Hallo liebe Leser/innen, ich stehe hier vor einem kleinen Designproblem, bei dem ich irgendwie den Startpunkt nicht finden kann und hoffe hier auf Hilfe resp. Hinweise, wie man so was am schlausten macht. Grundlage bildet ein Generator in Sternschaltung, also mit 3 heraus geführten Phasen; der Sternmittelpunkt ist nicht zu erreichen. Die maximale Leistung des Generators liegt bei etwa 1KW, die (über Erregerwicklung geregelte) Ausgangsspannung bei 48 Volt, die Frequenz etwa im Bereich von 25Hz bis 700Hz Daran befindet sich derzeit eine schnöde 3P-Brücke, die immense Mengen an Verlustleistung verballert. Der erste Gedanke war, hier eine 3P- Brücke mit N und P FET's aufzubauen und diese Brücke über einen AVR anzusteuern. Diese Lösung scheint mir aber doch recht aufwändig und auch das Timing dabei ist nicht so ganz ohne; gerade die Übergänge an den Scheitelpunkten haben es in sich und kleine Fehler im Timing sorgen bei der Leistung blitzartig für Nachschub im Siliziumhimmel... Daher meine Frage an euch, ob es noch andere, am besten selbststeuernde Möglichkeiten gibt, eine solche Brücke aufzubauen. Ich vermute mal, auch wenn ich nichts finden kann, das es dafür sicherlich bereits kleine Krabbelkäfer gibt, die mit etwas Silizium drum herum genau das machen, oder?! Baba Micha
Lohnt sich der Aufwand wirklich, den Verlust am Gleichrichter von 2% auf vllt. 1% bei einer aktiven Gleichrichtung zu verringern?
Zunächst mal würde ich mir die Dioden der Brücke ansehen. Die 700 Hz kommen mir für normale Leistungsdioden schon etwas hoch vor, vielleicht bringt der Austausch gegen einen schnelleren Diodentyp schon etwas. Wie groß sind die "immensen" Mengen von Leistung? Wäre ja ganz gut, es zu wissen, vielleicht liegen sie ja in dem Bereich, der eben so in Kauf genommen werden muss.
>bei etwa 1KW, ... 48 Volt das sind 20Aeff. >25Hz bis 700Hz Das sind statische Größen, für den Elektroniker ;-) >Lohnt sich der Aufwand wirklich, den Verlust am Gleichrichter von 2% auf >vllt. 1% bei einer aktiven Gleichrichtung zu verringern? Rechnen wir doch mal: Bei den Frequenzen sollte Umschaltverluste keine Rolle spielen. Bei der Annahme eines RDSon von 10mOhm ergibt das eine Verlustleistung von 4Watt. Da es sechs Transistoren sind, sollte die Gesamtverlustleistung sich also bei ca 25Watt belaufen. Die reine Brückeschaltung mit Dioden hat ca 0,7V und 20A pro Diode. Das ergibt eine Gesamtverlustleistung von ca 85W. Also eher von 8% auf 3% Verlust.
... oh ja, das lohnt! Bei Volllast (ca 20A) Dioden: 0,95V Abfall pro Diode = 1,9 pro Phase = 40 Watt/Phase Bei Volllast FET (angenommen mit 10mR; geht bestimmt besser) 0,2V Abfall pro Fet = 0,4 pro Phase = 8 Watt/Phase Man kann wegen der Phasenverschiebung nun nicht einfach die Leistungen pro Phase aufaddieren, aber auch so ist der Unterschied schon eklatant, oder mache ich da einen Denkfehler?
Einen Denkfehler habt ihr aber auch. Der Verlust ist insgesamt bei angenommenen 0,9V Flußspannung bei den Strömen 2*0,9V*20A = 36Watt. Die Phasen sollten nicht einzeln mit Volllast betrachtet werden. Ich wollte weiter oben nur zum Ausdruck bringen, daß sich das in meinen Augen nicht lohnt vom Aufwand her.
... bahhh, seid ihr schnell ;) Wie ich sehe, haben wir ähnlich gerechnet, nur das ich mit jeweils zwei Strecken Dioden/FET gerechnet habe, da ja in einer Brücke immer zwei daran "Schuld" haben. Ich dachte auch schon mal an die Verwendung von Schottky's, aber wenn ich so einigen Datenblättern entnehme, das man PowerFET's der Leistungsklasse mit einem RDSon von 3-5mR bekommt, welchen man durch Parallelschalten weiter drücken kann, erscheint mir die FET- Lösung am effizientesten. Der okkinole Gleichrichter hat einen mords Kühlkörper und wird derzeit auch dazu benutzt, den Kaffee warm zu halten und eine Dose Würstchen zu erwärmen ;) Darauf würde ich in Zukunft gerne verzichten und lieber die dafür vorgesehenen Gerätschaften verwenden. Ich denke, unter Anwendung der Parallelschaltung von FET könnte man ganz ohne Kühlung auskommen und die Verlustleistung auf ein paar Watt drücken... @mhh: klar; habe ich schon verstanden, worauf du hinaus wolltest. aBär auch wenn sich das nicht lohnt, ist es doch mal eine interessante Aufgabe, deren Lösungswege z.T. recht lehrreich sein können. Und davon haben (fast) alles hier was (und ich am meisten DuckUndWech)
Die Abschätzung ist sicher zutreffend, nur ist ein gesteuerter
Gleichrichter für 1kW mit den dazu notwendigen Sicherheitsreserven
bestimmt kein Gerät, das man so einfach zusammenbauen könnte, nur weil
man die dazu notwendigen IC's oder Kontroller schon hat.
>Das sind statische Größen für den Elektroniker
Aber eben nicht für die Leistungs-Elektroniker.
Die 700 Hz werden in einer 3-Phasen-Brücke zu 2100Hz oder gar 4200Hz,
das ist für Leistungsdioden schon anders als einfache 50 Hz.
Bei 20 A effektiv sind die Einzelströme in den Dioden durchaus 60A,
nicht jede Leistungsdioden schaltet da schnell genug von leiten auf
sperren um.
Wegen einer kleineren Flußspannung könnte man überlegen Shottkydioden zu nehmen. Bringt bei 48 V nicht mehr so viel. Außerdem wäre man so auch von der Geschwindigkeit auf der sicheren Seite. Die dioden sollte auch für deutlich mehr als 20 A sein, eher was für 50 A, denn der Strom fließt nicht kontinierlich. Der andere Punkt ist, dass man eventuell auch auf den Leistungsfaktor achten sollte. Man hat dann zwar etwas Verlust an der PFC Schaltung, aber weniger am Generator. Ist auch eine Farge ob die Spannung denn Frequenzanhängig ist.
>Die 700 Hz werden in einer 3-Phasen-Brücke zu 2100Hz oder gar 4200Hz, >das ist für Leistungsdioden schon anders als einfache 50 Hz. Betrachte ich selbst bei 4kHz noch nicht so sehr als das Problem. Übliche Dioden für normale Gleichrichterzwecke haben auch nur eine Trr (Recoveryzeit) von um die 1µs (manche mehr, manche weniger). Bei 250µs Periode also weniger als 1% der Gesamtzeit. Dazu kommt noch, daß die nicht im Schaltbetrieb arbeiten, sondern rel. weiche Übergänge sehen durch den Sinus. Fets finde ich hier sinnvoll - dürfte bei geringem Rdson wirklich zu einer drastischen Verlustleistungsverringerung führen, solange der Strom nicht zu groß ist (20A sind da noch weit entfernt). Künstliche Intelligent via µC würde ich nicht nehmen, denn bei solchen Dingern sehe ich immer die Gefahr des Verhaspelns (ist halt programmgesteuert). Eine rein konventionell, selbststeuernd aufgebaute Schaltung finde ich da viel besser rein vom Gefühl her. Allerdings hätte man mit µC die Möglichkeit, da gleich irgendwelche Features mit einzubauen, z.B. Überstromabschaltung oder sowas.
cooles ding, gibts das auch für gegentakt-durchflußwandler?
mhh schrieb:
> Nettes Teil. Aber 15V max. ist bischen knapp.
Nicht ganz: 15V ist die maximale Spannung des ICs. Über dem externen
Mosfet dürfen bis zu 180V abfallen.
Man benötigt dann halt eine zusätzliche Betriebsspannung.
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