后备式交流电源的设想和改进。

阿杜1971

各位大师好。刚刚到一个新的岗位，上班没几天老板就给我任务了。这是个什么任务呢？

有些机器是不能随意停机的，在打雷时或其它瞬间停电时，会造成电机因为有惯性在转而控制器失电跳开的情况，如果不能在几秒钟内重新开机就会造成几百几千的损失，因此有必要设计制作一个在线后备式电源，在停电时能持续输出3秒钟以上的50Hz220伏或380伏交流电，保证接触器控制设备在3秒内保持吸合和正常工作。如果电力在3秒钟内能恢复，就可以不受影响继续生产。基本的电路我已经有了设想，但为了提高可靠性，需要增加同步切换功能，具体设想如下：220伏整流得到310伏直流，滤波储能用160-180只3.3法拉电容串联，用3只二极管串联为2.1伏左右分别并联在每只电容上充当均压电阻。再用SG3525或类似的驱动板控制四只25N120的IGBT管把310伏直流变成50Hz220伏的交流电，在不少于3秒的时间内保证后面的接触器等设备接续吸合和工作。由于整台机器的电机因为惯性还能持续运转，对生立产基本没影响。这时我们可以发现，整个电路是连续输出的，对这个电路的可靠性是一个挑战。现在的设想是：没有停电时，直接用电网的电，停电时迅速切换到本系统，这个响应时间大约不能超过50毫秒。下面是我的初步设想的电路图，但还有很多 问题，特别是后面的四只IGBT管长年累月的工作，最好是在停电时才进入工作状态，也就是说要设计一个快速切换电路。
还请各位大师不吝赐教。

carfield

直接上后备式UPS不行吗？这个可靠性要强很多吧

yun1991

这么多电容，一来电不得有冲击电流啊

myrydddddd

电容不建议串那么多个，超级电容过冲是会炸的，和锂电池一样的危险，串数太多电阻均压是不大靠谱的。
建议直接开启变频器的瞬停不停功能（不同厂家叫法不一样），你用电机惯性发电，维持变频器在工作3秒是没问题的
惯性不够建议直接用在线式的UPS

阿杜1971

carfield 发表于 2021-7-28 12:12
直接上后备式UPS不行吗？这个可靠性要强很多吧

是在线式UPS吧？这个方案我也考虑过，那就是要蓄电池的了，长期在线工作电瓶几年一换，也是一项费用，我这个方案我算了下成本不到300，好像有一定的优势，况且电器控制有的是220，有的是380，不同的设备不一定的。

阿杜1971

yun1991 发表于 2021-7-28 12:56
这么多电容，一来电不得有冲击电流啊

这个可以用负温度系数电阻NTC缓冲，应该能解决，为提高缓冲效果和提高可靠性，可以两并两串。

阿杜1971

myrydddddd 发表于 2021-7-28 13:06
电容不建议串那么多个，超级电容过冲是会炸的，和锂电池一样的危险，串数太多电阻均压是不大靠谱的。
建议 ...

每个电容的防过冲和均压，由三只普通二极管串联完成，利用二极管的正向0.7伏左右的压降，使每个电容上的电压不超过2.2伏，相比于超级电容的2.7伏耐压，冗余应该足够了。开启变频器的瞬停不停功能，这个我可以试试，也不知能否实现。利用电机惯性发电，以维持变频器继续工作这个也没试过。但有一点可以肯定，机组的惯性的足够的。

拆机专家123

蓝色字体不错，不伤眼睛，
这么热换啥新单位，
成熟ups系统稳定用在单位无需DIY还不稳定，帮老板省钱？

阿杜1971

拆机专家123 发表于 2021-7-29 07:41
蓝色字体不错，不伤眼睛，
这么热换啥新单位，
成熟ups系统稳定用在单位无需DIY还不稳定，帮老板省钱？ ...

还有单相交流380伏50Hz的UPS吗？我需要220和380两种电压的。单相交流220伏50Hz的500瓦UPS价格也要600以上 。我这个方案就算全部委托制造，也不会超过400块一个，而且不用换电瓶，新到一个单位，展示一下才能也是必要的，一个平庸的人，哪个老板愿意高看你。

myrydddddd

阿杜1971 发表于 2021-7-28 15:10
每个电容的防过冲和均压，由三只普通二极管串联完成，利用二极管的正向0.7伏左右的压降，使每个电容上的 ...

直接二极管肯定不行的啊，还要串电阻进去，不串电阻，只要电源电压高一点，二极管就会热死或击穿
需要多大功率，逆变部分最省事稳定安全的就是买一个通用变频器，直接给他直流就好

简燕

阿杜1971 发表于 2021-7-29 08:05
还有单相交流380伏50Hz的UPS吗？我需要220和380两种电压的。单相交流220伏50Hz的500瓦UPS价格也要600以上 ...

成品的单相220V,三相380V的UPS都有.如果电压不合适,UPS输出端可加变压器.

你设计的这个电路,在现场是否可行,先要看负载到底是什么,功耗有多大,功率因数是多少.

连续生产的工业场合,从可靠性和可维护性角度,一般不会用DIY类部件.

再者,后备式电源,在带感性负载情况下,必须要跟踪电网的相位,否则,切换之刻,就是炸机之时.

阿杜1971

myrydddddd 发表于 2021-7-29 14:00
直接二极管肯定不行的啊，还要串电阻进去，不串电阻，只要电源电压高一点，二极管就会热死或击穿
需要多大 ...

变频器从0Hz到50Hz输出最快也得好几秒吧？黄花菜都凉了。
电容并联二极管，是为了均压不是为了充电。
但你的说法提醒我了，每个电容再加一个一欧姆电阻，
应该可以应付非正常的高压，比如220伏升高至250伏。
超级电容电压为2.7伏，160个电容总电压可达432伏，
换算成交流电压为299伏，应该够了。

阿杜1971

简燕 发表于 2021-7-29 14:11
成品的单相220V,三相380V的UPS都有.如果电压不合适,UPS输出端可加变压器.

你设计的这个电路,在现场是否可 ...

第一，UPS加变压器，成本太高，重量也不小；
第二，负载主要就是一个120瓦的伺服电机还有4个接触器两个时间继电器，功率大约200瓦以下，功率因数未知。
第三，老板自己要我做的，只要我做了肯定会用；
第四，负载中没有交流电机，不用跟踪相位。

这个电路系统就算不设计自动切换电路，也能正常使用，但后面4只功率管每天24小时不停的工作，我怕它们会坏得快。这才有了加装自动切换电路的想法。

yiguangqiang

觉得无需增加切换电路，买品质好点的部件。降低工作条件，注意良好散热，充分考虑极端情况（比如雷击啊，零线断路造成的电压升高啊）等等。

阿杜1971

yiguangqiang 发表于 2021-7-30 04:58
觉得无需增加切换电路，买品质好点的部件。降低工作条件，注意良好散热，充分考虑极端情况（比如雷击啊，零 ...

其实我也觉得不是十分的必要，如果有简单可靠的切换电路的话安排一个也行。后面SG3525驱动小板与输出功率管之间的连接和匹配元件还没想好，网上找了几天也没找到合适的，你有这种电路图吗？能否也帮我找下？谢谢。