ich betreibe eine Anlage mit 3x400VAC.
Über einen Gleichrichter und Hochsetzsteller wird einen Zwischenkreis von 720VDC erzeugt mit dem weitergearbeitet wird.
Da die Anlage bei Ausfall der Spannungsversorgung kontrolliert gestoppt werden muss, kommt ein auf diese Spannung ausgelegtes Paket aus Kondensatoren mit einer Gesamtkapazität von 1,286F zum Einsatz. Dies funktioniert in der Praxis ausgezeichnet.
Nun stellt sich allerdings die Frage, wie das Kondensatorpakte mit einem konstanten Ladestrom von 0,3A geladen werden kann, ohne die Hauptsicherung beim Einschalten zu zerstören.
Ich wäre für Ideen und Ansätze dankbar, da ich die üblichen Konzepte der Konstantstromquellen nicht auf 720VDC hochskalieren kann.
Das hoert sich sehr gefahrlich an. Bitte vorsicht mit hohe spannungen.
Erzahl mal etwas mehr ueber deine anwendung. Elektroforese ? Wofuer brauchs du hohe spannung ? Wieviel strom brauchst du ? Braucht die hohe spannung nicht von netz isoliert zu sein ?
ich betreibe eine Anlage mit 3x400VAC.
Über einen Gleichrichter und Hochsetzsteller wird einen Zwischenkreis
von 720VDC erzeugt mit dem weitergearbeitet wird.
Da die Anlage bei Ausfall der Spannungsversorgung kontrolliert gestoppt
werden muss, kommt ein auf diese Spannung ausgelegtes Paket aus
Kondensatoren mit einer Gesamtkapazität von 1,286F zum Einsatz.
AUTSCH! Was für ein Monster ist das denn?
Nun stellt sich allerdings die Frage, wie das Kondensatorpakte mit einem
konstanten Ladestrom von 0,3A geladen werden kann, ohne die
Hauptsicherung beim Einschalten zu zerstören.
Der oller Vorwiderstand tut das, wenn gleich nicht mit Konstantstrom. Dafür einfach und robust. Der Unterschied in der Ladezeit zwischen Konstantstrom und Widerstand ist max. Faktor 2.
Warum so zaghaft und nur 300mA? Selbst 30A sind bei DEM Kaliber kein Thema! Dazu braucht es halt einen passenden Pulswiderstand, welcher die Energie von satten 330kJ verkraftet. Oder man muss länger warten, dann reicht ein "normaler" Leistungswiderstand, der seine Verlustwärme angeben kann.
Ich wäre für Ideen und Ansätze dankbar, da ich die üblichen Konzepte der
Konstantstromquellen nicht auf 720VDC hochskalieren kann.
Kann man schon, wenn man weiß was man tut. Wenn man große Kondensatoren verlustarm laden will, ist ein Sperrwandler mit Trafo das Mittel der Wahl. Denn der arbeitet dann als Konstantstromquelle. Und da es keine direkte Verbindung vom Ein- zum Ausgang gibt, gibt es auch kein Problem mit Einschaltstrompulsen. Das wäre die verlustärmste, wenn gleich technisch aufwändigste Lösung.
Ich würde:
Gleichrichter zuschalten
Kondensator ab gleichgerichteter Netzspannung hochfahren,
Kondensator mit Schütz zuschalten
Hochsetzsteller starten
und glücklich sein.
Wenn das aus irgendwelchen Gründen nicht geht:
Netzteil an 230V/16A Dose mit Isolation geht natürlich auch, macht den Job in 2 Minuten und spart den Schütz. Allerdings würde ich bei diesen Leistungen einen Vollbrückenwandler bevorzugen.
Einfach 1000Eur in die Hand nehmen, bei Meanwell Fragen ob man 2Stk. CSP-3000-400 unter bestimmten Bedingungen auch in Serie schalten kann und damit glücklich werden könne auch ein Weg zum Ziel sein.
EA-PS 9750-12 1U für unter 4kEur macht den Job dann richtig elegant.
Die Kondensatorbank ist mindesten ein Schaltschrank Randvoll. Kleingeld sollte also da sein.
Ja, nach 50,7 Minuten ist das Kondensatorpaket zu 63% aufgeladen. Man könnte 9 Stück 270R / 25 Watt Widerstände (Dale) in Serie schalten. Dann fallen an jedem Widerstand nur 80V ab und der Widerstand muss nur im ersten Moment 23 Watt aushalten, danach sinkt die Belastung successive.
Hast du eine PV Anlage? Für 720 Volt benötigt man ca. 16 Panels in Reihe, die dir diese Spannung bringen und ungefährlich im Dauerkurzschluß laden können. Die Strombegrenzung ist ja integriert und bei üblicher Panelgröße wird das mit 8 A auch nicht allzu lange dauern.
Wenn du wirklich weniger Strom willst, nimmst du halt kleinere Panels. Gerade die komischen Größen bekommt man oft gebraucht für kleines Geld. Nur das Trennen bei voll wird spannend aber dafür gibt es passende DC Schütze (haben wir in der E-Fahrzeugentwicklung so gemacht, nix Halbleiter).
Geht es jetzt darum, einen Kondensator von 1.3 F, 720 V mit 220 W zu laden?
Bei 220 W brauche ich doch aber noch nicht auf Drehstrom zu setzen?
Meine Lösung für sowas wäre ein leistungsfaktorkorrigierter Sperrwandler.Damit habe ich kaum Eingangskapazität und Einschaltstrom und eine gleichmäßige Netzbelastung. Sowas hatte ich auch schon mal konstruiert, allerdings gleich für 900W.
Ich würd's auch schaffen, sowas mit 1..2kW zu laden. Aber mich würde dennoch mal interessieren, was hinsichtlich Ladezeit gefordert ist oder wozu man das braucht. Angenommen die oben berechnete Energie von 330kJ stimmt, das sind 330kWs, sprich 1000W laden das in 330 Sekunden, 2kW in 165s.
Sperrwandler würd ich gar nicht machen, wird bei der Leistung schwierig. Ich würds mit einem Halb- oder Vollbrückenwandler machen, ob PFC oder nicht spielt für den eigentlichen Wandler keine Geige, sekundärseitig eine Greinacher-Stufe, damit ich mich nicht mit den hohen Sperrspannung am Trafo herumschlagen muss, fertig.
720V und 1,3F. Was sind das für Kondensatoren?
Mit Folien brauchst Du dafür einen ganzen Raum.
Selbst mit Elkos wird das ein großer Schaltschrank voll.
Und dann brauchts dafür zwei Pakete in Serie. Oder gibt es mittlerweile Elkos die bis 720V Nennspannung aufweisen?
Die zwei Pakete könnte man mit zwei in Serie arbeitenden PFC-Einheiten mit integrierter Strombegrenzung oder einer Delonschaltung am Netz bzw an einem Trenntrafo laden. Ene Strombegrenzung bräuchte es halt noch.
Es handelt sich tatsächlich um eine größere Anlage, die mehrere Tonnen bewegt.
Die Kondensatoren sind auf zwei Pakete in Serie aufgeteilt und benötigen einiges an Platz.
Die Ladedauer habe ich nicht konkret spezifiziert, aber ihr habt sie ja bereits korrekt ermittelt. Alles im Bereich <3h ist bei dieser Anwendung akzeptabel. Ein Stromausfall stellt nicht die Regel dar.
Beim Ladestrom von 0,3A handelt es sich um eine Empfehlung des Kondensator-Herstellers.
Ich muss mir nun alle Vorschläge im Detail ansehen und durchdenken. Mit PFC bin ich derzeit noch nicht in Berührung gekommen.
Beim Ladestrom von 0,3A handelt es sich um eine Empfehlung des
Kondensator-Herstellers.
Vermutlich pro Kondensator, nicht für die Gesamtkapazität!
Ich muss mir nun alle Vorschläge im Detail ansehen und durchdenken. Mit
PFC bin ich derzeit noch nicht in Berührung gekommen.
Das ist auch gut so, vor allem bei 720V! ;-)
Aber man könnte auch die Frage stellen, ob das Konzept an sich so sinnvoll ist. Warum meint man, einen Netzausfall mit so einer Monsterkapazität puffern zu wollen? Eine Batterie mit USV braucht einen Bruchteil der Masse, Volumen und Kosten. Denn die 330kJ sind nicht sonderlich viel, gerade mal lausige 92Wh! Die speichert ein kleiner LiIon Akku mit 0,5-1kg! Und mit einer Batterie + Spannungswandler kann man für die gesamte Entladedauer die Nennspannung entnehmen, aus einer Kondensatorbank nicht. Bestenfalls die benötigte Leistung ist ein Problem, denn 10kW zieht man nicht aus einem 100Wh Akku. Aber auch dafür gibt es Lösungen.
Hört sich nach Motorumrichter an.
Ich halte die 0,3A für ein Mißverständniss und würde bei der Kapazität kombiniert eher von 0,3KA ausgehen.
Für einen einmaligen Peakstrom zum Aufladen nach Spannungsausfall, würde ich mich alleine am Auslöseverhalten des Sicherungsautomaten orientieren.
Vorwiderstand mit Relaisüberbrückung.
Pulsstromfestigkeit des Widerstandes beachten.
Die Kondensatoren sind auf einen Entladestrom von 63A über eine Entladezeit von 2,5s ausgelegt.
Es mag durchaus sein, dass es auch andere Möglichkeiten gäbe, jedoch steht diese Hardware bereits zu Verfügung.
Die 0,3A Ladestrom wurden bei einer Spannung von 720V vom Hersteller angegeben. Daher gehe ich nicht von einem Missverständnis aus, werde dies aber jedenfalls hinterfragen.
Je nach Antwort bin ich absolut bei Max. M und würde mich am Auslöseverhalten des Sicherungsautomaten orientieren. Dieser lässt natürlich deutlich mehr Strom zu.
Des Weiteren ist hinzuzufügen, dass mir nur die Gleichspannung mit 720V zu Verfügung steht. Die Erklärung mit dem Gleichrichter und dem Hochsetzsteller war nur dazu gedacht, den Ursprung des Zwischenkreises zu erklären. Das dreiphasige Netz steht mir an Ort und Stelle nicht zu Verfügung. Sämtliche Vorschläge, die darauf abzielen, sind daher leider nicht anwendbar.
Meine persönlichen Überlegungen gingen, wie bereits anfangs erwähnt, in Richtung Konstantstromquelle mit Leistungs-Mosfet.
Anbei eine Schaltung und Simulation mit LTSpice.
Darin werden nochmals die bereits erwähnte Ladedauer mit 52min und die anfängliche Leistung von 220W bestätigt.
Ich bin mir allerdings nicht sicher, ob ich nicht dennoch anfangs eine hohe Stromspitze durch den Kondensator erziele.
Es handelt sich tatsächlich um eine größere Anlage, die mehrere Tonnen bewegt. Die Kondensatoren sind auf zwei Pakete in Serie aufgeteilt und benötigen
einiges an Platz.
Krass. Ich hab lediglich ein zehntel davon. Wehe dem man macht auf kurzem Wege einen Kurzschluss...
Dürfen deine Kondensatoren nur mit 720V geladen werden? Oder sind das eben welche mit je360V oder darf die Anwendung dahinter nur mit 720 gefüttert werden?
Die Entladeschaltung ist Interessant! Der Mosfet geht doch, wenn der Strom über dem Widerstand zu groß wird, in den Linearbetrieb über. Oder habe ich einen Denkfehler?
750 VDC ist normale Stadt-, U-, S- und Strassenbahntechnik.
Da gibt es viel fertige Technik.
Er kann ja bei der S-Bahn Berlin anfragen, ob er 'nen Klingeldraht an die Stromschiene drantüdeln darf. Wenn so ein Zug anfährt fließen etwa 4000A, da fällt sein bißchen Ladestrom gar nicht auf.
Die Kondensatoren sind auf einen Entladestrom von 63A über eine
Entladezeit von 2,5s ausgelegt.
Ja, die EINZELkondensatoren! Wieviele sind davon in welcher Anordnung in dieser Kondensatorbatterie verbaut?
Die 0,3A Ladestrom wurden bei einer Spannung von 720V vom Hersteller
angegeben. Daher gehe ich nicht von einem Missverständnis aus, werde
dies aber jedenfalls hinterfragen.
TU DAS!
Des Weiteren ist hinzuzufügen, dass mir nur die Gleichspannung mit 720V
zu Verfügung steht. Die Erklärung mit dem Gleichrichter und dem
Hochsetzsteller war nur dazu gedacht, den Ursprung des Zwischenkreises
zu erklären. Das dreiphasige Netz steht mir an Ort und Stelle nicht zu
Verfügung. Sämtliche Vorschläge, die darauf abzielen, sind daher leider
nicht anwendbar.
Meine persönlichen Überlegungen gingen, wie bereits anfangs erwähnt, in
Richtung Konstantstromquelle mit Leistungs-Mosfet.
Viel Spaß dabei!
Anbei eine Schaltung und Simulation mit LTSpice.
Darin werden nochmals die bereits erwähnte Ladedauer mit 52min und die
anfängliche Leistung von 220W bestätigt.
Du bist mir ein schöner Theoretiker!
Ich bin mir allerdings nicht sicher, ob ich nicht dennoch anfangs eine
hohe Stromspitze durch den Kondensator erziele.
Deine Sorgen möchte ich haben! ;-)
Vielleicht habt ihr noch konkrete Tipps für mich.
Mich beschleicht das Gefühl, daß die Aufgabe deutlich über deinen Fähigkeiten liegt, sowohl was die Spannungen und Ströme als auch des Gefährdungspotential angeht.
Wenn nur die 720Vdc zur Verfügung stehen, dann muss man halt einen Wandler bauen, der damit klarkommt. Step-Down oder für die Wandlerspinnerfraktion auch einen ultra fancy SEP(t)IC Wandler...
Ich würd's trotzdem mit einem transformatorischen Wandler machen, der guten Regelbarkeit zuliebe. Geschmackssache.
Die Kondensatoren sind auf einen Entladestrom von 63A über eine
Entladezeit von 2,5s ausgelegt.
Ja, die EINZELkondensatoren! Wieviele sind davon in welcher Anordnung in
dieser Kondensatorbatterie verbaut?
Die 0,3A Ladestrom wurden bei einer Spannung von 720V vom Hersteller
angegeben. Daher gehe ich nicht von einem Missverständnis aus, werde
dies aber jedenfalls hinterfragen.
TU DAS!
Mich beschleicht auch das Gefühl, dass mit den 0,3A der Formierstrom gemeint ist...
63A ist ungefähr der zugelassene Nenn-Ripplestrom eines ausgewachsenen Elkos mit 360-400V Nennspannung und einer Kapazität ab 3300uF aufwärts.
Ich würde ja drei Glühbirnen 60W in Reihe zum Laden nehmen ...
den Anschaltpeak sollten die Kondensatoren abkönnen
sonst halt noch eine PTC dazu .. oder ....
Halte die 300mA aber auch für etwas lau .. oder nuss der Kondensator erstmal formiert werden? (Erstmal mit 40W Birnen starten und dann auswechseln mit 60W - 100W ?)
Der MOSFET wird in der Schaltung IMMER im Linearbetrieb gehalten!
Nur wenn der Strom > ~0,2xA ist.
Wenn nicht knallt das Gate wg. Überspannung durch.
Wenn bis dahin der Fet nicht schon wegen dem Linearbetrieb gestorben ist.
Ach, ich würde schon gerne in Hörweite stehen und die dummen Gesichter sehen wenn 1,3F auf 720V geladen dem Mosfet die Eingeweide auf links drehen.
Ach, ich würde schon gerne in Hörweite stehen und die dummen Gesichter
sehen wenn 1,3F auf 720V geladen dem Mosfet die Eingeweide auf links
drehen.
Naja, Plasmaentladungen sollen sehr schön sein!
Überhaupt, eine 300mA Konstantstromquelle verbrät mal locker 220W an 720V. Zeig mir mal den MOSFET, der das kann, vor allem bei DER Spannung. 10 Stück parallel sind machbar. Ist aber trotzdem eine Schnappsidee. Leistungswiderstände sind um Größenordnungen robuster.
Ach, ich würde schon gerne in Hörweite stehen und die dummen
Gesichter sehen wenn 1,3F auf 720V geladen dem Mosfet die
Eingeweide auf links drehen.
Tja, wahrscheinlich würde man da nur Dein dummes Gesicht sehen, weil wenn der FET durchlegiert, wird nur die Quelle überlastet (was die dann für ein Feuerwerk veranstaltet weiß ich nicht), aber nicht der fette Kondensator kurzgeschlossen. Dem 1M Widerstand wird wahrscheinlich nichts passieren.
Mach ich mit zwei Transistoren. Muß ja kein FET sein, eine ausreichend dicke Darlington-Stufe tut's auch. Alternativ ein richtig fetter IGBT, der macht's alleine.
Mach ich mit zwei Transistoren. Muß ja kein FET sein, eine ausreichend
dicke Darlington-Stufe tut's auch. Alternativ ein richtig fetter IGBT,
der macht's alleine.
Jaja, mal wieder das übliche Geschwätz der üblichen Verdächtigen.
Hallo zusammen,
ich betreibe eine Anlage mit 3x400VAC.
Über einen Gleichrichter und Hochsetzsteller wird einen Zwischenkreis
von 720VDC erzeugt mit dem weitergearbeitet wird.
Und dazwischen 3 Stück 60W 240V Glühbirnen in Reihe schalten,
Gibt eine sehr Niederpreisige
720V 0,3A ksq mäßiger aber für diese Anwendung ausreichend genau
Nun stellt sich allerdings die Frage, wie das Kondensatorpakte mit einem
konstanten Ladestrom von 0,3A geladen werden
Ich wäre für Ideen und Ansätze dankbar,
Den Ansatz habe ich erfolgreich für Kondensator 10 millifarad erprobt.
Was spricht gegen den Linearbetrieb so lange ich innerhalb der
Leistungsgrenzen des Transistors bleibe?
Nichts, aber genau diesbezüglich werden die Datenblätter getrieben vom eigenen Wunschdenken oft misssverstanden.
Wenn früher in den 70er rechts oben in der Ecke "30 Watt" stand, dann konnte der Transistor Monatelang 20 Watt verheizen. Heute sind die Angaben ganz anders gemeint. Bei fast allen Zahlen werden einzeln betrachtete Maxima angegeben. Mehrere zusammen gehen aber schon nicht, und außerdem ist man in der Regel nicht einmal ansatzweise imstande, die dafür nötigen Rahmenbedingungen einzuhalten.
Also ganz konkret: Klappt es mit der Schaltung aus eurer Sicht bzw was
müsste ich konkret ändern.
Eine 30mm lange Glasrohrsicherung sollte noch in die Plusleitung und am besten statt 1x2R3 Widerstand 4x10R Widerstände für die Strommessung mit je einem eigenen N-Mosfet, damit sich die Verlustwärme von 220 Watt auf 4 Transistoren aufteilen kann.
Der 2N5550 ist mit seiner C-E Spannungsfestigkeit von 140V ausreichend, weil eine Spannung von 140V während des gesamten Ladevorgangs bei weitem niemals überschritten bzw. niemals erreicht wird.
Dass R1 aus 10x100k, wegen der Spannungsfestigkeit zusammengesetzt werden muss, dürfte wohl auch selbstverständlich sein.
300mA zur Ladung bei einer knappen Stunde Ladezeit reichen völlig aus.
Muss nicht schneller sein.
Was ist das für eine komische Anwendung?
Die Schaltung beinhaltet bereits einen Vorschlag zum MOSFET mit
900V/1000W. Aber IGBTs sind auch ein guter Vorschlag.
Was spricht gegen den Linearbetrieb so lange ich innerhalb der
Leistungsgrenzen des Transistors bleibe?
Na dan such mal einen MOSFET oder IGBT, der Linearbetrieb mit den Daten kann ;-)
Also ganz konkret: Klappt es mit der Schaltung aus eurer Sicht
Theoretisch vielleicht, praktisch eher nicht.
bzw was
müsste ich konkret ändern.
Deine Kondensatoren liegen vermutlichfest an Masse in deiner Schaltung, da kann man keine Stromquelle SO einschleifen. Eher so, siehe Anhang. Aber auch dann ist es Mumpitz. Ein Leistungswiderstand ist DEUTLICH billiger und robuster.
Die Schaltung beinhaltet bereits einen Vorschlag zum MOSFET mit
900V/1000W. Aber IGBTs sind auch ein guter Vorschlag.
Nein. Bei vielen IGBTs steht dran, das sie nicht für Linearbetrieb gedacht sind. Als Ignorant habe ich das trotzdem auch schon gemacht, allerdings mit gemischten Erfahrungen und würde es hier definitiv lassen. Bei der Leistung schlage ich weiterhin ein Schaltnetzteil vor. Abwärtswandler mit 720V Eingangsspannung sind zwar Exoten und wird man in keinem Laden finden, aber bis 1000V kann man eigentlich alles hinbekommen. So eine Netzteilplatine könnte ich sogar konstruieren, das wäre dann aber nicht mehr der Hobbybereich.
Wo denn? Das Gate hängt über 1MegOhm an +720V. OK, real braucht es da noch eine 15V Z-Diode als Überspannungsschutz, wenn der NPN mal keine Lust hat oder zu langsam ist. Siehe meine Schaltung.
So eine Netzteilplatine könnte ich sogar konstruieren, das
wäre dann aber nicht mehr der Hobbybereich.
Sag ich ja. Kostenlos oder als schnellen Spaß zwischendurch mache ich sowas aber auch nicht mehr, hab mich schon viel zu oft mit anscheißen lassen.
Stattdessen darf man sich hier nur mit solchem Blödsinn wie oben gesehen rumärgern, wo Leute durch das Durchlegieren einer Konstantstromquelle gleich eine epische Entladung von 330kJ durch einen FET sehen wollen oder einem Transistor nur 22W Verlustleistung zumuten möchten... hey nur mal so als Tipp, falls der betreffende das nicht selber weiß: Die Dinger gibt's in größer als TO-220.
Naja ist mir egal, baut doch was ihr wollt... nicht mein Problem.
Mit Lust hat das nichts zu tun. Sobald der Kondensator voll ist, leitet Q1 nicht mehr und dann hast du (ohne weitere Bauteile) die vollen 720 Volt am Gate.
Das Konzept mit Mosfet geht prinzipiell. Man muss aber Mosfet nehmen, deren SOA Diagramm den Spirito Effekt und DC berücksichtigt.
Beim IXTP3N120 (Reichelt 7,60) liegt die Grenze für 800V bei 0,2A. Mit mindestens zwei gehen die 0,3A knapp. Besser vielleicht vier nehmen. Ein Konzept mit NPN könnt noch sicherer sein.
Mir wäre mit dicken Leistungswiderständen wohler, auch wenn die Ladezeit deutlich höher ist.
Auch der Glühbirnenvorschlag gefällt mir (dauerhafte Verfügbarkeit? besser vier 230V in Reihe). Da kann man dem Ladevorgang zuschauen. Durch deren PTC Verhalten geht es auch schneller als mit Festwiderständen.
Der Einschaltstrom ist aber hoch. Hat schon mal jemand Glühbirnen in Reihe an Hochspannung betrieben, ob die gleich genug sind? Oder brennt da immer gleich die schwächste beim einschalten durch?
Am einfachsten zum Nachladen wäre ein Kondensatornetzteil mit Gleichrichter, bzw. als Villardkaskade, zu verwenden. Besserer Wirkungsgrad als mit Widerstand und weniger Abwärme wären als Vorteil zu nennen. Ca 1µF pro 70mA, bei Verdreifachung entsprechend weniger Strom pro µF.
Auch der Glühbirnenvorschlag gefällt mir (dauerhafte Verfügbarkeit?
besser vier 230V in Reihe). Da kann man dem Ladevorgang zuschauen. Durch
deren PTC Verhalten geht es auch schneller als mit Festwiderständen.
Der Einschaltstrom ist aber hoch. Hat schon mal jemand Glühbirnen in
Reihe an Hochspannung betrieben, ob die gleich genug sind? Oder brennt
da immer gleich die schwächste beim einschalten durch?
Du nicht, aber es soll Leute geben, die das so genau messen können.
Die wissen sogar, wie sie die Kapazität der Messleitungen, das Frequenzverhalten, den Verlustfaktor und die dielektrische Absorption beim Messevorgang berücksichtigen können.
Du nicht, aber es soll Leute geben, die das so genau messen können.
Die wissen sogar, wie sie die Kapazität der Messleitungen, das
Frequenzverhalten, den Verlustfaktor und die dielektrische Absorption
beim Messevorgang berücksichtigen können.
Was auch auch DEM Kondensator absolut notwendig ist . . .
Naja, dein Name ist Progamm.
Vorladen ab 720V DC ist IMMER Mist weil die Vorladeschaltung für den Normalbetrieb mit einem Schütz überbrückt werden muss.
Ich halte wie bereits vorgeschlagen ein hundsnormales Netzteil parallel zum Kondensator für die sinnvollste Lösung.
2x Meanwell wie bereits vorgeschlagen je eins pro Zwischenkreishälfte geht ziemlich gut, hat eine kleine Tücke wenn eines mal einen Fehler hat (nur 1 Kondensator vorgeladen und DCDC auf 720V führt zu Überspannung auf einem Kondensator (Spannung ungleichmässig verteilt) aber das bekommt ein guter Automatiker leicht in den Griff.
Das bereits vorgeschlagenen EA ist so die rundum sorglos Lösung.
Es gibt natürlich noch andere Hersteller.
Ich halte nichts von elend langen Vorladezeiten. Damit wird jede Inbetriebnahme, jeder Test, jede Störung zu einem Geduldsspiel. 1 stellige Minuten müssen aus meiner Sicht reichen.
Für 720V/63A hat Regatron ziemlich coole Netzteile. Einschalten und funktioniert. Kostet ein bischen aber das tun Trafo/Gleichrichter/Booster/Kühlung/Sicherheitskonzept usw. auch. Vorladung inbegriffen.
Ich würde ja drei Glühbirnen 60W in Reihe zum Laden nehmen ...
den Anschaltpeak sollten die Kondensatoren abkönnen
sonst halt noch eine PTC dazu .. oder ....
Stimmt, ich hätte den Einschaltstrom bei Glühbirnen höher geschätzt, aber würde mit dem Kondensatorpaket funktionieren. Ich möchte aber nicht unbedingt Glühbirnen im Schaltschrank installieren.
Mich beschleicht auch das Gefühl, dass mit den 0,3A der Formierstrom
gemeint ist...
63A ist ungefähr der zugelassene Nenn-Ripplestrom eines ausgewachsenen
Elkos mit 360-400V Nennspannung und einer Kapazität ab 3300uF aufwärts.
Tatsächlich ist es so, dass das Kondensatorpaket eine Balancing Schaltung verbaut hat. Diese Schaltung verträgt jedoch bei >600VDC nur noch 300mA Ladestrom. Aus diesem Grund gibt der Hersteller 300mA an.
Deine Kondensatoren liegen vermutlichfest an Masse in deiner Schaltung,
da kann man keine Stromquelle SO einschleifen. Eher so, siehe Anhang.
Aber auch dann ist es Mumpitz. Ein Leistungswiderstand ist DEUTLICH
billiger und robuster.
Ihr habt mich inzwischen überzeugt, dass ein Leistungswiderstand die einfachste Lösung darstellt. Ich werde den Testaufbau daher vorerst auf diese Art und Weise realisieren.
Dennoch würde ich im Sinne der eigentlichen Frage aber gerne die Konstantstromquelle finalisieren.
Es ist richtig, dass die Kondensatoren an Masse liegen und daher mein Schaltungsvorschlag nicht zielführend war. Vielen Dank für den konkreten Alternativvorschlag.
Das Konzept mit Mosfet geht prinzipiell. Man muss aber Mosfet nehmen,
deren SOA Diagramm den Spirito Effekt und DC berücksichtigt.
Beim IXTP3N120 (Reichelt 7,60) liegt die Grenze für 800V bei 0,2A. Mit
mindestens zwei gehen die 0,3A knapp. Besser vielleicht vier nehmen. Ein
Konzept mit NPN könnt noch sicherer sein.
Danke für den konkreten FET Vorschlag. Ich war bereits auf der Suche nach Transistoren mit konkreter Angabe zum SOA Diagramm.
Ob und wieviel Leistung der im Linearbetrieb verträgt, ist unbekannt.
Wenn ich nun die Schaltung von Falk B. heranziehe und die Leistung auf mehrere MOSFETs (IXTP3N120, wie von Wolf17 vorgeschlagen) aufteilen möchte, jedoch andererseits den oben angeführten Artikel berücksichtige, der besagt, dass ich im Linearbetrieb nicht einfach parallel schalten darf, dann würde ich meinen, dass ich für eine getrennte Ansteuerung der FETs die gesamte Schaltung mehrfach parallel ausführen muss (siehe Schaltung). Theoretisch funktioniert das, aber in der Praxis....?
Tatsächlich ist es so, dass das Kondensatorpaket eine Balancing
Schaltung verbaut hat. Diese Schaltung verträgt jedoch bei >600VDC nur
noch 300mA Ladestrom. Aus diesem Grund gibt der Hersteller 300mA an.
AHA!!! Das klingt schon realistischer! Die Balancherschaltung ist das Problem, nicht die Kondensatoren!
Wenn ich nun die Schaltung von Falk B. heranziehe und die Leistung auf
mehrere MOSFETs (IXTP3N120, wie von Wolf17 vorgeschlagen) aufteilen
möchte,
jedoch andererseits den oben angeführten Artikel berücksichtige,
der besagt, dass ich im Linearbetrieb nicht einfach parallel schalten
darf, dann würde ich meinen, dass ich für eine getrennte Ansteuerung der
FETs die gesamte Schaltung mehrfach parallel ausführen muss (siehe
Schaltung). Theoretisch funktioniert das,
Ja.
aber in der Praxis....?
Tja, kommt drauf an. Je konservativer man das auslegt, sprich, wenig Strom pro MOSFET und sehr gute Kühlung, umso sicherer wird es funktionieren. Wenn man es professionell machen will, muss man den ausgewählten MOSFET so lange stressen, bis er kaputt geht (volle Spannung bei Nennstrom). Dann sieht man, wieviel Reserve der hat. Natürlich mit Kühlung. Dem IXTP3N120 im TO220 Gehäuse würde ich max. 20W mit einem GROßEN Kühlkörper zumuten wollen.
Tja, kommt drauf an. Je konservativer man das auslegt, sprich, wenig
Strom pro MOSFET und sehr gute Kühlung, umso sicherer wird es
funktionieren. Wenn man es professionell machen will, muss man den
ausgewählten MOSFET so lange stressen, bis er kaputt geht (volle
Spannung bei Nennstrom). Dann sieht man, wieviel Reserve der hat.
Natürlich mit Kühlung. Dem IXTP3N120 im TO220 Gehäuse würde ich max. 20W
mit einem GROßEN Kühlkörper zumuten wollen.
Alles klar, das hilft mir sehr weiter. Vielen Dank dafür.
Noch eine letzte Frage: Wie lassen sich FETs für Linearbetrieb finden. Die meisten Datenblätter enthalten keine SOA Diagramme und ich war bisher noch nicht in der Verlegenheit Transistoren für Linearbetrieb zu benötigen.
..drei Glühbirnen 60W in Reihe zum Laden nehmen ...
... ich hätte den Einschaltstrom bei Glühbirnen höher geschätzt,
aber würde mit dem Kondensatorpaket funktionieren. Ich möchte aber >nicht unbedingt Glühbirnen im Schaltschrank installieren.
Dafür gibt es ja Leuchten die man oben auf den Schrank schrauben kann :)
Schildkröten zB oder was robustes mit Bergbauzulassung?
Wenn der C voll ist, gibt es dann eine igorische Diode zum Aufschalten?
Da du ja vermutlich eine Reihenschaltung aus min 2 Kondensatoren hast, bilden diese ja einen Mittelpunkt auf U_ZK/2. Hier kannst du ganz bequem mit einer Delonschaltung und kapazitiven Blindwiderständen vorladen, bis auf 650V (theoretisch). Funktioniert prima
Da du ja vermutlich eine Reihenschaltung aus min 2 Kondensatoren hast,
bilden diese ja einen Mittelpunkt auf U_ZK/2.
Hat er, da er ja einen Balancer hat.
Hier kannst du ganz bequem
mit einer Delonschaltung und kapazitiven Blindwiderständen vorladen, bis
auf 650V (theoretisch). Funktioniert prima
Ja, Anfang des 20. Jahrhunderts wäre das der übliche Weg gewesen. Heute würde man zwei Schaltnetzteile nehmen, welche die beiden Kondensatorhälften DEUTLICH schneller laden können, nicht nur mit lumpigen 300mA. Dann hat auch der Balancer kein Problem, denn der wird dann gar nicht aktiv! Das geht am Ende DEUTLICH schneller und erzeugt deutlich weniger Verlustleistung. Selbst mit nur 3A Ladestrom kommt man auf gerade mal 5min Ladezeit.
Darf ich mich noch mit einer - wahrscheinlich trivialen - Frage an Euch wenden?
Ich habe in der Schaltung nun den IXTP3N120 integriert (siehe File anbei).
Bei einem Single-Aufbau wird die Berechnung korrekt durchgeführt.
Führe ich die Schaltung parallel aus, bricht nun die Berechnung kurz nach Erreichen der Zielspannung ab.
Ich habe in der Schaltung nun den IXTP3N120 integriert (siehe File
anbei).
Bei einem Single-Aufbau wird die Berechnung korrekt durchgeführt.
Führe ich die Schaltung parallel aus, bricht nun die Berechnung kurz
nach Erreichen der Zielspannung ab.
Nein, die Simulation läuft noch, nur extrem langsam, weil es da ein Problem mit der Konvergenz gibt. Willkommen in der Welt von SPICE ;-)
Irgendwelche Parameter im Modell spucken in die Suppe, das sind oft die Standardwerte, welche im Modell nicht definiert werden.
Wo hast du denn das Modell für den MOSFET her? Und was meinst du, damit realer simulieren zu können, als mit dem 1000V MOSFET aus LTspice in meiner Schaltung? Die Verlustleistung und das Verhalten sind identisch. Die Details des Schaltverhaltens und R_DS_ON spielen hier keine Rolle. Nimm wieder den MOSFET aus LTspice und gut.
Die beiden Stromquellen sind ja gleich. Wenn man eine rausnimmt und den Kondensator halbiert, kommt mathematisch die gleiche Ladekurve raus. Dann läuft es ohne Klimmzüge. Warum auch immer.
Wo hast du denn das Modell für den MOSFET her? Und was meinst du, damit
realer simulieren zu können, als mit dem 1000V MOSFET aus LTspice in
meiner Schaltung?
Modell ist von Ixys direkt. Eigentlich wollte ich die Schaltung nur komplettieren und für mich dokumentieren.
Dein 1000V MOSFET hat bei mir nicht funktioniert, wenn ich mich richtig erinnere. Ist er wirklich in der Standard lib enthalten?
Das dreiphasige Netz steht mir an Ort und Stelle nicht zu
Verfügung.
Vermutlich also weder dreiphasige noch einphasiges Netz steht dort zur Verfügung. Damit entfallen alle Lösungsansätze nach:
Dieter D. schrieb im Beitrag #7372106:
Unsinn. Der OP will weder extrem schnell noch leistungsarm schalten.
Diese beiden Eigenschaften standen nicht im Fokus, sondern die höhere Spannungsfestigkeit. Das gibt bei transienten Überschwingern (Schaltwandlerbetrieb) mehr an Sicherheitsseserven. Ohne Erfahrung wird man das Design des realen Aufbaus nicht auf Anhieb so gut hinbekommen.
Heute würde man zwei Schaltnetzteile nehmen, welche die beiden
Kondensatorhälften DEUTLICH schneller laden können,
Jedes der Schaltnetzteile muss so auch nur noch die halbe Spannungsfestigkeit der Mosfet aufweisen gegenüber einer Lösung mit nur einem Schaltnetzteil.
Es gibt aber noch eine Kleinigkeit bei der Konstantstromquelle im Linearbetrieb worauf noch zu schauen wäre. Es bleibt am Ladungsende noch eine kleine Spannungsdifferenz auf Grund des Spannungsabfalls über der Schaltung übrig. Wenn die Schaltung nach Abschluss der Ladung mit einem Relais überbrückt werden sollte, kann es in ungünstigen Fällen dazu kommen, dass doch noch die Sicherung auslöst.
Das dreiphasige Netz steht mir an Ort und Stelle nicht zu
Verfügung.
Vermutlich also weder dreiphasige noch einphasiges Netz
steht dort zur Verfügung.
So? Dann müsste er mal sagen, was überhaupt zur Verfügung steht. Ein ausreichend starkes Stromaggregat wäre auch ein dreiphasiges oder zumindest einphasiges Netz.
Wenn die Schaltung nach Abschluss der Ladung mit einem
Relais überbrückt werden sollte, kann es in ungünstigen
Fällen dazu kommen, dass doch noch die Sicherung auslöst.
Kann man ja mit einer Sequenz machen, wenn er die Kondensatoren wirklich maximal voll haben will - erst einen passenden Widerstand einschalten und dann erst ggf. ein Überbrückungsrelais.
Begrenzender Faktor ist ja anscheinend der Balancer.
Ohne Details dazu kann man aber nur wenig sagen, was da die Beste Lösung ist um sicher in den Specs zu bleiben.
Wenn ichs recht verstehe soll erst der Zwischenkreiskondensator geladen werden. Erst wenn der voll ist wird die echte Versorgung und der Verbraucher aktiviert.
Die Umschaltung auf die echte Versorgung führt aber fast zwangsläufig zu nem kurzen Strompeak auf dem Zwischenkreiskondensator. Außer man nimmt ne Stromquelle, die fast keinen Drop-Out hat. Die diskutierten FET-Schaltungen haben da immer so mindestens 4 Volt Spannungsverlust.
Jetzt kommts letztenendes auf den Balancer an.
Wenn der sehr steil bei Spannung x über nem Kondensator überbrückt stirbt er evtl. bei so nem Spannungssprung.
Macht er langsam auf, so dass erst bei 5-10 Volt überm Limit die 300mA Balancerstrom erreicht werden ists ok.
Macht er zwar steil auf, aber der Balancerstrom ist auf 300mA begrenzt ists auch kein Problem. Das vertragen die Kondensatoren dann schon.
Eine fixe Spannungsverteilung 50:50 kann der Balancer bei nur 300mA nicht erreichen. Diese Balancerstrategie scheidet also aus. Wäre auch energetisch Unfug.
Ich Tippe mal auf 2.
Interessant wäre da dann auch die Spannung, ab der der Balancer anspringt. Und wieviele Kondensatoren in Reihe liegen.
Die Angabe ab 600V nur 300mA ist auch irritierend ... Sollte nicht von der Gesamtspannung, sondern vom einzelnen Kondensator (ggf. mehrere parallel in der Reihenschaltung) abhängen. Und unter so 560V Gesamtspannung dürfte der Balancer bei üblichen ungünstigsten Toleranzen gar nicht anspringen. Werden ja keine 8 100V-Banks in Reihe sein.
Ehrlich gesagt müsste der Anbieter für ne derartige Anlage deutlich genauere Specs liefern.
Bis so 500V kannst ordentlich Strom reinpumpen. Danach dann halt nur 300mA.
Also bei Ladung mit Vorwiderstand wären vmtl. 750 Ohm ok. Statt 2400 Ohm für 300mA bei leerem Kondensator. Wären dann 16 Minuten Zeitkonstante.
Worst Case lädst du ab so 600V nur noch einen Kondensator. Also verdoppelte Zeitkonstante.
Unter 1 Volt Differenz bist dann Worst Case nach ca. 4 h.
Aber irgendwie kann des alles net sein, dass da Schränke mit Kondensatoren verbaut werden und zum Betrieb keine vernünftigen Specs vorliegen.
Muss ja eigentlich schon vor die Inbetriebnahme / Abnahme eine geeignetes Startszenario gegeben haben.
"Unfortunately, most engineers like to fill their simulations with ideal voltage sources, which if of a nonlinear behavioral nature, will never yield to shunting capacitances, even at very small time steps. This often results in the dreaded "time step too small" failure message and frustrated users."
Wenn ichs recht verstehe soll erst der Zwischenkreiskondensator geladen
werden. Erst wenn der voll ist wird die echte Versorgung und der
Verbraucher aktiviert.
Die Umschaltung auf die echte Versorgung führt aber fast zwangsläufig zu
nem kurzen Strompeak auf dem Zwischenkreiskondensator.
Stimmt, aus diesem Grund wurde eine Ultrafast Epitaxial Diode eingesetzt. Der Stromfluss der Hauptversorgung sowie des Kondensators kann daher nur in Richtung der Last erfolgen. Ist bereits in der Praxis erprobt.
Vorladen ab 720V DC ist IMMER Mist weil die Vorladeschaltung für den
Normalbetrieb mit einem Schütz überbrückt werden muss.
Oben beschriebener Punkt führt dann allerdings dazu, dass die Ladeschaltung nie ausgesichert wird und ständig für die entsprechende Spannung am Kondensator verantwortlich ist. Sollte es zum Stromausfall kommen, wird der Kondensator entladen. Sobald die Stromversorgung wieder zu Verfügung steht, übernimmt die Ladeschaltung wieder ihren Dienst.
