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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Zwischenspannungskreis bei Wechselrichtern


Autor: Philipp B. (philippb)
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Hallo,
ich habe mir die letzen Wochen einen Drehstrom Wechselrichter gebaut.
Bei 35V habe ich ihn erfolgreich getestet und nun mache ich mich dran 
325V Zwischenkreisspannung zu erzeugen  und diese mit meiner Schaltung 
wechselzurichten.
Ich möchte eine kleine 160W ASM betreiben. Diese benötigt rund 0,4A 
Strangstrom => ca. 1,2A Strom aus dem Zwischenkreis.
Der Anlaufstrom übersteigt den Nennstrom un das 2,4 fache.
Der Kippstrom um das 2,5 fache.

Also habe ich rund 3A Maximalstrom.

Den Zwischenkreis glätte ich mit einem 1mF Kondensator. 3 von denen 
wären mir lieber, aber der eine ist schon Arm dick und ganz schön teuer.
Also wollte ich es mal nur mit den 1mF probieren.

Ich kontroliere die ganze zeit über die Zwischenspannung. Geht diese 
über 330V vernichte ich Energie in einen 100Ohm, 50W Widerstand, den ich 
über einen LeistungsMosFet durchschalte. Den Fet steuere ich über eine 
PWM an, dessen Puls-Pausen-Verhältniss mit steigender Spannung ansteigt.

Ich bin eigentlich besser mit uC und FPGAs vertraut als mit echter 
Leistungselektronik mit richtig Strom und Spannung. Daher habe ich drei 
fragen an die, wo sich auskennen.
I) Ich kann mir kaum vostellen, das so große Kondensatoren in 
Profi-Wechselrichter verbaut sind (gibt ja auch welche für 230V nicht 
Drehstrom)! Wie wird in solchen Geräten die Spannung geklättet?
II)Habt ihr nützliche Anmerkungen zur Glättung und Stabilisierung der 
ZK-Spannung?
III)Wie weit wolltet ihr entfernt sein, wenn ich das ding teste? ;-)

Über ernstgemeinte Hinweise wäre ich sehr dankbar!
Viele Grüße,
Philipp

Autor: MaWin (Gast)
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> I) Ich kann mir kaum vostellen, das so große Kondensatoren in
> Profi-Wechselrichter verbaut sind !
> Wie wird in solchen Geräten die Spannung geklättet?

gar nicht.
Das ist ja das schöne an gleichgerichtetem Drehstrom.
Die Spannung fällt nicht so weit.

> II)Habt ihr nützliche Anmerkungen zur Glättung und Stabilisierung der
> ZK-Spannung?

Ungeglättet, unstabilisiert, aber der PWM-Controller registiert die 
aktuelle Spannung und korrigiert sein PWM entsprechend (macht er eh 
meinstens, weil er meist den Strom durch den Verbraucher regelt).
PFC (power factor Korrektur) ist erst bei grösseren Leistungen 
erforderlich.
Du musst nur die hochfrequente PWM filtern, und dazu tut es vermtulch 
weniger als 1uF aber bei einigen Ampere Umladestrom.

> III)Wie weit wolltet ihr entfernt sein, wenn ich das ding teste? ;-)

Man achtet zumindest darauf, daß einem explodierende Bauteile nicht ins 
Auge springen können.

Autor: byte (Gast)
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Was genau willst den machen? Was kommt rein, was geht raus? 
Einsatzgebiet etc.

> Drehstrom)! Wie wird in solchen Geräten die Spannung geklättet?

Die Industrieellen Geräte haben meist ja Drehstromanschluß => B6 
Brückengleichrichtung.
Enstprechend gehts mit kleinen/ohne Cs. Wobei die moderneren schon auf 1 
und 3 phasigen Betrieb ausgelegt sind. Da würd ich mal die Dokumentation 
der Siemens-Umrichter angucken (Midimaster, Mircomaster, Simodrive, 
Simorec, etc). Teilweise sind auch Prinzipschaltbilder oder Pläne dabei.

> III)Wie weit wolltet ihr entfernt sein, wenn ich das ding teste? ;-)

Mir sind schon ganz ander Geräte um die Ohren geflogen. So schlimm kanns 
nicht werden. Wenn ein 20kw Hauptspindelmotor durchgeht kann das ganz 
schön rumsen wenn das "mechanische Limit" erreicht ist.

Autor: Bernd Wiebus (berndwiebus) Benutzerseite
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Hallo MaWin.

>> III)Wie weit wolltet ihr entfernt sein, wenn ich das ding teste? ;-)
> Man achtet zumindest darauf, daß einem explodierende Bauteile nicht ins
> Auge springen können.

Ein übergestülpter Plastikeimer sollte als Splitterschutz langen. ;-)

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

Autor: Philipp B. (philippb)
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Danke für deinen Antwort!

>Ungeglättet, unstabilisiert, aber der PWM-Controller registiert die
>aktuelle Spannung und korrigiert sein PWM entsprechend (macht er eh
>meinstens, weil er meist den Strom durch den Verbraucher regelt).


Du meinst, statt die Spannung zu stabilisieren soll ich lieber an allen 
drei Phasen den Strom messen und mit der PWM nicht star die Spannung 
steuern, sondern den Strom entsprechend sinusförmig regeln?

Ganz im Sinne des Durchflutungsgesetzes!

Autor: Mine Fields (Gast)
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MaWin schrieb:
> gar nicht.
> Das ist ja das schöne an gleichgerichtetem Drehstrom.
> Die Spannung fällt nicht so weit.

Falsch. Natürlich sind in jedem Umrichter auch Elkos drin. Oder eben 
entsprechend große Folienkondensatoren.

In einphasigen Umrichtern sind die Kapazitäten entsprechend größer, 
jedoch benötigt man ja auch nur ca. die halbe Spannung. Normalerweise 
werden 425-450V-Elkos verbaut. Man braucht ja noch etwas Luft für die 
Netzspannungstoleranz und den generatorischen Betrieb.

Die begrenzende Größe ist übrigens die Lebensdauer deiner Elkos. Je mehr 
Kapazität, desto mehr Lebensdauer. 1mF sollte aber eigentlich schon ok 
sein; ohne nachzurechnen würde ich jetzt schätzen, dass etwas weniger 
auch geht.

Gehört nicht direkt zum Thema Zwischenkreispufferung, ich erwähne es 
aber trotzdem: Vergiss die Snubberbeschaltung nicht.

Philipp B. schrieb:
> Du meinst, statt die Spannung zu stabilisieren soll ich lieber an allen
> drei Phasen den Strom messen und mit der PWM nicht star die Spannung
> steuern, sondern den Strom entsprechend sinusförmig regeln?

Normale Frequenzumrichter arbeiten mit U/f-Steuerung; eine 
Stromregelung, vor allem wenn sie ohne Encoder ist, ist schon sehr 
aufwendig. Den Strom solltest du trotzdem messen, um bei Überstrom 
abschalten zu können.

Autor: Philipp B. (philippb)
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Hey Stefan L,
danke für deinen Beitrag.

Ohne C würde beim Generatorbetrieb die Spannung zu hoch steigen.

>In einphasigen Umrichtern sind die Kapazitäten entsprechend größer,
>jedoch benötigt man ja auch nur ca. die halbe Spannung. Normalerweise
>werden 425-450V-Elkos verbaut. Man braucht ja noch etwas Luft für die
>Netzspannungstoleranz und den generatorischen Betrieb.

Ich habe leider nur 385V und regele sehr strickt bei überspannung.
Ich hätte aber auch gerne Luft nach oben.
Wo bekommt man Elkos in dieser Größe her? Beim googleln kann ich nichts 
finden!

Es gibt ja auch Direktumrichter, die Ohne ZK direkt vom Drehstromnetz 
die neue Frequenz erzeugen!
Weiss jemand, wie ich mir solche Umrichter vorstellen kann?
Vergleichen diese ständig die Sternspannungen zwischen den Netzphasen 
und Schalten diese an die Motorphasen, bei größtmöglicher ähnlichkeit 
mit dem Sollwert??

>Gehört nicht direkt zum Thema Zwischenkreispufferung, ich erwähne es
>aber trotzdem: Vergiss die Snubberbeschaltung nicht.

Ich benutze ein standart 6A Netzfilter.
Den Elko wollte ich erst über einen großen 1kOhm Widerstand laden, und 
den Wiederstand später durch einen IGBT kurzschließen.
Oder kann ich mir die Ladeschaltung sparen, wenn ich ein netzfilter 
verwende?

Viele Dank für die rege Beteiligung!

Autor: Mine Fields (Gast)
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Philipp B. schrieb:
> Wo bekommt man Elkos in dieser Größe her? Beim googleln kann ich nichts
> finden!

Ich denke mal bei Farnell, Digikey und den anderen üblichen Verdächtigen 
wird es was geben. Vielleicht auch Ebay.

Philipp B. schrieb:
> Ich habe leider nur 385V und regele sehr strickt bei überspannung.
> Ich hätte aber auch gerne Luft nach oben.

Naja, da bleiben immer noch ca. 30V Luft, das geht schon. Normalerweise 
hat man ja noch einen Bremschopper.

Philipp B. schrieb:
> Den Elko wollte ich erst über einen großen 1kOhm Widerstand laden, und
> den Wiederstand später durch einen IGBT kurzschließen.
> Oder kann ich mir die Ladeschaltung sparen, wenn ich ein netzfilter
> verwende?

Ein Netzfilter ersetzt nicht die Ladeschaltung. Im einfachsten Fall 
könnte man einen NTC verwenden, das fällt aber bei deiner 
Leistungsklasse schon weg. Ich würde einfach einen Widerstand & Relais 
verwenden. Ein Halbleiter an dieser Stelle macht eigentlich wenig Sinn, 
da du ja nicht wirklich oft schaltest und dir so nur hohe Verluste 
einhandelst.

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