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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsvervielfachung


Autor: Stephan S. (outsider)
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Ich bräuchte eine Gleichspannung von etwa 750 V bei einem Strom von etwa 
15 A. Dass das eine ganze Menge ist, ist mir bewusst. Ich habe einen 
3-Phasen-Stelltrafo mit 63 A pro Phase den ich von 0-230 V stellen kann. 
die Frage ist jetzt: Wie kann ich daraus die 750 V gewinnen ohne einen 
zusätzlichen Trafo zu nutzen?

Mit einer Delon Schaltung käme ich auf etwa 640 V, das reicht leider 
nicht ganz. Dioden, Thyristoren und IGBT's und große Kondensatoren hätte 
ich zur freien Verfügung, wobei es mir aber am liebsten wäre wenn ich 
auf eine Steuerung verzichten könnte.

Eine Kaskade scheidet bei derart hohen Leistungen aus. Oder gibts da 
auch sowas wie eine Variante für 3-Phasen die dann geeigneter wäre?

Sonstige Ideen?

Autor: Mandrake (Gast)
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Du könntest einen Boostkonverter nachschalten (also einen 
Step-Up-Wandler).
Ist aber alles andere als trivial zu bauen bei der Leistung.
Ohne Steuerung bleibt eigentlich nur ein Trafo.
Ich würde mich eher nach einem Trafo umschauen ist wahrscheinlich das 
Erfolgversprechenste.

Gruß

Mandrake

Autor: Stephan S. (outsider)
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Über den Boost Converter hab ich auch schon nachgedacht, aber so trivial 
ist das auch nicht. Da brauche ich dann auch eine mächtige 
Speicherdrossel. Außerdem das ganze noch für 3 Phasen... Wenns für die 
Steuerung eine fertige Lösung gäbe würde ich da was kaufen, die Drossel 
ließe sich evtl noch eher auftreiben. Aber ich weiß nichtmal wonach und 
wo ich bei der Steuerung suchen könnte.

Eine Schaltung nur mit Dioden und Kondensatoren wäre am einfachsten und 
mir am liebsten falls es etwas gäbe. Aber wie gesagt: Mit dem was mir 
eingefallen ist komme ich nur auf etwa 640 V und hätte schön 
Rippleströme von 100 A in 4700µF Elkos. Da müsste ich noch zu größeren 
Elkos wechseln.

Autor: Mandrake (Gast)
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Wieso für 3 Phasen? Das ganze wird gleichgerichtet und dann mit EINEM 
Step-Up-Wandler auf deine gewünschte Spannung gebracht. Einfach ist es 
trotzdem nicht sowas zu bauen.
Und so etwas wie einen Villardspannungsvervielfacher kannst du schon mal 
direkt vergessen. Der Innenwiderstand ist einfach zu groß.
Oder mal ganz platt gesagt: Sowas was du dir vorstellst geht nicht.
Alleine die Verluste... Pro Diode 21Watt bei 5 Stufen allein schon 105W 
Verlustwärme. Nur in den Dioden.

Wenn deine gewünschte Ausgangsleistung nicht so hoch wäre würde ich dir 
einfach einen Neontrafo oder einen Trafo aus einem Mikrowellenherd 
empfehlen.
Die machen zwar Spannungen im kV Bereich, mit deinem Regeltrafo könntest 
du die aber auf deine Spannung runterregeln.

Fazit: Lass dir einen Spezialtrafo wickeln. Das ist wahrscheinlich das 
Klügste.

Gruß

Mandrake

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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>Wieso für 3 Phasen?

Weil man die 12kW nicht aus einer Phase ziehen kann.

Autor: Stephan S. (outsider)
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Warum 3 Phasen? Weil wie schon erwähnt so viel Strom schlecht aus einer 
Phase gezogen werden kann, oder der Netzsymmetrie zuliebe nicht gezogen 
werden sollte, und andererseits weil man damit schon ohne großartige 
Glättung nach Gleichrichtung nur noch eine recht geringe Restwelligkeit 
und somit auch kleine Rippleströme übrig hat.

Letztere machen mir eh am meisten Sorgen. Mit einer 2-stufigen Kaskade 
könnte ich laut Simulation mit 4700µF Kondensatoren und 3 Phasen schon 
hinkommen. Aber die Rippleströme lägen bei etwa 100 A. Das würde dann 
schon viele Elkos parallel erfordern.

Die Verluste in den Dioden stellen das allergeringste Problem dar, damit 
kann ich locker fertig werden. Dioden habe ich genügend hier, wenns sein 
muss bis über 1000 A / 1700 V.

Wenns nicht anders geht dann läufts wohl schon auf nen Step-Up oder 
einen 1:2 Trafo raus, aber wenns ungesteuert lösbar wäre, dann würd ich 
das schon lieber so machen weil ich dafür schon alle notwendigen Teile 
hier hätte.

Autor: Michael O. (mischu)
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Kollegen von mir haben einen normalen Motorfrequenzumrichter genommen 
(U~f-Betrieb) und dahinter einen Dreiphasentrafo mit B6 Gleichrichter 
angeschlossen.
Damit kann man wunderbar eine gesteuerte Gleichspannung mit großer 
Leistung erzeugen.

Wenn Du Zugnang zu Primär- und Sekundärseite Deines Trafos hast, kannst 
Du den auf einen Spartrafo umbauen. Sprich KEINE GALVANISCHE TRENNUNG, 
Sekundärwicklungen mit der Primärseite in Reihe schalten.
Könnte evtl. Isolationstechnisch ein Problem werden, aber soviel mehr 
Spannung hast Du nicht. Dann könntest Du die Ausgangsspannung zwischen 
230Vac..460Vac einstellen.

Allerdings hier der übliche Warnhinweis: Arbeiten am Stromnetz sind 
lebensgefährlich... Du scheinst schon zu wissen was du brauchst - daher 
denke ich du bist versiert im Umgang damit.

Autor: Anselm (Gast)
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Für Versuchszwecke habe ich auch schon einen 230/110V Trafo in Reihe mit 
dem Netz geschaltet (Zwischen 2 Phasen) ;) Ergebniss: genau 500V AC bei 
20A.
Also 230VTrafo zwischen L1/N -> Sekundär in Reihe Mit L2 / Fußpunkt L1.

Bei Dir wäre es dann 750V / sqr(2) = 530,3V -> Netztrafo 230/150V + 
380V)
Musst nur auf den Strom achten...

Anselm

Autor: Mandrake (Gast)
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>Warum 3 Phasen? Weil wie schon erwähnt so viel Strom schlecht aus einer
....

Tust du ja auch nicht. Trotzdem brauchst du nur EINEN Step-Up-Wandler.
Schonmal was von einem 3-Phasen-Brückengleichrichter gehört?
Den baust du hinter deinen 3-Phasen-Regeltrafo und richtest den ganzen 
Schmodder gleich und glättest das Ganze mit einem Elko.
Dann baust du dir EINEN Step-Up-Wandler dahinter der die Spannung genau 
so stark anhebt, wie du es wünscht. Fertig.
Wenn du aber unbedingt 3 bauen willst kannst du auch einen 
Multipalrallelwandler bauen. Das sind quasi 3 Step-Up-Wandler, die 
phasenversetzt und synchron arbeiten und am Ende parallelgeschaltet 
werden.
Nur das ist noch anspruchsvoller.

Aber vielleicht sagst du uns mal was es am Ende denn werden soll.
Wofür das Ganze? Vielleicht gibt es noch eine ganz andere Lösung und du 
brauchst deinen TeraWatt Stelltrafo nicht.... wer weiß?

Gruß

Mandrake

P.S.: Der Tip mit von Michael ist nicht uninteressant...

Autor: Peter R. (pnu)
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Warum nicht die 650V mit einem zweiten DC-Netzteil aufsatteln, das 100 V 
liefert, sodass auf diese Weise 750V entstehen ?
Das braucht ja dann nur etwa 1/8 Leistung zu haben, entsprechend des 
Spannungsunterschiedes.

Autor: ralf (Gast)
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Eine Delonschaltung mit einer Phase am Mittelpunkt und dann nur vier 
Dioden für die anderen beiden Phasen hat 1100V.

Autor: Stephan S. (outsider)
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Das mit dem Spartrafo möchte ich lieber nicht machen. Wäre natürlich 
eine Möglichkeit, aber ich will nicht riskieren die Isolation des Trafos 
zu beschädigen, dafür ist er dann doch zu teuer. Überhaupt will ich 
keine Lösungen aufbauen bei denen Teile außerhalb der Spezifikation 
laufen, da ist mir das Risiko von teuren Defekten oder Ausfällen während 
des länger laufenden tests zu hoch.

Einen Motorregler habe ich auch nicht hier. Wenn ich zusätzliche Steuer- 
oder Regeleinrichtungen kaufe, dann denke ich dass es eher etwas mit 
aktiver Gleichrichtung und Boost Schaltung wird.

Die Stromversorgung wird für einen Dauertest eines DC/AC-Umrichters 
benötigt. Die Stromversorgung speist direkt den 
Zwischenkreiskondensator. Als Last hängt eine Drossel am Umrichter. Der 
Phasenstrom beträgt etwa 350 A. Die Verlustleistung wird in den 
Zuleitungen, in der Drossel und im IGBT Modul gemacht. Von diesen 
Umrichtern sollen 3 oder 4 über mehrere Wochen gleichzeitig betrieben 
werden. Ideal wäre es wenn ich mit je 2 Stück davon einen 4Q Betrieb 
fahren könnte, aber dafür fehlt die passende Software in den Umrichtern.

Die Idee mit den zusätzlichen 100 V aus einem zweiten Netzteil 
aufsatteln finde ich übrigens richtig gut! 15 A bei 100V sind zwar auch 
nicht so ganz trivial, aber das könnte evtl eher lösbar sein wenn ich 
noch ein Netzteil auftreibe.

Delon Schaltung mit einer Phase am Mittelpunkt und nur 4 Dioden für die 
andern beiden Phasen? Ich bin nicht so sicher ob ich das richtig 
verstehe, aber bei mir kommen da dann etwa 900 V und nicht 1100 V raus. 
Hat da jemand nen Schaltplan wie das auszusehen hat? Außerdem sind da 
durch die Unsymetrie die Rippleströme mit 600 Ap schon wieder ganz böse. 
Da werde ich kaum Kondensatoren finden die das abkönnen, es seidenn ich 
würde riesige Bänke bauen.

Autor: Ben (Gast)
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> 100 A in 4700µF Elkos
na das vergiss mal ganz schnell. die verspladdern ihr elektrolyt noch 
während der ersten halbwelle über den rest des aufbaus.

ich würd auch einen trafo dafür wickeln lassen. dann brauchst du das nur 
noch gleichrichten und gut ist. wenn das über längere zeit nonstop 
laufen soll brauchst du schon einen ordentlichen aufbau.

übrigens hab ich schon eine 3-phasen PFC schaltung für 6kw gesehen. das 
ist schon ein verdammt heftiger aufbau...

Autor: oszi40 (Gast)
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Einen Trafo wickeln zu lassen ist wahrscheinlich schneller erledigt,

als die Erfahrung Boostkonverter zu sammeln und trotzedem PASSENDE 
Induktivitäten und schnelle Dioden zu brauchen.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ja, ich denk auch ein kundengemaess gewickelter Trafo 230/500V ist 
schnell und guenstig.  Falls man eine Regelung moechte, gibt es zwei 
Moeglichkeiten
Erstens, einen Variac vornehin und zweitens kann man sich mit 
Thyristoren die Haende schmutzig machen. Die Thyristoren muessen etwa 
1400V halten, das ist dann schon am oberen Limit. Kaskadieren ? 
Moeglicherweise, aber abgehoben. Der Variac ist etwas schwerer, aber 
einfacher.

Autor: Ben (Gast)
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naaa mit thyristoren grenzt an HGÜ-technik...

Autor: John (Gast)
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Sind die Ausgänge deines 3-Phasen-Stelltrafos galvanisch getrennt?
Wenn ja, dann einfach die drei Ausgänge gleichrichten und in Reihe 
schalten, und Du hast eine einstellbare Spannung von 0..960V.

Autor: John (Gast)
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Bei galvanisch getrennten Ausgängen müsste auch das gehen:
Zwei Phasen und eine invertierte Phase addieren -> 0..460V RMS (650V 
Spitze). Und anschließend eine Delon Schaltung -> 0 bis ca. 1280V=.

Autor: Der Klingeltrafo lacht (Gast)
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> Und anschließend eine Delon Schaltung -> 0 bis ca. 1280V=.
Hallo John bei 63A (nicht mA)??? Schon mal fliegende Elkos gesehen ?

Autor: Ben (Gast)
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> Schon mal fliegende Elkos gesehen ?
nein, die sind schneller verschwunden als er gucken kann. ;)

Autor: John (Gast)
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Der 3-Phasen-Stelltrafo kann 63A. Benötigt werden ja "nur" ca. 15A. Es 
ist klar, dass man ein 12kW Netzteil nicht mit ein paar Elkos aus einer 
Bastelkiste zusammenbauen kann.

Zum Bild: es muss natürlich L1, L2, L3 heissen.

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