Hallo Jungs,
benötige Hilfe.
Durch den Inverter wird eine DC Spannung von 1100V in AC 690V
umgewandelt. Dabei handelt es sich um Ströme von 600A. Unsere Aufgabe
ist es nicht die Hardware aufzubauen (zum Glück), sonder nur um die
Machbarkeit zu prüfen.
Um die Spannung stabil zu halten brauche ich Kondesatoren vor den IGBT
Modulen. Leider finde ich keine Kondensatoren, für diese Größenordungen.
Ich habe da an max. 8 1F Kondensatoren gedacht. Aber wo finde ich
solche?
Un zusätliche Frage! Ich muss ja die Enladestrom / Entladespannung beim
Abschalten abbauen. Wie mach ich das am Sinnvolsten? Welche Widerstände
könnt Ihr mir empfehlen?
Gruß
Hm...eine Schutzbrille kann auch beim ersten Einschalten eines kleinen
Schaltreglers nicht schaden, aber hier braucht der Entwickler wohl noch
einen Stahlhelm. :-D
Olaf
Du hast eine Gleichspannung, was brauchst du da noch dicke Kondensatoren
?
Die braucht man nur als Siebelkos in wechselspannungsgespeisten
Netzteilen.
Aber bei solchen Leistungen (knapp 0.5MW) verwendet man sowieso Speisung
aus Drehstrom, da sind dann auch keine Kondensatoren nötig.
Was der Inverter macht, ist ein sehr kurzes Einschalten eines IGBT, und
dann ist er wieder aus, und was Kondensatoren schaffen sollten, ist ein
Ausgleichen dieses unterschiedlichen Strombedarfs auf einen Mittelwert.
Da zählt aber nicht die 50Hz, sondern die Schaltfrequenz der IGBTs, also
wohl um 5kHz. Und damit bei 1/10000 sec und 600A der Ripple unter 5% der
1100V liegt, reichen 1000uF. Schwieriger wird es, die 1000uF/1200V mit
Ripplestrom von 1200A zu finden, das werden keine Elkos sein.
Also: Wenn ihr schon die Machbarkeit prüfen sollt, solltet ihr als
erstes prüfen, ob mit eurer Fachkenntnis diese Prüfung überhaupt machbar
ist.
"Also: Wenn ihr schon die Machbarkeit prüfen sollt, solltet ihr als
erstes prüfen, ob mit eurer Fachkenntnis diese Prüfung überhaupt machbar
ist."
Das hab ich nach den ersten 2 Zeilen auch schon gedacht - die WiWi Jogis
"Prüfen wieder Machbarkeiten", eieiei.
Klaus.
ich hatte welche von Epcos hier: 28V und 220F. Die waren intern aus
mehreren Einzelzellen aufgebaut mit höherer Kapazität.
28V/220F ist wie:
2.8V/2200F
Es könnten also 10 Einzelzellen zu je 2200F gewesen sein.
deshalb sind:
28V/220F etwas die gleiche Baugröße wie
2.8V/2200F und die wiederum gleich wie
280V/22F und die wiederum gleich wie
1100V/5F
geht also schon.
Innenwiderstand wird halt auch größer !
Dem 28V/220F habe ich einen 11Watt Widerstand gegeben, damit er sich
entläd.
... das tut er ... aber erst nach Stunden :)
pq schrieb:
> Dem 28V/220F habe ich einen 11Watt Widerstand gegeben, damit er sich> entläd.> ... das tut er ... aber erst nach Stunden :)
Einfach ins Nudelwasser schmeissen :D
> Dem 28V/220F habe ich einen 11Watt Widerstand gegeben, damit er sich> entläd.
Naja, mal angenommen, der Widerstand hätte 11Watt und 100kOhm... :-/
> Ich habe da an max. 8 1F Kondensatoren gedacht.
Und warum denkst du das? Du brauchst eigentlich gar keinen
Kondensator, wenn deine Spannungsquelle die 1100V konstant liefert. Die
klassische Alternative wäre das zu berechnen.
Sieh dir doch mal an, wie andere Umrichterhersteller das machen, 8F im
Zwischenkreis hat dort keiner...
> Leider finde ich keine Kondensatoren, für diese Größenordungen.
Insbesondere mit einem derart niedrigen ESR, wie die für deinen
Schaltregler brauchst. Super-Caps sind an dieser Stelle absolut
ungeeignet. Wenn du es trotzdem probierst: mach einen Film beim
Einschalten, sowas kommt cool...
> richtig, da die spannung im faktor 4 zur capazität steht.
Bei was?
>Naja, mal angenommen, der Widerstand hätte 11Watt und 100kOhm... :-/
Der Widerstand hat 100R. Sind bei bei 28V: 7.5Watt.
Zeitkonstante liegt somit bei: 6h
Bei der Leistung wird man zu einem mehrphasigen Wandler greifen, um den
Stromripple und damit die Kondensatoranforderung zu reduzieren.
EPCOS fertigt Folienkondensatoren nach Maß für solche Anwendungen, die
sind für hohe Rippleströme besser geeignet als Elkos.
Wima stellt neuerdings DClink-Folien-Cs her, genau für solche
Anwendungen.
Allerdings nicht im F-Bereich, ist auch unnötig.
http://www.wima.de/DE/products_dclink.htm
Wima stellt auch kundenspezifische Cs her.
Ein ähnliches Projekt ist der bidirektionale Bahnumformer im Bremen mit
Zwischenkreis 10kV 10kA von ABB.
Vollstatische 100-MW-Frequenzkupplung Bremen
http://library.abb.com/global/scot/scot232.nsf/veritydisplay/578915860fc3d9ddc1256f1f002c2d34/%24File/04-17m420.pdf
"Als stromrichternahe Zwischenkreiskondensatoren dienen extrem
niederinduktive Hochspannungskondensatoren (200 nH pro 10-kV-Einheit).
Die Kondensatorwickel sind in selbstheilender trockener Technologie
ausgeführt."
Leider keine Kapazitätsangabe, aber ein Foto auf Seite 10.
Sehr lesenswert, gigantisch!
Lothar Miller schrieb:
>> Leider finde ich keine Kondensatoren, für diese Größenordungen.> Insbesondere mit einem derart niedrigen ESR, wie die für deinen> Schaltregler brauchst. Super-Caps sind an dieser Stelle absolut> ungeeignet.
Warum? Mehrere hundert Amper sind doch für DLCs überhaupt kein Problem.
ESR liegt i.d.R. weit unter 1mOhm.
schau dir mal die HGÜ (hochspannungs-gleichstrom-übertragung) technik
an. die haben gar keine kondensatoren im zwischenkreis, die machen alles
mit großen drosseln und gesteuerten gleichrichtern.
> ESR liegt i.d.R. weit unter 1mOhm.
Nesscap ESHSR-0100C0-002R7 100F <9 mOhm (@1kHz)
Ok, 9 mOhm sind ganz anständig, aber so arg weit unter 1 mOhm ist das
nicht ;-)
BTW:
Ich würde aber nicht hergehen und sagen, 1100V/2,8V = 393 Stück in
Reihe, denn die 2,8V sind ziemlich dicht an der "Surge Voltage". Und ein
Brücke baut man auch nicht ganz ohne Reserven. Denn wenn die Spannung
mal um 5% höher ist, dann wirds lustig...
BTW:
> Amper
Wikipedia dazu:
1
Die Amper ist ein Fluss im bayerischen Alpenvorland und bildet
2
zusammen mit der Ammer ein zusammenhängendes Flusssystem.
>Nesscap ESHSR-0100C0-002R7 100F <9 mOhm (@1kHz)>Ok, 9 mOhm sind ganz anständig, aber so arg weit unter 1 mOhm ist das>nicht ;-)
Ja OK, war etwas "hoch gegriffen", aber unter 1mOhm gibt's schon.
Z.B. Maxwell BCAP3000P270:
- 3000F 2,7V
- 0,29mOhm
- 150A Dauerstrom
- 4000A Peak (1s)
>> Amper>Wikipedia dazu:
Für 50 Cent verkauf ich dir das fehlende 'e'
Zurück zur Originalfrage:
Für einen Frequenzumrichter der dreiphasige Ausgangsspannung liefern
soll und mit DC gespeist wird, benötigt Ihr nur Kondensatoren zum
stabilisieren der Zwischenkreisspannung gegen den Ripplestrom.
Der von Dir genannte Strom bezieht sich vermutlich nur auf den
Ausgangsstrom, der Stromripple hängt dann ausschließlich von der
Ausgangsimpedanz ab.
EPCOS hat seit einiger Zeit Kondensatoren für diesen Zweck.
Beispiel:
B25655A1148K000
------------------
CR 1450 μF ±10%
VR 1250 V DC
WR 1100 Ws
Vi 1100 V AC
Imax 135 A
Lself 40 nH
tan δ0 2 10-4
Rs 0.8 mΩ
Wir haben damals einen 3phasigen DC/DC Wandler aufgebaut (120kW max,
20..650V, 0..600A) und ähnliche Kondensatoren verwendet.
Wichtig ist eine passende Ripplestrombelastbarkeit, ein niederinduktiver
Aufbau und ein niedriger ESR des Kondensators.
Mit dem obigen Kondensator ist der Spannungsripple aufgrund des
Nennstrom von 135Aeff: Ueff = Resr x Ir = 0,0008 Ohm x 135A = 0,108V
und damit vernachlässigbar.
Elkos sind eigentlich die (schlechtere) Standardwahl und dann fast
unverzichtbar, wenn der Umrichter noch Energie speichern soll. Bei 1200V
werden üblicherweise 3 Elkos à 450V in Reihe geschaltet. Die
Ripplestrombelasbarkeit ist deutlich geringer und die Becher werden warm
und altern relativ schnell.
In Semikron Stacks (600A) sind etwa 28mF/1200V Siebung drin.
http://www.semikron.com/internet/webcms/online/asim/semikube/08800730_DS.pdf
http://www.uni-heidelberg.de/presse/news08/pm280415-9str.html
Supercaps um eine Strassenbahn mehrere 100 m fahren zu lassen:
"Mit Rücksicht auf die empfindlichen Messeinrichtungen einiger
Universitäts-Institute und des DKFZ sollen Straßenbahnen mit der
sogenannten Supercap-Technik eingesetzt werden, die die HSB/RNV kürzlich
bestellt hat. Die Technik ermöglicht den Fahrzeugen im Bereich der
empfindlichen Messgeräte einen Betrieb ohne Strom aus der Oberleitung
und reduziert so die elektromagnetische Strahlung auf ein Minimum."
Darf ich fragen, woher die Schätzung mit den 8F kommt?
Bei dem dicksten Umrichtern, den ich je gesehen habe (zweistelliger
KW-Bereich), hatte die Kondesatorstufe höchstens eine Kapazität im
unteren zweistelligen mF-Bereich.
Geräte hoher Leistung werden immer mit drei Phasen versorgt, aus gutem
Grund. Eine dreiphasig gleichgerichtete Spannung hat einen viel
geringeren Ripple als bei einphasiger Versorgung.
Zusätzlich kann eine Glättungsinduktivität zwischen Gleichrichter und
Kondesatoren zu schaltet. Gut und teuer ist es, drei Hochsetzsteller
(PFC) einzusetzen, dann wird immer von mindestens zwei Engergie in den
Zwischenkreis gepumpt. Ob das bei 700KW noch praktikabel ist entzieht
sich meiner Kenntnis.
Wie in dem von mir gelinkten PDF zu lesen ist, greift man zu einem
anderen Trick: Multipulse-Gleichrichtung, z.B. 12-Pulse, da hast Du
einen Ripple von 600Hz, den Du so gut wie gar nicht mehr glätten
brauchst. Auch der PF ist akzeptabel.
Funktioniert so: Du hast Eingangsseitig eine Trafo mit Dreieck-Dreieck
und einen zweiten mit Dreieck-Stern, dadurch ergibt sich eine
Phasenverschiebung von 60°. Diese 6 Phasen leitest Du in zwei normale
Drehstromgleichrichter und fertig. Na ja, wenn es perfekt sein soll,
nimmst Du bei der Parallelschaltung noch eine Saugdrossel zwischen den
beiden Ausgängen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Zwölfpulsschaltung
Die Sekundären Dreieck- und Sternwicklungen können auch auf einem Kern
liegen, das Ganze nennt sich dann Umrichtertransformator.
Anstelle der Cs könnte man auch Akkus verwenden (1100V/14V=78,5714).
Aber lieber Gast, bist Du Dir sicher, dass eine solche Studie eine für
Dich geeignete Aufgabe ist? Deine Fragen stellen das in Frage.
Außerdem - wozu braucht es überhaupt eine solche Studie?
Es ist machbar! Es ist nur eine Frage des Aufwandes (und der Finanzen).
Und des richtigen Partners.
Supercaps nimmt man üblicherweise zum Speichern von Energie und m.M.
nach nicht als Zwischenkreiskondensator zur Unterdrückung von
Schaltripplen.
Die haben einen "relativ" hohen Innenwiderstand:-
Beispiel:
Maxwell BCAP3000P270:
- 3000F 2,7V
- 0,29mOhm
- 150A Dauerstrom
- 4000A Peak (1s)
Für eine Spannungsfestigkeit von 1200V benötigt man ca. 450 in Serie.
Resr = 450 x 0,29mOhm = 0,13 Ohm.
Bei 150A Nennstrom fallen ca. 20V ab.
Verlustleistung über Resr bei 150A ist dann 2900W.
Viel schlimmer als der ESR ist die Streuinduktivität eines Aufbaus mit
450 einzelnen Kondensatoren.
Zur kurzfristigen Energiespeicherung (rekuperatives Bremsen in
Fahrzeugen) sind Supercaps besser als Batterien. Ich habe noch keinen
Aufbau gesehen, bei dem diese einen Zwischenkreiskondensator ersetzen.
