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
"1100V" "1F Kondensatoren" Wenn es solche gibt werden sie mitnichten schwer zu finden sein, evtl via Google maps ;)
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
pq schrieb: > 28V/220F ist wie: > 2.8V/2200F Falsch. 10x 2200F 2,8V parallel ergeben 2,8V 22kF. 10x in Reihe ergeben 28V 220F. Für die 5,5F 1120V bräuchte man 400x 2,8V 2200F -> unrealistisch.
richtig, da die spannung im faktor 4 zur capazität steht.
> 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.
Solche (Troll-) Threads werden meistens von nicht angemeldeten Gästen gestartet ....
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'
>>> Amper >>Wikipedia dazu: > Für 50 Cent verkauf ich dir das fehlende 'e' Brauch ich nicht, hab ich schon ;-)
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
>EPCOS hat seit einiger Zeit Kondensatoren für diesen Zweck. >Beispiel: >B25655A1148K000 Cool, 'n 9kg Kondensator :) http://www.epcos.com/inf/20/50/ds/B25655A1148K000.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.
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