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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leistungs-MOSFET mit Solarpanel schalten


Autor: Thorsten N. (thorsten86)
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Hallo,
ich bin neu hier im Forum und hoffe mit meiner Frage nicht allzu blöd 
aufzufallen....
Folgendes Problem:

Ich will eine DC-Quelle mit ca. 700V und bis zu 16A mit einem 
Leistungsmosfet bei Bedarf kurzschliessen. Der Kurzschluss soll wenn 
nötig mehrere Stunden anstehen können. (Die Schaltung ist für den 
Brandfall gedacht)

Die Energieversorgung zum Schalten soll möglichst autark und langlebig 
sein.

Als MOSFET hab ich mir den IXFK38N80Q2 von IXYS rausgesucht.
Wenn ich das Datenblatt richtig lese, kann der ab einer Gate-Source 
Spannung von 6V die geforderten 16A locker durchlassen.

Allerdings muss beim Einschalten des MOSFETs ja auch die Gatekapazität 
geladen werden...

Reicht zum Schalten ein kleines 6V Solarpanel? Die Dauer des 
Schaltvorgangs ist eher Nebensache.
Die Solarpanels liefern einen relativ kleinen Strom.
Als Puffer für nachts denke ich an ein Supercap passender Größe.

Hier noch das Datenblatt zum MOSFET:
http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0...

Was meint ihr dazu?
Bin für jede Meinung dankbar.
Gruß
Thorsten

: Verschoben durch Admin
Autor: Christian (Gast)
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Also wenn ich das lese, dann kann ich nur sagen lass die Finger davon.

1) 700V 16A kurzschließen ist generell wahnsinnig; was für eine Quelle 
liefert überhaupt den Strom? Wenn hier irgendwas schiefläuft, dann 
brennt es ganz sicher, entweder in deiner Schaltung oder in der Quelle, 
vielleicht schmort aber auch nur die Leitung vor sich hin...

2) von der Firma IXYS habe ich noch nie gehört, wie die Qualität der 
Bauteile ist kann ich nicht entscheiden. Definitiv kann ich dir aber 
sagen, dass ich so etwas nie mit nur einem Mosfet machen würde

3) was ist, wenn dein Solarpanel nur 3V liefert? Dann bist du im 
Linearbetrieb und dein Mosfet wird zur Brandquelle!

4) Die Dauer des Schaltvorganges ist hier sehr wohl entscheidend, siehe 
3)

Also, ich würde mir das nochmals sehr stark überlegen

Gruß,
Christian

Autor: Thorsten N. (thorsten86)
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Es geht um das Kurzschliessen von Solarstromanlagen, genauer gesagt 
sollen die Stränge im Brandfall kurzgeschlossen werden, damit diese 
spannungsfrei werden.
Normal würde ich ja auch einen Thyristor nehmen, dessen 
Haltestrom/Einraststrom ist aber, bei den interessierenden Nennströmen, 
mit 50mA zu groß (Gefahr für den menschlichen Körper).

@ Christian: guter Einwand, geb dir recht.

Wieviele sollte man den Parallelschalten und schafft das dann noch das 
Solarpanel diese einzuschalten?

Ist das Parallelschalten von Thyristoren mit kleinerem Einraststrom 
möglich? Denke zwar wohl eher nicht, da die Bauteiltoleranzen dazu 
führen, dass einer wieder ausgeht...aber was meint ihr dazu?

Gruß

Autor: Michael (Gast)
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Nimm dazu was mechanisches, ein Relais oder Schütz. Das sollte einfach 
im normalfall angesteuert sein die Ansteuerung über so eine 
Temperatur-Schmelzsicherung die den Stromkreis im Brandfall unterbricht 
dann schließt sich der Öffner des Relais und macht den Kurzschluß.

Autor: Sven Johannes (svenj)
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Moin,

wenn ich mich ricihtig entsinne sind die Möglichkeiten zum Brandschutz 
Trennen vor Wechselrichten, trennen hinter Wechselrichter oder Trennen 
und kurzschließen jedes EINZELNEN Modules.

Keine der Lösungen die ich kenne setzen da auf Solarbetrieb, das hat 
etwas mit Sicherheit zu tun. Aus dem Bauch würde ich immer auf eine 
Lösung setzen, die Energie benötigt um einzuschalten und im Falle einer 
Fehlfunktion in den sicheren Zustand geht.

Aus Versicherungsgründen würde ich so ein Teil aber eher vom Lieferanten 
der Module zukaufen statt kleine Bomben selbst zu  bauen... Wenn der 
FET/IGBT nicht ziemlich fix voll durchgesteuert wird dürfte das häßlich 
und schwarz enden.

--
 SJ

Autor: Thorsten N. (thorsten86)
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Wenn ich die Sache mechanisch schalte, stellt sich aber die Frage, wie 
ich den Lichtbogen beim wieder öffnen des Schaltkreises gelöscht kriege.
DC zu schalten ist ja nicht so einfach wie AC.
Gruß

Autor: Volker Zabe (vza)
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Thorsten W. schrieb:
> den Lichtbogen beim wieder öffnen des Schaltkreises gelöscht kriege

Wie oft brennt es denn bei dir?  10 mal am Tag?

Ein neues Schütz dürfte in diesem Falle dein kleinstes Problem sein!!!

Autor: Michael (Gast)
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Ja, oder er schaltet in der Nacht.

Autor: Thorsten N. (thorsten86)
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Nachts muss man nicht schalten, da zu diesem Zeitpunkt keine Gefahr von 
der Anlage ausgeht.

Nochmal zu der Thyristorlösung:

Kann man einen Thyristor länger "dauerzünden" oder geht der dabei 
kaputt?
Wie sieht es in diesem Fall mit dem Einraststrom aus?
Leitet der Thyristor solange ich ihn zünde unabhängig von dem 
fliessenden Strom?

Danke für die rege Diskussion

Autor: mr. mo (Gast)
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sogar nachts kann von der anlage noch gengug energie kommen die etwas 
unangenehm werden kann ...

den thyristor musst nur einmal zünden, dann bleibt der eingeschaltet. er 
schaltet erst wieder aus, sobald kein strom mehr über ihn fließt.

Autor: Volker Zabe (vza)
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Ich stelle mal die Behauptung auf, das ein abgebranntes Haus immer noch 
billiger ist, als ein toter Feuerwehrmann.

Wenn ich Feurwehr wäre, würde ich die Hütte abbrennen lassen, auch wenn 
DU steif und fest behauptest, es bestehe keine Gefahr.

Lass dich von der Feuerwehr, der Instalationsfirma oder dem Hersteller 
deiner Panels beraten.

Volker

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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aaaalso

die feuerwehr ist heute beim löschen von häusern mit solaranlagen schon 
ziemlich zurückhaltend geworden - aus verständlichen gründen. wenn du 
glück hast sprenkeln sie noch ein wenig wasser drüber, wenn nicht 
beschränkt man sich auf die rettung der nachbarhäuser und läßt deines 
kontrolliert abbrennen.

die idee ansich finde ich nicht schlecht. vom prinzip her wäre es auch 
möglich 700Vdc/16A mit einem FET kurzzuschließen. die 700V sind bei 
solarmodulen schnell weg und danach beschränkt sich das ganze auf den 
kurzschluß von sagen wir 20A kurzschlußstrom der module.

ich mache mir nur über die geladenen kondensatoren im wechselrichter 
sorgen. da sind etliche wattsekunden an energie drin gespeichert, die 
bei 700V den besten FET oder thyristor grillen würden.

ich würde daher auch zu einem richtig dicken schütz greifen, optimal ein 
bistabiles oder nur manuell rücksetzbares. das ist nicht auf dauerhafte 
energieversorgung angewiesen, einmal ausgelöst und die anlage bleibt 
dauerhaft kurzgeschlossen. und selbst wenn die kontakte im auslösefall 
zusammenbrennen, immer noch besser als mögliche folgeschäden wenn's 
keinen sicheren dauerhaften kurzschluß bringt.

das "einschalten" ist auch gar nicht das große problem, der lichtbogen 
entsteht erst beim abschalten des kurzschlußstromes. wenn du glück hast 
nehmen die kondensatoren im wechselrichter genug energie auf, daß die 
spannung nicht schnell genug für die zündung eines lichtbogens steigen 
kann. ich würd da aber auf nummer sicher gehen und ein spezielles 
DC-schütz nehmen. die haben funkenlöschkammern und daher kein problem 
mit dem lichtbogen.

aber was ist das eigentlich für eine solaranlage?! 700Vdc mit 16A sind 
bei mir sportliche 11,2kw... das ist schon eine amtliche anzahl an 
modulen!

Autor: Thorsten N. (thorsten86)
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Ein Schütz wäre wohl die sicherste und einfachste Lösung, aber nicht die 
eleganteste.
Die hohen Spannungen und Ströme rühren daher, dass die Abschaltung in 
möglichst vielen Anlagen eingesetzt werden kann. Schaut man sich an, was 
die aktuellen Wechselrichter von SMA für Ströme und Spannungen können, 
sind die Werte nicht zu hoch gegriffen (Sicherheitsfaktor muss ja auch 
mit rein).

Ich denke ein Thyristor zum Schliessen ist wohl das Mittel der Wahl, 
deswegen hier nochmal eine Frage diesbezüglich:

Wie verbindlich bzw. genau sind die Angaben in den Datenblättern zu dem 
maximalen Einraststrom/Haltestrom? Kann man sich darauf verlassen oder 
muss man mit wesentlich mehr rechnen?

Mahlzeit

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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verlassen kann man sich auf einen mechanischen kurzschluß. punkt aus 
ende.

alles andere sind viele elegante dinge die einfach nur kaputtgehen 
können. um einen thyristor sicher offen zu halten bräuchtest du wieder 
eine hilfsspannungsquelle. ansonsten reicht eine kurze unterschreitung 
des haltestroms und er schließt wieder. ist bei 16A nennstrom 
unwahrscheinlich, aber möchtest du das im brandfalle ausschließen? und 
wenn doch mal eine große batterie an geladenen kondensatoren dranhängt 
bzw. jemand schließt eine reihenschaltung aus bleibatterieen an die er 
laden möchte, dann bleiben beim einschalten vielleicht gerade noch die 
beinchen deines thyristors stehen. sorry, aber mit einem sicheren 
kurzschluß den du ja erreichen willst hat das nichts zu tun.

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