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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Vollbrücken-Gegentaktwandler


Autor: Hannes (Gast)
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Guten tag alle zusammen.
wie fange ich am besten an...
also, ich sitz ein bisschen in der klemme.
ich muss einen Vollbrückengegentaktwandler bauen, der
mir ca 20kw umwandelt. das problem ist jetzt das, dass
ich in englisch nicht so gut bin und "kein" ic bzw
einen steuerungsplan finde, mit dem ich die Mosfets
ansteuern kann...
nun zu meiner frage: Könnte mir bitte jemand weiter helfen, dass ich 
eine schaltung der mosfets so hinkriege
dass sie so ca 50 bis 100khz schalten ( noch dazu im
gegentakt...) ?

weitere angaben:
die spannung soll so ca. von 50-75 volt auf 230 volt umgewandlet werden.
als trafospulen hab ich mir gedacht dass ich 50 Ferritrinkerne nehme 
(hab ich schon hier...)
ich bedanke mich schon mal im Voraus und hoffe dass
ich bei euch glück habe =)

Autor: Nullpointer (Gast)
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Mit so wenig Ahnung hast Du wenig Chancen einen 20kW Wandler 
hinzukriegen. Probier's mal mit eine paar Kleineren. Die 230V waeren AC 
gedacht ?

Autor: Hannes (Gast)
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naja so wenig ahnung...
kommt auf den zusammenhang drauf an..
ich bräuchte eigentlich ja nur ein ic mit dem ich die FETs steuern 
kann.. ich sitz nur a weng auf der leitung und find keine...
also die 230 Volt sollten DC sein... macht aber nix wenn sie 
schwanken...

Autor: Düsentrieb (Gast)
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Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Iss nicht Soo einfach!
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irs2453d.pdf

Lies Dir auch die ApplicationNotes von IRF zu diesem Thema durch und bau 
erstmal was kleineres.

AxelR.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Puh! 20kW, und noch nie was mit SNT's zutun gehabt.

Ich kann dir da nur raten, die Finger von zu lassen.

Ich bau jetzt seit 4Jahren Schaltznetzteile (Hobby,privat) und ich muss 
sagen, über etwas über 100W hab ich mich noch nicht getraut. Wird aber 
langsam, sehr langsam. Da wird viel Erfahrung benötigt. Es ist ja nicht 
nur welche Bauteile verwendet werden, auch wie verschaltet und 
aufgebaut. Bei 100kHz ists nichts mehr mit ner Freiverdrahtung!! Das 
geht nur auf Platine, erstrecht bei den Strömen. Dann kommt noch 
Ansteuerung der Transistoren, Gegnkopplung...

Aber pauschal würd ich folgendes Sagen:
- ein ETD59 Kern kann bei 110kHz ca 4kW übertragen.
  das Teil ist etwa LxBxH 66x66x50 mm³ (zum Vergleich)
  http://www.epcos.com/inf/80/db/fer_07/etd_59_31_22.pdf
- weiterhin würde ich wohl als IC einen SG3524D nehmen.
  mit dem habe ich sehr viel Erfahrung
- als Ansteuerung der FETs wären zB zwei IR2103 denkbar.
  http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2103.pdf
- passende ELkos für den Zwischenkreis und Ausgang müssten
  noch berechnet und herausgesucht werden. sollten aber welche mit
  sehr geringem ESR sein.
- die Glättungsdrossel wird auch nicht gerade klein werden.
  müsste aber auch noch dimensioniert werden.

Aber wie gesagt, lass die Finger davon! Versuchs zum Einsteigen mit was 
kleinem.

Autor: Christoph Z. (rayelec)
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Lass die Finger von 20kW!! Ein solches Netzteil ist nur etwas für 
absolute Profis - und so einer bist du sicher nicht!!!
Das beste was dir passieren kann ist, dass dein Aufbau beime ersten Mal 
einschalten kontrolliert abraucht. Im schlechteren Fall fliegen dir 
scharfe Splitter von Transistoren oder Dioden um die Ohren. Im 
Kurzschlussfall kann dabei örtlich so viel Energie umgesetzt werden, 
dass du deine Werkstatt abfackelst. Bei uns hätten dafür nur schon ein 
halbes kW einer Motorsteuerung fast ausgereicht!

Deshalb der ernst- und gut gemeinte Tip, dir zuerst einmal ein kleines 
Netzteil aufzubauen! 50W und von 12 nach 24 oder 36V. Bis das gut und 
stabil bei vollast und >90% Wirkungsgrad läuft, wirst du eine Weile 
beschäftigt sein!

gruss
rayelec

Autor: dirk-frerichs (Gast)
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da ich auch schon ein NT gebastelt habe was von 12V KFZ auf sym +/- 40V 
wandelt ...

ich hab damals glaube an die 30FETs gekillt eh das ding halbwegs lief
gearbeitet mit SG3525  und IRFZ44 / IFRP048
es gibt da so viel faktoren die da reinpfuschen ...

nicht zu verachten die ströme am eingang des wandlers

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Schau mal bei Semikron auf der website, die haben entsprechende IGBTs 
und dazu passende Ansteuermodule.

Da wird ein Versehen auch ganz schnell ziemlich teuer wenn sich ein 
(mehr oder weniger großer) Teil der Schaltung plötzlich unter Blitz und 
Donner in flüssiges Metall und Rauch auflöst.

20kW bei 50V ist immerhin ein Strom-Effektivwert von 400A.

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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Kann mich den Vorpostern nur anschliessen, erstmal was kleines (<100W) 
erfolgreich in Gang setzen. Die Schaltung eines Schaltnetzteils ist 
nicht sonderlich kompliziert, mach aber enorm viele Zicken. Das Layout 
ist warscheinlich das Komplizierteste am ganzen Netzteil.

Mal abgesehen von Faktoren wie : Schaltverhalten der Mosfets, Todzeit 
(bei Gegentakt), Schwingneigung der Regler, Schwingen der Gatespannung 
beim Abschalten (bei 100kHz wird aus nem Draht eine Induktivität), 
spontanes Öffnen der Mosfets aufgrund von Potentialverschiebungen (die 
bösen Ströme...), schlechte Eigenschaften der inversen Body-Diode 
(Laaaangsammm), Aufbau der Wickelgüter (einfach Draht rum wickeln brings 
nicht, Skineffekt -> HF-Litze oder CU-Folie, teuer), ungewollte 
Kommutierung der Bodydioden (pfui Querströme) und noch paar andere 
Kleinigkeiten....

Also viel viel Arbeit, ich würde zum Einstieg echt mal was ganz kleines 
bauen und viel dran rummessen, nur dadurch bekommt man einen groben 
Überblick was das alles passiert.

Viel Erfolg...

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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Achja, der Schwierigkeitsgrad steigt mit der Leistung im Quadrat.
(Persönliche Einschätzung)

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Wenn der <Autor schreibt, er MUSS ein solches Gerät bauen, dann ist es 
sicher nicht für ihn selbst bestimmt, sondern muß an/für seine 
Arbeitsstelle gefertigt werde. Dann hat er nicht die Wahl, erst mal
das Ganze mit einem E-I 20 Kern und 50mW Transistoren aufzubauen.;-)



Hier sind 2 Links zu dem Thema. Dort wird ein Atmega163 zur 
Signalerzeugung/verarbeitung eingesetzt.

http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/vgw...
www.tseronis.net/oeffentlich/Entwurf_eines_Spannungswandlers_100.pdf


MfG Paul

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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Naja, stellt sich nur die Frage ob "der Autor" das gebacken bekommt, 
wenn schon die Basis fehlt.
Es geht ja nicht darum ihn generell davon abzuhalten, nur klar zumachen 
was das auf einen zukommt.
Wenn es einer schafft, von 0 an in kurzer Zeit ein 20kW SNT 
hinzustellen, was ohne Flammenentwicklung und ohne Störung des Radio/TV 
Empfangs im Umkreis von 50m funktioniert, werfe ich mich ehrfüchrtig ihm 
vor die Füße. ;-)

Autor: Düsentrieb (Gast)
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man könnte dazu einfach sagen:
du hast keine chance, aber nutze sie...

Autor: Hannes (Gast)
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Hi ich bins nochmal.
Ihr macht mir ja richtig mut g.
jetzt hab ich wenigstens noch nen weiteren grund dieses SNT zu vollenden 
;-).
naja, spaß mal bei seite.
also....
ich weiß nicht wie ihr denkt, ich stells mir für mich "einfach" mal so 
vor.
ich verwende 4 Mosfets, die über ein ic gesteuert werden, welche dann an 
die primäre seite einer meiner 50 Ferritrinkerne.
von dort aus wie gehabt dann gleichrichten, glätten usw...
es muss ja nichts gesteuert werden.. also von wegen spannungsanpassung 
oder sowas... rein die spannung auf ca. 230v setzen.

weiter wären dass dann ca 400 watt pro ringkern also im prinzip 50 
"kleine" SNT´s mit je ner leistung von 400 watt... müste doch hinzu 
kriegen sein...

also ich würde ja nicht posten wenn ich überhaupst keine ahnung hätte...
ich hab ja schon einen Halbbrücken-Durchflusswandler fertig gekriegt.. 
geschaltet habe ich ihn eigenltlich simpel/(ihr würdet sagen deppert).
ich habe eines meiner handyladenetzgeräte her genommen habe meine 
mosfets vor der gleichrichtung angeklemmt.. siehe da, es hat super 
geklappt... nur eben mit 400 watt wäre dass dann auch nicht zu machen.. 
deshalb will/brauch ich ja dringenst den Vollbrückengegentaktwandler, 
weil er, wenn er funktioniert sehr sehr robust sein soll.


@ SNT OPFER:   Ich nehme dich beim wort ;-)
@all: Vielen dank für die bisherigen posts.. ich freue mich auf weitere 
;-)

Autor: Pieter (Gast)
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moin moin,

eine ganz böse Frage...was willst Du als Lastwiderstand nehmen, sprich 
wo die 20KW verbrahten???

Was passiert beim Kurzschluss im Ausgangskreis?

Schon mal eine 200AFF Sicherung in den Händen gehabt?

Mit Leiterplatte ist im Leistungskreis nichts mehr zu machen, da ist ein 
Kupferschmied gefragt.

Bei der Leistungsklasse wird bei 100KHz (25 sollten reichen) auch im 
Steuerzweig einiges an Strom fliessen.

Habe mal mit Krahnsteuerungen (ok, ne Nummer größer da 600 V DS, 
Abschaltstrom 1200A) gearbeitet. Da war alles mit Stromschienen und M12 
Verbindungen.


mfg
Pieter

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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Nun ja, du Du ja nicht mehr aufzuhalten bist... ;-)

Wie soll denn die Schaltung aussehen ? Eine Vollbrücke für alle Kerne ?
Könnte schwierig werden, erstens alle Kerne genau gleich zu bewickeln 
und dann wäre da noch das Problem mit dem Strom. Gut 50V (55V) Mosfets 
bekommt man bis 100A (IRF1405), langt aber noch nicht, brauchen das 5-6 
fache.
Die "dicken" Module von Semikron, Eupec, Mitsubishi, etc. kann man 
vergessen, die kommen nicht über 30kHz (oder werden sehr teuer) zumal 
die für hohe Spannung gedacht sind, bei 50V sind die Verluste am 
Transistor zu gross (IGBTs 2-4V in etwa).
Also bleiben wir bei den Mosfets, die bei 100kHz parallel zu schalten 
ist ne Kunst für sich.
Gehen wir davon aus, dass in der Brücke sich die Ströme gutmütig 
verteilen, dann muss ein Zweig jeweils rund 200-300 tragen, als min. 2 
eher 3 Fets parallel und das ganze mal vier -> 8-12 Fets ... juhu ...
Schlimm nur, dass integrierte Treiber (Ir2110 oä.) schon mit einem Fet 
der Grössenordnung so ihre Probleme haben (dicke Gate-Kapazität). Da 
kommt man nicht drum rum da etwas potenteres zu entwickeln.
Das nächste schwierige dürfte das Layout werden, 12 Fets brauchen Platz. 
Und die nun noch mit 100kHz getaktet bei Strömen bis 400A... ne sorry...

Anderer Weg, skalieren das ganze, also zu jedem Kern seine eigene 
Vollbrücke.
Gut, kleinere Ströme, aber mehr Fets -> wird alles grösser.
Selbst wenn man das so aufbaut, mit einer PWM-Quelle und vielen 
Treibern, die Chance, dass alle einzel SNTs sich genau gleich verhalten 
und die Ströme sauber verteilt sind, halte ich für kaum möglich.

BTW:
Falls man fragen darf, wofür das ganze ??? Vielleicht kann man für die 
Anwendung einen anderen Weg einschlagen....

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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@Pieter
Naja, geht schon mit Leiterplatte. Wird aber richtig teuer -> "Eisberg" 
- Technik, dickes Kupfer in Glasfaser-Epoxy eingebettet.

Autor: Nullpointer (Gast)
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Ich kenn Leute, die haben schon bei 1-2kW geuebt. Ein kleiner Fehler 
irgendwo, Abrutschen mit der Probe, und eine Europakarte voll mit Fets 
musste ausgewechselt werden. Das gingen die 100er Stueckzahlen von Fets 
schon beim Prototypen weg.

Autor: Hannes (Gast)
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also... jetzt muss ich die bombe anscheinend platzen lassen...
ich bin ein 17 jahre alter Realschüler, der es sich zm hobby gemacht hat 
durch elektronic den alltag leichter zu machen...
Ich bin gerade dabei (bitte nicht lachen oder bitte nicht denken dass 
ich euch verarschen will) eine art Elektroauto neu zu 
konstruieren/bauen...
ich habe eine antriebsart gewählt die nicht grad verbreitet ist...
ich benutze 4 mal 4kw drehstrommotoren...
die ansteuerung habe ich schon gebaut und sie funktioniert einwandfrei 
(selbst entworfen, selbst gebaut und getestet... sie benötigt ca. 230 
volt DC. sie ist teils mechanisch und elektrisch gelöst und das 
mechanische ist so gut wie verschleißfrei und braucht nicht viel 
eigenenergie...).
ich konnte diese steuerung bereits am normalen wechselstromnetz mit 
gleichrichter und kondensator mit einem 2kw motor testen.. er läuft rund 
usw....
als akkus werde ich 5 bis 6 bleigelfließákkus zu je 250ah (je stück 
macht das ca 60 kilo) verwenden... haut alles hin..
ich habe alle verluste mehrfach geprüft...
das gewicht hält sich noch im rechenbaren und auch so dass ich zu 
frieden bin...
das problem:
eigentlich nur dass ich die batt spannung auf ca 230 volt kriegen muss.

ich zerbrech mir ja schon seit nem halben jahr den kopf wie ich das 
anders machen könnte... (DCmotoren... schlechterer wirkungsgrad und die 
steuerung verbraucht um einiges mehr... )
deshalb bin ich zu dem entschluss gelangt dass ich eben dann mit einem 
SNT alles regeln müsste... war klar dass das nicht einfach werden wird.. 
aber es geht nach meinen plänen nicht anders..
und naja.. ich bin ein leidenschaftlicher ebayer und hole mir manch 
schöne schnäppchen... zb meine 50 ferrit rinkerne, weil ich ja das 
projekt durchziehen will. es waren auch eine 2.000er packung mosfets in 
beobachtung.. jedoch war ich mit meinen plänen nicht so weit dass ich 
200€ gesteigert hätte (waren meinér meinung nach sau billig weg 
gegangen).
nun ja.. und ich hab halt gedacht dass man 50 einzeln von einander 
getrennte Vollbrückengegentaktwandler baut, die dann am 
gleichgerichteten geglätteten ausgang wieder paralel vereint (so meine 
gedanken).
die kühlung würde ich auch gut hinkriegen, da ich beispielsweise meinen 
pc eine vollwakü verpasst habe..
habe zb das netzteil ausgebaut, die ganzen mosfets, und die powerddioden 
die an den kühlrippen hängen ausgelötet und sie dann alle auf einen 
alublock geschraubt (natürlich isoliert ) und durch den alublock eine 
10er bohrung gemacht, 2 gewinde neigeschnitten, die anschlüsse drauf, 
und mit ins kühlsystem mit eingebracht.. der pc brauch seit dem ca 5 
watt weniger weiß nicht ob das daher kommt aber ich dachte das wäre zu 
erwähnen...
naja ich schweif laufend vom thema ab...
wie geschrieben.. die mosfets auch mit wasser kühlen. als stromleiter 
hab ich auch schon was aus dem dachboden geborgen...
20 meter 5adriges verlegungskabel, wobei jede ader einen querschnitt von 
10mm² hat.. also kann ich wenns sein muss wirklich viel leiten...
und das mit dem kosten der "massigen" mosfets... ich warte ab... ich 
finde immer ein paar reste´posten, die die gleichen fets verkaufen und 
dann hoff ich einfach dass das hinhaut...
bitte seit mir nicht böse...
in eurem augen werd ich jetzt als durchgeknalltes kind da stehen...
aber ich will und werde das durchziehen... was ja schon mal als beweis 
zählt, dass ich an diesem projekt ca. ein jahr sitz und mein ganzes 
taschengeld investiere...
ich hab am anfang ein bissl hilfe von meinen physiklehrern (ich bin 
mathe und physik zweig) bekommen (wir haben uns oft nach dem unterricht 
nochmal zusammen gesetzt..) und naja... sie sind selbst der meinung dass 
sie mir jetzt in diesem bezirk nichts mehr beibringen und auch helfen 
können...
ich hab ja alles eigenltich schon berechnet, mit massigen verlusten die 
immer höher waren als die typischen verluste... es geht, ich brauch nur 
die verdammten 230 volt.
bitte helft mir....

ps.: wenn es viel bedeutet... es müssen ja keine 100khz sein.. ich habe 
nur gelesen und gehört dass die besten wirkungsgrade der trafos bei ca 
50 bist 300khz liegen.. wenn das mit 50khz mit den Fets einfacher geht, 
dann geht das auch... wie gesagt.. alles verluste habe ich massig 
überschlagen und bin immernoch zu frieden...

Autor: Nullpointer (Gast)
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Ah, danke. Nun weiss ich, dass es sich um DC handelt und nicht um AC. 
Ich wuerd mal den LTC1922, oder den LTC3722 anschauen und mir ueberlegen 
sowas als Polyphasenausfuehrung zu bauen, einzelne Module mit diesen zum 
Parallelschalten, wobei jedes Modul zum naechsten eine andere Phase hat. 
Dies wuerde helfen, den Rippel und damit auch die EMV Probleme zu 
reduzieren.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Was spricht eigentlich dagegen, statt den 6x 250Ah Akkus einfach 20x 
75Ah Akkus zu verwenden ? Dann hast du 200-270V (je nach Belastung) und 
das ganze mit einem höheren Wirkungsgrad (da kein Wandler der Verluste 
produziert).

Autor: Hannes (Gast)
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nunja, wegen den akkus... ich spare insgesamt mehr als 100 kilo 
gewicht.. und nur die starekn akkus halten die emenzen ströme aus (viele 
akkus verglichen). zudem wäre es dann mit dem wandlern noch "möglich" 
bei einer sinkenden battspannung die spannung etwas zu erhöhen...
außerdem kommen rückspeisungsbremsen mit eingebaut, welche auch bis zu 5 
kw rückspeisen können.. ( die batts kann ich bis 62A ladestrom 
aussetzen) und eben nur die monsterbrummer...

@Nullpointer: ganz oben hab ich DC geschrieben... sorry, wenns nicht so 
gut umschrieben war...
ähm und... ich muss sagen... ich weiß nicht ganz was 
Polyphasenausfuehrung ist???

Autor: Nullpointer (Gast)
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Adererseits koennte man sich auch ueberlegen den Motoren eine neue 
Wicklung zu verpassen, sodass sie weniger Spannung brauchen. 4kW pro 
Motor macht 80A an 50V, resp 3 x 30A.

Autor: Nullpointer (Gast)
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Polyphasen heisst zb 4 Phasen mit 90Grad Phasenverschiebung dazwischen, 
oder 8 Phasen mit 45Grad dazwischen

Autor: Hannes (Gast)
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nunja.. also das mit den motoren neu wickeln...
die motorsteuerung die ich erwähnt habe, läuft ja mit mosfets, die den 
motor das drehfeld geben.. also müsst ich dann wenn wir die 
motorspannung niedriger machen auch wieder mehr ampere bei der 
ansteuerung durchjubeln...
zudem weiß ich jetzt nicht so recht wie man einen fertigen 
drehstromassyncronmotor umwickeln will???

und danke für die aufklärung ;-)

Autor: Nullpointer (Gast)
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Naja, das mit der spannung war nur so ne idee. Ist eine Frage der 
Kosten. Motorenwickler koennen das. Kostet xx Euro. Dies verglichen mit 
einem Wandler, der kostet auch. Der Wandler muss uebrigens 4 Quadranten 
koennen. Dh wenn die Motoren Leistung abgeben, muss der Wandler die 
Leistung heruntertransformieren, von 230V auf 50V, das gibt dann 4 mal 
mehr Strom. Oder eben die schmalen Batterien nehmen, und die mit weniger 
Strom beim Fahren belasten und weniger Strom beim Bremsen aufnehmen ...

Autor: Hannes (Gast)
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naja des mit den bremsen... sind eigentlich umgerüstete lichtmaschinen.. 
eine hab ich schon fertig =)

ich wollt dann beim bremsen einen anderen wandler aktivieren, der dann 
ne art umgebautes battladegerät speißt

Autor: Nullpointer (Gast)
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Das ist Schrott. Zum Bremsen verwendet man natuerlich die gleichen 4 
Drehstrommotoren wie zum Antrieb. Die Ansteuerung muss ja eh 4 
Quadranten koennen. Das Bremsen ist somit geschenkt.

Autor: Hannes (Gast)
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naja, nur dass die assyncronmotoren unmagnetisch sind.. sie erzeugen 
erst ein magnetfeld in den spulen, wobei damit dann auch im roto dann 
wirbelströme erzeugt werden, die dann "magnetisch" sind. also solang man 
den motor nicht erregt, ist er so als wäre er nur ein lager, welches 
sich sinnlos mitdreht...

Autor: Nullpointer (Gast)
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Asynchronmotoren lassen sich sehr gut als Generatoren verwenden. Sie 
machen das auch automatisch wenn die Ansteuerung 4 Quadranten kann. Und 
die Ansteuerung muss eh 4 Quadranten koennen. Ich geb zu die ganze 
Theorie dahinter ist nicht trivial, und wuerde auch die hier anwendenden 
FH und Uniabgaenger fordern.

Autor: Düsentrieb (Gast)
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also hannes, wenn du deine 3phasen motoren mit 4kw pwm zum laufen 
bringst, ohne dass was abraucht...respekt.
trotzdem: einen 20kw wandler kannste verreiben; evtl (du bist ja 
offenbar jugend-forscht-genie) kannste zb 6x 3kw-wandler bauen, da sind 
dann auch die kabel noch machbar; und wenn der 3kw läuft, 6x bauen und 
:-))

alldings würde ich o.g. vorschlag bedenken: motoren für 50v gewickelt, 
ist sicher besser/sinnvoller/einfacher ; bes. wegen der mosfet: bei 60 
od 100v typen bekommste richtig heftige teile, und nen 230v 
zwischenkreis bei 20kw zu regeln...vergiss es. oder echt heftiger 
aufwand. damit wird umwickeln eben wieder interessanter...
ich kannte nen motoren-wickler, hab leider die auflösung der werkstatt 
verpasst, aber zugeschaut hab ich öfter: brauchste menge draht und 
geduld..schwieig isses nicht.

Autor: Nullpointer (Gast)
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Wenn ich sowas bauen muesste, so wuerde ich permanent erregte 
Synchronmotoren nehmen, sogenannte Brushless DC-Motoren. Dann wird's 
einfacher.

Autor: Frank (Gast)
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Das ist ja gerade der Witz dabei. Man kann das Drehfeld so erzeugen, 
dass die Motoren als Generator wirken. Alles andere ist aus 
Wirkungsgradsicht suboptimal, weil wieder mehr Gewicht mittgeschleppt 
werden muss. Und der Entwicklungsaufwand dürfte auch nicht ohne sein.

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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Noch mal zum Wandler...
So wie ich das jetzt verstanden habe, brauchst du keine galvanische 
Trennung. Also nimmt man nen Boost Konverter (Aufwärtswandler). Das 
vereinfacht die Sache ungemein, da du dort keine Vollbrücke brauchst. 
Nur einen Schalter eine Spule und ne Diode, natürlich alles auf die 400A 
ausgelegt. Da kann man aber unter Umständen wieder zu IGBT-Modulen 
greifen, da hier der Spannungsabfall nicht so dramatisch ist nur die 
max. Frequenz müsste man mal austesten, von dem ausgehend hat man einen 
Anhaltspunkt, was die Spule leisten muss. Wenn die Antriebe mit ein 
wenig mehr Strom-Ripple klar kommen, kann man die Spule kleiner 
auslegen....

Autor: Frank (Gast)
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Rein aus Sicherheitsgründen würde sich eine Lösung mit anderen Antrieben 
anbieten. 230V bei 400 A sind gewaltig lebensgefährlich.

Autor: Nullpointer (Gast)
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@SNT-Opfer,
Ab einer gewissen Leistung machen Sperrwandler keinen Sinn mehr, da 
nimmt man immer Transformatorwandler, da die eine hoehere Energiedichte 
haben.

Autor: Hannes (Gast)
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@ Frank: es sind nur bei 74 volt 400 A.
bei 230 volt wären das ca. 87A...

Autor: Hannes (Gast)
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ups, ich muss mich koregieren...
bei 74 volt sinds 270 A

Autor: Frank (Gast)
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Da hast du natürlich Recht. Ändert aber nicht allzuviel. Gegrillt kann 
man trotzdem werden. Auch, wenn der Ansatz sehr interessant ist, 
solltest du in Anbetracht der zu erwartenden Kosten und Gefahren 
vielleicht (= ganz sicher ;)) noch einmal drüber schlafen.

Autor: flyingwolf (Gast)
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@ Hannes.
Die Idee die Motoren zu tauschen solltest Du ernsthaft noch einmal 
bedenken. Sicher ist es schwer einen bereits funktionstüchtigen Teil 
noch einmal über den Haufen zu werfen, aber die DAMs sind nicht so 
geeignet für Deine Anwendung.
DAMs haben beim anlaufen nicht wirklich viel Kraft (Drehmoment) nehmen 
aber sehr hohe Ströme auf. Der Strom interessiert den Autofahrer nicht 
wirklich aber stell Dich mal ein paar Minuten an die Ampel und schau Dir 
mal das Fahrverhalten an.
Bei Tempo 140 sieht das dann ganz anders aus.
Bruschless wäre für Dich besser geeignet und wenn Du es wissen willst, 
die Felgenmotoren des Crysler-Elektro-Autos, dass sich im Keller von 
Daimler versteckt sind auch Brushless-Motoren.
/Hörensagen an
Die Spannung für die Motoren wurde auf 1200V hochtransformiert um dicke 
Kabel zu vermeiden. Die Erreger-Magnete waren Ferrodyn-Magnete.
/Hörensagen aus

Autor: Nullpointer (Gast)
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Asynchronmotoren haben genausoviel Drehmoment wie andere. Auch bei 
Drehzahl Null (die Frequenz ist dann ungleich Null!) Es sind lowcost 
Motoren fuer hohe Stueckzahlen, wo der Motor billig sein muss. Denn die 
zusaetzliche Komplexitaet der Ansteuerung ist nur bei hohen Stueckzahlen 
wieder hineinzubekommen. Wuerd ich mir fuer ein Einzelstueck nicht 
antun. Ich hab auch schon was darueber vergessen. Als Motor ist die 
Maschine induktiv, und als Generator kapazitiv ? Dann kann man sie 
untererregen und uebererregen... Studier mal ein Buch : "Ich und die 
Asynchronmaschine", oder aehnlich.

Autor: Marius S. (lupin) Benutzerseite
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Ich würde ja mal gerne wissen wie Hannes die Steuerung des Motors fertig 
gebracht hat - ein paar mehr Infos dazu wären interessant (auch wenn's 
OT ist)...

In der Leistungsklasse gibt es doch bestimmt industrielle Lösungen - vlt 
kann man sich da was abschauen...

Autor: Nullpointer (Gast)
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Hannes sollte das Auto seinlassen und sich auf etwas Machbares 
konzentrieren. zB auf ein Fahrrad mit buerstenlosem Hilfsmotor. Das ist 
auch an einer FH noch eine Diplomarbeit. Das Auto ist ein Riesenprojekt 
mit einigen Mannjahren fuer FH Absolventen.

Autor: Hannes (Gast)
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aaalllssoo...
die steuerun (so viel kann ich ja verraten) funktionier im sinn 
eigentlich einfach.
ich lass "einfach" ein drehfeld rotieren und der motor richtet sich nach 
dem drehfeld... also hab ich weniger verlust, da der motor sich selbst 
steuert, damit er auf der der drehzahl bleibt.

als industrielle lösung gäbe es da nen frequenzumrichter...
nur da kostet halt ein schaltschrank mit der der leistung von 4mal 4 kw 
also 16 kw nunmal ein paar tausender und wiegt auch einiges...

wenn das drehfeld langsam läuft, habe ich ne art "boostfunktion" mit 
eingebaut... ob die funktioniert weiß ich noch nicht, weil ich noch 
nicht beim tüv war und hab messenlassen wieviel NM der motor normal 
hätte oder eben mit meiner boostfunkion... aber die is betriebsgeheimnis 
bis sie ausgereift ist... theoretisch müsste sie gehen.. jedoch ist so 
etwas auf dem markt nicht aufgetaucht (hab zumindest nichts gefunden)

@ Nullpointer: hm.. ein fahrrad... ja aber da muss man sich ja 
anstren´gen ;-)
ne, aber dann kann ich ja gleich ein E-Motorrad bauen ^^
wobei man bedenken muss, dass wenn die masse an energeispeicher im 
verhältnis zum restgewicht steigt, umso länger kanns fahren... und wenn 
ein rentner mit nem 150 kilo rad rumfährt ist doch ziehmlich lustig g.
ne, ich arbeite jetzt schon wie gesagt ein jahr an dem auto und ich 
bring das fertig.
ich hab jetzt schon verschiedene kapitel fertig wo eigentlich fast als 
patent angemeldet gehören...

ps: die idee mit 20 batts ist eigentlich ziehmlich gut, jedoch muss ich 
da 1200€ noch eintreiben, aber ist gut, danke g

dann bräucht ich nur noch ein ladegerät, das mir aus 14 volt eben 20 mal 
13,4 macht g

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>da 1200€ noch eintreiben, aber ist gut, danke *g*

>dann bräucht ich nur noch ein ladegerät, das mir aus 14 volt eben 20 mal
>13,4 macht *g*

Hm.. Ich könnte mich ja beteiligen...

Autor: Hannes (Gast)
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hä???
wie beteiligen???

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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@Nullpointer
Naja, mag sein, aber die Realisierung ist definitiv einfacher da die 
Brücken wegfallen.
Wenn er eh schon 50 Kerne hat, ist es wohl einfacher 50 Boostwandler zu 
bauen, als 50 Vollbrücken. Er braucht viel weniger Halbleiter, keine 
Gleichrichtung, keine weitere Speicherdrossel zum glätten.
Wenn ich mal langeweile habe, probiere ich mal was möglich ist. Hab hier 
noch paar 300A IGBTs und eine 200A Drossel rumfliegen, da mal mit 5kHz 
rumhacken und schauen was rauskommt. :-)

Autor: Hannes (Gast)
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@SNT-Opfer:
joa, wär doch mal a sach ^^
aber wie kommst du jetzt auf Boostwandler?
also falls du des von meinen booster meinst, der wandelt nix um sondern 
erzeugt ein drehfeld ^^
(oder blick ich jetzt nicht durch???)

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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Hab mal eben bei
http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/aww_smps.html
einen Aufwärtswandler durch rechenn lassen :-)
Theoretisch schafft man es bei 200kHz und 40V Eingangsspannung auf 230V 
am Ausgang mit 75A. Eingangsseitig wären es 433 A (Spitze 520A).
Kern PM114/93 mit 2 Windungen Kupferschiene 145mm²...
Doch ein Fall für den Kupferschmied....aber es kann funktionieren.
Sofern man einen Mosfet mit 600A bekommt und die passende Diode, die 
überhaupt 200kHz schafft.

Ich sehe da echte thermische Probleme kommen. Eine höhere 
Batterie-Spannung würde einiges erleichtern !

Wenn man schon rund 180V aus den Batterien bekommt, dürfte es mit einem 
(oder 4) Frequenzumrichter (vielleicht Ami-Markt 110V AC, EB**) 
wesentlich leichter sein. Bei 4kW sind die noch handlich.

Autor: Nullpointer (Gast)
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Der Boostwandler macht 230V aus 50V. Der Witz daran ist, dass bei einem 
Sperrwandler die Energie eines Zykus im Kern gespeichert wird. Je hoeher 
die Repetitionsfrequenz, desto hoeher die Leistung. 5kHz ist nicht arg 
viel.

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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@Hannes
mach mal klick auf den Link ....das ist die einfachste Form, ein 
sekundär getaktetes SNT. Wenig Bauteile, einigermassen pflegeleicht in 
der Anwendung.

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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@Nullpointer
Ist schon klar, nur die Drossel ist eine uralte Glättungsdrossel aus 
einem Thyristor-Steller, hat paar mH.
Alternativ könnte ich noch einen PM74 probieren, nur müsste da dickes 
Kupfer rein und nen Lufspalt. Nur kein Plan was die IGBTs schaffen, 
vermutlich ist bei 10-15kHz schluss.

Autor: Hannes (Gast)
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naja ich hab ja die spannung von 200 bis 270 volt scho...
ich nehm jetzt tazächlich 20 batts...
sind zwar nur so ne viertel tonne...
aber ist noch akzeptabel =)

und des von 14 auf 230 v. war fürs ladegerät gedacht.. weil ich die 
lichtmaschine nicht veränder... die schafft ca 75A also auch noch 
machbar, oder?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>>rn PM114/93 mit 2 Windungen Kupferschiene 145mm²..
>> man es bei 200kHz und

Aber ihr wisst schon, dass bei 200kHz die Eindringtiefe nur 0,1mm ist???
Also wenn das als Kupferband: 0,2mm x 725mm.

Will sehen, wie ihr das wickelt ;-)

Autor: Nullpointer (Gast)
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Lichtmaschine ? Was fuer ne Lichtmaschine ? Strom hat's ja genuegend.

Autor: Hannes (Gast)
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naja, ich will halt mit wenig aufwand, und leicht zu reparierende 
günstige komponenten.
also bau ich als rekombinationsbremsen einfach lichtmaschinen ein.
wenn sie nicht erregt werden, haben sie nur sehr sehr wehnig wiederstand 
(halt kugellager und vll schleifringe) und dann wenn die bremse 
aktiviert werden, geb ich erreger strom auf die LM und dann speißt diese 
zurück in die batts. und lichtmaschine deshalb, weil Falls doch mein 
drehfeldgenerator ne macke kriegen sollte, hat man immernoch die 
sicherheit zu bremsen. (es kommen schon scheiben bremsen mit rein, aber 
die werde ich nur aktivieren lassen, wenn man ganz durchsappt)

Autor: Nullpointer (Gast)
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Mit Lichtmschinen bremsen... kommst aus dem Flachland gelle ? Darfst mal 
zu uns am Gotthard runterfahren kommen. Wenn man nicht genuegend bremst 
wird's immer schneller. Wie schon gesagt, eine Asynchronmaschine an der 
Vierquadrantensteuerung ist eine excellente Bremse.

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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@Matthias L.
Ieh...pfui Skin-Effekt... ;-)
Naja, muss halt ne laminierte Schiene her, schön isoliert zwischen den 
Lamellen.


Ich sag ja...so ohne ist das alles nicht. Und ohne vollen Einblick in 
das ganze Konzept, bleibts nur beim herum raten an den Symptomen.
Beste wäre wirklich, weg von den hohen Strömen und gleich mit benötigter 
Spannung arbeiten, verbessert den Gesamtwirkungsgrad ungemein (allein 
die Verluste auf den Kabeln, bei den Strömen...ne)

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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@Nullpointer

Dann aber nur Bergab mit leeren Batterien....sonst braucht er doch noch 
einen Bremswiderstand um den Zwischenkreis nicht zu sprengen....

Autor: Nullpointer (Gast)
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Ja,ja. Wenn er ueberhaupt hoch kommt sind die Batterien sicher fast 
leer. Falls nicht waere das dann der Moment auf der Ladeflaeche einen 
kleinen Benzingenerator tuckern zu lassen.

Autor: Dieter D. (Gast)
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Falls Du Dich doch für einen Vollbrückengegentaktwandler entscheiden 
solltest....Übertragerkerne gibts bei Vacuumschmelze...die sind kompakt 
und für Gegentaktwandler konzipiert. Da baruchst Du auch keine 50 
Stück..da reichen bei ausreichender Größe auch 3...4 .

Autor: Hannes (Gast)
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naja fränkische schweiz ist denk ich kein flachland.
aber wie gesagt, einfach günstig und gut zum austauschen... ich 
konstruier mei steuerung nicht nochmal um ^^
ne aber wenn ich pro rad ne 80A LM hinhau, dann wären dass ca 4480 watt 
bremsleistung... mehr nehmen ja die batts denk ich mal auch nicht so 
locker auf... die nehmen rund 5520 watt auf... also würde des eigentlich 
gut hinkommen.. und den rest kann man ja dann mit ner "richtigen"bremse 
runterbremsen

Autor: Nullpointer (Gast)
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Diese Bremsleistung kriegste aber nur bei Nenndrehzahl weg, nicht gegen 
Null.

Autor: icke (Gast)
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Wenn das Elektroauto halbwegs Sinn machen soll, würde ich keinen 
Asynchronmotor nehmen.
Der hat schlechten Drehmomentverlauf 
(http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/m_et/m_e...), 
ist schwer, und hat keinen dollen Wirkungsgrad.

Entweder einen permanennterregten Gleichstrommotor oder einen 
"Brushless" wie im Modellbau üblich.
Mit einem Motor (15 kW) pro Rad dürfte man auskommen.

@ Hannes
Guck Dich mal in der (Elektro-) Modellflugszene um.
Die machen sich seit Jahrzehnten Gedanken über leichte und effektive 
Antriebe.

Autor: Hannes (Gast)
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halt halt halt ??
ein 4kw assy motor wiegt 12 kilo.
hat bis 60 hz seinen besten wirkungsgrad von 90%.
ein Gleichstrommotor mit solch einer leistung hat grad mal grob 75 %.
Drehmoment ist auch kein ding, da das auto ja keine 20 tonnen wiegt.
zum bsp. der city el wiegt ja 300 kilo, hat 3,5 kw und zieht angeblich 
wie sau.
also könnt ich dann mit meinen 4 mal 4kw motoren ja ca 1,3 tonnen wiegen 
und die könnten gleich beschleunigen.
mal angenommen ich krieg jetzt 16 kw auf die straße, dann würde mein 
auto, mit 500 kilo von 0 auf 60 in ca 4,32 secs beschleunigen.
also auch wenns nicht alles geht, als elektroauto ist das meiner meinung 
nach sau gut oder net?
der el braucht mit seinen 3,5 kw (gerechnet) ca 8 bis 9 sekunden...
ich brauch mit meiner simson da 11 sekunden und die autos hinter mir 
fahren langsamer an....

wie ist des dann wenn ich 4 mal 15 kw nimm???
des wären ja 60 kw???

Autor: SNT-Opfer (Gast)
Datum:

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Oder bei denen mal fragen was sie genommen haben ;-)))
http://mediacenter.corriere.it/MediaCenter/action/...

Das ist definitiv Beschleunigung !

Autor: Hannes (Gast)
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ich hab nochmal genau nachgekuckt.
der aeg motor den ich geplant hatte, der hatte cos fi von 0,92
und wiegt 19,4 kilo

und des auto da im clip ist doch kein auto mehr ^^
wo speichern die bitte so viel energie???
oder naja.. vll reichen die batts auch nur für 2 beschleunigungen ^^
aber des is scho schick g

Autor: Nullpointer (Gast)
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Die 16kW kriegst du so nicht auf die Strasse. Die maximale Leistung 
bringen die Motoren bei maximaler Drehzahl, nicht bei Null. Die 
Motorenleistung ist immer Drehmoment mal Drehzahl. Die Beschleunigung 
macht man mit dem Drehmoment.

Die Motorensteuerung ist ja ein Vierquadrantensteller. Was kann der ? Ob 
man dem Vierquadrantensteller eine Asynchronmaschine, eine Bruschless, 
oder eine Synchronmaschine gibt ist der egal.

Autor: Hannes (Gast)
Datum:

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ja des is schon klar
aber rein vom unterschied her
ach ich probiers einfach mal aus ^^

Autor: Düsentrieb (Gast)
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guck dir mal die daten von dem antrieb (s.o.) an:
http://www.acpropulsion.com/technology/gen2.htm

225Nm, 150kw max, bei 580A :-)  ; -200A bremsstrom

eieiei...

Autor: Düsentrieb (Gast)
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ahhh...
25 kWh Lithium Ion battery pack

http://www.wrightspeed.com/specs.html

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Du weißt schon das der cos phi nicht das geringste mit dem Wirkungsgrad 
zu tun hat, sondern was ganz anderes ist?! Außerdem gilt der cos phi auf 
dem Typenschild nur bei Nennbetrieb. cos phi ist der Quotient 
Wirkleistung durch Scheinleistung. Scheinleistung ist Wirkleistung + 
Blindleistung. Wirkleistung ist Nennleistung + Verluste. Nennleistung 
ist das, was bei (Nennbetrieb) an der Welle rauskommt. Daraus kann man 
sich jetzt den Wirkungsgrad ausrechnen, der steht selten auf dem 
Typenschild. Etha ist das Symbol für den wirkungsgrad

Du musst die Umrichter deiner Motoren nicht ändern um Rückspeisung zu 
erreichen, dieses Feature ist gratis :-)! Es reicht wenn du die Motoren 
mit niedrigerer Frequenz (und Spannung, siehe unten) speist als sie 
drehen und schwups fließt Energie in den Zwischenkreis zurück (betrieb 
mit schlupf <0).
Aber pass auf, das die Rückgespeiste Energie dir nicht den 
Zwischenkreis(kondensator) platzen lässt. Deswegen wäre ein dirketer 
Umrichterbetrieb aus den Batterien optimal, die werden dann einfach 
geladen. Um eine einigermaßen geregelte Rückspeisung hinzubekommen (etwa 
konstantes Bremsmoment) musst du die tatsächliche Drehzahl deiner 
Motoren dem Umrichter mitteilen, so dass dieser den Schlupf regeln kann.

Wegen der Drehzahl-Dehmoment-Kurve: Die oben Gepostete bezieht sich auf 
konstante Speisefrequenz. Da du einen Umrichter verwendest und U/F 
(außer Bereiche nahe dem Stillstand) konstant hälst, steht die über den 
gesamten drehzahlbereich Nennmoment zu Verfügung. Du kannst sogar mit 
Kippmoment anlaufen lassen.

Statt einer einfachen U/F Steuerung wäre eine Feldorientierte Regelung 
natürlich noch besser geeignet

btw, der grade gepostete umrichter hat vermutlicheine Feldorientierte 
Regelung "inverter-controlled magnetic flux". Dafür müsstest du aber 
einen genauen Lagegeber einbaun, Stromaufnahme und Phasenlage messen. 
Das ganze kann man dann über über ein Software-modell deines Motors 
umrechen in den tatsächlichen Motorbetriebszustand (im Motor herschende 
Feld- und Stromkonfiguration) Damit lässt sich der Motor/Generator 
wesentlich besser regeln. Diese Regelbarkeit ist ein Grund warum BLDC 
Motoren aus dem Modellbau (ohne Lagegeber) dort selten für Fahrzeuge 
eingesetzt werden: Sie lassen sich vorallem bei niedrigen 
Geschwindigkeiten schlecht regeln.

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Hallo Hannes,
die Idee einen Standart Drehstrommotor für ein Elektroauto zu verwenden 
find ich gut. Aber ist 16KW nicht etwas hoch gegriffen? Der CityEL fährt 
mit 2KW oder 4KW, das macht auch die Akkus bezahlbar.

Ich baue auch gerade an einem Wechselrichter, der aus 250V DC einen 
Drehströmer antreibt.
http://www.jeromin.privat.t-online.de/html/hardware.html
Läuft mit einem Mega 8 und Raumzeigermodulation

Ich wollte zur Erzeugung der Gleichspannung eine Villardschaltung 
nutzen, die hat im unteren Lastbereich einen wesendlich besseren 
Wirkungsgrad. Bis zu 500W wird die Schaltung wohl reichen.

Hast Du Deine Schaltung auf einer Homepage? Wenn nicht, sende mir doch 
mal ne Mail axel_jeromin(ähtt)gmx(Punkt)de

Grüße
Axel

Autor: delme (Gast)
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keine news??

Autor: Landwirtumwandlung (Gast)
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hallo Hannes

Ich will gerne eine Rakete bauen, zum Mars fliegen und dann dort 
Terraforming betreiben. Bis es soweit ist, kann ich mich ja mit deinem 
Elektroautoprojekt beschäftigen.

Ich habe schon einen Gegentaktwandler gebaut. Er spannt von 24V auf 230V 
hoch, arbeitet auf 100kHz und schafft 40W. Jetzt brauche ich seine 
Leistung nur noch ver-500-fachen, und schon ist dein Wandler fertig.

Wenn du willst, schicke ich dir ein Foto von ihm. Wenn du selber bauen 
willst, kannst du mal bei Tauscher Transformatoren kucken. Die haben 
HF-Trafos bis 42kW.

Wir können den Wandler auch mit einem hocheffizienten Schalenkern aus 
nanokristallinen Vitroperm (verlustärmer als Ferrit) bauen. Ich schicke 
dir die berechnete Form zu, und du besorgst ihn mir dann. Der Kern wird 
allerdings schon ein paar Kilo wiegen.

Autor: avion23 (Gast)
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Hallo,
ich habe mir jetzt den ganzen Thread durchgelesen und muss sagen:
KRANK!
Vor allem die Idee von snt-opfer: boost-wandler mit 520A, IGBT und diode 
bei 5kHz. Da gibt es so einige Probleme, andere Leute benutzen das für 
die Schrottschmelze - so wird's wahrscheinlich auch enden ;)


Deswegen: Wie baut man wirklich in der Region von 20kW?

Versucht man das bekannte Konzept (z.B. boost-wandler) mit "besseren" 
Bauteilen und einem "schönen" Layout hoch zu skalieren? Da muss es doch 
irgendwo einen Punkt geben, wo man nicht mehr weiterkommt z.B. wegen 
Leistungsdichte, Verlustleistung und nicht-supraleitern.

Oder versucht man die Belastung für die einzelnen Bauteile gering zu 
halten und "löst" das Leistungsproblem durch Parallelschaltung? Für 
Mainboards gibt es ja multiphase wandler mit teilweise 12 parallel 
arbeitenden Stufen.



Vor allem interessiert mich welcher Ansatz weniger Entwicklungszeit und 
Geld für den Bastler verschlingt. Ein Hinweis auf die grundlegende 
Herangehensweise mit Stichworten würde schon reichen damit ich mich 
weiter informieren kann.

Autor: Tom (Gast)
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Schade, dass nix Neues mehr kommt, wäre interessant zu wissen was daraus 
geworden ist...
Wollte trotzdem noch zur Bremsleistung loswerden, dass die angedachten 
5,5 kW nur reichen um langsam zu bremsen. Wenn Du beispielsweise mit 
einem Gefährt von nur 500 kg aus 50 km/h innerhalb von 3s auf Null 
kommen willst, brauchst schon ca 17 kW Bremsleistung, bei entsprechend 
höheren Geschwindigkeiten noch mehr.

Grüße aus der fränkischen in die fränkische! :D

Autor: midu (Gast)
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Hallo Hannes ,
bin interessiert über deine Projekt , und wollte gerne wissen die 
Ergebnis deine länge Arbeit.
habe eine Vorschlag , du kriegst 20kw von Supercaps , und dann kommt 
Vollbrücke Wandler !!

mfg.
Midu

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