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后备式交流电源的设想和改进。

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发表于 2021-7-28 11:59:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
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。


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发表于 2021-7-28 12:12:18 | 显示全部楼层
直接上后备式UPS不行吗?这个可靠性要强很多吧
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发表于 2021-7-28 12:56:21 | 显示全部楼层
这么多电容,一来电不得有冲击电流啊
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发表于 2021-7-28 13:06:33 | 显示全部楼层
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
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 楼主| 发表于 2021-7-28 14:56:04 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发表于 2021-7-28 14:59:01 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发表于 2021-7-28 15:10:02 | 显示全部楼层
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。
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发表于 2021-7-29 07:41:05 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
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?
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 楼主| 发表于 2021-7-29 08:05:09 | 显示全部楼层
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。
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发表于 2021-7-29 14:00:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 myrydddddd 于 2021-7-29 14:04 编辑
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
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发表于 2021-7-29 14:11:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 简燕 于 2021-7-29 14:43 编辑
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.

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 楼主| 发表于 2021-7-29 14:49:07 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发表于 2021-7-29 15:05:39 | 显示全部楼层
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。
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发表于 2021-7-30 04:58:48 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发表于 2021-7-30 07:46:14 | 显示全部楼层
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。
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