Hallo Zusammen,
ich habe vor einen Wechselrichter von 12V auf 400V Drehstrom zu bauen
und wäre an Informationen (vor allem bezüglich des Boost Converters von
den 12V auf eine entsprechende Zwischenkreisspannung) interessiert. Gibt
es irgendwo Schaltungen von solchen Wechselrichtern? Leistungsbereich
wäre 1-3kW.
Auf Google habe ich bis jetzt nur einfache Schaltungen welche einen
konventionellen 50Hz Transformator benutzen gefunden. Ich möchte aber
aus der Eingangsspannung eine geregelte Zwischenkreisspannung erzeugen
und daraus anschliessend mit einer Vollbrücke und Raumzeigermodulation
die Ausgangsspannung erzeugen.
Wie wird das in käuflich erhältlichen Geräten optimal gelöst? Die Geräte
die ich bis jetzt in den Händen hatte waren mit mehreren (6-8)
Ferrittransformatoren bestückt, ich tippe mal auf mehrere parallele
Forward Converter um die Zwischenkreisspannung zu erzeugen?
Hallo Nuss,
wie es in der Mainstream-Praxis gelöst wird, weiß ich leider nicht, aber
für den geregelten Zwischenkreis würde ich mich auf der folgenden Seite
informieren:
http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de
Dort kann man anhand von Schaltungsart und Leistungsdaten die
Übertragergrößen abschätzen.
Die Frage ist was damit gemacht werden soll.
Es dürfte kaum 12V Quellen geben die einen üblichen Drehstromverbraucher
versorgen könnten. Selbst wenn es nur 500W sind, dann hast du
Primärseitig locker 60A bei einem sehr sehr gut geschätzen Wirkungsgrad.
Zusätzlich hast du bei solchen Strömen Leitungsverluste in die der Strom
auch noch quadratisch eingeht. Von irgendwelchen Anlaufströmen bei der
Last ganz zu schweigen. Es hat schon seine Gründe, dass man bei hohen
Leistungen gefährliche Spannungen verwendet.
Das was, relativ beherrschbar wäre, wäre ein kommerzieller
Sinus-Wechselrichter der entsprechenden Leistungsklasse und dann ein FU
der gewünschten Leistung.
Zum Selberbauen - verzeih mir - ist das für dich zwei Nummern zu gross.
>Es dürfte kaum 12V Quellen geben die einen üblichen Drehstromverbraucher>versorgen könnten. Selbst wenn es nur 500W sind, dann hast du>Primärseitig locker 60A bei einem sehr sehr gut geschätzen Wirkungsgrad.
Die Quelle ist kein Problem, das sind mehrere Bleiakkus mit einer
Kapazität von mehr als 1500Ah. Hintergrund ist, dass das ganze System
"historisch" gewachsen ist - gespeist wird aus Solarmodulen. Was
ursprünglich als kleines Gebastel geplant war ist eben vorne zu etwas
grösser geworden.
>Das was, relativ beherrschbar wäre, wäre ein kommerzieller>Sinus-Wechselrichter der entsprechenden Leistungsklasse und dann ein FU>der gewünschten Leistung.>Zum Selberbauen - verzeih mir - ist das für dich zwei Nummern zu gross.
Ich habe nicht vor mit dem Teil anzufangen, für die ersten Versuche
hätte ich eher an etwas einphasiges mit 500W gedacht. Zudem ist es nicht
so dass ich bei Null anfange, ich habe (neben vielen kleinen Projekten)
bereits erfolgreich einge Motorsteuerungen für 24V und bis 3,5kW gebaut
(für Reihenschlussmotoren).
Zudem soll das ganze nicht unbedingt billig werden oder schnell gehen,
ich habe durchaus eingeplant ein bis zwei Jahre mit dem Projekt
beschäftigt zu sein und vor allem was dabei zu lernen. Handwerkliches
Geschick und Umgang mit höheren Spannungen ist ordentlich vorhanden
(Arbeitserfahrung als Anlagenelektriker).
Mir sind durchaus Möglichkeiten bekannt, wie ich die Spannung auf das
erforderliche Level hochsetzen kann, mich würde nur interessieren, wie
das in kommerziell erhältlichen Wechselrichtern optimal gemacht wird.
Von der 12V-Schiene abgehend sind im Serienbereich ausschließlich
einphasige Sinus-Wechselrichter und einige USV's.
Alle mir bekannten Drehstromlösungen bedürfen einer geeignete
Zwischenkreisspannung.
Was soll am Ende denn eigentlich versorgt werden? Ein Motor?
Oder ist eine Netzeinspeisung bzw. Insellösung das Ziel?
Es soll primär eine Insellösung werden aber natürlich keine Einspeisung
ins Netz. Ich benötige also einen Neutralleiter und damit zwei
symmetrische Gleichspannungen im Zwischenkreis (oder einen Kapazitiven
Teiler mit einem Balancer). Ich würde das Teil jedoch eventuell auch
verwenden um eine Asynchronmaschine anzusteuern (nur zum Experimentieren
und um mich mit der Raumzeigermodulation und der Regelung einer solchen
Maschine auseinander zu setzen).
Wenn es dir erstmal nur im die Zeischenkreisspannung geht - ich hänge
dir mal den Inverterteil eines 300W Inverters an, genauso wird das auch
bei 2kW gemacht, aber du musst den entsrprechenden Trafo haben.
Vom Aussehen her sind die Trafos ähnlich denen in PC Netzteilen, nur
eben noch 'ne Nummer grösser. Ach, das der oa. Inverter für 115V Ausgang
ist, hast du bestimmt schon gesehen :-)
Als Drehstromgenerator kannst du dir mal das 3-Phasen Projekt von mir
anschauen:
https://www.mikrocontroller.net/articles/3-Phasen_Frequenzumrichter_mit_AVR
Ich habe ein ähnliches Problem-Idee-DingsBums.
Auf Basis meines 24VDC-Hausnetzes möchte ich allerdings nur die
überschüssige Energie in mein normales Stromnetz einspeisen. Der
Leistungsbereich liegt aber nur zwischen 500 und 1000W.
Mein derzeitiger Lösungsansatz ist ein wie auch immer gearteter
DC-DC-Wanlder von 24VDC auf ca. 250-300V um damit einen ENS-fähigen
PV-Wechselrichter zu betreiben.
Ich für meinen Teil habe mit der einen Baustelle genug Spaß,
Lernpotential und Arbeit für mein Umsetzungsziel von 3-5 Jahren. Einen
Wechselrichter mit Einspeisefähigkeit und gutem Wirkungsgrad entwickeln
zu wollen, maße ich mir persönlich nicht an. Aufgrund des weiten
Spannungsbereichen im WR-Eingang kann ich mich voll auf den Wirkungsgrad
des DC-DC-Wandlers konzentrieren.
Zuerst musst du mal wissen ob der Drehstrom einen belastbaren Sternpunkt
haben muss oder nicht. Wenn ja, dann musst du entweder 3 Wechselrichter
im Stern verschalten oder auf eine gemeinsame Zwischenkreisspannung von
ca. 650V gehen. Die letzte Variante hat den Vorteil auch an einer
einzelnen Phase die ganze Leistung bereitstellen zu können.
Wenn nicht kann eine gemeinsame Zwischekreisspannung kleiner sein.
Eine Möglichkeit so was mal mit vertretbaren Aufwand zu probieren wäre 2
preiswerte aber halbwegs ordentliche China Wandler zu kaufen die nur
einen "modifizierten" Sinus liefern.
In der Art:
http://www.ebay.de/itm/300-500-1000-1500-2000-3000-W-Inverter-Wechselrichter-Spannungswandler-12V-DHL-/271818656868?var=&hash=item3f49a78c64:m:mHN3WD-GC1fuv2yPnN5hzoA
Ob die was taugen kann ich nicht sagen. War nur die erst beste
Fundstelle.
Wenn man von diesen Dingern nur die Zwischenkreisspannung von 324V
verwendet, hat man erst mal die Primärseite fertig und braucht auch
keine Trafos wickeln. Die Materialkosten für die Einzelteile incl.
Induktivitäten werden mit Sicherheit den Preis dieser billigen
Chinawandler überschreiten.
Was dann noch bleibt ist eine 3phasen IGBT-Brücke. Das allein ist aber
auch keine Spielerei und birgt genügend Verschleiß- und
Gefahrenpotential.
Das eigentliche Patent ist ja kein Problem. Abgesehen von den unschön
hohen Strömen bei 12V und hoher Leistung ist das nur geringfügig
komplexer als ein einphasiger Sinuswechselrichters.
Wenn man das mit einem µC über die Timer und einer Sinus-Tabelle macht,
braucht man halt nicht nur einen schnell laufenden Timer für die PWM -
sondern drei - und beim Start werden sie jeweils 120 Grad versetzt in
der Sinustabelle initialisiert. Danach laufen alle drei synchron durch
die Sinustabelle, Ergebnis nach den Leistungsstufen ist dreiphasiger
Wechselstrom.
>Zuerst musst du mal wissen ob der Drehstrom einen belastbaren Sternpunkt>haben muss oder nicht. Wenn ja, dann musst du entweder 3 Wechselrichter>im Stern verschalten oder auf eine gemeinsame Zwischenkreisspannung von>ca. 650V gehen. Die letzte Variante hat den Vorteil auch an einer>einzelnen Phase die ganze Leistung bereitstellen zu können.>Wenn nicht kann eine gemeinsame Zwischekreisspannung kleiner sein.>Eine Möglichkeit so was mal mit vertretbaren Aufwand zu probieren wäre 2>preiswerte aber halbwegs ordentliche China Wandler zu kaufen die nur>einen "modifizierten" Sinus liefern.
Siehe oben, ein belastbarer Sternpunkt ist auf jeden Fall notwendig.
Etwas fertiges kaufen will ich nicht und Transformatoren wickeln ist
auch kein Problem. Das das sicher teurer wird ist klar.
>Wenn es dir erstmal nur im die Zeischenkreisspannung geht - ich hänge>dir mal den Inverterteil eines 300W Inverters an, genauso wird das auch>bei 2kW gemacht, aber du musst den entsrprechenden Trafo haben.>Vom Aussehen her sind die Trafos ähnlich denen in PC Netzteilen, nur>eben noch 'ne Nummer grösser. Ach, das der oa. Inverter für 115V Ausgang>ist, hast du bestimmt schon gesehen :-)
Danke. Das ist in dem Fall ein gewöhnlicher Forward Converter. Soweit
wäre das ganzen kein Problem, einen solchen traue ich mir auch in dem
Leistungsbereicht noch zu. In den Geräten die ich bis jetzt kenne wird
das aber auf mehrere Transformatoren aufgeteilt. Ist das eine reine
Kostenfrage oder warum wird nicht die gesamte Leistung durch einen
Transformator geschickt (Verringerung des Ausgangsspannungsripples wenn
die Wandler interleaved betrieben werden)? Ich habe die Geräte die ich
vor Jahren zerlegt habe blöderweise nicht mehr zur Hand sonst könnte ich
mir das nochmals anschauen.
Wenn nichts massiv dagegen spricht werde ich sonsten den Ansatz umsetzen
und die Erzeugung der Zwischenkreisspannung auf 2 Forward Converter
aufteilen (je einen für die positive und die negative Betriebsspannung).
Das reduziert einerseits die Leistung jedes Konverters auf die Hälfte
und ich habe damit bereits den benötigten Sternpunkt.
Symmetrische Betriebsspannung für die Ausgangs-Endstufen brauchst Du
sowieso. Hat neben dem Sternpunkt (den man zwingend braucht) auch den
Vorteil, daß für die Endstufen eine Halbbrücke ausreichend ist. Außerdem
bekommt die Schaltung eine ausgangsseitige Masse für das Messen der
Ausgangsspannung (muß man zum Ausgleich von Schieflasten für alle drei
Phasen messen).
Die Aufteilung der Leistung auf mehrere Spannungswandler würde ich auch
so machen. Das macht die Trafos handlicher und die Verlustleistung teilt
sich entsprechend auf. Bei den meisten Geräten werden diese Wandler
nicht interleaved betrieben, die laufen sogar oftmals synchron und
ungeregelt aus einer gemeinsamen Taktsignal-Quelle. Beispiele findest Du
bei KFZ-Endstufen, die verwenden ähnliche Konzepte bzw. parallel
arbeitende FETs/Trafos/Gleichrichter, nur mit geringerer
Ausgangsspannung.