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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kennt jemand solche fette Kondesatoren?


Autor: Gast (Gast)
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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

Autor: faustian (Gast)
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"1100V"
"1F Kondensatoren"

Wenn es solche gibt werden sie mitnichten schwer zu finden sein, evtl 
via Google maps ;)

Autor: Gast (Gast)
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Oder könnt Ihr mir was empfehlen? Vielleicht in 1F?!

Autor: Olaf (Gast)
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Hm...eine Schutzbrille kann auch beim ersten Einschalten eines kleinen 
Schaltreglers nicht schaden, aber hier braucht der Entwickler wohl noch 
einen Stahlhelm. :-D

Olaf

Autor: MaWin (Gast)
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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.

Autor: Klaus2 (Gast)
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"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.

Autor: pq (Gast)
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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 :)

Autor: David ... (volatile)
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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

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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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.

Autor: gast (Gast)
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richtig, da die spannung im faktor 4 zur capazität steht.

Autor: pq (Gast)
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stimmt

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> 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?

Autor: pq (Gast)
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>Naja, mal angenommen, der Widerstand hätte 11Watt und 100kOhm... :-/

Der Widerstand hat 100R. Sind bei bei 28V: 7.5Watt.
Zeitkonstante liegt somit bei: 6h

Autor: anonymous (Gast)
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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.

Autor: Pete K. (pete77)
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Solche (Troll-) Threads werden meistens von nicht angemeldeten Gästen 
gestartet ....

Autor: eProfi (Gast)
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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/ver...

"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!

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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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.

Autor: Ben (Gast)
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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.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> 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:
Die Amper ist ein Fluss im bayerischen Alpenvorland und bildet 
zusammen mit der Ammer ein zusammenhängendes Flusssystem.

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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>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'

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>>> Amper
>>Wikipedia dazu:
> Für 50 Cent verkauf ich dir das fehlende 'e'
Brauch ich nicht, hab ich schon ;-)

Autor: Michael O. (mischu)
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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/asi...

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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>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

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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http://www.uni-heidelberg.de/presse/news08/pm28041...

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."

Autor: Bastler (Gast)
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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.

Autor: eProfi (Gast)
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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.

Autor: Michael O. (mischu)
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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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