Hallo zusammen Ich habe mit MosFETs eine H-Brücke gebaut und erzeuge einen positiven und negativen PWM daraus, doch bei der Berechnung des LCL-Siebes, der daraus einen Sinus glätten soll, komme ich nicht weiter. Ich finde etwas über einseitige LC-Glieder, aber nichts über beidseitige LCL-Glieder ? Die 50 Hz Sinus werden aus 400 PWMs gebildet, daher 20 kHz aus der Brücke (auf dem Schema habe ich einfachheitshalber statt FETs Dioden genommen). Die Lampe ist 230 V mit 20 W, diese Leistung liefert auch das Netzteil. Doch wie berechne ich die beiden L und den C ? Kann ich ein einseitiges LC-Sieb nehmen und den Spulenwert für beide nehmen verwenden und den C verdoppeln/halbieren ?
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Wieso glaubst Du, zwei Spulen zu benötigen? Oder wären zwei separate Cs gegen GND am Ende doch besser?
Ich glaube nicht, ich weiss es nicht, darum frage ich. GND ? Was für GND ? Die Schaltung ist in sich geschlossen, galvanisch getrennt von allem. Oder meinst du Erdpotential ?
Marc Mk schrieb:
> Die 50 Hz Sinus ... Die Lampe ist 230 V mit 20 W
Du willst ernsthaft eine Glühlampe (das sagt der Schaltplan jedenfalls)
mit einem hochtransformiertem, reinen Sinus betreiben? Was spricht denn
gegen ein Rechteck oder Trapez?
BTW: Im Schaltplan oben sieht das LCL wie ein Filter gegen Störungen
aus.
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Deine Brücke wird ja sicherlich mit einer Spannung versorgt. Und hier hat man üblicherweise auch Ground. So wie im Anhang.
Oder gleich ne 12V? Glühlampe nehmen.
Marc Mk schrieb: > Hallo zusammen > > Ich habe mit MosFETs eine H-Brücke gebaut und erzeuge einen positiven > und negativen PWM daraus, doch bei der Berechnung des LCL-Siebes, der > daraus einen Sinus glätten soll, komme ich nicht weiter. > > Ich finde etwas über einseitige LC-Glieder, aber nichts über beidseitige > LCL-Glieder ? > > Die 50 Hz Sinus werden aus 400 PWMs gebildet, daher 20 kHz aus der > Brücke (auf dem Schema habe ich einfachheitshalber statt FETs Dioden > genommen). > Die Lampe ist 230 V mit 20 W, diese Leistung liefert auch das Netzteil. > > Doch wie berechne ich die beiden L und den C ? > Kann ich ein einseitiges LC-Sieb nehmen und den Spulenwert für beide > nehmen verwenden und den C verdoppeln/halbieren ? Zur Berechnung kannst du die beiden Spulen wertemäßig addieren. Das Auftrennen in zwei symmetrisch angeordnete Spulen erhöht die Gleichtaktunterdrückung. Eine fertige Zweispulen-Netzdrossel kannste auch verwenden. Wenn man eine Glühlampe mit Sinus betreibt, ist die Lebensdauer meßbar höher. Der Glühdraht sieht weniger hohe Beschleunigungswerte. Gruß - Abdul
Abdul K. schrieb: > Wenn man eine Glühlampe mit Sinus betreibt, ist die Lebensdauer meßbar > höher. Der Glühdraht sieht weniger hohe Beschleunigungswerte. Hast du dazu Quellen? Vorstellen kann ich mir es zwar. Glaube aber nicht, dass der Effekt über 20% ausmacht.
Hatte ich mal gelesen. War irgendwas von einer Versicherung. Und wie man spart, wissen die ja bestens. Mit mehr kann ich momentan nicht dienen, auch wenn ich die Frage erwartete. Gruß - Abdul
Oh natürlich, es soll ein universeller Wechselrichter ab 12V Batterie werden, das Netzteil und die Glühlampe ist zum testen da (Billiger wenn es schiefgeht ;-). Danke für die Vorschläge, ich werde alles ausprobieren (will ja was lernen), aber ich finde keine passenden Formeln, nur für RC-Glieder. Wie gross müssen die C sein beim SinusWandler.png ? (Ich habe nichts da, muss alles erst kaufen gehen) @Abdul: Die Zweispulen-Netzdrossel auf der 230V Seite einbauen ? (Normal oder Ringkern?) Und welche Werte ?
Solange man die Glühbirne nicht in einem starken Aagnetfeld betreibt, sollten die Kräfte recht klein sein. Dabei ist aber auch nicht klar ob Sinus oder Rechteck da besser wäre. Für eine Gleichmäßige Erwärmung hat sogar Rechteck Vorteile, aber das wird nur bei niedriegen Frequenzen wie 50 Hz wichtig sein.
Ich glaube du stellst dir das ganze etwas zu einfach vor. Diese Stromkompensierten Drosseln kannst du vergessen, denn diese verkraften keinen Strom wenn sich beide nicht gegenseitig kompensieren. Du benötigst richtige Spulen mit einem Luftspalt. Zur Dimensionierung: Die Resonanzfrequenz aus L und C muss irgendwo zwischen der Nutzfrequenz und der zu filternden Frequenz sein, allerdings von beiden einen deutlichen Abstand haben, damit es im Leerlauf zu keiner Resonanzüberhöhung kommt. Wenn du nun einen passende Frequenz gefunden hast, dann musst du L und C so dimensionieren, dass einerseits der Spannungsabfall bei der Nutzfrequenz möglichst gering ist, andererseits der Leerlaufstrom nicht zu hoch wird.
Ulrich schrieb: > Solange man die Glühbirne nicht in einem starken Aagnetfeld betreibt, > sollten die Kräfte recht klein sein. Dabei ist aber auch nicht klar ob > Sinus oder Rechteck da besser wäre. Für eine Gleichmäßige Erwärmung hat > sogar Rechteck Vorteile, aber das wird nur bei niedriegen Frequenzen wie > 50 Hz wichtig sein. Glühbirnen fallen sehr gerne beim Einschalten aus. Durch den heftigen Stromimpuls zieht sich die dünne Drahtwendel unter dem eigenen Magnetfeld zusammen und bricht... Es gibt sogar einen Unterschied in der Lebensdauer bezüglich Gleich- und Wechselstrom bei gleichem Effektivwert! Wechselstrom ist besser. Das wurde mal im Rahmen der teuren Wartung von Leuchttürmen u.ä. untersucht. Gruß - Abdul
Durch das eigene Magnetfeld sollte die Spule eher expandieren. Der Effekt sollte aber eher klein sein. Das größere Problem ist eine ungleichmäßige Erwärmung beim Einschalten. Zur Filterspule: Die Schaltung aus Halbbrücke, Spule und Dem Kondensator entspricht einem Schaltwandler (Buck). Die Dimensionierung entsprechend. Die Stromkompensierten Drosslen sind wohl nicht geeigent, denn die können nur relativ wenig Energie speichern und gehen früh in die Sättigung.
Die Spule zieht sich zusammen. Probier es aus: 12V Autobatterie und ein paar Meter dicker Draht als Spule. Die Spule in einem Eimer gefüllt mit Wasser stopfen. Und dann schließe die Kontakte. Daher weiß ich was passiert. An Spulenvorschlägen hätte ich noch die Entstördrosseln auf Stabkern. Gibts auch billig. Gruß - Abdul
Und was wenn man die Lampe nicht im Nulldurchgang schaltet? So generell kann man nicht sagen "böser Gleichstrom" und "guter Wechselstrom". Wenn man "langsam" anfährt sollte - bei gleichem Effektivwert - kein nennenswerter Unterschied zu vermerken sein.
Ich habe noch keinen Plan und keine Formel, welche L und C ich nehmen soll, grössere Spule oder grösserer Kondensator, gibt es da eine Faustregel oder einen Anhaltspunkt ?
Vermutlich wird es irgendwo auf den Bereich von 1-10mH und 1-10µF hinaus laufen. Zu beachten ist auch, dass die Spule den maximalen Spitzenstrom verkraftet ohne in die Sättigung zu gehen. Auf jedenfall wird es schwer sowas fertig zu bekommen -> selber wickeln. Auch beim Kondensator sollte man nicht sparen und einen MKP Typ verwenden..
Abdul K. schrieb:
> Metallmigration
Und dieser Effekt soll beim gleichförmigen Fluss größer sein?
Ich steh immer noch wie der Esel am Berg (wenigstens habe ich zwischendurch was gegessen): Ich kenne die Spannung (12V), ich kenne die Grenzfrequenz (20 kHz), 50 Hz soll der Sinus haben und den Strom (3A), aber ich kann nichts damit anfangen. Auf deine Vermutung hin, habe ich passende Spulen gesucht und auch 3 gefunden: 2,7 mH, 3,3 mH und sogar 10 mH, aber ohne Formel komme ich nicht weiter, in allen Büchern die ich habe und auch im WWW wird nur über RC geschrieben, LC wird nicht erwähnt oder nur "unter ferner liefen" gestreift... Gibt es keine schöne (vollständige) Formelsammlung dazu ?
Sodele, ich habe eine Zweispulen-Netzdrossel mit 2x 10 mH und zwei 470uF Kondensatoren eingebaut, aus dem PWM wurde nun eine glatte Welle, aber sehr dreieckig, gleiches Dreieck mit 3,3 mH. Was stimmt nicht ? Wird es schlimmer, wenn die Werte zu gross sind ?
Hab ich im Elektor diesen Monat etwa so ein Thema überblättert? Oder irre ich mich...
Marc Mk schrieb:
> Was stimmt nicht ?
Stromkompensierte Drossel? -> Sättigung.
the boogieman schrieb: > Abdul K. schrieb: >> Metallmigration > > Und dieser Effekt soll beim gleichförmigen Fluss größer sein? Die Metallmigration läuft revers bei entgegengesetztem Strom. Allerdings bleibt ein Störeffekt. Es macht einen Unterschied, ob ein Läüfter ansaugt oder ausstößt. Die Luftströmung ist unterschiedlich aufgrund der Kompressibilität der Luft. So ähnlich auch hier. An den dünnsten Stellen wird die Migration sehr viel größer, das Material wandert also von der dünnen Stelle weg zu den größeren Weiten. Es setzt sich dort ab und fehlt dann an der Engstelle. Das geht so immerfort... Gruß - Abdul
Marc Mk schrieb: > Sodele, ich habe eine Zweispulen-Netzdrossel mit 2x 10 mH und zwei 470uF > Kondensatoren eingebaut, aus dem PWM wurde nun eine glatte Welle, aber > sehr dreieckig, gleiches Dreieck mit 3,3 mH. > Was stimmt nicht ? Wird es schlimmer, wenn die Werte zu gross sind ? Es gibt keine geschlossene Lösung für das Problem! Vielleicht hast du das ganze noch nicht wirklich durchschaut. Was ist wenig???? Das definierst du! Mit sinkender Grenzfrequenz steigt der Aufwand und die Antwortzeit wird immer größer. Das kann bei plötzlichen Laständerungen am Ausgang, aber auch am EINGANG, zu Regelschwingungen führen. Die können gedämpft auslaufen oder auch zum Aufschwingen mit zerstörender Wirkung führen. Sowas schätzt man ab und baut es dann auf. Dann wird es ausgiebig getestet und notfalls modifiziert. Ich würde dir für die Grundlagenforschung LTspice empfehlen. Sehr informativ an den Parametern zu drehen! Es gibt in der Yagoo-Group Library auch ein Modell für Glühlampen. Also alles was du brauchst ist da und kostenlos. Gruß - Abdul
Interessant! Ich frage, weil der Spitzenwert bei wechselförmiger Bestromung natürlich höher ist. Klar, leistungsmäßig machts keinen Unterschied, aber ist das Ganze tatsächlich linear?
Die Werte sind zu groß, nimm dir mal LTspice (wie schon erwähnt) und simuliere den Frequenzgang... Abgesehen davon: Muss es wirklich ein reiner Sinus sein? Eine Pi*Daumen Abschätzung sagt mir: Die Amplituden der 3. und 5. Oberwelle eines 50 Hz Rechtecks gehen haben nur 1/3 bzw. 1/5 der Grundschwingung. Die Leistung ist entsprechend nur 1/9 und 1/25 der Grundschwingung. Gut möglich, dass Du in den FETs bei 20 kHz mehr als ca 2 W verballerst ;) Außerdem braucht kaum ein Verbraucher einen echten Sinus. Den bekommt er aus dem Netz nämlich auch nicht. Ich würde "einfach" mal 1-10 mH in Serie mit dem Trafo schalten und schauen was passiert. Vergiss nicht, dass deine Last Teil des Filters ist.
Schätzung der Leistung der Oberwellen? Furiertrafo eines Rechtecks ergibt immer was mit sin(x)/x (Mathe im 2. Semester ;), dann nochmal in Leistungselektronik im 7.)
Hallo Marc, >Doch wie berechne ich die beiden L und den C ? Mit der Thomson-Formel erhälst du aus L und C die Resonanzfrequenz http://de.wikipedia.org/wiki/Thomsonsche_Schwingungsgleichung Wenn du filtern willst, mußt du ein paar Dinge beachten: Für L nicht irgendeine Drossel verwenden, sondern nur eine Funkentstördrossel oder Speicherdrossel, die speziell für diesen Zweck hergestellt wird. Du findest sie bei den Entstördrosseln für Dimmerschaltungen. Diese Dimmerdrosseln sind oft als Ringkern-Drosseln auf einen Eisenpulver-Kern gewickelt. Keine stromkompensierte Drossel verwenden oder welche zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen, die funktionieren vollkommen anders!!! Mit deiner PWM-Geschichte erzeugst du wahrscheinlich so etwas ähnliches wie +-12V, also einen Sinus mit rund 12V Amplitude? Dann mußt du dein Siganl ganz grob um den Faktor 20 hochtransformieren. Damit transformierst du den Strom durch die Lampe von rund 90mAeff in einen Strom durch die Primärwicklung von 1,8Aeff, macht einen Spitzenstrom von rund 2,5V. Für diesen Strom muß deine Enstördrossel mindestens ausgelegt sein, besser du hast deutlich Reserve. Es sollte nicht zu schwer sein, eine Drossel mit 2mH zu bekommen. Denke daran, daß die Induktivität dieser Drosseln bei hohen Strömen deutlich kleiner werden kann. Als Kondensator kannst du einen 1µF MKP10 ausprobieren. Das ergibt mit der Thomson-Formel eine Resonanzfrequenz von rund 2,5kHz, wenn du zwei 2mH Induktivitäten, wie in deinem Schema verwendest. Wenn man berücksichtigt, daß der Lastwiderstand der Lampe von 2,6kOhm um den Faktor 400 auf der Primärseite herabtransformiert wird, scheint ein 6,5 Ohm Widerstand am Kondenstaor parallelzuhängen. Dies erhöht die Dämpfung kräftig, sodaß 3dB Dämpfung schon bei 260Hz erzielt werden, wie eine kleine Simulation zeigt. Bei 20kHz solltest du rund 40dB Dämpfung erhalten. Kai Klaas
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Ich habe heute 2 einzelne Spulen mit Eisenkern a 3 mH und zwei Kondensatoren mit je 1uF gegen Masse angeschlossen, doch der Oszi zeigt das angehängte Bild und die Lampe leuchtet nur noch schwach, was ist denn nun wieder nicht gut ?
Der Kurvenform nach kommt die Spule in die Sättigung.
Autsch, das stimmt: Die Lampe zieht 1,5 A und die Spule ist auf 1,47 A ausgelegt... na ja fast ist auch vorbei. Wenn ich nun jeder Spule eine weitere parallel schalte, die nicht magnetisch gekoppelt ist, würde der Strom verteilt/halbiert und die Sättigung vermieden, richtig ?
Ja. Allerdings dürfte die Spule deutlich warm werden, wenn diese wirklich einen normalen Eisenkern hat und du mit 20kHz ein PWM Signal einspeist.
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