman_msk]

то Serg SP,

ВАХ сварочного аппарата не подходит однозначно для нашего применения, поскольку в процессе напыления именно магнетронным способом исключается процесс дугообразования! В процессе откачки среды из камеры источник питания работает в режиме холостого хода 800В и 10мА и одновременно отслеживается/ограничивается ток, при достижении вакуума 10^-1Pa можно повышать ток при этом допускается снижение напряжения до 600В (при максимальном токе) и тогда возникает коронный разряд и как следствие плазма на поверхности мишени, поскольку также напускается аргон.

как резюме, требуется источник который сможет работать как в режиме ток, так и в режиме напряжения ...

to Zapal,

на мой взгляд Вы ведете себя не правильно, тем более для модератора!

не понимаю как может быть полезен Ваш сарказм и иронические высказывания?

то Serg SP,

наверно я все же не полностью ответил на Ваш вопрос о характере нагрузки ... БП должен пресекать резкие переходы из режима напряжения в режим тока ибо это будет означать КЗ или близкое к режиму КЗ.

нагрузка не должна быть резкопеременной!

[ZAPAL]

to Zapal,

на мой взгляд Вы ведете себя не правильно, тем более для модератора!

не понимаю как может быть полезен Ваш сарказм и иронические высказывания?

Сарказм и ирония - не не вписаны в правила форума.. Тем более что - ничего не нарушается..

Но, раз такое дело, мешать вам скакать по минному полю не буду.. молча постою в стороне..

просто любопытно - чем тема закончится в сухом остатке..

Но когда бахнете вдребезги первый мост из высоковольтных транзисторов -

нехилой стоимостью, надеюсь что до вас дойдет и ирония и сарказм..

[Roman_msk]

то Zapal,

если бы я боялся подобных страшилок, то я наверно не стал бы разработчиком РЭА))))

к тому-же я уже сталкивался с тем как и кондеры и ключи взрываются от "сквозняков", главное на мой взгляд не бояться как такогового взрыва, а уметь анализировать почему это произошло и находить решение!

ну и конечно соблюдать ТБ)))

[ZAPAL]

а уметь анализировать почему это произошло и находить решение!

Я рад за вас.. Вдвойне рад - что вы не пошли в конструирование парашютов...

было бы некошерно - отдирать останки парашютиста от земли - и анализировать почему это произошло...

Не находите - что умение анализировать - слегка запоздало?

Хлопнул мост из 4-х транзисторов по 500 рублей, сел проанализировал,

еще раз хлопнул - еще раз проанализировал..

Романтика...

Ну раз тут такие спецы - я вообще чувствую себя недоучившимся ПТУшником среди академиков..

Бывайте..

[medveddoff]

В давние времена похожий источник обсуждался по поводу хотелок радиолюбителей, использующих ламповый передатчик и некий Гиратор показывал такой вариант реализации:

Ближе к теме был источник в виде фазного моста, который обсуждался на форуме у Володина в теме c названием "источники питания в мягкой коммутации" Power Electronics • Просмотр темы - Источники питания в мягкой коммутации(zvs) и использовался в магнетроне для напыления всякоразных плёнок. Правда точёк там был 2А, а напряжение 550В. Если топикстартер не поленится, то может зайти и посмотреть как оригинал, так и варианты от форумчан.

Изменено 8 ноября, 2015 пользователем medveddoff

[Roman_msk]

то meddvedoff,

спасибо за ссылку, завтра почитаю тот форум, возможно поможет, но полагаю что по ссылке предоставленной Вами, рассматривается самоделки камер на малые магнетронные или дуговые испарители, у меня же задача рассмотреть возможность замены тиристорного преобразователя, современным преобразователем тем самым улучшить как выходные характеристики, так и масса-габаритные.

завтра выложу фото нашей установки ...

[medveddoff]

у меня же задача рассмотреть возможность замены тиристорного преобразователя, современным преобразователем тем самым улучшить как выходные характеристики, так и масса-габаритные.

Однозначно-фазный мост, поскольку он легко может регулировать выход в широких пределах без опасения пропуска узких импульсов, что свойственно классическому ШИМ-регулятору. Кроме того, фазник запросто обеспечивает баянирование тех же угольных полевиков без звона их паразитных емкостей при обеспечении режима мягкой коммутации, а это и к.п.д. и габариты.

Насчёт фазника вам имеет смысл пообщаться с коллегой под ником HEX, которого можно найти на http://electronix.ru/forum/index.php?showforum=201 и реже у Володина.

Изменено 8 ноября, 2015 пользователем medveddoff

[Serg SP]

Как и обещал, фото (и видео) отчёт по мощным ИИП, на сегодняшний момент имеющимся у меня на руках. Можно увидеть и снабберы на каждом ключе, и выпрямитель трёхфазный без ноля и т.д. и т.п. В двух частях на Яндекс Диске, разместить ссылки напрямую не представляется возможным, в архиве документ Word со ссылками.

Не стал сжимать фото, чтобы можно было повнимательней разглядеть нюансы.

Ссылки на файлы.rar

[Roman_msk]

то Serg_SP,

огромное спасибо ... материал очень интересен! Я так и планировал использовать в первичной цепи - трехфазный выпрямитель, а затем полноценный мост!

Значит рыть буду дальше в этом-же направлении ...

Хотел у Вас спросить, может есть возможность списать основные компоненты по выпрямителю 3-х фазному, параметры по снаберам, разделительная емкость (последовательная между трансформатором и диагональю моста), ключам и примерные габариты трансформатора?! может будет такая возможность ...

[Roman_msk]

Хотел спросить,

если использовать схему Ларионова 3-х фазного выпрямителя, а затем полноценный мост, то напряжение сток-исток (коллектор-эмиттер если IGBT) каким оптимальный выбор будет по принципу "необходимо и достаточно"? К примеру после конденсаторов будет 530В постоянки, если в мосту использовать ключи на 650В, будет ли надежно?

Может кто из практиков посоветует как грамотно заложить процент надежности?!

[ZAPAL]

К примеру после конденсаторов будет 530В постоянки, если в мосту использовать ключи на 650В, будет ли надежно?

Не будет там 530 вольт.. будет больше.. И надежно не будет - ваабще не будет.. кирдык им придет сразу и навсегда..

Потому что в сети 380 вольт - по госту допустимо 10% перенапряжение.. а бывает и больше..

с пересчетом - на амлитудное.. может получится под 600 или чуток больше.. на холостом ходу..

то Zapal,

если бы я боялся подобных страшилок, то я наверно не стал бы разработчиком РЭА))))

и какие ключи собрались использовать на 650 вольт? можете назвать?

надеюсь я не обидел сарказмом и иронией - инженера-разработчика РЭА..?

а достаточный запас надежности - как минимум двойной.. особенно во входных ключах инвертора.. ИМХО.

[Roman_msk]

уважаемый Zapal,

я не в том возрасте чтобы обижаться на детские выпады))

что касается вопроса, то планирую использовать IKW50N65F5FKSA1 http://www.digikey.com/product-search/en?vendor=0&keywords=IKW50N65f5

из материалов которые предоставил Serg_SP, в одном из зарядников стоят ключи IXFX27N80Q на 800В, по сему и вопрос, какой запас надежности и исходя из каких принципов, т.е. что нужно учитывать при работе инвертора при максимальной нагрузке и возможном КЗ на выходе ...