Hallo erst mal. Zu meinem Problem: Ich habe mit zusammen mit meinem Vater einen Sinus-Wechselrichter gebaut. - mit IGBT´s die einen Nennstrom von 100A habe - für 230V AC Sinus am Ausgang - für variable lasten von 10W-20000W Wir haben schon ein perfektes 20kHz PWM Signal am Ausgang, jetzt brauchen wir noch einen Filter, der nur noch die 50Hz durch lässt. Wir haben schon alles versucht. Bandsperre haben wir ausgeschlossen, da so genau nicht realisierbar. Saugkreis in reihe zum Verbraucher haben wir auch ausgeschlossen... RC Glieder, oder irgendwas mit R ist zu uneffektiv. Wir sind jetzt bei einem LC Glied stehen geblieben. Berechnet auf eine Resonanzfrequenz von 10kHz (genau zwischen unseren Signalen, das keine Schwingungen ermöglicht werden) => Wieder Rechtecksignal, da der C alles wegbügelt. Dann alle möglichen werde die so da waren ausprobiert. C von 0 - 30µF L von 0 - 50mH => zu großes C gibt wieder Rechteck => zu großes L gibt unter last (1 kW Testlast) enormen Spannungseinbruch => werte dazwischen ergeben irgendwas total lastabhängiges, teilweise welliges, nichts Sinus förmiges. Um Spulensättigung aus zu schließen haben wir eine 1,2mH Luftspule auch schon ausprobiert. =>je nach C: Wellig, Lastabhängig, Rechteckspannung. Hat jemand eine Ahnung wie ich so einen Filter dimensionieren soll ? Ist es überhaupt möglich so was zu machen ? (Laplace,... Rechnungen beherrsche ich) Hat jemand eine Idee ? Vielen dank im vorraus
Schau mal hier: http://www.microchip.com/offlineups Die verwenden 2 Spulen auf einem gemeinsamen Kern. Ich hatte das mal simuliert, das funktioniert erstaunlich gut. Für deine 20kW musst du die spule allerdings verkleinern und den Kondensator vergrößern.
Hallo Sebastian, >Wir haben schon ein perfektes 20kHz PWM Signal am Ausgang, >jetzt brauchen wir noch einen Filter, der nur noch die 50Hz durch lässt. > >Wir sind jetzt bei einem LC Glied stehen geblieben. >Berechnet auf eine Resonanzfrequenz von 10kHz (genau zwischen unseren >Signalen, das keine Schwingungen ermöglicht werden. Ich bin jetzt kein Starkstromexperte, ehe das andere Ende der Skala. Aber ein paar Dinge fallen mir dennoch auf: 1. Wenn du nur noch 50Hz haben willst und dein PWM bei 20kHz liegt, darfst du die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters nicht auf 10kHz legen. Dann ist doch klar, daß ihr da ungenügend Dämpfung bei 10kHz erhaltet. Bei fg=10kHz erhaltet ihr bei 20kHz schätzungsweise vielleicht 10...12dB. Die Grenzfrequenz müßt ihr viel tiefer legen! Damit ihr bei 20kHz genügend Dämpfung erhaltet. 2. Ein LC-Filter ist ziemlich ungeeignet. Was ihr wahrscheinlich braucht ist ein LRC-Filter, also ein Filter, das genügend R hat um die Resonanz zu dämpfen. Es gibt da eine Faustformel, die besagt, daß R >= SQRT(2L/C) sein muß, um eine Resonanz zu verhindern. Bei 1,2mH und 220nF für eine Resonanzfrequenz von rund 10kHz ergäbe das ein R von rund 100R, was natürlich völlig unsinnig ist, bei den zu erwartenden Strömen. Grundsätzlich siehst du aber, daß ein Vergrößern von C dir gewaltig helfen kann, die Resonanz in den Griff zu bekommen. Ein Grund mehr also, die Grenzfrequenz des LRC-Filters tiefer zu legen. Ich hoffe, ich habe nicht zu sehr Murks erzählt? Kai Klaas
ja, ok, wir hatten mal 50mH und 30µF zusammen verwendet. die resonanz hiervon lag glaub ich bei ca. 120Hz Damit waren die 20kHz schwankungen fast weg. Leider gab es hiermit im unbelasteten zustand Spannungsspitzen, und man hat gesehen das die 120Hz irgendwie die 50Hz überlagerten.
Wie du diesem Link http://www.schiele-vollmar.de/cms/files/outputfilters2009.pdf auf Seite 13 entnehmen kannst, wird für 100A eine Induktivität von 0,7mH und eine Kapazität von 5µF verwendet. Das ergibt eine Resonanzfrequenz von rund 2,7kHz. Zur teilweisen Dämpfung der Resonanz dienen wahrscheinlich die Kernverluste der Induktivität, die beim Ummagnetisieren entstehen. Interessant ist noch dieser Link http://www.ismet-ag.com/download/Katalogtechnik_7.pdf der zeigt, wie man die Resonanz zusätzlich bedämpfen kann. Kai Klaas
ok, danke, wenn ich mir diese seite so anschaue fällt mir auf, das je größer die last ist (bzw der strom) die Spule immer kleiner wird, und der Kondensator immer größer... Klingt logisch, da je größer die Impedanz der Spule, je Größer ist der Spannungsabfall an ihr bei so großen lasten. => ich wähle mal eine Spule mit maximal 2mH, da sonst der abfall an ihr zu groß wird. Aus der Tabelle würde dann wohl ein 2µF Kondensator dazu Passen... so viel ich weis hatten wir bei dieser Kombination wieder eher Rechteckspannung. Mir fällt gerade ein, das je Größer der Kondensator ist, je mehr steigt ja der Blindstrom um ihn zu laden, und je größer ist der abfall an der spule ? Mal die 2mH mit allen Kondensatoren die wir da haben ausprobieren ?
Sebastian N. schrieb: > Klingt logisch, da je größer die Impedanz der Spule, je Größer ist der > Spannungsabfall an ihr bei so großen lasten. > => ich wähle mal eine Spule mit maximal 2mH, da sonst der abfall an ihr > zu groß wird. > Aus der Tabelle würde dann wohl ein 2µF Kondensator dazu Passen... Die Spule kommt mir immer noch deutlich zu groß und der Kondensator zu klein vor. In dem Design von Microchip wurden 2x 250µH + 4,7µF verwendet, allerdings auch 50kHz PWM Frequenz. In einer USV mit 3kVA habe ich 2x 700µH + 20µF gesehen. Ich würde daher bei deinen Leistungswerten auch in Richtung <1mH, also z.B. 2x 500µH (auf gemeinsamem Kern) + 20µF gehen. > so viel ich weis hatten wir bei dieser Kombination wieder eher > Rechteckspannung. Das kann eigentlich nicht sein, außer die Spule kommt in die Sättigung oder ähnliches. > Mir fällt gerade ein, das je Größer der Kondensator ist, je mehr steigt > ja der Blindstrom um ihn zu laden, und je größer ist der abfall an der > spule ? Der Blindstrom bei 20µF, 230V und 50Hz beträgt rund 1A. Im Vergleich zu den 20kW die du anstrebst ist das vernachlässigbar.
@Benedikt >Die Spule kommt mir immer noch deutlich zu groß und der Kondensator zu >klein vor. Sehe ich genau so. >Das kann eigentlich nicht sein, außer die Spule kommt in die Sättigung >oder ähnliches. Sebastian unterschätzt wohl die Ströme und die Erfordernisse an die Sättigungseigenschaften der Induktivität. Der 110A Sinusfilter aus dem Link, den ich oben gegeben habe, ist 35cm x 30cm x 24cm groß und wiegt 58kg! Gut, der ist für Drehstrom, aber das sollte einem ein Gefühl für die erforderlichen Dimensionen geben. Kai Klaas
@Kai Die Filter in deinem Link haben alle einen Eisenkern. Die Filter in dem Microchip Design und in meiner USV haben beide hochwertige Ferritkerne. Bei 20kHz würde ich vom Gefühl her keinen Eisenkern verwenden, aber anscheinend ist das bei Filtern für Frequenzumrichter weit verbreitet. Kannst du da zufällig etwas zu dem Thema sagen? Es würde mich einfach mal interessieren.
Benedikt K. schrieb: > Bei 20kHz würde ich vom Gefühl her keinen Eisenkern verwenden, aber > anscheinend ist das bei Filtern für Frequenzumrichter weit verbreitet. Du willst doch die 20 kHz sowieso dämpfen, ist doch egal, ob das nun durch Kernverluste oder durch den regulären LC-Effekt passiert.
Naja, bei Kernverlusten ist das Wirkleistung, beim LC Filter Blindleistung...
@Benedikt >Kannst du da zufällig etwas zu dem Thema sagen? Es würde mich einfach >mal interessieren. Nur was ich schon schrieb. Die Nachteile mit den Eisenkernen sind die erheblichen Verluste, die bei der Ummagnetisierung entstehen. Auch die Wirbelstromverluste in den Blechen dürften eine erhebliche Rolle spielen. Damit erscheint eine Spule mit Eisenkern gegenüber einer mit Ferritkern erheblich verlusbehaftet, was aber eventuell hier erwünscht ist, da es die Resonanz erheblich dämpfen kann. Das Teil aus meinem Link verbrät ja 400W als Verlustleistung! Als maximale Schaltfrequenz wird im Link übrigens 16kHz angegeben. Darüber werden die Verluste wohl zu hoch und das Teil erwärmt sich zu stark. Kai Klaas
ok... haben jetzt mal ausprobiert 2mH Spule, und ca. 60µF Kondensator... jetzt sind die ansteueric´s für die igbts durchgeschossen, (obs die igbt´s überlebt haben wird sich zeigen...) hmm, woran das wohl lag...
Hallo Sebastian, mach mal ein Photo von der Konstruktion und ein Blatt Papier mit einer kleinen Schaltplanskizze, vielleicht mal ein Bild von den Störungen.
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