Inversor 50kW 60Hz 246V

Necesito instalar un inversor de 50kW para una casa, pero no quiero vender mis riñones para que esto suceda. Tolere lo absurdo de esta solicitud antes de descartarla. En el pasado, recuerdo armar un controlador de transformador de 60 Hz (ajustable) con dos 2N3055 y funcionó muy bien. Recuerdo que también usé otras válvulas y obtuve enormes niveles de potencia máxima antes de que explotaran los componentes, así que sé que este tipo de cosas es una posibilidad.

Usaré 48 voltios (72 o 96 PODRÍAN ser una opción) y conduciré esto con baterías de ciclo profundo. El consumo de energía constante se estima en 25kW, aunque si todo funciona al mismo tiempo, los motores arrancan, etc., he duplicado la clasificación. Realmente no queremos caídas de energía cuando algo se inicia durante 20 segundos. Quiero usar algunos transformadores de carga de montacargas o simplemente agregar devanados a un transformador 220-408 para un aumento de 48V-246V. Me doy cuenta de que las demandas actuales pueden ser del orden de los 3000 amperios, pero estamos preparados para eso.

Mi pregunta principal es qué tan factible sería hacer un inversor paralelo masivo como este. Unos cientos de MOSFET estarían bien. Esperamos una señal de onda sinusoidal relativamente limpia, por eso no hemos investigado los IGBT de bajo voltaje. Me imagino que el equilibrio de carga entre los bancos MOSFET puede ser difícil. ¿Debería considerar el uso de MOSFET muy grandes en lugar de muchos más pequeños? Esperamos un controlador muy simple que pueda alimentar n bancos para la escalabilidad. ¿Sería posible algún tipo de configuración push-pull (muy simple)? No estamos demasiado preocupados por el voltaje de precisión, siempre que esté dentro del 5-10%.

¡Gracias por su ayuda!

========ACTUALIZAR==========

Esta es definitivamente una amplia gama de preguntas, pero necesito resolver algunos detalles antes de pensar en un esquema.

Para responder algunas preguntas... La energía eléctrica es intermitente y, a menudo, no está disponible durante semanas en el invierno. Hay tres pozos en mi propiedad. Uno para la casa y la tienda, otro para un edificio en la colina y otro para el ganado a un tercio de milla de distancia. Tengo mucha experiencia con los niveles de potencia de los que hablo y también con la construcción de pequeños inversores / otros circuitos. Operamos soldadoras, bombas hidráulicas, servidores y redes, un poco de todo.

Dividir cargas es técnicamente posible, pero muy poco práctico debido a cómo se distribuyen e integran físicamente las cosas. Debido a lo rural que somos (LEJOS de cualquier tipo de regulación), no estamos obligados a realizar inspecciones ni a seguir códigos oficiales. Eso NO significa que no lo hagamos. Todo lo que quiero decir es que tenemos más libertad en nuestra ingeniería y podemos impulsar algo menos convencional. Tenemos la intención de utilizar precauciones de seguridad excesivas, como cable 4/0, 500 MCM, lo que sea necesario para garantizar la seguridad y la eficiencia.

Actualmente, debido a nuestra ubicación, no estamos cerca de líneas eléctricas trifásicas ni al final de la línea, por lo que la energía disponible es bastante limitada. Con frecuencia activamos el interruptor en el lado de alto voltaje del poste, lo que requiere que la compañía eléctrica lo reinicie. Esto probablemente se deba a que estamos ejecutando todo con un transformador de 17 kVA. Estamos aumentando 250 V a 7200 y enviándolo a otro edificio porque la compañía eléctrica quería cobrar ~ $ 60K por una nueva línea. Nuestra línea es igual de segura y nos cuesta alrededor de $2000. Nuestras necesidades de energía definitivamente requieren esto.

Cargamos las baterías con paneles solares (actualmente solo alrededor de 10kW), pero estaremos fuera de la red cuando resolvamos el problema del inversor. Hacer funcionar un generador diesel tendrá un costo prohibitivo y un mayor mantenimiento para funcionar todos los días.

===========Demanda de energía=============
30hp presione 30KW
10HP presione 12KW
10hp compresor de aire (~50a 230v) ~12KW
ventiladores / sopladores ~3KW
Bombas de pozo ( ~2KW cada uno) x3 (2 en funcionamiento) 0-6KW
Amoladoras, sierras, etc. herramientas eléctricas 2-15KW
Soldador 4-12KW
Calentador de inducción 7.5KW
Elevadores hidráulicos 5KW - 10KW
Calentador de agua 4500w x2 4.5-9KW
Estufa de leña en casa, calefacción eléctrica en bien casas y tiendas (5KW) ¿
Sistemas de CA para casas y tiendas 12KW?
Artículos menos usados ​​o triviales no incluidos...

El voltaje cae a alrededor de 190v cuando estamos usando los dispositivos más grandes. Nuestro transformador de polo invierte el interruptor de HV cuando consume alrededor de 450 amperios en el secundario. Casi todos los dispositivos se usan de manera intermitente, por lo que el uso promedio es mucho más bajo de lo que muestran las cifras anteriores.

¡Demasiado amplio! Limitar la búsqueda. Publicar esquema.
El inversor de onda sinusoidal de 50 kW es toda una tarea. Le sugiero que divida sus circuitos de suministro para separar esas cargas que realmente deben tener un suministro de onda sinusoidal... probablemente menos de 2 kW en total. El resto se puede ejecutar en inversores de onda sinusoidal modificada (onda cuadrada realmente). ....mucho más barato en general para comprar unidades. Solo para seguir ... los inversores en este tipo de nivel de potencia contienen mucho humo mágico y luz azul, a menos que realmente tenga experiencia en estas formas de diseño, sería una mala idea intentarlo.
Comencemos con la parte simple. ¿Por qué necesita 50kW o incluso 25kW? Mi casa tiene un generador de respaldo de 8.5kW, y eso mantiene todo funcionando excepto la bomba del pozo. No tengo Aire Acondicionado, pero aun así no necesitaría 25kW.
Cualquier cosa del orden de 1000A sostenido no será barata. Vi algunos productos en aliexpress por $ 5K y creo que es lo más bajo que se puede lograr. Honestamente, no creo que sea legal construir un dispositivo de este tamaño y usarlo en un área poblada.
Cuanto más pienso en esto, más loco suena. ¿Cómo vas a cargar las baterías? ¿Por qué no usar un generador o una red eléctrica? Qué está consumiendo los 25kW, etc. Estoy seguro de que tiene algún concepto erróneo más atrás en su razonamiento o planificación que lo ha llevado a considerar esta idea.
Definitivamente es amplio, pero necesito aclarar algunos detalles antes de siquiera pensar en un esquema.
Para responder algunas preguntas... La energía eléctrica es intermitente y, a menudo, no está disponible durante semanas en el invierno. Hay tres pozos en mi propiedad. Uno para la casa y la tienda, otro para un edificio en la colina y otro para el ganado a un tercio de milla de distancia. Tengo mucha experiencia con los niveles de potencia de los que hablo y también con la construcción de pequeños inversores / otros circuitos. Operamos soldadoras, bombas hidráulicas, servidores y redes, un poco de todo.
Dividir las cargas es técnicamente posible, pero muy poco práctico debido a cómo se distribuyen e integran físicamente las cosas. Debido a lo rural que somos (LEJOS de cualquier tipo de regulación), no estamos obligados a realizar inspecciones ni a seguir códigos oficiales. Eso NO significa que no lo hagamos. Todo lo que quiero decir es que tenemos más libertad en nuestra ingeniería y podemos impulsar algo menos convencional. Tenemos la intención de utilizar precauciones de seguridad excesivas, como cable 4/0, 500 MCM, lo que sea necesario para garantizar la seguridad y la eficiencia.
Actualmente, debido a nuestra ubicación, no estamos cerca de líneas eléctricas trifásicas ni al final de la línea, por lo que la energía disponible es bastante limitada. Con frecuencia activamos el interruptor en el lado de alto voltaje del poste, lo que requiere que la compañía eléctrica lo reinicie. Probablemente esto se deba a que estamos ejecutando todo con un transformador de 17 KVA. Estamos aumentando 250v a 7200 y enviándolo a otro edificio porque la compañía eléctrica quería cobrar ~ $ 60K por una nueva línea. Nuestra línea es igual de segura y nos cuesta alrededor de $2000. Nuestras necesidades de energía definitivamente requieren esto.
Cargamos las baterías con paneles solares (actualmente solo alrededor de 10 KW), pero estaremos fuera de la red cuando resolvamos el problema del inversor. Hacer funcionar un generador diesel tendrá un costo prohibitivo y un mayor mantenimiento para funcionar todos los días.
Muchas informaciones en sus comentarios son buenas adiciones a su pregunta. Sería bueno si los editara en su pregunta. Los comentarios son "frágiles", y toda esa información hará que tu pregunta sea de mayor calidad.
Creo que podría considerar separar los pozos de todo lo demás. Al menos el ganado bien. Haga funcionar las bombas de pozo usando VFD. Alimente el bus de CC en el VFD con un paquete de baterías de alto voltaje. Estoy bastante seguro de que esto se puede hacer, aunque en realidad nunca lo he hecho. Solo necesitaría un controlador de carga de alto voltaje para el paquete de baterías de alto voltaje. Esto sin duda sería más barato que hacer su propio inversor para hacer funcionar los pozos. Incluso si tuviera que hacer el controlador de carga de alto voltaje usted mismo.
¡Tu tirada suena bastante interesante! La corriente de fusión para el cable 4/0 es de 3200 amperios. Por lo tanto, definitivamente no ejecutará 3kA a través de un cable 4/0. para tu información
Muchas de sus cargas deberían funcionar en CC. Como computadoras o cualquier cosa que tenga una fuente de alimentación conmutada, probablemente incluso una soldadora de arco si tiene un SMPS, calentadores, por supuesto, y motores si usa un VFD. Puede hacer una lista de cargas y decidir qué necesita realmente CA. Luego use un bus HV DC. Incluso podría tener varios inversores más pequeños.
Estaba pensando en aproximadamente 600 A por cable 4/0 con varios en paralelo. Con una ventilación adecuada, ¿crees que esto sería aceptable? Sospecho que tendré que montarlos con ojales de goma para que la repulsión magnética no dañe ni acorte las cosas.
¿Ha calculado realmente cuánta capacidad solar y de batería va a necesitar? ¡No estoy convencido de que tus riñones lo cubran!
Entonces, esencialmente está construyendo su planta local de energía solar. Recomendaría comprar una solución fotovoltaica integrada (controlador fotovoltaico + cargador de batería + inversor + derivación en la red) en lugar de rodar la suya propia con componentes separados. La ingeniería es costosa, por lo que para cualquier proyecto único, comprar siempre es más barato.

Respuestas (1)

Mi pregunta principal es qué tan factible sería hacer un inversor paralelo masivo como este.

Algunos de los primeros inversores de accionamiento de frecuencia variable se fabricaron utilizando una gran cantidad de módulos de transistores. Eso fue hace unos 50 años. ¿Podría algo así ser hecho por un aficionado hoy? Ciertamente hay algunos que podrían hacer eso. Todo depende del conocimiento y la experiencia. ¿Es ese el mejor enfoque? Probablemente no exactamente. Sospecho que el mejor enfoque considerando el deseo de una buena forma de onda sería un inversor multinivel. Eso requeriría algunos dispositivos de conmutación, pero no cientos. Todavía sería un proyecto de bricolaje bastante avanzado. En este foro, no puede obtener un diseño completo o incluso una gran cantidad de orientación detallada para diseñar algo así. Puede ser bastante difícil obtener buena información al respecto en Internet.

Parece que el transformador de 17 kVA mencionado es el transformador de servicios públicos y que la necesidad de 50 kVA es principalmente para adaptarse a las corrientes de irrupción de arranque del motor. Si ese es el caso, sin duda valdría la pena poner VFD en los motores grandes. Sin embargo, si la ubicación no está cerca de la energía trifásica, todos los motores deben ser monofásicos. Es posible que solo haya un fabricante en el mundo que fabrique VFD para motores monofásicos. Es muy probable que la mejor manera de tener VFD en los motores más grandes sea comprar motores trifásicos y VFD de entrada monofásica y salida trifásica. Eso aún puede ser mejor que dimensionar el inversor grande para 50 kVA. El uso de VFD para bombas podría permitir que las bombas funcionen durante todo el día con una potencia reducida en lugar de encenderlas y apagarlas.

Es posible que desee buscar una fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) o un sistema de carga de inversor solar. Podría tener más sentido comprar eso en lugar de diseñarlo y construirlo usted mismo.

Debe hacer una lista de todas las cargas, sus ubicaciones y ciclos de trabajo. Mida también las distancias involucradas. Es posible que desee hacer un diagrama que muestre las distancias y ubicaciones de los equipos.

Detalles de la demanda de energía eléctrica

Suponiendo que la mayoría de las cifras de kW enumeradas son en realidad kVA. Parece que la carga total de la instalación es de unos 133 kVA. La capacidad de servicio es de aproximadamente 100 kVA en función del disparo del interruptor de alta tensión a 450 A. Poner VFD en todos los motores trifásicos puede reducir los kVA al aumentar el factor de potencia. Sin embargo, la conexión actual de Steinmetz puede tener un pf razonablemente alto. Los VFD tendrán corrientes de entrada armónicas que pueden causar problemas. Dado que el objetivo final es estar fuera de la red, vale la pena considerar la distribución de CC con VFD alimentados por CC, calentadores eléctricos y algunas otras cargas.

Realmente no estoy buscando un esquema en este momento, pero sé que las tres fases no son realmente necesarias. Usamos condensadores en nuestros motores trifásicos para hacerlos funcionar con una sola fase. La eficiencia sufre pero no es tan malo. Para hacer esto, lo alimentamos con (120v+ y tapa, otra pata de tapa, 120-) Esto saca las bobinas fuera de fase para que funcione. Buscaré un VFD. Hay algunos monofásicos o trifásicos a precios razonables en eBay. Consideramos una solución preconstruida, pero algo más de 10 KW es muy difícil de encontrar, o MUY caro. Una solución de aumento de mosfet / transformador debería costar fácilmente menos de $ 1000 ...
Estoy trabajando en una lista de cargas nominales y picos. La parte más cara con diferencia, con unos 80c/vatio, son los paneles solares. Tenemos la intención de obtener 20kw más. Casi todo el consumo de energía es desde el mediodía hasta las 4 p. m., pero la gente trabaja desde las 7 a. m. Una potencia constante realista de 20KW (10+20) al menos debería llevarnos a alguna parte.
Se agregaron demandas de energía en la publicación principal.
Los dispositivos de mayor corriente no se usan mucho durante el día, ¡pero los DC VFD son una gran idea! Voy a mirar en esos. Trabajar en la corrección del factor de potencia también debe ser una prioridad para nosotros... ¡Gracias por la ayuda!
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