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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kurzschluss in Vollbrücke bei induktiver Last


Autor: Tobi (Gast)
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Hallo. Ich habe eine Vollbrücke mit 4 Triacs. Bei rein ohmschen Lasten 
funktionert der Phasenanschnitt ohne Probleme. Allerdings habe ich nun 
eine induktive Last drangehängt, und kriege damit die Schaltung nicht 
zum laufen:
Das Problem tritt bei Zündwinkeln < 90° auf.
   ---------
   |       |
K1 V       V K2
   |  R+L  |
   ---xxx---
   |       |
K3 V       V K4
   |       |
   ---------

Der erste Zweig (Z1), bestehend aus K1 und K4, wird gezündet, worauf 
verzögert ein Stromfluss eintritt. Nach dem Spannungsnulldurchgang 
fliesst der Strom wie erwartet weiter, die Triacs bleiben somit auch 
ohne Ansteuerung gezündet. Ist nun der Zündwikel unterhalb von 90° kann 
es passieren dass der zweite Zweig (Z2), bestehend aus K2 und K3, 
aktiviert wird, während der erste noch leitet (IGT(Z1)=0).
Nehmen wir mal nur die linke Seite mit K1 und K3 in Augenschein.
In der Theorie dachte ich, dass nun K1 quasi zwangsgelöscht wird, da der 
Strom nicht weiterhin in die gleiche Richtung fliessen kann, denn nach 
dem Nulldurchgang der Spannung änderte sich ja die Polarität der 
Wechselspannung. Möglich wäre nun ein Stromfluss von K3 in Richtung K1 
aufgrund der Polarität der Aussenleiter. Dies hätte dann einen 
Nulldurchgang des Stromes zwischen K1 und K3 zur Folge woraufhin sich 
kein gegenteiler Strom anschließend aufbauen kann, da der Triac ja 
sperrt, weil sein Haltestrom unterschriten wurde.
Nun so dachte ich mir das. Tatsächlich knallts und ein direkter 
Kurzschluss ist die Folge. Ist die Zeit zu knapp für den Triac als das 
er sperren könnte? Im Datenblatt fand ich beim Holding current nur den 
Strom, jedoch keine zeitliche Angabe.
Was kann ich machen um einen Phasenanschnitt unter 90° zu realisieren? 
Irgendjemand einen Vorschlag?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Tobi schrieb:
> Bei rein ohmschen Lasten
> funktionert der Phasenanschnitt ohne Probleme. Allerdings habe ich nun
> eine induktive Last drangehängt, und kriege damit die Schaltung nicht
> zum laufen:
> Das Problem tritt bei Zündwinkeln < 90° auf.

Eine Spule verursacht eine Phasenverschiebung von 90°, der Nulldurchgang 
des Stroms erfolgt also 90° nach dem Nulldurchgang der Spannung.
Die Triacs sind also auch noch 90° nach dem Nulldurchgang der Spannung 
leitend.
Eine Lösung wäre, den Stromfluss zu überprüfen und erst dann zu zünden, 
wenn der Strom Null ist.

Autor: Tobi (Gast)
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@Benedikt:
Klar, ich könnte den Stromfluss überprüfen und erst bei dessen 
Nulldurchgang den zweiten Zweig schalten, dann sind jedoch keine 
Zündungen unter 90° möglich. Die Leistung die ich dann ausgangseitig 
regeln kann wäre minnimalst. Folglich muss ich es schaffen, dass eine 
sauber kommutierung stattfindet die den Strom vom einen auf den anderen 
Zweig übergibt. Nur wie habe ich keine Idee.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Tobi schrieb:
> Klar, ich könnte den Stromfluss überprüfen und erst bei dessen
> Nulldurchgang den zweiten Zweig schalten, dann sind jedoch keine
> Zündungen unter 90° möglich.

Mit rein ohmschen Lasten schon. Davon abgesehen sind die Triacs auch bei 
induktiver Last maximal 180° lang an, nur beginnt der Zyklus nicht im 
Nulldurchgang der Spannung, sondern zu derem Maximum und endet in 
nächsten Spannungsmaximum. Beeinflussen kannst du zwar nur 0-90°, um die 
Spule zu entmagnetisieren, fließt der Strom in der nächsten Halbwelle 
immer nochmal genauso lange.

> Folglich muss ich es schaffen, dass eine
> sauber kommutierung stattfindet die den Strom vom einen auf den anderen
> Zweig übergibt. Nur wie habe ich keine Idee.

Du möchtest also die Brücke schon im Vorraus umschalten, noch ehe der 
Stromnulldurchgang erreicht ist?
Das macht die ganze Sache recht aufwendig, denn du musst dazu die Triacs 
aktiv abschalten. Sowas habe ich bisher noch nie in der Praxis bei 
Wechselspannung gesehen, nur bei Gleichspannung mir Thyristoren.

Müssen es denn unbedingt Wechselspannung und Triacs sein? Ist es nicht 
möglich mit der gleichgerichteten Spannung und einer Mosfet/IGBT Brücke 
zu arbeiten? Das würde alles etwas vereinfachen.

Autor: Volker Zabe (vza)
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Ich habe auch noch nie eine Brücke mit Triacs gesehen.
Triacs leiten den Strom in beide Richtungen.
Reicht nicht eine einfache Reihenschaltung?

Autor: Tobi (Gast)
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@Benedikt:
>Mit rein ohmschen Lasten schon. Davon abgesehen sind die Triacs auch
>180° lang an, nur beginnt der Zyklus nicht im Nulldurchgang der
>Spannung, sondern zu derem Maximum und endet in nächsten
>Spannungsmaximum.
Leider ist die Last induktiv. Wie ich damit aber sinnvoll Leistung 
rauskriegen soll verstehe ich nicht. Danach müsste ich ja wenn ich immer 
beim Spannungsmaximum zünde die maximale Ausgangsleistung haben. Dies 
ist jedoch gemessen nicht der Fall.

>Du möchtest also die Brücke schon im Vorraus umschalten, noch ehe der
>Stromnulldurchgang erreicht ist?
Naja, nicht unbedingt wollen. Sagen wir so: Ich denke dass ich muss :)

>Sowas habe ich bisher noch nie in der Praxis bei
>Wechselspannung gesehen, nur bei Gleichspannung mir Thyristoren.
Ich nehme an du meinst, über einen Hilfs-Thyristor einen Kurzschlusstrom 
zu produzieren, der dem Hauptthyristor den Strom klaut, damit dieser 
abschalten kann?

>Müssen es denn unbedingt Wechselspannung und Triacs sein? Ist es nicht
>möglich mit der gleichgerichteten Spannung und einer Mosfet/IGBT Brücke
>zu arbeiten? Das würde alles etwas vereinfachen.
Nun ich habe Wechselspannung zur Verfügung und brauche eine 
Gleichspannung (die nicht besonders geglättet sein muss). Die Brücke mit 
Mosfet's aufzubauen habe ich mir auch schon überlegt. Das einzige was 
mich davon abhält war die tatsache dass ich einen schwierigeren Aufbau 
vor mir sehe, wenn ich das ganze diskret aufbauen würde. Warum diskret? 
Weil ich mir davon eine höhere Störsicherheit der Schaltung verspreche, 
was mir sehr wichtig ist.

Kurz zusammengefasst:
Ich wäre froh, wenn es mit den Triacs auf einfache Weise klappen würde. 
Wenn ich für mein Vorhaben auf Mosfet's umsteigen muss ok, dann muss ich 
in den sauren Apfel beissen. Nur wollte/will ich die Möglichkeit nicht 
aussschließen dass ich irgendetwas grundlegendes übersehen habe und 
hätte dazu halt gerne Meinungen gehabt :)

Autor: Tobi (Gast)
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@Volker:
Nein, denn die Brücke muss die Spannung auch noch gleichrichten und 
umpolen können.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Tobi schrieb:

> Ich nehme an du meinst, über einen Hilfs-Thyristor einen Kurzschlusstrom
> zu produzieren, der dem Hauptthyristor den Strom klaut, damit dieser
> abschalten kann?

Ja. Das würde dann für deine Schaltung 4 zusätzliche Triacs bedeuten.

> Nun ich habe Wechselspannung zur Verfügung und brauche eine
> Gleichspannung (die nicht besonders geglättet sein muss).

Wenn du eine einstellbare Gleichspannung erzeugen willst, dann würde ein 
Gleichrichter und ein Mosfet/IGBT dahinter ausreichen. Das wäre doch 
deutlich einfacher als die 8 Triacs.
Oder, was auch häufig gemacht wird: Ein Brückengleichrichter bei dem 2 
Dioden durch Thyristoren ersetzt werden. Damit lässt sich auch wunderbar 
die Spannung regeln.

Autor: tsalzer (Gast)
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Guck Dir halt erstmal an, wie man eine gesteuerte B2 aufbaut, und dann 
wie die funktioniert.


Da siehst Du dann auch, wie man induktive Lasten in den 
Wechselrichterbrieb treiben kann.

Über die o.g. Antworten  muß ich mich wundern!

guude
ts

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