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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 4Q-Drehzahlsteller 48V 50A


Autor: Nils Jünger (nilquer)
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nabend,
ich wollte mir ein Elektrofahrzeug mit einem 48v-"Netz" und 
Joysticksteuerung (potentiometer-joystick 10 KOhm,Panzerlenkung durch 
"x"-Anordnung der Achsen zur Fahrtrichtung) bauen.
Zur Regelung wollte ich 2 Vierquadranten-Drehzahlsteller einsetzen. Das 
Problem ist, dass ich bei diversen Elektronikversandhäusern keine 
4Q-Steller mit diesen Leistungsdaten finden kann und die mir da generell 
viel zu teuer sind. Hat zufällig irgendeiner hier ein Schaltplan für 
4Q-Steller mit Mosfets?
Die Platine dafür könnte ich selbst fräsen (also mit so einem 
Gravograph-Graviergerät). Lediglich mit dem Layout habe ich des öfteren 
mal n paar Problemchen, wird dann meist zu verflochten, vielleicht hat 
ja auch in dieser Hinsicht jemand einen Tipp für mich.

Danke für die Hilfe!

Nils

Autor: KlaRa (Gast)
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Hallo Nils,
Dein Projekt ist nicht gerade trival und Du scheinst auch noch viel 
Erfahrung mit der Herstellung von Schaltungen zu haben. Ich denke, so im 
Internet wird schwierig sein fertige Lösungen zu finden. Ausserdem, 48V 
und 50A sind schon etwas. Das kann im wahrsten Sinne ins Auge gehen.
Gut, was mir eingefallen ist, schau mal beim Elektor nach. 
ElektorWheelie, Power und Stabilität für maximalen Fahrspaß.
Gruss Klaus.

Autor: Ben (Gast)
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die drei KW lassen sich bei 48V einfacher handhaben als bei 12V. und 
wenn was schiefgeht sterben die mosfets sowieso.

die 4 quadranten sind auch nicht soooo schwer zu bauen. zuerst brauchst 
du halt einen normalen motorregler mit vorwärts/rückwärts. wenn du ein 
getriebe mit rückwärtsgang verwenden willst brauchst du nur vorwärts, 
das ist deutlich einfacher zu bauen. wenn nicht bedeutet das H-brücke 
oder eine umpolschaltung für die motorwicklungen (falls du z.b. einen 
reihenschlußmotor hast, der ändert seine drehzahl bei umpolung nicht). 
damit fährt das ding dann erstmal.

die elektronische bremse mit rückspeisung setzt den motor als generator 
ein und speist die gewonnene energie in den akku zurück. du brauchst 
also einen motor der sich möglichst einfach als generator verwenden 
lässt. im idealfall also ein permanent erregter motor. die 
generatorspannung ist meist niedriger als die akkuspannung (erst recht 
bei fallender drehzahl), du brauchst also einen wandler mit 50-5V 
eingangsspannungsbereich und einer ausgangsspannung über der 
batteriespannung. ein entsprechend leistungsstarker step-up-wandler 
schafft das. dieser muß in seiner leistung regelbar sein, denn die 
übertragene leistung bestimmt die bremskraft.

mosfets schau dir z.b. den IRFP2907 an.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ben schrieb:
> generatorspannung ist meist niedriger als die akkuspannung (erst recht
> bei fallender drehzahl), du brauchst also einen wandler mit 50-5V
> eingangsspannungsbereich und einer ausgangsspannung über der
> batteriespannung.

Quatsch. Man missbraucht den Motor einfach als Stepup indem man den 
Motor kurz kurzschließt. Dabei speist der Motor Energie in die 
Wicklungsinduktivität, baut also ein Magnetfeld auf, dass beim 
Abschalten eine hohe Spannung erzeugt.
So machen das nahezu alle Motortreiber. Der Vorteil davon ist, dass man 
hier nichts weiter beachten muss: Ist die durch das Tastverhältnis 
erzeugte Spannung der H-Brücke größer als die Generatorspannung des 
Motors, beschleunigt er, ist die Spannung dagegen kleiner, bremst er.

Autor: Nils Jünger (nilquer)
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ja, eigentlich ist der Nennstrom bei etwa 35A, aber 50A halt als reserve 
für z.B. starke Steigungen. Und mit einem Umpolrelais und einer 
einfachen NE555er-Regelung habe ich mir das auch schon überlegt, 
allerdings möchte ich die rückwärtsfahrt auch über den Joystick steuern 
und der hat nunmal nur 2 Potentiometer. Was bräuchte man denn für einen 
4Q-Steller sonst noch für Bauteile? Geht das auch mit den einfachen 
timer-Bausteinen?
Rückspeisung ist nicht unbeding notwendig, wäre halt ne nette Spielerei, 
aber da ich evtl. auch einen Motor mit Schneckengetriebe verwende, hätte 
das nicht sonderlich viel Sinn. Aber planetengetriebe ist auch eine 
Option, ich stehe halt noch ziemlich am Anfang der Planung. Aber an Sich 
kommt wegen der Effizienz ohnehin nur ein PM-Motor dafür in Frage.

Autor: Thomas Decker (t0mmy)
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Ich bin gerade dabei einen Motorregler für einen 36V 500W DC-Motor zu 
bauen. Der erste Prototyp läuft schon ganz gut.

Basiert auf einem ATmega32, HIP4081 H-Brücken FET-Treiber, ACS754 
Stromsensor und galvanisch getrennter SPI-Schnittstelle.

Im Anhang mal ein Layout, wie vermutlich die nächste Version aussehen 
wird.

Auch wenn die aktuell geplanten FETs 60A Dauerstrom aushalten, muss man 
sich bei den Größenordnungen mal Gedanken zur Wärmeentwicklung machen. 
Aber falls du Neugierig bist, meld dich mal.

Autor: Ben (Gast)
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hey cool daß du dein design hier preisgibst.

den motor beim rückspeisen als step-up verwenden? mit welcher 
arbeitsfrequenz? meinst nicht daß das einen geringeren wirkungsgrad hat 
als eine einfache gleichrichtung und anschließende transformation?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ben schrieb:
> den motor beim rückspeisen als step-up verwenden? mit welcher
> arbeitsfrequenz?

Mit der normalen PWM Frequenz, mit der man den Motor auch ansonsten 
ansteuert, also typisch ein paar kHz.

> meinst nicht daß das einen geringeren wirkungsgrad hat
> als eine einfache gleichrichtung und anschließende transformation?

Kann sein, müsste man mal durchrechnen. Bei der einen Lösung hat man nur 
den Motor + Mosfet die statische + Schaltverluste + höhere Spitzenströme 
in der Motorwicklung aufweisen, bei der anderen Lösung sind die Verluste 
im Motor und den Mosfets geringer, dafür benötigt man aber einen 
zusätzlichen Stepup der Verluste produziert. Vermutlich wird der 
Unterschied aber nicht allzu groß ausfallen so dass sich sowas nur für 
Sachen mit etlichen kW und längeren Bremsungen lohnt. Ich habe die 
Version mit Stepup zumindest noch nie in der Praxis gesehen, sondern 
immer nur die einfache H-Brücke.

Hier das ganze mal als 2Q Version:
http://www.4qdtec.com/pwm-01.html#regen

Autor: Thomas S. (mts)
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Thomas Decker schrieb:
> Im Anhang mal ein Layout, wie vermutlich die nächste Version aussehen
> wird.


Hallo Thomas,

wie ist der Stand Deines Projektes?
Ich plane momentan den Umbau eines GoKarts auf E-Antrieb mit 24V/400W 
oder 36V/500W Motor. Die Ansteuerung der H-Brücke mit Atmega ist ja 
mittlerweile fast Standard, Rekuperation hat man da gleich mit dabei und 
die Möglichkeiten der Erweiterung eines solchen "Spielzeuges" sind ja 
fast unbegrenzt.
Da ich mit der Herstellung einer passenden Platine etwas auf Kriegsfuß 
stehe würde ich Dir gerne eine abkaufen und eventuell noch ein paar 
Tipps zur Programmierung erhaschen.

Grüße aus Thüringen

Thomas

Autor: Thomas Decker (t0mmy)
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Hallo Thomas,

wie gesagt, der Prototyp wurde läuft an einem 5€ 200W 12V Motor mit 24V 
Akkuspannung. Der Motor wurde bestimmt hin und wieder etwas über 
Spezifikation betrieben. Wärmeentwicklung der Platine <30°C.

Schaltplan und Layout sind überarbeitet, inzwischen ist ein AT90PWM316 
statt dem atMega32 geplant, da dieser durch seinen PSC (Power Stage 
Controller) die gesamte PWM selbstständig erzeugen kann. Eine Platine 
wurde bischer jedoch noch nicht gefertigt, Programmcode für den neuen 
Controller hab ich auch noch nicht geschrieben.

Wann es weitergeht, kann ich gerade nicht sagen, das ganze ist für einen 
Kumpel, der sich jetzt erstmal die entsprechenden Motoren kaufen muss.

Ich hab dir eine Nachricht mit meinen Kontaktdaten geschrieben.

Grüße
Thomas

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