ich hab leider keine ahnung, was elektroinstallation und dergleichen angeht. bin eher für's feine zuständig. daher folgende frage: kann ich mit einem avr mit treiber und geeignetem leistungsteil (mosfet oder halbleiterrelais oder was auch immer) netzspannungsverbraucher dimmen, indem ich bei um die 1khz-100khz pwm mache (also keine phasenanschnitt-dimmung)? wenn das möglich ist, kann/muss ich das resultat hinterher glätten? wäre diese methode schonender als phasenanschnitt? (weil ja nach glättung das resultat immernoch so halbwegs sinusförmig wäre) wie verhalten sich induktive lasten? ich lese ab und zu dass rc-glieder zur kompensation vorgeschlagen werden, kann aber damit nicht viel anfangen. geht es dabei um die kompensation der blindleistung? danke für jegliche hilfe!
Die Antwort auf die Frage ist sehr einfach: Nein. Per Definition ist das "Ausgangssignal" für eine PWM eine Gleichspannung. Zwar wäre es theoretisch denkbar, auch eine Wechselspannung "hochfrequent zu zerhacken", das würde allerdings einen recht großen Aufwand seitens der Schalter bedeuten -MosFets "können" halt nur eine Richtung. Triac? Thyristor? Aus dem Stegreif würde ich mal sagen: Viel zu langsam. Auf der anderen Seite müsste man sich überhaupt mal mathematisch damit auseinandersetzen, wie das Ausgangssignal einer solchen Anordnung überhaupt aussehen würde . das ist gar nicht so trivial. Inb jedem Falle bekämst du wohl eine erhebliche Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der "PWM"-Frequenz - das wird nicht einfach.
@Holger: keines dieser gegenargumente würde ich so stehen lassen. 1. definition... na und? 2. mosfets zu aufwändig... na sooo aufwändig nu auch wieder nicht 3. triac/thyristor zu langsam... na und? pwm is pwm 4. mathematische signalform... höh? zerhackter sinus halt, was is da so kompliziert? bissl geglättet isses halt'n sinus mit oberwelle (grob übern daumen gepeilt) also die fragen stehen noch alle.
wenn mich aber jemand argumentativ überzeugt, dass nur phasenanschnitt das einzig wahre ist und dass man damit alles machen kann (inklusive bis auf null runter dimmen, womit ja alle mir bekannten dimmer ein problem haben) dann lass ich mich natürlich breit schlagen. ich dachte nur halt, dass es doch unmöglich gesund sein kann, wenn man 'nen hübschen sinus mitten drinne zerhackt. (bis auf anspruchslose verbraucher wie glühbirnen, für die solche dimmer ja auch gedacht sind) dachte wenn mans hochfrequent zerhackt und glättet ist es immerhin noch schön sinoid.
Na denn mach' doch einfach mal. Nimm' dir ne Halbbrücke als Schalter - bei nicht allzu großen Leistungen sollte es da auch die einfache Variante mit einem N- und einem P-Kanal-Fet tun, häng ne ohmsche (erst einmal) Last dran und guck was hinten rauskommt. Ich weiß es nicht - vielleicht hat das ja was :D
Kein Grund zum Streiten. Für die praktische Anwendung ist da eine Phasenanschnittschaltung Preis/Leistungsmäßig das richtige. In der Industrie wird eine PWM-Ansteuerung für Wechselspannungen gelegentlich angewendet aber da die Anpassung an den Antrieb knifelig ist geschieht das nur sehr selten. Der Grund für AC-PWM ist der das man per PWM wesentlich genauer Regeln kann als mit Phasenanschnitt. Aber weil es eben nur für Antriebe genutzt wird kommen die Probleme natürlich auch hier mit der Induktion eines Motors. Induktion bei DC-PWM ist eine Sache und beherschbar. Induktion bei ner Rein Sinusförmigen Wechselspannung ist auch beherschbar. aber die Mischung daraus ist ein Tödliches Spiel für Antrieb und Treiber. Wir haben einen auf AC-PWM umgeüsteten Mahlantrieb (Alter Motor ,neue Steuerung.Die Umrüstung ist lauttPlanung billiger als nen kompletter Umbau des Gebäudes und der Mühle.Natürlich rechnen die Ingeneure da anders und die Geschichte ist mal wieder Teuere geworden als gedacht). Kurzum: Da der Antrieb so speziell ist das nur die Lieferfirma dran rumfummeln darf kann ich zu Einzelheiten nicht viel sagen aber ich versuch mal Unterlagen zu besorgen wenn gewünscht (Die kommen ja eh alle paar Wochen vorbei gg) Ich kann nur zu ner Phasenan bzw. Abschnittregelung raten oder bei Motoren die erprobten und Betriebsstabilen Frequenzumrichter zu nutzen. Die sind Kompakt und konnen zudem leicht mit ner Spannung oder per Schnittstelle gesteuert werden.
schonmal danke an euch für die infos, hab mal holgers rat befolgt und das ganze einfach mal ausprobiert (vorerst im simulator). und es hat sich nicht wesentlich anders verhalten als ich erwartet hab. (bis auf dass ich doch erstmal auf anhieb keine möglichkeit gefunden hab das resultat zu glätten) aber das pwm sah jedenfalls so aus wie erwartet, jeweils beim abhacken fette gegenspitzen von der eigeninduktion der induktivität. nun die frage an euch: phasenanschnitt und hochfrequentes + asynchrones pwm verhalten sich doch diesbezüglich völlig gleich. produzieren beide fette gegenspitzen. sind doch auch von der sache her kein ding verschieden, nur die häufigkeit des zerhackens ist verschieden. warum also sollte es beim hochfrequenten pwm mehr probleme geben? und frage 2: kann/muss man das resultat einer phasenanschnitt- oder pwm-dimmung irgendwie glätten, dass es bissl last-schonender ist? am besten bei z.B. 50%/50%-zerhackung dass dann genähert 'nen sinus mit halber amplitude rauskommt? und frage 3: kann man bei induktiver last mit einer kapazität die impedanz nicht so korrigieren, dass die blindleistung wieder verschwindet? danke schonmal für die geduld, stell mich vielleicht bissl dumm an, aber verstehe momentan wirklich nicht den essentiellen unterscheid zwischen phasenanschnitt und pwm mit einer frequenz hoher der netzfrequenz.
hallo @holger woher sollte diese definition kommen das das ausgangssignel von einer pwm eine gleichspannung ist? wenn ich eine rein ohmsche last habe ist das ausgangssignal immer noch ein pwm, lediglich der arithmetische mittelwert ist eine gleichspannung. wenn ich den pwm durch einen tiefpass lasse habe ich eine gleichspannung. eben der arithmetische mittelwert. nun wenn ich ein pwm-signal(richtig moduliert) auf eine induktive last habe ergibt mir das ein sinus. so funktioniert ja die ansteuerung von servo motoren. ich bilde einen sinus nach. wenn ich das ganze schaltungstechnisch in den griff bekomme, mit den ganzen transienten die ich habe bei induktiven lasten, habe ich schlussendlich einen sinus der viel weniger oberwellen produziert als eine phasenanschnitt steuerung. wir entwickeln bei uns übrigens wechselrichter für servo-motoren bis 100kW. aber das ist wirklich eine wissenschaft für sich. @ripper das problem bei hohen schaltfrequenzen sind vorallem die verlustleitungen der endstufen die mit steigender frequenz zu nehmen. aber ich denke mal das müsste sicher gehen, ein pwm anstelle einer phasenanschnittsteuerung. tobias
also falls das thema noch jemanden interessiert, hab bei philips 'nen überaus hochwertigen application note gefunden, der beinahe schon einer elektrotechnischen abhandlung gleicht: http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/applicationnotes/APPCHP6.pdf hat mir sehr beim verständnis geholfen.
@ripper ich dachte du wolltest das mittels eines pwm realisieren? die ganze abhandlung behandelt das aber nicht.. tobias
@tobias ja, das stimmt schon. aber wenigstens hat es mir geholfen zu verstehen, was daran so schwer ist induktive lasten an phasenanschnittdimmern unterzubringen. und da ich, wenn der thread weiter so ernüchternd läuft, ohnehin phasenanschnitt benutzen muss ist es schon gut zu lesen was philips vorschlägt, um 900W-motoren zu dimmen. ich gehe mal davon aus wenn die das schreiben dann ist es erprobt und so oder ähnlich in produktion. nach wie vor stehen aber die fragen 1-3 aus dem beitrag von "18.07.2003 23:08" offen. insbesondere verstehe ich auch nach einer langen nacht vorm schaltungssimulator noch immer nicht den essentiellen unterschied zwischen zerhacken mitm triac bei phasenanschnitt oder zerhacken mitm mosfet bei pwm.
@ripper in der regel wird eine ansteuerung mittels pwm so realisiert: -das netz wir zunächst gleichgerichtet aus diesem zwischenkreis wird dann mitels pwm ,mosfet ,igbt ,thyristor(bei sehr grossen leistungen) ein sinus nachgebildet. somit entstehen die probleme der oberwellen nicht mehr. so wie dich jetzt aber verstehe möchtest du ja direkt die netzfrequenz zerhacken. und da sehe ich den vorteil von einem mosfet oder igbt bei der vereinfachten leistungslosen ansteuerung. wenn du direkt die netzspannung "zerhackst" entstehen gleich viel oberwellen egal ob mosfet oder thyristor. einen weiteren vorteil sehe ich evtl. noch wenn du z.b einen igbt nimmst bei der kleineren verlustleistung (kleinere Ron). des weiteren haben natürlich mosfet und igbt eine integrierte freilaufdiode wo du transienten beim schalten induktiver lasten eher in den griff bekommst. zusammengefasst würde ich sagen wenn du nicht beabsichtigst einen zwischenkreis zu machen (netz gleichrichten) und dann sinus nachbilden, ist die variante mit dem thyristor kein grosser nachteil. tobias
Also streng genommen ist ein Phasenanschnitt ja nichts anderes als eine PWM. Schaut man sich mal das Steuersignal am Leistungshalbleiter an, so ist das nichts anderes als ein PWM. Beim Phasenanschnitt wird also der Netz-Sinus von 50Hz mit einer PWM mit einer Periodendauer von 0,01s ein- und ausgeschaltet = zerhackt. Die höerfrequente PWM im Sinusnetz wird z.B. auch bei Elektronischen Vorschaltgeräten für Gasentladungslampen eingesetzt. Hier wird die 50Hz-Netzspannung in eine hochfrequente Spannung umgewandelt, um zum einen besser Dimmen zu können (sonst zündet die Lampe nicht mehr) und zum anderen den Stroposkopischen Effekt (das 50Hz-Flimmern) zu vermeiden (z.B. für Film- und Fernsehaufnahmen interessant). Also ist der Phasenanschnitt immer noch die billigste Variante, um (ohmsche) Verbraucher zu dimmen. Übrigens liegt es nicht am Phasenanschnitt, daß viele Dimmer nicht über den vollen Bereich dimmen, sondern an den verwendeten Leuchtmitteln. Eine Glühlampe bei 1% leuchtet eben nicht mehr. Und eine lineare Ansteuerung ist nicht proportional zur abgegebenen Helligkeit. Die störungsfreieste Anteuerung ist immer noch die Pulspacketsteuerung. Dabei werden Packete von Vollwellen durchgelassen. Somit erntstehen keine Oberwellen. Leider ist diese Art der Anteuerung nur für träge Verbraucher möglich (Heizstrahler, evtl. Motoren). Glühlampen würden bei 50Hz zu stark flackern, wenn überhaupt leuchten.
Soweit mir das noch einfällt gab es da beim Tyristor so ein paar kleinigkeiten.man legt eine Spannung an damit er ab einem gewissen Punkt durchlässig wird.Wenn er wieder in den Sperrzustand kommen soll so muss man ihm dafür eine gewisse Zeit im ms. Bereich geben, also sind PWM Frequenzen von 100Khz gar nicht gut oder man glättet die PWM. ich verstehe aber nicht warum so hohe Frequnezen sein müssen,eigentlich müssten dich dann ja auch die 50Hz des Wechselstromes stören.Bei üblichen Leistungsschaltern kommen 4KHz zum Einsatz oder 16KHz damit es nicht so fiept und sowas wird mit Tyristoren gemacht (ist einfach billiger). Ausserdem steigt mit der Frequenz deine Verlustleistung(ein Transistor zieht am meissten während des Schaltens Strom).Wenn du mit Transistoren arbeiten willst mußt du dich eigentlich noch auf den 0 Durchgang des Wechselstromes syncronisieren und denke daran daß die 50Hz durchaus schwanken können. Nur im Mittel über den Tag sind sie garantiert. Eigentlich muss so eine Schaltung wenn du sie an das Stromnetz anschliessen willst von Elektromeister abgenommen sein. CU Wolfram
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und wenn es was ganz einfaches sein soll, dann mach das, macht an einem ohmschen verbraucher ein ein strom und spannungsnachgebildeten sinus bei kapazitiver oder sinusförmiger last bin ich überfragt, steht aber alles im grossen google unter pwm und frequenzbestimmung oder so ähnlich! zu beachten ist evt. auch die galvanische trennung von leistungsteil und steuerung einfache realisierung mittels FET und Vorspannungswiderstandsnetzwerk und opto
hallo, hab mich auch ein bisschen in das thema eingearbeitet, wobei das appchp6.pdf eine gute quelle abgab. phillips hat auch was über ac-pwm geschrieben, steht im appchp3. ist eine super methode, leise und effizient zu regeln. in der industrie oft benutzt. prinzip: netzspannung gleichrichten, per pwm trägerfrequenz von ca.20khz mit ca. 50 hz modulieren, bandbreite bestimmt dann die amplitude der am induktiven verbraucher anliegenden wechselspannung. synchronmotoren regelt man, indem man die frequenz von ca. 0-50hz steuert. gruß, johannes
hmm NXP (Philips) scheint ein kleines Problem mit den Dateien zu haben Hat vielleicht jemand das erste Kapitel des Design Guides? APPCHP1 ist nicht erreichbar wäre super wenn mir das jemand zur Verfügung stellen könnte
Tricky... google nach "+philips +APPCHP1.pdf", erster Eintrag: [PDF] CHAPTER 1 Introduction to Power Semiconductors Aud "Schnellansicht" klicken, dort "Drucken (117 Seiten)" und dann als PDF abspeichern... so gings zumindest bei mir...
Das wird bei den "Sinus-Dimmern" so gemacht. (zB: www.swisson.com) Das Netz wird ohne Zwischenkreis zerhackt und sauber gefiltert. Diese Dimmer arbeiten störungsfrei und kommen mit induktiven Lasten klar. Der Schaltungsaufwand ist aber erheblich höher als bei einem Phasenanschnitt-Dimmer. Theoretisch ist das Prinzip nicht schwierig, aber in der Praxis braucht es viel know-how um so etwas zuverlässig zu bauen.
Im Prinzip wird die Kombi Gleichrichter - Schalter (IGBT/Transistor oder MOSFET) in jedem AC - PFC Schaltnetzteil verwendet. (Schaltfrequenz im Bereich 30 - 60kHz) Der zweck ist zwar ein anderer und es wird noch eine Induktivität plus Diode eingesetzt, die Netzrückwirkungen sind allerdings sehr ähnlich.
Angehängte Dateien:
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Sinusdimmer.PNG
15 KB
Netzspannung mit PWM dimmen ist eigentlich kein Problem und wird gerne in der Studio-Beleuchtungstechnik angewandt weil dort das Summen von Phasenanschnitt/Phasenabschnitt gedimmten Lampen akustisch sehr störend ist. Der angehängte Schaltplan erläutert das Prinzip. Die Quellen V1 und V2 sind zwei gegenläufige PWM Signale die die MOS-Fet's schalten. Noch zu lösende Probleme/chen versuche ich mal zu identifizieren: 1. Galvanische Trennung der Ansteuerung der MOS-Fet's (HCPL3120) 2. Auswahl geeigneter Mosfet's 3. Nichtüberlappende PWM erzeugen (Totzeit) 4. Leuchtmittel-Kurzschlusserkennung 5. Entstörfilter auf Netzeingangsseite EMV Problematik 6. Filter auf Ausgangsseite dimensionieren, 1mH & 1 uF ist nur Arbeitshypothese... Oh Mist, sehe gerade:Hinweis: der Originalbeitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Ich finde das Thema nach wie vor spannend... Vor einiger Zeit hatte ich mal mal so eine ähnliche Schaltung ausgedacht, um 12V Halogen-Lampen sekundärseitig zu dimmen, bin damit aber mangels Zeit nie zur Einsatzreife gekommen. Bei mir waren es allerdings nur zwei N-FETs in Reihe mit dem Verbraucher, was in Deiner Schaltung M3 und M4 entspricht. Kannst Du mal noch erläutern wozu M1 und M2 samt Ansteuerung dienen?
P.-C.Carstens schrieb:
> 3. Nichtüberlappende PWM erzeugen (Totzeit)
Eine große Totzeit ist hier tödlich für die Mosfets, denn im Gegensatz
zu der normalen synchronen PWM sind hier die parasitären Dioden der
Mosfets inaktiv. Die Spannung wird also unweigerlich sehr hoch werden.
Gebremst wird der Spannungsanstieg lediglich durch das langsame
Abschalten der Mosfets bzw. durch die parasitären Kapazitäten.
Die Dimensionierung der Totzeit bzw. der Gateansteuerung dürfte also
relativ kritisch werden wenn das ganze stabil laufen soll.
>Eine große Totzeit ist hier tödlich für die Mosfets, denn im Gegensatz >zu der normalen synchronen PWM sind hier die parasitären Dioden der >Mosfets inaktiv. Die Spannung wird also unweigerlich sehr hoch werden. >Gebremst wird der Spannungsanstieg lediglich durch das langsame >Abschalten der Mosfets bzw. durch die parasitären Kapazitäten. >Die Dimensionierung der Totzeit bzw. der Gateansteuerung dürfte also >relativ kritisch werden wenn das ganze stabil laufen soll. Stimmt! Genau *da liegt der Hund begraben!*
@ P.-C.Carstens: Hast Du meine Rückfrage zu Deiner Schaltung übersehen?
Damit wird ein echter Stepdown gebildet, der schöne 50Hz Sinus für die Last erzeugt, nur mit kleinerer Amplitude als die Eingangsspannung. Du hast dagegen nur eine PWM gemacht, die Last bekommt also die mit der PWM gepulste Spannung.
Ah - sowas dachte ich mir schon. Wobei ein Tiefpaß oder ein Snubber parallel zur Lampe die Pulse doch auch glätten müßte...
Ja, aber dann kommst du wieder zu obiger Schaltung: Ein RC Tiefpass verursacht Verluste, ist also nicht brauchbar und mit einem LC Tiefpass bringst du eine induktive Last ins Spiel, benötigst also eine Freilaufdiode die bei Wechselspannung logischerweise nicht funktioniert. Also bleibt nur der Weg diese mit einem zweiten Mosfetpäärchen nachzubilden.
sollte es jemanden interessieren, meine firma baut Geräte wie in der GRundschaltung von Carstens Serienmäßig mit einer Leistung von 4kW, und das funktioniert ganz gut!
hgd schrieb: > sollte es jemanden interessieren, > > meine firma baut Geräte wie in der GRundschaltung von Carstens > Serienmäßig mit einer Leistung von 4kW, und das funktioniert ganz gut! Magst du mal Kontakt mit mir aufnehmen?
@bastelboy: weshalb genau, bin leider nicht angemeldet, und ich denke man könnte doch auch das meiste im forum diskutieren?
hallo, ich stehe vor dem gleichen problem und bin beim googlen auf diesen beitrag gestossen. es soll eine heizungspumpe geregelt werden. da es scheinbar nicht so einfach ist und ich auch gerne eine einfache (fertige) lösung bevorzuge wollte ich mal fragen ob ich sowas verwenden kann: http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=74407;PROVID=2402 und zum regeln: http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=74410;PROVID=2402 ansteuerung dann über c-control, 0-5V wäre nett wenn es da von euch einen kommentar geben würde. danke! harry
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