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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bleiakku-Ladegerät, 48V, ca. 1000W


Autor: Gast (Gast)
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Hallo,

ich plane zur Zeit ein Ladegerät mit den oben genannten Eckdaten.

Im Moment überlege ich, welche Schaltregler-Topologie dafür geeignet 
wäre. Ich hatte erst an eine aktive PFC mit einem Vollbrückenwandler 
dahinter gedacht. Jetzt ist mir aber eingefallen, dass man im Prinzip 
auch eine PFC direkt in den Akku einspeisen lassen könnte; Der Ladestrom 
muss ja nicht notwendigerweise konstant sein. So vom Prinzip her 
erscheint das ja erstmal etwas einfacher. Man müsste dann statt der 
PFC-Drossel einen Trafo verwenden (die Spannungen passen ja nicht, 
außerdem muss die Netztrennung ja irgendwo her kommen) und erhält einen 
Sperrwandler.
Bei gleichem durchschnittlichen Strom wäre der Effektivwert etwa um den 
Faktor 1,25 höher. Klar, die Wärmeverluste in Leitungen und den Akkus 
wären dann etwas höher, aber ich hatte sowieso nicht vor die Grenzen 
auszureizen.
Die Stromverläufe wären etwas komisch, man würde dann auf der 
Eingangsseite einen gepulsten Strom erhalten (die normale 
Drossel-Aktiv-PFC erzeugt einen dreieckförmigen Strom) und würde wohl 
einen etwas größeren Filter benötigen.

Was haltet ihr von der Idee? Hab ich was übersehen oder hört sich das 
machbar an?

Gruß
Gast

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Da 48V eine typische Telecom Spannung ist und man deratige Geräte bei 
bei ebay für 199 Euro (und weniger) als Schaltregler kaufen kann...

Aus tausendfach erprobter Standardschaltung...

vom Hersteller explizit für Pb-Akku Ladung entwickelt und 
spezifiziert...


Ebay-Nrn aktuell:

280419686267  (die 250W Variante)
190347748428  (die 500W Variante)
220506218197
140357514571

und irgendwo gibt's noch eine aktuelle coole Ostalgie Auktion mit einem 
50Hz  48V Ost-Lader aus RFT Produktion... unkaputtbar.

IMHO: So was kauft man billger als es selbst zu entwicklen.

Autor: Ben (Gast)
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die aktive PFC direkt in den akku einspeisen zu lassen würde 
super-einfach nur gehen wenn die akkuspannung größer ist als das minimum 
der PFC-spannung. eine aktive PFC ist vom leistungsteil her nichts 
anderes als ein step-up wandler und kommt demzufolge mit der 
ausgangsspannung nicht unter den scheitelwert der eingangsspannung (von 
etwa 320-330V). gesehen habe ich sowas beim IBM ESS shark server. der 
arbeitet intern mit einem 390V gleichspannungsystem zur versorgung der 
netzteile, die PFC speist diesen bus und lädt gleichzeitig zwei 
akkupacks. diese akkupacks bestehen aus etlichen kleinen bleibatterien, 
sodaß die spannung passt. spart auch die USV, bei stromausfall kommt die 
gleichspannung einfach aus den bleiakkus.

ich denke nicht, daß sich eine aktive PFC ohne echten zwischenkreis 
realisieren läßt, da der strom durch die drossel während der sperrphase 
des leistungstransistors weiterfließen muß. das ist mit einem 
eintaktwandler nicht machbar. du mußt ja auch an eine sichere 
galvanische trennung usw. denken, das geht nicht bei einem step-up 
wandler.

Autor: MaWin (Gast)
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> die aktive PFC direkt in den akku einspeisen zu lassen würde
> super-einfach nur gehen wenn die akkuspannung größer ist als das minimum
> der PFC-spannung.

Nein.

> ich denke nicht, daß sich eine aktive PFC ohne echten zwischenkreis
> realisieren läßt,

Doch.

Während die normale PFC als StepUp nicht-galvanisch-getrennt einen Elko 
auf 400V auflädt und dabei die Stromaufnahme an die Netzspannung 
anpasst,

würde seine Schaltung an Stelle der Spule einen Trafo enthalten, also 
ein Flyback-Netzteil werden, dessen Ausgang statt 400V nun nur 48V 
liefert. Das ist kein Problem, ein Transformator (den er zur 
galavanischen Trennung eh bräuchte) transformiert.

Abweichend vom Flyback-Netzteil ist nur, dass er nicht den Ausgang in 
Spannung oder Strom regelt, sondern die Aufnahme so regelt, das er die 
PFC-Werte für 1kW einhält. Am Ausgang kommt dann mit 100Hz deutlich 
schwankender Ladestrom raus, was den Akku nicht stört.

Selbst wenn er es für 1kW nicht als Flyback. sondern 
Gegentakt-Flusswanlder aufbaut, kann er die Regelcharakteristik 
beibehalten. Es spart seiner Schaltung den zusätzlichen, doppelt 
gemopelte PFC-Schaltreger-Aufwand.

Autor: Gast (Gast)
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Hallo,

ich denke ein Durchflusswandler hätte das Problem, dass er nicht mit 
kleinen Eingangsspannungen funktioniert, wie das ein Sperrwandler tut. 
Man bekommt den Eingangsstrom damit also leider nicht sinusförmig.

Autor: Ben (Gast)
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fertig kaufen alles andere ist blödsinn.

Autor: Sven (Gast)
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schau Dir doch einfach mal den Originalen LAder von Theisen vom City EL 
an, der hat 1,2KW und ist extrem simpel aufgebaut....

Autor: Ben (Gast)
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> würde seine Schaltung an Stelle der Spule einen Trafo enthalten,
> also ein Flyback-Netzteil [..]
genau das geht eben nicht. in dem moment wo der primärtransistor sperrt 
ists vorbei mit deiner sinusförmigen stromaufnahme. die sieht dann aus 
wie ein 100Hz-sinus-moduliertes 50Khz PWM-signal und ist so ziemlich das 
gegenteil von dem was man mit einer PFC-schaltung erreichen wollte. ein 
gegentaktwandler hätte das gleiche problem, unter 100% tastverhältnis 
fließt bei transformatorischen wandlern nunmal kein durchgehender 
primärstrom, den man für eine sinusförmige stromaufnahme aber bräuchte.

Autor: Bernd Wiebus (Gast)
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Hallo Ben.

Leider muss ich Dir widersprechen. MaWin hat in diesem Falle recht, und 
ich bin mir darüber sehr sicher, weil ich sowas schonmal gemacht habe.

Kleiner Hinweis zur Funktion eines PFCs: Natürlich ist seine 
Stromaufnahme
NICHT sinusförmig, was den Kreis mit dem Primärtransistor, dem 
Netzgleichrichter und dem ersten Kondensator auf der Netzseite des 
Gleichrichters betrifft. Der Strom ist dort natürlich mit 50-100KILOHz 
(je nachdem, mit welcher Frequenz der PFC arbeitet (ältere große PFCs 
arbeiteten auch bei 18kHz)) gepulst, und nicht mit den 50Hz (oder 100Hz 
bei Brücke) des Netztes.
Daher gehört die FILTERUNG zwischen dem Netz und dem PFC unbedingt zum 
PFC dazu!
Daraus folgt auch: Der Brückengleichrichter führt HF, und der 
Glättungskondensator nach dem Gleichrichter darf nur Störungen 
glattziehen, aber nicht wirklich "glätten".

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

Autor: Ben (Gast)
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na gut, habe ich anderes gesehen, aber lassen wirs mal so dahingestellt. 
wenn er eine derartige schaltung fertigbringt will ich den schaltplan 
sehen! und messergebnisse.

Autor: Gast (Gast)
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Bernd, das hört sich ja schonmal gut an.

Der Filter auf der Primärseite würde natürlich etwas aufwändiger werden, 
bei einer "normalen" PFC ist der Strom ja immerhin schon durch die 
PFC-Drossel vorgeglättet...
Aber das sollte ich hinbekommen.

MfG
Ich

Autor: Gast (Gast)
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Ben: Ich komme evtl. drauf zurück ;)

Autor: Bernd Wiebus (Gast)
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Hallo Gast.

> ich plane zur Zeit ein Ladegerät mit den oben genannten Eckdaten.

Zu diesen Eckdaten gehört auch noch der Typ des Akkus. Ob Starterakku 
für Verbrennungsmotoren, Traktionsakkumulatoren für z.b. Gabelstabler 
oder "Solarakkumulatoren" für netzunabhängige Versorgungen geladen 
werden müssen, bedingt ganz anderes Verhalten. Auch wenn alles 
"Bleiakku" heisst, sind die Teile bestenfalls ähnlich.

> Jetzt ist mir aber eingefallen, dass man im Prinzip
> auch eine PFC direkt in den Akku einspeisen lassen könnte; Der Ladestrom
> muss ja nicht notwendigerweise konstant sein. So vom Prinzip her
> erscheint das ja erstmal etwas einfacher.

Richtig. Das Prinzip PFC verlangt nur, das Du dahinter einen 
Energiespeicher hast, der die Lücken im Nulldurchgang der Netzspannung
ausbügeln kann, und die Verbraucher ihre Leistung halbwegs 
kontinuierlich
abziehen. Im Zweifel kannst Du auch noch Glätten/Sieben/Filtern.

> Man müsste dann statt der
> PFC-Drossel einen Trafo verwenden (die Spannungen passen ja nicht,
> außerdem muss die Netztrennung ja irgendwo her kommen) und erhält einen
> Sperrwandler.

Richtig. Noch günstiger wäre es, statt des Sperrwandlers einen "Forward"
Wandler zu verwenden. Dazu müsstest Du nur die Diode im Ausgang 
herumdrehen (und entsprechend auch dann die geänderte Polarität 
beachten), und den Trafo umdimensionieren. Der Wandler wird dabei zum 
Flusswandler, was zum Abwärtztransformatieren günstiger ist. Allerdings 
würde sich ein ausgangsseitiger Kurzschluss direkter auf ie Primärseite 
auswirken.
Sperrwandler ist günstiger, wenn du mit der Spannung rauf willst.


> Klar, die Wärmeverluste in Leitungen und den Akkus
> wären dann etwas höher,

Marginal. Ausserdem köntest Du Siebelkos einsetzten.

> aber ich hatte sowieso nicht vor die Grenzen
> auszureizen.

Sehr sinnvoll!

> Die Stromverläufe wären etwas komisch, man würde dann auf der
> Eingangsseite einen gepulsten Strom erhalten (die normale
> Drossel-Aktiv-PFC erzeugt einen dreieckförmigen Strom) und würde wohl
> einen etwas größeren Filter benötigen.

Wenn Du die Sperrwandler Version aufbaust, sollte kein großer 
Unterschied bestehen. Beim "Forward" (Fluss-) Wandler könntest Du die 
Spannungs/Stromkennlinie des Akkus im Primärstrom wiederfinden. aber die 
ist Ladezustands- und Akkutypeabhängig. Eine Filterung ausgangsseitig 
könnte Abhilfe schaffen.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

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