bidirektionaler dc/dc wandler

yep, sowas geht mit einem buck/boost converter, von der schaltung her 
ein step-down-wandler mit synchrongleichrichtung. diese schaltungen 
können je nach taktverhältnis als step-down oder step-up arbeiten.

>Wie wird die Richtung der Spannungsversorgung umgeschaltet?

Man braucht da eigentlich gar nichts umschalten.
Angenommen, man hat ne H-Brücke und taktet die mit 50%. Am Ausgang ne 
Drossel. Das war's dann fast schon.

Wenn man 24V Eingang hat kommen am Ausgang 11.5V raus. Speissst man am 
Ausgang 12V ein, kommen 23.5V am Eingang raus.

Eine Regelung drumrum würde jetzt das PWM noch so nachregeln, dass die 
Leistung in die richtige Richtung "fließt". Ok. Dort könnte man dann die 
Richtung vorgeben.

> unter welchem Stichwort findet man denn ICs, die mir einen birektionalen
> dc/dc wandler regeln?

Wenn Du unsr noch sagst, ob es ein DC/DC-Wandler mit Potentialtrennung 
sein sol oder einfach ein Spannungswandler, bei dem die Masse von 
Eingang und Ausgang die gleiche ist, dann kann man dir vielleicht auch 
einen passenden IC vorschlagen.

Interessant wäre natürlich auch noch, wie groß die Leistung sein soll.

>Eine Zeichnung, bitte....  :-o
Links Eingang (24V), rechts Ausgang (12V).
beide Mosfets werden invertiert angesteuert.

Nachtrag: Ist keine H-, sondern eine Halbbrücke.

Hallo,

danke für die vielen Antworten!

Eine Potentialtrennung ist nicht erforderlich.
Die angestrebte Peakleistung ist 3kW.

Gruß,
Jedi

P.S.: Danke für die Nachhilfe. War wohl schon etwas spät ;)

Michael O. schrieb:
> Ist die Last ein Verbraucher, muss der Strom von Eingang zum Ausgang
> fließen um die Ausgangsspannung aufrecht zu erhalten. Ist ein Generator
> angeschlossen, muss dieser durch den BuckBoost belastet werden, damit
> die Spannung nicht über 12V steigt.

Und dieses Verhalten ergibt sich bei einem Buck/Boost Converter 
automatisch?
Welchen IC hast Du zur Ansteuerung der IGBTs verwendet? 120kW klingt 
interessant ;) Wie groß ist der Aufbau geworden, wie hast Du die 
Stromschienen realisiert? Hast Du das Abstrahlverhalten analysiert?

Gruß
Jedi

> Eine Potentialtrennung ist nicht erforderlich.
> Die angestrebte Peakleistung ist 3kW.

Du solltest vielleicht doch noch etwas über die Anwendung erzählen:

Sind die beiden Netze mit einer Batterie gepuffert, liegt also sowohl 
12V als auch 24V dauerhaft an? Oder gibt es ein Netz mit einer Batterie 
und das andere Netz wird daraus erzeugt?

Wenn beide Netze eine Batterie haben, dann ist die Spannung auf beiden 
Seiten vorgegeben, es muss also nur ein Strom geregelt werden. Das ist 
dann eine relativ einfache Lösung. Der Strom-Sollwert muss so vorgegeben 
werden, dass nicht eine Batterie zu voll oder zu leer wird.

Wenn nur auf einer Seite eine Batterie (oder eine andere 
Spannungsquelle) ist, dann muss für die andere Seite auch noch die 
Spannung geregelt werden. Dazu sind dann zwei Regelkreise notwendig.

Du solltest Dir außerdem noch überlegen, von welcher Seite die Schaltung 
versorgt werden soll. Wenn man zwei Batterien hat, kann es vielleicht 
mal passieren, dass eine der beiden leer ist. Wenn die Schaltung auch 
dann noch funktionieren muss, dann sollte die Spannungsversorgung von 
der anderen Batterie genommen werden.

Die Schaltung von Johannes W. ist dafür geeigent, für die hohe Leistung 
würde ich das aber mehrphasig (z.B. 3 Phasen mit jeweils 120° 
Phasenverschiebung) aufbauen. Ein großes Problem dabei ist, dass bei 
einem Kurzschluss auf der 24V-Seite der Strom über die Body-Dioden nicht 
begrenzt werden kann. Deshalb müssen auf jeden Fall Sicherungen 
vorgesehen werden und evtl. noch Leistungs-Relais, um die Batterie 
abzutrennen.

Die Schaltung von Johannes gefällt mir auch wegen der Einfachheit, 
allerdings wäre es nicht schlecht, wenn es einen IC gäbe, der sich um 
die Ansteuerung der beiden Leistungsschalter kümmern würde (Eventuell 
mit Vorgabe von Sollspannung / Maxstrom per SPI Interface.

Nach welchen Randbedingungen muss ich meine Spule wählen? Bzgl. gibt es 
konkrete Bauteilempfehlungen bspw. von Farnell?

Gruß,
Jedi

Hallo galaktischer Ritter,

Die Schaltung von Johannes hab auch ich praktisch, für Kleinleistung, im 
Einsatz.

Was du bekommst ist ein "Transformator für Gleichspannung".

Durch die Schalttransistoren und Induktivität etc. hat dieser auch einen 
Innenwiderstand und "DC-Streuinduktivität", also eine nicht ideale 
Kopplung zwischen den beiden Seiten.

Erzeuge also eine fixe Pulsbreite die das Übersetzungsverhältnis der 
Spannungen 1/x vorgibt, also 50% für 2:1.

Diese Pulsbreite nur nichtlinear mit dem Strom geregelt ändern.

Überschreitet der Strom in die Ausgangsseite einen Grenzwert, muß die 
Pulsbreite reduziert werden.
Übeerschreitet der Strom in die Eingangsseite einen Grenzwert, muß die 
Pulsbreite erhöht werden.

Die "normale" Pulsbreite ist wie gesagt das Übersetzungsverhältnis.

Hier sind die Grenzfälle Ausgangsspannung negativ und höher als 
Eingangsspannung zu beachten.

Ob es dafür einen fertigen Baustein gibt? Vielleicht, aber bis du den 
gefunden und dann eindesignt hast kannst du es vielleicht mit ein paar 
Opamps und einem Komparator so wie ich es tat schneller und billiger 
lösen.

Also einen TLC372 doppel Komp. als Oszillator und PWM, einen LM324 für 
die Zwei Strom-Regelverstärker und die FET Treiber.

Parallelschalten solcher "DC-Trafos" ist nicht zu empfehlen, denn 
leichte Streuungen im Übersetzungsverhältnis führen schnell zum 
maximalen Strom zwischen den dann jeweils gegeneinander Arbeitenden 
Wandlern und damit zu maximaler Verlustleistung auch ohne 
Energieübertragung zwischen Ein- und Ausgang also schlechtem 
Wirkunsgrad.

Hier ist eine weitere Regelung zu empfehlen die "Zirkelströme" zwischen 
den "DC-Trafos" ausregelt.

Also eine Regelung die den Stromfluss der parallelgeschalteten Wandler 
einem "Master" angleicht also das Übersetzungsverhältnis der "Slaves" 
dem "Master" angleicht.

Dann könnte es noch sein dass du die "Streuinduktivität und den 
Innenwiderstand" des "DC-Trafos" also die "Härte" der Kopplung bis zur 
Strombegrenzung noch regeln willst, und so ein LM324 hat ja 4 Opamps!

Ich würde eine serienresonante Topologie bei Resonanzfrequenz verwenden- 
mit Synchrongleichrichter kannst du in beide Richtungen Energie 
übertragen.

such mal nach "sine amplitude converter"

Wow. Ich bin begeistert von der Beteiligung an dem Thema. Vielen lieben 
Dank erstmal an alle.

Bzgl. Verwendung mehrerer Phasen: Bedeutet das nicht eigentlich, dass 
ich mehrere solcher DC Trafos parallel schalte? Kann mir schon gut 
vorstellen wie die beiden Regler mit Schwebungen gegeneinander arbeiten.

Mein aktuelles Gefühl sagt mir, dass ich das Gerät mit relativ teueren 
Komponenten (Spule, Kondensatoren) aufbauen muss. Dabei werde ich die 
Komponenten weitgehend überdimensionieren. Eine wirklich harte 
Kostenoptimierung ist nicht nötig, da es voraussichtlich ein Einzelstück 
bleibt, und sowohl in Bezug auf Gewicht und Kosten kein Killerkriterium 
besteht.

Bzgl. Topologie würde ich mich aus jetziger Sicht für den oben stehenden 
Aufbau von Johannes entscheiden.

Bleibt noch die offene Frage ob IGBTs oder MOSFETs. Ich tendiere ja 
aktuell eher zu einer Parallelschaltung von ca. 5-6 MOSFETs (55V, 120A 
Typen, jeweils pro LS/HS).

Bzgl. Schaltfrequenz. Gibt es Literatur bzw. Publikationen die 
Untersuchungen zur optimalen Schaltfrequenz beschreiben?

Gruß,
Jedi

Falk Brunner schrieb:
>>Mein aktuelles Gefühl sagt mir, dass ich das Gerät mit relativ teueren
>>Komponenten (Spule, Kondensatoren) aufbauen muss.
>
> Willst du denn 3KW Wandler für 9,99 bei Aldi?

okay das kann man auch so auffassen. war aber nicht so gemeint. Geld 
spielt keine große Rolle: Zitat:

>Eine wirklich harte
>Kostenoptimierung ist nicht nötig, da es voraussichtlich ein Einzelstück
>bleibt, und sowohl in Bezug auf Gewicht und Kosten kein Killerkriterium
>besteht.

Bzgl. Spule spricht etwas dagegen die Spule selbst zu wickeln?
Bsp.: 6cm Durchmesser, 8mm² Kupferdraht auf Plastikkern, 12 Windungen, 
ca. 6cm länge. -> ca. 3,8µH.

Grüße!

>8mm² Kupferdraht auf Plastikkern
Bei wieviel Grad in der Speisekammer?

Selbst wenn Deine Schaltung später schööön aussieht, kann der Aufbau 
noch ein Fiasko werden.

Ich versteht schon die Bedenken. Und Erfahrung hab ich auch keine im 
Spulenbau, aber wenn Du den Skineffekt ansprichst verstehe ich was Du 
damit meinst. Damit der Spulenstrom nicht nur an der Oberfläche der 
Leitungen fließt nehme ich also mehrere isolierte Drähte als Strang. 
Prima.

Also entweder ich suche mir einen Hersteller, der Spulen in meiner 
Leistungsklasse baut, oder ich wickle selbst. Für beide Varianten kann 
ich Tips gebrauchen.

Gruß,
Jedi

Hab hier ne schöne Spule gefunden:

http://www.coilws.com/index.php?main_page=index&cPath=208_212_229_113.

Glaube nicht, daß bei Deinem Kenntnisstand der erste Versuch gleich ein 
toller Erfolg sein wird. Also auch Lieferzeiten für Nachschub erkunden! 
Besser wären flinke Lieferanten um die Ecke.

Ich habe zwei Jahre lang einen 1,5kW Pulswechselrichter zur 
sinusförmigen Ansteuerung von büstenlosen motoren entwickelt (Hard- & 
Software).

Grüße!

Ich hab mein Lehrgeld def. bezahlt bis der Wechselrichter sauber 
funktioniert hat.

Und ich hab hier im Forum gelernt, dass "man besser geholfen wird", wenn 
man nicht gleich mit maximaler Arroganz bzw. Selbstdarstellung vom Leder 
zieht.

Also mal sehen was raus kommt bei dem Projekt. Danke für Erste für die 
hilfreichen Beiträge.