Hallo zusammen, ich baue mir privat einen kleinen Antriebsprüfstand mit Komponenten aus dem C2000-Ecosystem von Texas Instruments: zwei permanenterregte Synchronmaschinen (Teknic M-2310P-LN-04K, https://www.teknic.com/files/product_info/N23_Industrial_Grade_Motors_v6.3.pdf), ein Mikrokontroller (TMS320F28379D) und zwei Motortreiber (BOOSTXL-DRV8305EVM, BOOSTXL-DRV8323RS). Ich habe mir ein MeanWell AD/DC Converter 23 V, 451 W (SE-450-24) als Spannungsversorgung bestellt; vorhin ist mir aufgefallen, was für ein Blödsinn das ist, weil ich den generatorischen Betrieb nicht berücksichtige. Aus dem Studium kam mir nun ein Vierquadrantensteller in den Sinn; alternativ eine Senke, um die Leistung zu verheizen ... Bei Leistungselektronik hole ich mir jedoch gerne den Rat von erfahreren Menschen ein. ;) 1. Der Motortreiber beinhaltet den Wechselrichter. Somit benötige ich eine bidirektionelle Wandlung von AC 230 V/50 Hz nach DC 4.4V-45V (BOOSTXL-DRV8305EVM) bzw. 6V-54V für (BOOSTXL-DRV8323RS). Welche Art der Spannungsversorgung empfiehlt ihr mir? 2. Was gibt es allgemein in Hinblick auf Hardware, Sicherheit und Betrieb zu beachten? Wieviel Leistung kann ich z.B. in die Steckdose eines Privathaushalts zurückspeisen? Danke im Voraus für alle Antworten. Liebe Grüße Jonny
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Johnson 3. schrieb: > Wieviel Leistung kann ich z.B. in die Steckdose > eines Privathaushalts zurückspeisen? Gar keine, ohne Genehmigung. Mit Genehmigung in der Regel 600 Watt. Frage deinen lokalen Netzbetreiber bei der Gelegenheit auch gleich nach den Kosten.
Was ist denn der Anwendungsbereich deiner Antriebe? Wenn du für Autos entwickelst, sind Akkus am nächsten an der Realität. Ists z.B. ein Roboter, kannst du die Rückspeisung ignorieren.
Johnson 3. schrieb: > Was gibt es allgemein in Hinblick auf Hardware, Sicherheit und > Betrieb zu beachten? Zu viel, um das hier im Rahmen einer Diskussion zu vermitteln. Dafür machen andere eine mehrjährige Berufsausbildung. Du kannst ja mal mit den VDE Richtlinien anfangen (die muss man kaufen). Vielleicht kannst du mit jemandem vom TÜV ins Gespräch kommen, um Beratung zu bekommen.
Johnson 3. schrieb: > weil ich den generatorischen Betrieb nicht berücksichtige Hi Bei max 450W Einspeiseleistung würde ich die Energie verheizen. Oder alternativ, weis jetzt nicht ob das so einfach möglich ist, die 24V des Netzteiles stützen. Ich gehe jetzt mal davon aus dass aus diesen auch die Speisung des Antriebes erfolgt. Solltest Du natürlich versehentlich ein Perpetuum Mobile entwickelt haben musst Du dennoch etwas Energie verheizen.
Die beiden Synchronmaschinen sollen miteinander gekoppelt werden, um eine als Lastmaschine betreiben zu können. Der Prüfstand soll Fortbildungszwecken dienen: Parameteridentifikation, Erprobung unterschiedler Reglerverfahren usw. Also im Wesentlichen Software-Themen. Eine hohe Leistung ist nicht erforderlich. Dann scheint die Idee mit der Rückspeisung bereits gestorben. Wie sähe es mit einer Senke aus, an der ich die Generatorleistung verheize?
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Stefan F. schrieb: > Mit Genehmigung in der Regel 600 Watt. Wenn Du eine Balkonsolaranlage verwendest, kannst Du als zusaetzliche Quelle die Generatorleistung verwenden. Die Regelung der Bremsleistung ist eine Herausforderung. In der Regel werden ueber PWM Bremswiderstaende angesteuert. Das laesst sich einfach regeln.
Johnson 3. schrieb: > Wie sähe es mit einer Senke aus, an der ich die > Generatorleistung verheize? Diese Methode würde ich bevorzugen, weil sie genehmigungsfrei und billiger ist. Vielleicht ganz banal mit einem Heizlüfter für LKW.
Stefan F. schrieb: > Johnson 3. schrieb: >> Wieviel Leistung kann ich z.B. in die Steckdose >> eines Privathaushalts zurückspeisen? > > Gar keine, ohne Genehmigung. Seit wann hält sich Physik an Genehmigungen? Er kann so viel zurückschieben bis die Sicherung fliegt. Er darf es nur nicht in D. Aber die Ortsangabe fehlt, daher ist deine Aussage belanglos. Bis 2KW würde ich nicht mal im Ansatz drüber nachdenken das ganze regenerativ aufzubauen, Kosten/Nutzen stehen in keinem Verhältnis. EA hat Quellen, Senken und bidirektionale Labornetzteile, die Lasten gibts auch in regenerativ und die können mit den Quellen gekoppelt werden. Aber plane dann so 10k€ ein. Da kannst du ganz schön lange heizen ;). VG Paul
Mich interessiert im Grunde nicht, welche genauen Vorschriften bzgl. der Rückeinspeisung innerhalb Deutschlands gelten. Mir genügt eure Einschätzung, dass ein Bremswiderstand die typische Lösung in meinem angestrebten Leistungsbereich ist. Wie könnte nun die konkrete Umsetzung aussehen? Ich habe im Internet gesucht, finde aber keinen rechten Zugang zu dem Thema. Unter "dynamic breaking" und "resistive breaking" gibt es häufig nur Artikel mit wenig Tiefgang. Dabei werden mein Problem wohl auch schon andere gehabt haben. Folgendes habe ich gefunden: - Understanding Thermal Dissipation and Design of a Heatsink (https://www.ti.com/lit/an/slva462/slva462.pdf?ts=1670694067237) - OpAmp-Schaltung zur Ansteuerung eines Bremswiderstands https://electronics.stackexchange.com/questions/318295/dynamic-braking-resistor-chopper-circuit 3. Unter welchen Schlagworten und wo finde ich detaillierte Informationen für das Design einer Schaltung für das Schalten eines Bremswiderstands? (Website, Fachbuch, ...) Da die Schaltung schnell und zuverlässig sein soll, wird es dort mit Sicherheit auch etwas zu beachten geben. 4. Unter welchem Namen kann ich die benötigte Technik kaufen? Elektronische Last? 5. Schließe ich die elektronische Last einfach parallel zur DC Spannungsversorgung meines Motortreibers an? Im Internet werden bei professionellen Lösungen immer separate Anschlüsse für einen Lastwiderstand erwähnt, den ich nicht habe. (https://www.ti.com/lit/ug/slvuai8a/slvuai8a.pdf?ts=1670781007711&; Wie definiere ich an diesen Geräten die Spannungsschwelle, ab der die Last aktiv wird. ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F)
Offenbar brauchst du eine Entwickler-Firma, die das für dich ausarbeitet. Das Thema ist zu komplex, um es im Rahmen einer Diskussion abschließend zu klären. Um einen Bremswiderstand zu schalten braucht man keine spezielle Schaltung. Du brauchst aber mehr als nur einen einfachen Schalter, denn du willst sicher steuern können, wie stark gebremst wird. Elektronische Lasten kann man natürlich fertig kaufen, aber in der Leistungsklasse ist das nichts, was man bei Conrad finden wird. Also auch wieder ein Fall für Spezialfirmen, die das genau für deine Anlage passend bauen. > Schließe ich die elektronische Last einfach parallel zur DC > Spannungsversorgung meines Motortreibers an? Was willst du belasten, den Motortreiber oder das Fahrzeug? Offenbar brauchst du einen speziellen Motortreiber, der mit Bremswiderstand bremsen kann. Das muss alles eng aufeinander abgestimmt sein. Ich kann dir da nicht großartig helfen. Ich möchte dir mit diesen Gegenfragen klar machen, dass du ein Konzept für die ganze Anlage brauchst. Lass dir das von einer Firma erstellen, die damit Erfahrung hat.
Ich möchte eine Synchronmaschine A mit einer zweiten Synchronmaschine B koppeln und sie somit generatorisch betreiben. Das Drehmoment der Maschine A im generatorischen Betrieb und somit ihre "Bremswirkung" stelle ich über meinen Motortreiber ein. Ich erwarte im generatorischen Betrieb jedoch einen Spannungsanstieg im Zwischenkreis. Diese Energie möchte ich über einem Widerstand verheizen. Dieser muss aktiviert werden, wenn die Zwischenkreisspannung einen Wert größer x V überschreitet. Offengestanden kann ich mir nicht vorstellen, dass das so schwer sein soll, wenngleich ich deine Intention verstehe, Stefan.
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Johnson 3. schrieb: > Ich > erwarte im generatorischen Betrieb jedoch einen Spannungsanstieg im > Zwischenkreis. Diese Energie möchte ich über einem Widerstand verheizen. > Dieser muss im Grunde aktiviert werden, wenn die Zwischenkreisspannung > einen Wert größer x V überschreitet. So einfach geht das nicht. Stelle dir mal vor, der Generator erzeugt 10 Watt Überschuss, was zu einem Spannungsanstieg führt. Dann müsstest du einen Widerstand zuschalten, der genau 10 Watt aufnimmt. Du bräuchtest unendlich viele Widerstände für alle möglichen Leistungen. Und du müsstest fortlaufend den Überschuss ermitteln, während sich die Leistung des Generators ändert und die Widerstände umgeschaltet werden. So geht das nicht. Du brauchst ein funktionierendes Konzept. Das wird mit Sicherheit nicht aus einem einfachen Add-On zwischen Netzteil und Motortreiber bestehen. Da müssen alle Teile aufeinander abgestimmt werden, sonst wird eine hinkende Krückenlösung. Was du haben willst, ist eine Zenerdiode die hunderte Watt verheizen kann, auch "Shunt Regulator" genannt. Das gibt es aber nicht fertig zu kaufen. Schau mal ins Datenblatt des TL-431, da ist eine Beispielschaltung für viel kleinere Leistungen drin. Das könntest du in großem Stil bauen. Ich halte es aber für keine gute Idee.
Johnson 3. schrieb: > Wie definiere ich an diesen Geräten die Spannungsschwelle, ab der die Last aktiv wird. Die Spannung ZKmax ergibt sich aus Deiner Zwischenkreis-Spannung (wenn Du sowas hast) + X oder eben der max. Spannung, die im Motorkreis durch die EMK entstehen darf. Die Spannung im Motorkreis/ZK ist ja typischerweise recht konstant - bis der Motor abgeschaltet wird und er (ungebremst) als Generator läuft. Beispiel: Bei den Antriebsreglern, die wir hier instandsetzen (3-4 Schuhkartons gross), ist der Bremswiderstand ein simpler Ohm'scher Widerstand (~ 3-7 Ohm) (grosses, gekühltes Teil). Die Regelung des Bremseinsatzes erfolgt über eine Erfassung der ZK Spannung und schnelle Regelung des Bremswiderstands ("Brems-Chopper")... Dauerleistung/Spitzenleistung der Bleeder hier: ~2kW/40kW https://bremsenergie.de https://www.frizlen.com/de/service/bremswiderstand-berechnen https://www.techniker-forum.de/thema/umrichtertechnik-bremswiderstand-auslegen.92591 http://www.servotechnik.de/fachwissen/auslegung/f_beitr_00_720.htm Wurde ja schon geschrieben: Rückspeisen ist eine tolle Idee, aber Kosten/Nutzen muss eben passen... Haben wir hier in unseren beiden Prüfständen (DC und AC3~) auch nicht.
Johnson 3. schrieb: > Offengestanden kann ich mir nicht vorstellen, dass das so > schwer sein soll, wenngleich ich deine Intention verstehe, Stefan. Die Energie wird über einen PWM-gesteuerten Bremswiderstand verheizt. Je höher die Überspannung desto länger werden die Einschaltphasen. Der Umrichter für den Motor muss dafür einen Anschluss bereitstellen. https://www.js-technik.de/produkte/zubehoer-frequenzumrichter/bremswiderstaende/ https://shop.osd-schenck.de/epages/es549793.mobile/de_DE/?ObjectPath=/Shops/es549793/Categories/Nach_Artikelgruppe_sortiert/Bremswiderstaende/Siemens
Johnson 3. schrieb: > Ich möchte eine Synchronmaschine A mit einer zweiten Synchronmaschine B > koppeln und sie somit generatorisch betreiben. Das Drehmoment der > Maschine A im generatorischen Betrieb und somit ihre "Bremswirkung" > stelle ich über meinen Motortreiber ein. Kannst Du nicht beide Umrichter aus einem gemeinsamen DC-Zwischenkreis speisen? Aufgrund der Verluste sollte die generatorisch erzeugte Leistung geringer sein als die motorische. Für dynamische Vorgänge (starkes Bremsen) würde dann ein sog. Bremschopper in diesem Zwischenkreis genügen, also ein Hochlastwiderstand, der über einen pw-modulierten Leistungstransistor auf den Zwischenkreis geschaltet wird. Grüßle, Volker
Als Bremswiderstand kann man zB Autoscheinwerfer, aber keine Halogen verwenden. Als mechanische Last mit einstellbarem Drehmoment kann man zB einen Ruehrer in einem Wasserkuebel verwenden.
Volker B. schrieb: > Kannst Du nicht beide Umrichter aus einem gemeinsamen DC-Zwischenkreis > speisen? Aufgrund der Verluste sollte die generatorisch erzeugte > Leistung geringer sein als die motorische. Witzigerweise habe ich gerade genau denselben Gedanken gehabt. Volker B. schrieb: > Für dynamische Vorgänge (starkes Bremsen) würde dann ein sog. > Bremschopper in diesem Zwischenkreis genügen, also ein > Hochlastwiderstand, der über einen pw-modulierten Leistungstransistor > auf den Zwischenkreis geschaltet wird. Verstehe ich dich richtig: Maschine A treibt Maschine B mit einer Drehzahl >> 0 an. Drehmoment der Maschine A wird nicht weiter aktiv angetrieben, Maschine B wird zum Bremsen verwendet. Dann würde keine weitere Leistung aus dem Zwischenkreis entnommen, die verbleibende Energie aus der Rotationsbewegung jedoch zurückgespeist. Diese müsste über dem Bremschopper abgebaut werden. Lande ich dann aber nicht wieder bei meinem ursprünglichen Problem, diesen Bremschopper auszulegen? Also anders formuliert: Was ist bei der von dir beschriebenen Lösung anders, dass hier ein einfacher Bremschopper möglich ist, während mir zuvor zu einer professionellen Spannungsversorgung mit Senke geraten worden ist? Keine kontinuierliche Leistungsumwandlung am Bremswiderstand? PS: Als "fertige" Spannungsversorgung käme z.B. das Delta Elektronika M60-100 Option P233 in Frage. Ich sehe allerdings ein, dass die Geräte relativ teuer sind. (https://pim.schulz-electronic.de/document/SM6000-PowerSink_D_E.pdf)
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Wenn ich unsere Prüfstände ansehe, funktionieren die so es gibt eine DC Schiene auf der der Prüfling und die Lastmaschine hängen. Die Schiene wird von einem 4 Quadranten Netzteil versorgt. In unseren Fall so um die 250kW, kann man sicherlich nach unten skalieren. Wenn sich Überschussleistung ergibt, dann wird vom Netzteil rückgespeist, ansonsten aus dem Netz bezogen. Es gibt von Delta Netzteile die eine Senke haben, die die Leistung verheizen, oder aber auch rückspeisen.
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