Ich möchte einen Heizstab mit Strom aus einem LiFePo4 Akku betreiben. Da PWM Belastung für den Akku nicht so toll ist und die Lebensdauer verringert, möchte ich den Strom glätten. Ist das bei 1000W mit einem LC Glied praktikabel?
Eigentlich brauchst du nur ein L, den C bildet der Akku bzw. der Heizstab.
Ich möchte einen Heizstab mit Strom aus einem LiFePo4 Akku betreiben. Da PWM Belastung für den Akku nicht so toll ist und die Lebensdauer verringert, möchte ich den Strom glätten. Ist das bei 1000W mit einem LC Glied praktikabel?
Tja, bei ca. 3½V flössen da knapp 286A. Schwierig!
Und die PWM Frequenz sollte zumindest einige hundert kHz betragen, da ein solcher 1kW Heizstab ja eine extrem niedrige thermische Trägheit besitzt. ;-)
ist eindeutig kein C sondern ein R....
Mitdenken ist nicht so Deins ?
Da aber der L den Strom glättet, und ein R immer noch mit U=I*R reagiert, ist auch die Spannung glatt, es braucht keinen extra C am Ausgang.
Tja, bei ca. 3½V flössen da knapp 286A. Schwierig!
Ein Akku besteht nicht immer aus nur 1 Zelle. Schau halt einfach mal in dein Auto. Upps, schwer als Fahrradfahrer.
Mitdenken ist nicht so Deins ?
Wohl eher nicht so Deins... Wie fett soll die Drossel denn sein das der Stromrippel nahe Null ist? Je nach benötigtem Strom wirds da schon interessant...
[...] einem LiFePo4 Akku betreiben.
Ich nehme an, der hat mehrere Zellen in Reihe geschaltet. Welche Spannung möchtest Du benutzen?
[...] möchte ich den Strom glätten. Ist das bei 1000W mit einem LC Glied praktikabel?
Im Prinzip schon
Wenn Du das z.B. aus 50V versorgst und die PWM z.B. 100kHz hat, dann sollten für die 20A einige dutzend µH reichen. Übliche Sache z.B. für die Stromfilterung bei der Ansteuerung von Motoren.
HTH (re)
Ein Akku besteht nicht immer aus nur 1 Zelle.
Das ist eine korrekte, wenn auch völlig unsinnige Information, da du der originalen Fragestellung keinerlei diesbezügliche Angaben entnehmen kannst.
Aber zumindest hast du etwas gesagt, ist ja auch was…
Beitrag #7422176 wurde von einem Moderator gelöscht.
Gast
#7422205
Da PWM Belastung für den Akku nicht so toll ist und die Lebensdauer verringert, möchte ich den Strom glätten.
Wer sagt das, und wo?
Ich würde mir eher um elektromagnetische Störungen Gedanken machen - auch für die Schaltung zur Glättung.
Ist das bei 1000W mit einem LC Glied praktikabel?
Auf jeden Fall groß und teuer, es sei denn, dein Akku hat 200m Volt (und deine PWM einige tausend Hertz. Normalerweise steuert man Heizungen nicht mit schneller PWM an, sondern schaltet sie in größeren Intervallen an und aus. Das ist viel einfacher, billiger, und mit weniger Verlusten behaftet.
Es wird Zeit für eine Offenlegung des Anwendungsfalls und konkrete Zahlen: Spannung, Strom, Frequenz
Gast
#7422214
Es wird Zeit für eine Offenlegung des Anwendungsfalls
Wird das übliche sein: Vermeiden der Einspeisung ins öffentliche Netz, koste es was es wolle.
Ich möchte einen Heizstab mit Strom aus einem LiFePo4 Akku betreiben. Da PWM Belastung für den Akku nicht so toll ist und die Lebensdauer verringert, möchte ich den Strom glätten. Ist das bei 1000W mit einem LC Glied praktikabel?
Tja, bei ca. 3½V flössen da knapp 286A. Schwierig!
Die Akkuspannung ist 48V, also etwa 20A. Reicht tatsächlich nur eine Spule?
Mach die "PWM" einfach super-langsam. Akku > 98%: AN, Akku < 95%: AUS.
Macht zwar viele "Mini-Ladezyklen", aber die schaden dem Akku nicht besonders, zumindest weniger als langes Verweilen im komplett vollgeladenen Zustand. Und genau diese Zeit verminderst du damit.
Gast
#7422224
Reicht tatsächlich nur eine Spule?
Nein, du brauchst auch einen Kondensator. Wie man L/C Filter berechnet, findest du im Internet. Du musst aber schon akzeptieren, dass dabei die Frequenz eine wichtige Rolle spielt. Da du sie nicht nennen willst, musst du dich alleine weiter schlau machen.
Michael Z. schrieb:
Reicht tatsächlich nur eine Spule?
Nein, du brauchst auch einen Kondensator. Wie man L/C Filter berechnet, findest du im Internet. Du musst aber schon akzeptieren, dass dabei die Frequenz eine wichtige Rolle spielt. Da du sie nicht nennen willst, musst du dich alleine weiter schlau machen.
Und vielleicht auch berücksichtigen, dass dein Heizelement mit zunehmender Frequenz weniger Strom aufnimmt und im Wärme umsetzt. Ein Produkt dass für 50 Hz gebaut wurde kann man unter Umständen nicht einfach genau so gut mit der tausendfachen Frequenz betreiben.
Die Frequenz ist im Moment 500 Hz, kann aber einfach angepasst werden, das kann ich also am einfachsten optimieren. Der Heizstab ist für 48V DC ausgelegt, das sollte also kein Problem sein. Ich will übrigens keine 0-Einspeiseoptimierung, die Anlage ist eine Insel und hängt nicht am Netz, der Strom geht also verloren.
Theoretisch reicht eine Induktivität um den Strom zu "glätten", wichtig ist hierbei zu wissen, dass man dadurch keinen Gleichstrom bekommt. Du hast immer einen Strom Rippel, der je nach Höhe der Induktivität abnimmt.
Beispiel bei 10 KHz Schaltfrequenz musst du eine Induktivität im unteren mH Bereich haben, um den Strom Rippel auf unter 1A zu begrenzen (<5%).
Problem dabei, vor allem wenn man lange Kabel dran hat, ist das die Ausgangsspannung ebenfalls dem Strom folgt und damit Störungen abstrahlt. Daher kommt noch ein Kondensator an den Ausgang, sodass die Spannung am Widerstand nahezu DC ist. Wichtig ist hier, dass entweder eine Freilaufdiode eingebaut wird oder man einen Halbbrücke benutzt, siehe Step-Down-Wandler.
Die Frequenz ist im Moment 500 Hz, kann aber einfach angepasst werden, das kann ich also am einfachsten optimieren.
Mit 500 Hz wirst du nicht weit kommen und so einfach erhöhen ist auch nicht. Mit steigender Schaltfrequenz erhöhen sich die Schaltverluste in deinem Transistor, der muss das also erstmal mit machen. Bei einem FET beispielsweise braucht es dazu idr. eine anständige Ansteuerung des Gates (z.B. Gate Treiber)
Gast
#7422245
Die Frequenz ist im Moment 500 Hz, kann aber einfach angepasst werden, das kann ich also am einfachsten optimieren.
Sicher? Hast du denn Transistoren samt Treiber, die 20 Ampere mit einigen hundert Kilohertz schalten können ohne sich dabei selbst einzuschmelzen? Und weißt du, wie du dafür sorgst, dass dabei keine Funknetze illegal gestört werden?
Andererseits: Spulen die deine 20 Ampere bei 500 Hz wirkungsvoll glätten können und nicht in Sättigung geraten, sind vermutlich so groß wie Schuhkartons und so selten, dass du sie extra für dich anfertigen lassen musst. Hast du Geld?
Michael Z. schrieb:
Die Frequenz ist im Moment 500 Hz, kann aber einfach angepasst werden, das kann ich also am einfachsten optimieren.
Sicher? Hast du denn Transistoren samt Treiber, die 20 Ampere mit einigen hundert Kilohertz schalten können ohne sich dabei selbst einzuschmelzen? Und weißt du, wie du dafür sorgst, dass dabei keine Funknetze illegal gestört werden?
Andererseits: Spulen die deine 20 Ampere bei 500 Hz wirkungsvoll glätten können und nicht in Sättigung geraten, sind vermutlich so groß wie Schuhkartons und so selten, dass du sie extra für dich anfertigen lassen musst. Hast du Geld?
Ich habe das getestet, meine FETs in der Schaltung (90% on) bleiben bei 500 Hz/900W lauwarm. Ich kann die PWM Frequenz also noch etwas hochschrauben.
Hast du Geld?
Deswegen, @TE: Denk nochmal über den Zweipunktregler nach.
Einfacher umzusetzen, viel billiger, kein Problem mit EMV, und als Bonus holst du mehr Lebensdauer aus deinem Akku raus. Nachteil: Dein BMS muss den Ladezustand halbwegs sicher kennen, und deinem Arduino zur Verfügung stellen.
Gast
#7422258
Ich habe das getestet, meine FETs in der Schaltung (90% on) bleiben bei 500 Hz/900W lauwarm. Ich kann die PWM Frequenz also noch etwas hochschrauben.
Einige hundert Kilohertz ist mehr als "etwas".
Michael Z. schrieb:
Reicht tatsächlich nur eine Spule?
Nein, du brauchst auch einen Kondensator.
Er braucht eben KEINEN Kondensator.
Aber eine Freilaufdiode.
Stefan F. schrieb:
Hast du Geld?
Deswegen, @TE: Denk nochmal über den Zweipunktregler nach.
Einfacher umzusetzen, viel billiger, kein Problem mit EMV, und als Bonus holst du mehr Lebensdauer aus deinem Akku raus. Nachteil: Dein BMS muss den Ladezustand halbwegs sicher kennen, und deinem Arduino zur Verfügung stellen.
Zweipunktregler wäre Option 2 wenn PWM glättung tatsächlich zu aufwendig ist. Leider habe ich die PWM Reglung schon fertig... :-(
Ich habe das getestet, meine FETs in der Schaltung (90% on) bleiben bei 500 Hz/900W lauwarm
Das wird aber eine SEHR grosse Spule.
Eher 100kHz.
Leider habe ich die PWM Reglung schon fertig... :-(
Warum Leider? Du musst doch nur die Frequenz um den Faktor 10000 runter drehen. Und wenn's bei 500Hz bleiben soll: die Abmessungen der Drossel sind doch kein Argument
https://ruhstrat.com/produkte/drosseln
Sagte eigentlich schon jemand, dass man Heizungen mit z.B. 0.01Hz taktet?
Gast
#7422299
die Abmessungen der Drossel sind doch kein Argument https://ruhstrat.com/produkte/drosseln
Jetzt noch bitte als abgeschirmte Variante, damit das Ganze in Wohngebieten betrieben werden kann, ohne Stress mit der Netzagentur zu bekommen.
Er WILL aber einen, weil EMV.
Der Kondensator an der Last ändert nichts an den Spannungssprüngen am Eingang der Drossel und die sind 100 mal grösser und damit EMV bestimmend.
Da der Strom durch die Drossel (nahezu, sagen wir 1 bis 10% Schwankung) konstant ist, ist auch die Spannung an der Widerstandslast nahezu konstant.
Der Kondensator an der Last ändert nichts an den Spannungssprüngen am Eingang der Drossel und die sind 100 mal grösser und damit EMV bestimmend.
Das stimmt da kann man die Loop-Area aber klein halten, an den potentiell langen Kabeln zu dem Heizelement nicht.....
Der Kondensator kommt auch nicht an die Last sondern an die Drossel, was denkst du wie Schaltwandler das machen?
Schaltwandler
Jetzt haben wir das Schlüsselwort.
Nur ist jetzt ein 2kW Schaltregler garantiert nichts für jemanden auf dem Wissensstand des TO.
Sagte eigentlich schon jemand, dass man Heizungen mit z.B. 0.01Hz taktet?
Ja, ist aber nicht angekommen. Und jetzt wird die aus aus nicht nachvollziehbaren Gründen eben mit 500Hz getaktet.
Ich kann die PWM Frequenz also noch etwas hochschrauben.
Aber eben garantiert nicht fast 3 Zehnerpotenzen. Mein Vorschlag: lies dich ins Thema Schaltregler ein. Und lies auch hier im Forum, welche Probleme andere damit hatten. Dann sind sie dir nicht so fremd, wenn du sie selber auch bekommst.
Da der Strom durch die Drossel (nahezu, sagen wir 1 bis 10% Schwankung) konstant ist, ist auch die Spannung an der Widerstandslast nahezu konstant.
Aber eben auch nur "nahezu". Und der verbleibende Stromrippel wird dann ausgekoppelt und verstrahlt die ganze Gegend. Nicht umsonst steht im Datenblatt eines jeden Schaltreglers, dass Cin und Cout so nah wie möglich an die Spule gehören.
Da der PWM Ausgang niederohmig ist, muss die Induktivität [uH] gar nicht groß sein. Trotzdem wird die Drossel groß und schwer, aber nur wegen der Stromtragfähigkeit. Sie hat zwar nur wenige-, aber dafür dicke Kupferwindungen.
Da der PWM Ausgang niederohmig ist, muss die Induktivität [uH] gar nicht groß sein.
Die Größe der Drossel hängt bei gegebener Leistung vorrangig von der Frequenz ab. Die Impedanz des Treibers taucht nicht in der Berechnung der Induktivität auf.
Antwort schreiben
Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.