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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ladegerät mit richtig "Dampf"


Autor: Jeff (Gast)
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Hallo,

ich muss ein Ladegerät für Batterien bauen. Dabei soll ein 
Lade-/Entladestrom von 0...500A bei einer Spannung von 2...20V möglich 
sein.
Das ganze Ding wird sich aus Drehstrom versorgen.
Zur Umsetzung dachte ich an folgendes Konzept:

Ladephase:
Drehstromstromrichtertrafo primärseitig mit Phasenanschnitt vorregeln, 
sodass sekundärseitig der Effektivwert der Spannung schon mal schön 
gering ist. Anschließend gleichrichten. Dabei erfolgt die 
Spannungsreglung so, dass die Spannung immer etwa 2-3V über der 
Batteriespannung liegt.
Hinter dem Gleichrichter in Reihe zur Batterie eine KSQ. Diese besteht 
aus MOSFET-Clustern von je 125A (Einzelne, im TO-247 Gehäuse) die den 
Strom begrenzen.

Entladephase:
Parallel zur Batterie liegt eine zweite KSQ, die aus wesentlich mehr 
MOSFET-Clustern besteht (pro Cluster immer 5x TO-247 mit Pmax = 5x50W). 
Diese KSQ muss zur Not 10kW (20V/500A) in Wärme umsetzen können.


Kühlung:
Die Kühlung aller beteiligten Halbleiter erfolgt über einen 
Kupferkühlkörper mit Wasserkühlung.

Genauigkeit:
Ich beabsichtige, per Wahlschalter bestimmte Strombereiche einstellen zu 
können, in 125A Schritten. Dabei sollte die Genauigkeit ca. 1A betragen.
Die Regelung erfolgt analog. Lediglich  die Bedienung und die 
Clusterselektion erfolgt digital über n kleinen Mega.


Hat jemand n besseren Vorschlag. Es sollen Lade-/ und Entladekurven von 
Batterien gefahren werden.

Danke schonmal
Jeff

Autor: David ... (volatile)
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Netzeinspeisung in Entladephase

Autor: Jeff (Gast)
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Sorry, aber ne Netzeinspeisung ist nicht so einfach wie man vermutet. 
Daher bleibt die erstmal außen vor.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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wenn man's einfach haben will gleichstrommaschine auf 
asynchrongenerator. wird bei 10kW und 20V aber auch nicht gerade klein 
und billig, da kannste auch eine ganze reihe einspeisewechselrichter 
kaufen, die mit 20V arbeiten können.

Autor: Jeff (Gast)
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Naja, es sollte schon "ein" Gerät sein. Daher fallen Motor und Generator 
aus. Aber ich sehe es richtig das es nicht ganz so viele Möglichkeiten 
bei mäßigem Aufwand und Baugrösse gibt!?

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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20V/500A passen in jede westentasche, das macht doch jeder bessere 
9V-block...

SCNR

das wird mindestens so fett wie ein schweißgerät, und die für 500A 
dauerstrom sind schon etwas größer!

Autor: Jeff (Gast)
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Aber 10kW Wärme in einem 9V Block, dass is schon warm!

Autor: Jeff (Gast)
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Muss ja nicht unbedingt mobil sein, aber Pkw Ausmaße muss es auch nicht 
haben!

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Leider hast du den Typ der "Batterie" noch nicht erwähnt.
Wenn du mit 500A Alkali-Mangan-Zellen laden willst, dann tu das bitte 
WEIT WEG VON MIR!!!
Wenn's Bleiakkus sind, dann brauchst du einen guten Step-Down-Wandler.
Mehrphasig.

Wenn's LiPos sind dann wird's ordentlich kompliziert!
Dann brauchst du einen guten Step-Down-Wandler, Balancer, 
Spannungswächter...

Für die Entladung:
Hast du Wasserversorgung?
Wir reden hier von 10kW!
Das ist schon ein kleineres Holzpelletkraftwerk!
Oder willst du eine coole Großbeleuchtung mit lauter verbotenen 
Glühbirnen machen?

Zur Aufnahme der Messwerte würde ich außerdem keinen Shunt, sondern eher 
einen Magnetwandler nehmen.
Und benutz bitte keinen Linearwandler. Das gibt den 
Kernkraftbefürwortern einen Haufen guter Argumente 
(Stromnetzzusammenbruch).

Alles in allem klingt es nach einem großen Projekt.
Viel Glück!

Mit freundlichen Grüßen,
Valentin Buck

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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PKW-größe wird das nicht ganz, sind ja "nur" 10 kW und nicht 500.

aber du wirst dich schon mit ein wenig gut gekühlter leistungselektronik 
anfreunden müssen. 10kW verheizen bin ich ebenfalls kein freund von, es 
ginge zwar mit einem größeren lüfter und einem haufen widerstandsdraht 
relativ problemlos, ich finde nur das ist schade um den strom.

drehstromtrafo und phasenanschnitt halte ich auch für nicht besonders 
einfach und spätestens wenn ich daran denke, daß dieser 
oberwellenerzeuger 10kW leisten soll möchte ich den weit weg von mir 
haben.

schaltnetzteil wird auch nicht ganz so einfach, find mal einen 10kW 
trafo - und viel spaß mit der nötigen 10-12kW 3phasen-PFC.

evtl. gehts mit einem elektrisch geregelten streufeldtransformator und 
nachgeschalteter gleichrichtung. habe ich aber noch nicht für drehstrom 
und auch noch nicht in dieser größe gesehen.

Autor: Jeff (Gast)
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Guten Morgen,

also welcher Typ Batterie da drann hängt ist erstmal nicht ganz so 
wichtig für mich, da mein Gerät von einem PC gesteuert wird. Also nicht 
mein Problem wenn jemand da irgendwelche Batterien mit sprengt.

Valentin Buck schrieb:
> Hast du Wasserversorgung?

Ja und n Kupferkühlkörper.

Da das Gerät an einem Industrienetz betrieben wird, ist Netzseitige 
Enstörung einfacher. Ne dicke Netzdrosssel sollte schon viel bringen.

Autor: oszi40 (Gast)
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Jeff schrieb:
> Da das Gerät an einem Industrienetz betrieben wird, ist Netzseitige
> Enstörung einfacher. Ne dicke Netzdrosssel sollte schon viel bringen.

Stell das Ding bitte in den Keller! Mit 40W auf KW kommst Du bis 
Amerika. 10kW und Phasenschnitt wird nicht einfach.

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Vielleicht eine dumme Frage, aber warum sollst du so etwas selber 
bauen? Gibt es nicht spezialisierte Firmen (z.B. Digatron, Bitrode, 
ElektroAutomatik) die dafür fertige Lösungen haben?

Gruß,
Alex

Autor: Michael (Gast)
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Autor: Grübler (Gast)
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Alex Bürgel schrieb:
> Vielleicht eine dumme Frage, aber...

Hallo Axel, diese Frage ist sogar sehr
vernünftig! Ein Ingenieur, der in der Lage
ist ein solches Projekt zu stemmen,
fragt in diesem Forum bestimmt nicht nach der
Meinung anderer.

Meine Rat an Jeff: "Lass es!"

Schon die Idee, Zitat:
>Drehstromstromrichtertrafo primärseitig mit Phasenanschnitt vorregeln

ist ein Witz. Und was ist bitte ein

>Drehstromstromrichtertrafo

Autor: Akku-Profi (Gast)
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Jeff schrieb:
> Genauigkeit:
>
> Ich beabsichtige, per Wahlschalter bestimmte Strombereiche einstellen zu
>
> können, in 125A Schritten. Dabei sollte die Genauigkeit ca. 1A betragen.
>
> Die Regelung erfolgt analog. Lediglich  die Bedienung und die
>
> Clusterselektion erfolgt digital über n kleinen Mega.

Regelung analog ist schon mal goldrichtig.

Schau mal bei Agilent, HP6060B.
Swervicemanual downloaden kostenlos. Pläne ansehen
Statt 2 4fach FET-Clustern wie in der HP6060B entsprechend mehr nehmen.

Bei mir sind es 8 4fach Cluster, Maximal Strom 200A, peak 350A.

Funktioniert einwandfrei.

Autor: Patrick (Gast)
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Hier wird schon wieder ein Quark verzapft... Wahnsinn.

Jeff: Die Idee mit dem Drehstromtrafo und primaerseitigem 
Phasenanschnitt funktioniert - zumindest im Konstanter eines Bekannten 
(Gut, der hat jetzt auch "nur" 3 und nicht 10 kW). Scheint auf jeden 
Fall Stand der Technik vor ca. 30 Jahren gewesen zu sein.

Aufbau: Drossel ("PFC") - Phasenanschnitt - Trafo - Gleichrichter - 
Elko-Batterie - Linearregler.

Stand der Technik heutzutage duerfte wohl ein Schaltnetzteil sein. Zur 
Dimensionierung hier mein Lieblingslink: 
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html


Patrick

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