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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frequenzumrichter für Elektrofahrzeug


Autor: Axel Jeromin (Gast)
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Hallo Zusammen,
die steigenden Spritpreise haben mich zu einem Hobbyprojekt animiert, 
ein Elektrofahrzeug mit einem Drehstrommotor anzutreiben.  Daher muss 
ein Umrichter her. Der Zwischenkreis soll aus den Akkus gespeist werden.
Ein Profigerät, aus der E-Bucht ersteigert, wird sicherlich nicht mit 
der geringen Zwischenkreisspannung klar kommen und nur Fehlermeldungen 
ausspucken. Daher ein Selbstbau.

Die Hardware habe ich fertig:
http://www.jeromin.privat.t-online.de/html/hardware.html
Ansteller der Akkus zuerst mal ein Gleichrichter für 230V, macht 325V 
Zwischenkreisspannung. Wenn damit der Motor läuft, dann gehr´s an die 
anderen Probleme.

Mit einem Mega 8 erzeuge ich den theoretischen Spannungsverlauf an den 
Motorwicklungen wie im Anhang zu sehen. Der Motor dreht zwar prima, wird 
aber auch im Leerlauf ziemlich warm und hat kein großes Drehmoment.

Daher meine Frage: wie steuern die Profis die Leistungshalbleiter?

Im Netz habe bisher nichts Brauchbares gefunden und die Aplication Note 
von Atmel ist in englisch und erklärt die Grundlagen leider nicht.

Autor: Christoph Lechner (clechner)
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abo

PWM?

Autor: Null (Gast)
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Die Hardware habe ich fertig:
http://www.jeromin.privat.t-online.de/html/hardware.html

Weshalb habe ich das Gefuehl, die Elektronik sei eine Nummer zu klein ?
Wie gross soll da Fahrzeug denn sein ?

Autor: Wechselrichter-König (Gast)
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Was für einen Motor willst Du denn mit diesen "Leistungs"-Halbleiter 
betreiben?
Wechselrichter mit ordentlich Leistung, die für so einen Antrieb 
geeignet wären, verwenden IGBTs (50€ oder mehr pro Halbbrücke ab 100 
Stück).
Und der ATmega ist dafür garantiert nicht geeignet, viel zu langsam.
Wir verwenden für die Regelung einen PowerPC, Stichwort 
Raumzeigermodulation.

Autor: Null (Gast)
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Es gibt 3phasen Megas, die koennten sowas, sonst einen dsPIC2023, der 
kann das auch. Aber sie Leistungshalbleiter duerften etwas dicker sein, 
und auf einem Kuehlkoerper bitte.

Autor: crazy horse (Gast)
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ist trotzdem ne Milchmädchenrechnung.
Benzin: 8,6kWh/l -> 14ct/kWh
Strom: ca. 18ct/kWh
Für Strom spricht der höhere Wirkungsgrad der Motoren und die 
Möglichkeit der Nutzbremsung, dafür musst du aber den schweren Akku 
mitschleppen, und der hält auch nicht ewig.
Vielleicht hat mal jemand den Gesamtwirkungsgrad Steckdose->Rad?

Autor: Axel Jeromin (Gast)
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Hallo Wechselrichter-König
zum Testen verwende ich einen 0,55kw Motor, später sollten es 1KW sein.

Hallo Null
den Kühlkörper habe ich für das Foto entfernt, weil er alles verdeckt 
hat. Ist natürlich vorhanden, er wird nach einigen Minuten Betrieb 
handwarm.
Die FET´s machen 18A, sollte für 1kw Motor reichen.


Zuerst möchte ich mal die Grundlagen verstehen und suche nach Grafik mit 
dem Spannungsverlauf am Ausgang aller drei Phasen, bzw den 
Steuersignalen der Leistungshalbleiter.

Da der Motor im Dreieck geschaltet ist, fließt immer Strom durch zwei 
oder drei Wicklungen. In einer steigt der Strom, in einer andern sinkt 
er gerade. Wenn ich eine Halbbrücke mit PWM takte, hat das immer 
Auswirkungen auf die anderen Phasen. Oder habe ich einen Denkfehler?

Autor: Marvin M. (marvin)
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@Wechselrichter-König:

Das ist aber interessant. Ich frag mich gerade nur, wo in den ganzen 
käuflichen Wechselrichtern, die ich bislang verbaut habe, der Power-PC 
versteckt sein kann.
Vielleicht sollte man kein Vista als OS nehmen, dann klappts auch mit 
nem Atmel ;-)

Autor: Null (Gast)
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Axel,
ja, 3phasen hat nahezu immer Strom in mindestens 2 der 3 wicklungen. Da 
muessen eben 3 phasen mit 120 Grad Verschiebung hin. Je nach Motor, zB 
Asynchronmotor, muss die Spannung auch proportional zur Drehzahl sein. 
Da gibt's Vorgaben. Nachzulesen in "Elektrische Maschinen Teil 1". Dass 
Du in gewissen Faellen auch die Nennleistung oder etwas mehr von der 
Welle aufnehmen musst ist dir klar ? Diese Leistiung muss dann in die 
Batterie zurueck, gell.

Autor: Otto (Gast)
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Hallo Axel,

>die steigenden Spritpreise haben mich zu einem Hobbyprojekt animiert

willst Du damit wirklich fahren - 1kW reicht nur für ein Zweirad - oder 
?

Gruß Otto

Autor: Null (Gast)
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Nee, 1kW is ca 1.3 Pferde. Das ist ueppig wenn's flach ist. Am Berg 
kommt die Geschwindigkeit dann schon etwas runter. Die Beschleunigung 
ist auch vom Gewicht abhaengig. Wie schwer ist das Ding denn ?

Autor: AVR-User (Gast)
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Also mit 1 kW kommt man schon sehr weit :) Für unser Spritsparfahrzeug 
"Schluckspecht" brauchen wir für eine Geschwindigkeit von ca. 35km/h 
grade mal 50W in der Geraden und bei Steigungen ca. 200W.
Wen es interessiert -> www.schluckspecht.net
Haben für das Fahrzeug übrigens auch einen Radnabenmotor (Im Rad 
integrierter bürstenloser Motor) mit integrierter Elektronik entwickelt 
und gefertigt.

Schönen Sonntag.

Autor: Otto (Gast)
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Respekt für das Projekt von "AVR-User"

Damit würde ich mich jedoch nicht auf
öffentliche Straßen trauen.

Meine Erfahrungen bezüglich Stromaufnahme
speziell beim Anfahren eines realen und
straßentauglichen Gefährts sind davon
jedoch um Zehnerpotenzen verschieden.

Gruß Otto

Autor: elko (Gast)
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Hi

guck dir mal nen CITY EL an ist ein Einsitzer. Der hat ca. 4 KW und 
fährt so um di 50 km/h

Verstehen tu ich nicht warum du, wenn du schon 230 V für den 
Zwischenkreis gleichrichtest, nicht gleich nen käuflichen FU nimmst.

Als Einphasiger funktioniert der an ner normals Steckdose und die Kosten 
halten sich in engen Grenzen.

Elko

Autor: Wechselrichter-König (Gast)
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@ Marvin M.
Ich rede hier auch nicht von 1kW Kinderkram sondern von >70kW.
Ethernet, SPS-Funktion etc. alles mit drauf.
Und wenn Du etwas Ahnung von der Regelung von Asynchronmaschinen hast 
(nicht nur eine einfache U/f-Regelung) wird Dir schnell klar, das da ein 
"Atmel" vorne und hinten nicht ausreicht.

Autor: Otto (Gast)
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Hallo Wechselrichter-König,

bist wohl noch nicht sehr lange auf Deinem Thron:

> Und wenn Du etwas Ahnung von der Regelung von
> Asynchronmaschinen hast (nicht nur eine einfache
> U/f-Regelung) wird Dir schnell klar, das da ein
> "Atmel" vorne und hinten nicht ausreicht.

Sowas baut Siemens schon seit 20 Jahren und damals
mit 80535....

Gruß Otto

Autor: Google (Gast)
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Autor: Currywurst (Gast)
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Früher hatten die Wechselrichter auch jede menge Kompromisse und analoge 
Peripherie eingebaut. Ich hab selbst vor zehn Jahren an Wechselrichtern 
gearbeitet (200kW) in denen nur kleine 8 bitter drin waren.

Mittlerweile werden aber immer mehr "Features" hinzugefügt.
Zum Beispiel Verzicht auf einen geglätteten DC Zwischenkreis und 
vollständige kompensation von Oberwellen und Blindanteilen. Damals 
wurden uns von Oberwellen ein paar mal die Umrichter erschossen bis in 
alle Schaltschränke riesige Filterdrosseln eingebaut wurden. Das war 
teuer da es 30 Systeme waren. Zum Glück nicht meine Schuld. War ja nur 
Elektro Azubi und nicht der Typ der die Umrichter konstruiert oder 
eingekauft hat.

Eine Intelligentere Steuerung kann sowas verhindern und das Netz sauber 
halten. Es geht auch ohne Power PC, aber das ist nun mal eine gut 
Dokumentierte und viel verwandte CPU die immer Reserven frei hat.
Da muss sich der Entwickler nicht quälen um das ganze Echtzeitfähig am 
laufen zu halten. Die Ansprüche an die Regelcharakteristik werden ja 
auch immer höher.

Autor: Otto (Gast)
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Hallo Currywurst,

Dein Post ist sehr fundiert - folgende Anmerkungen dazu:

>Früher hatten die Wechselrichter auch jede
>Menge Kompromisse und analoge Peripherie eingebaut.

Bei "ganz Früher" gebe ich Dir uneingeschränkt Recht.

Seit Gültigkeit bestimmter (EN-) Normen und Vorschriften
(ca. ab 1994) sind diese Umrichter aber i. A. absolut
ausgereift und auch kompromißlos.

Analoge Peripherie ist auch heute noch erforderlich
(z. B. Stromerfassung, ZK-Spannungsmessung usw. usw.)

>alle Schaltschränke riesige Filterdrosseln eingebaut wurden

Sog. "Filterpakete" bzw. "Filtermodule" sind wg. der
Rückwirkungsfreiheit heute zwingend vorgeschrieben.

Viele Grüße Otto

Autor: Currywurst (Gast)
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Also 93 hatte ich dort angefangen. Die geltenden Normen hatten den 
externen Berater wohl nicht davon abgehalten die Filter zu klein 
auszulegen. Meine Kenntnisse sind in Umrichtertechnik bestimmt nicht 
aktuell und vollständig.
Hab ja Physik studiert und danach wieder was anderes gemacht.

Autor: Axel Jeromin (Gast)
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@ELKO der jetzige Umrichteraufbau ist erstmal da, um die Funktion zu 
verstehen. Ich wollte noch keine fetten Halbleiter und Akkus kaufen, 
wenn es an der Ansteuerung scheitert.

@ Wechselrichter-König: das Stichwort "Raumzeigermodulation" brachte 
eine Menge Infos, die ich erst einmal lesen muss. Bin nicht auf die Idee 
gekommen, das es das Wort auch auf deutsch gibt und habe nur nach "space 
vector modulation" gegoogelt. Danke


Das Projekt von www.schluckspecht.net sieht klasse aus.

Danke noch mal an alle.
Axel

Autor: JÜrgen Grieshofer (Firma: 4CKnowLedge) (psicom) Benutzerseite
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Es gibt fertige Bausteine zur Halbbrückenansteuerung... auf die schnelle 
fällt mir leider keine Typenbezeichnung ein...

Der 80535 z.B. schafft es mittels Timer2 mit Leichtigkeit ein halbwegs 
schönes 3~ Netz zu erzeugen...

Autor: Driver (Gast)
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Evtl. kommt ja ein FU aus Übersee in Frage? ( ca. 156V UZK )

Autor: PeterL (Gast)
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mit einem MC3PHAC von Freescale gehts einfacher (man bekommt auch 
Samples)

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