Hallo! Ich brauche für mein Wechselrichter-Projekt eine netzsynchrone Vollbrücke. Die eigentliche Vollbrücke mit 4 FETs und zwei IR2113 ist klar, in diesem Thread geht es mir um die Ideensammlung für ihre Ansteuerung. Der Wechselrichter wird drei Signale brauchen: 1. Halbwelle, 2. Halbwelle und einen Nulldurchgangs-Impuls. Die ersten beiden steuern die Vollbrücke, der Nulldurchgang synchronisiert den Sinusgenerator. Da dieser Teil der Schaltung ständig am Netz hängt möchte ich ihn natürlich so stromsparend wie möglich gestalten. Die Vollbrücke wird zur Versorgung ihrer FETs und IR2113 eine Hilfsspannung von 12-15V gegen die negative DC-Schiene brauchen. Damit wird auf auf jeden Fall ein kleines Hilfsnetzteil nötig - weil die Versorgung zwischen den Brückenausgängen liegt mit entsprechender elektrischer Trennung. Dieses Netzteil könnte auch eine Hilfsspannung für die Optokoppler der Netzspannungsüberwachung bereitstellen. Ich möchte die drei Signale auf jeden Fall über hochohmige Widerstände direkt am Netz messen um eine Phasenverschiebung oder so zu vermeiden. Also keinen Trafo der einen Optokoppler direkt versorgt. Jetzt die Fragen zu denen ich Ideen bräuchte: 1. Würdet Ihr für das Hilfsnetzteil einen 50Hz Mini-Trafo verwenden oder ein kleines Schaltnetzteil? Ich hab gehört diese Mini-Trafos erzeugen schon im Leerlauf ein hohes Maß an Verlustleistung. Ich habe ein paar ATX-Netzteile zerlegt und somit z.B. einen TNY267 zur Verfügung mit dem sehr sparsame Schaltnetzteile möglich sind. 2. Würdet ihr für die Signalaufbereitung analoge Technik oder einen µC verwenden? Der Vorteil des µCs liegt in sehr empfindlichen Eingängen und somit der Möglichkeit Messwiderstände im Megaohm-Bereich zu wählen. Er könnte auch drei bis vier Optokoppler direkt treiben und weitere Aufgaben wie den Netzschutz übernehmen. Die Nachteile liegen darin, daß ein Programmabsturz sehr wahrscheinlich mit einer Fehlansteuerung der Vollbrücke und dadurch mit ihrer Zerstörung endet. Der Vorteil einer analogen Schaltung wäre die garantiert absturzsichere Funktion, der Nachteil ihre viel höhere Kompexität beim Aufbau. Mit guten OPVs käme man bestimmt auch mit Messwiderständen im Megaohm-Bereich hin. Bei einer reinen Transistorschaltung nicht wenn man sehr nahe am Nulldurchgang schalten möchte.
Das ist gut für den Nulldurchgang, liefert mir aber kein dauerhaftes Signal für die Steuerung der Vollbrücke.
Ben _ schrieb: > 1. > Würdet Ihr für das Hilfsnetzteil einen 50Hz Mini-Trafo verwenden oder > ein kleines Schaltnetzteil? Mein Kaufwechselrichter macht seine Steuerspannung aus der DC Spannung der Panels. Also ein DC/DC Wandler von 350V auf 12V oder was auch immer.
Hallo Ben, wo von abhängig soll denn die PWM erzeugt werden? Wie soll das Regelungskonzept werden? Wenn ich weiss, dass ich in der postiven Halbwelle bin, weiss ich erst welches FET Paar ich ansteuern soll, aber nicht wie lange. Axel
Sowas hab ich auch überlegt, gibt aber Probleme bei sehr geringer Solarleistung (Dämmerung). Mir erscheint das zu unsicher um darauf die Sicherheit der Vollbrücke zu stützen. Für den Sinusgenerator ist das okay - wenn der "versagt" wird halt einfach nur nichts mehr eingespeist, aber für den Teil der am Netz mitlaufen muß möchte ich sicher sein. Eine Nachtabschaltung bestimmter Teile zur Senkung des Stromverbrauches ließe sich ja immer noch realisieren. Edit: Dank der Vollbrücke auf der Ausgangsseite ist es dem Sinusgenerator völlig egal in welcher Halbwelle er sich befindet. Die Vollbrücke soll die Netzspannung für diesen Zweck "passend" machen, dann braucht der Rest nur mit positiven Halbwellen klarkommen.
Michael H. schrieb: > Beitrag "Re: Triac, Nulldurchgang erkennen (galvanisch getrennt!)" > läuft noch immer... mal nachgerechnet: <0,3W stromverbrauch. nulldurchgang-peak kriegst du mit einem koppelkondensator, 2 widerständen und einem gleichrichter.
Ben _ schrieb: > Sowas hab ich auch überlegt, gibt aber Probleme bei sehr geringer > Solarleistung (Dämmerung). Mein WR schaltet sich bei 200V Solarspannung ein und bei 130V aus. Da ist genügend Hysterese
Noch mal zur Stromregelung: wenn die Zwischenkreisspannung größer 325 Volt ist, stellt das Netz immer einen Beinahe-Kurzschluss dar, weil das alles aufsaugt was höher liegt. Daher muss die PWM Zeit geregelt werden. Wie wolltest Du das machen.
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Ich habe hier mal eine Schaltung zur Nullpunkterkennung gefunden.
die arme led... eine antiparallele diode gegen die durchbruchspannung wär doch wirklich nicht zu teuer gewesen.
Ich verwende ganz einfach keinen 325V Zwischenkreis. Jedenfalls keinen mit mehr als 1µF Kondensator-Kapazität bzw. einem Entstörkondensator. Damit entsteht ohne Solarleistung mit synchronisierter Vollbrücke lediglich ein geringer kapazitiver Blindstrom. Der "Zwischenkreis" wird also einmal pro Halbwelle auf 325V geladen und dann wieder entladen. Zur Einspeisung bringe ich den Nulldurchgang der Netzspannung auf die Niederspannungsseite, wo der Impuls den Durchlauf einer Halbwelle auslöst. Der Wandler fährt also eine Sinus-Halbwelle in 10ms (für 50Hz) durch und überträgt Leistung in den so gut wie nicht vorhandenen Zwischenkreis. Von dort fließt sie dank der Vollbrücke immer richtig gepolt direkt ins Netz. Noch eine Frage zum Thema: Weiß jemand wieviel Strom ein AVR-Pin braucht um ein logisches High zu erkennen?
Düsendieb schrieb: > Mein Kaufwechselrichter macht seine Steuerspannung aus der DC Spannung > der Panels. > Also ein DC/DC Wandler von 350V auf 12V oder was auch immer. Ben schrieb: > Sowas hab ich auch überlegt, gibt aber Probleme bei sehr geringer > Solarleistung (Dämmerung). Mir erscheint das zu unsicher um darauf die > Sicherheit der Vollbrücke zu stützen. Das kann ich nicht nachvollziehen. Auch ein separates Netzteil kann mal ausfallen, da brauchst du also in jeden Fall eine Schutzbeschaltung (Stichwort: Undervoltage Lockout). Überleg dir auch mal, was passiert, wenn während dem Einspeisen ins Stromnetz eine Sicherung auslöst. Dann kommen keine Nulldurchgänge mehr, imschlimmsten Fall gibt dein Wechselrichter dann eine GLeichspannung bzw. Wechselspannung undefinierter Frequenz aus. Damit wird dein Trafo bzw. Schaltnetzteil auch nicht funktionieren und dann hast du das gleiche Problem wie wenn das Solarpanel ausfällt. Wichtig ist, dass die Hilfsversorgung mit einem großen Elko gepuffert wird und über ein Diode entkoppelt ist. Damit kann man sicherstellen, dass bei einem plötzlichen Ausfall des Panels die Spannung noch so lange stabil ist, bis der Leistungsteil sauber herunergefahren worden ist.
Ben _ schrieb: > Der "Zwischenkreis" wird > also einmal pro Halbwelle auf 325V geladen und dann wieder entladen. Dann wird das aber alles andere als ein sinusförmiger Strom. Haste mal einen Schaltplan, wie der Zwischenkreis geladen werden soll?
Ich hab noch keinen Schaltplan gezeichnet. Ich hab nur gesehen wie es andere Wechselrichter machen. Der "Zwischenkreis" hängt halt einfach am Netz. Ohne Ansteuerung verhält sich die Vollbrücke wie ein Brückengleichrichter, durch den der Strom bekanntlich nur in eine Richtung fließen kann. Ich kann aber die FETs, deren parasitäre Dioden im Gleichrichterbetrieb jeweils eine Halbwelle lang leitend sind auch aktiv durchschalten. Dann kann der Strom durch diese FETs in beiden Richtungen fließen und man bekommt im Zwischenkreis positive Sinushalbwellen mit 100Hz. Das ist im Grunde das wofür ich die hier im Thread angefragte Schaltung brauche. Sinn der Sache ist, daß ich mit einem recht einfachen Wandler auf diese 100Hz Halbwellen arbeiten kann. Quasi probieren, ihre Amplitude anzuheben - was aufgrund des sehr starren Netzes nur marginal geht. Stattdessen fließt der aufgebrachte Strom wie gewünscht ins Netz ab. Diesen muß man nun noch sinusförmig und synchron zur Netzfrequenz gestalten und fertig ist das. > Überleg dir auch mal, was passiert, wenn während dem Einspeisen ins > Stromnetz eine Sicherung auslöst. Dann kommen keine Nulldurchgänge mehr, Habe ich. Wenn keine Nulldurchgänge mehr kommen kriegt der Wandler keine Startimpulse mehr und schaltet nach Abschluß der Halbwelle (bzw. bei Erreichen einer Überspannungsgrenze sofort) ab. > im schlimmsten Fall gibt dein Wechselrichter dann eine GLeichspannung > bzw. Wechselspannung undefinierter Frequenz aus. Dafür baue ich eine Netzüberwachung, die im Fehlerfall (Netzfrequenz läuft weg oder Überspannung) den Wandler abschaltet. Wenn das Netz ausfallen sollte gibts aber auch keine Gefahr für die Vollbrücke mehr. Da wäre eine Fehlansteuerung dann nicht so schlimm. Wenn ich im Moment über alles nachdenke würde ich bei Panel-gespeister Hilfsversorgung fünf Optokoppler brauchen. 1. positive Halbwelle Dauersignal 2. negative Halbwelle Dauersignal 3. Nulldurchgang Impulse 4. "Alles-okay" von der Netzüberwachung Dauersignal 5. Shutdown/Freigabe der ausgangsseitigen Vollbrücke Dauersignal Ich werd mal probieren ob ich die Halbbrückentreiber auch ohne Signalaufbereitung direkt aus der Netzspannung ansteuern kann. Laut Datenblatt braucht der IR2113 40µA am Eingang um einen high-Pegel zu erkennen. Wenn ich mich nicht verrechnet habe sind das 125kOhm bei einer Schaltschwelle von 5V. Wenn das klappt fliegen zwei Optokoppler zusammen mit ihrem Verbrauch und der Signalaufbereitung raus. Problem bei der panelgespeisten Lösung weiterhin, daß ich einen zweiten Transformator mit sicherer elektrischer Trennung brauche. Ich brauche auf jeden Fall 12-15V für die Vollbrücke und vielleicht noch 5V für einen µC der die Netzüberwachung macht. > ohje... Wenn man nichts sinnvolles und nichtmal was witziges zum Thema beitragen kann dann sollte man vielleicht einfach mal den Kopf zu machen...?! Sorry, aber versteh ich immer nicht, solche Postings...!
> Laut Datenblatt braucht der IR2113 40µA am Eingang um einen high-Pegel zu > erkennen. Wenn ich mich nicht verrechnet habe sind das 125kOhm bei einer > Schaltschwelle von 5V. Ich kann mir nicht vorstellen, dass man den Treiber mit einer so hochohmigen Ansteuerung störungsfrei betreiben kann. Bei einer angenommenen Eingangskapazität von 10 pF ergibt das eine Zeitkonstante von 1,25 µs. Das wird so niemals funktionieren! > Wenn das klappt fliegen zwei Optokoppler zusammen mit ihrem Verbrauch und > der Signalaufbereitung raus. Wie groß soll denn die Leistung des Gesamtgeräts sein? Und was für einen Wirkungsgrad strebst du an? Ich denke nicht, dass ein paar Optokoppler mehr oder weniger ins Gewicht fallen. Ich würde dir empfehlen, dich erst mal um die Funktion zu kümmern. Wenn alles läuft, kann man immer noch den Stromverbrauch optimieren, falls es überhaupt notwendig ist.
Die angestrebte Maximal-Dauerleistung soll für den ersten Versuch 500W betragen. Das ist eine ordentliche Hausnummer, aber auch nicht übertrieben viel. Die Verluste möchte ich natürlich so gering wie möglich halten und den Wirkungsgrad maximieren. Jedes Bauteil was ich nicht für den Normalbetrieb brauche, benötigt auch keinen Strom. Ich werd die Tage einfach mal eine entsprechende Vollbrücke aufbauen und statt 125kOhm 100k verwenden. Das verschafft eine zusätzliche Sicherheit und die 40µA sind der im Datenblatt angegebene Maximalwert. 1,25 µs Schaltzeit finde ich akzeptabel, der komplette Durchlauf einer Halbwelle dauert immerhin 10.000 µs. Mit 100k x2 macht das bei 230V knapp 1W Verlustleistung. Das finde ich schon wieder ganz schön viel. Vielleicht sollte ich doch noch probieren, das Signal hochohmiger abzunehmen und mit einem Transistor zu puffern. Es wäre halt einfach schön diesen Schaltungsteil analog aufzubauen weil ein Problem mit einem steuernden µC unweigerlich die FETs der Vollbrücke zerstören würde. Mit analoger Technik braucht man sich dazum nicht mehr zu kümmern und hat keine Sorgen damit.
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Ich habe das für eine SPS mal so wie im Anhang gemacht.
>Mit analoger Technik braucht man sich dazum nicht mehr zu kümmern und >hat keine
Sorgen damit.
Täusch dich nicht, auch analoge Schaltungen können Fehler machen, wenn
beispielsweise ein Störimpuls auf der Netzspannung erscheint!
Ich werd mal ein wenig mit dem was ich mir vorstelle herumspielen. Vielleicht funktioniert das ja so gut, daß ich keine weitere Hilfe zu der Vollbrückensteuerung brauche. Den Nulldurchgangsdetektor werd ich dann mit auf einen kleinen µC packen, der dann auch die Netzüberwachung macht. Über Fehlsteuerungen durch Störimpulse mache ich mir eigentlich keine so großen Sorgen, weil der Anstieg der Spannung um den Nulldurchgang herum am größten ist. Und wenn die Schaltung auf derartige Störungen reagiert würde entweder die Netzüberwachung ebenfalls auslösen oder die Schaltung passt sich der Störung an (fehlende Halbwelle z.B). Auf jeden Fall dürfte nichts passieren, was die Vollbrücke gefährdet. Falls doch werde ich auf die Zuverlässigkeit einer 3A Sicherung hoffen! :) Und dicke FETs nehmen, die nicht beim kleinsten Spike den Deckel wegschmeißen.
> Über Fehlsteuerungen durch Störimpulse mache ich mir eigentlich keine so > großen Sorgen, ... Wie machst du eigentlich den sinusförmigen Strom. Wenn du die Halbbrücke einfach für eine komplette Sinus-Halbwelle einschaltest, kannst du den Strom doch überhaupt nicht regeln? Oder ist da noch irgendwo ein PWM-Takt? Wenn ja, dann würde ich mir "Über Fehlsteuerungen durch Störimpulse" schon sorgen machen, so einfach ist das nämlich nicht. > Ich werd mal ein wenig mit dem was ich mir vorstelle herumspielen. Mach das mal, nur so kann man auch etwas lernen. Wenn dann Probleme auftreten, kannst Du dich ja nochmal hier melden. Oder du beschreibst einfach mal dein Gesamtkonzept, so ganz habe ich das noch nicht verstanden. Vielleicht kommen dann noch ein paar Ideen/Verbesserungsvorschläge, die dir einiges an Arbeitszeit sparen können.
Das Netz nimmt man vom Netz. Am sinnvollsten hinter dem Trafo. Falls es eine Phasenverschiebung geben wuerde, dann merkt man das ja am Strom. Dann kann man ja schieben. Wichtig ist ein Filter, das die Oberwellen wegmacht.
Ich verwende keinen Netztrafo um dem Problem mit der Phasenverschiebung aus dem Weg zu gehen. Die sollte zwar für die Vollbrücke egal sein wenn man ihre Steuerspannung ebenfalls nach dem Trafo abnimmt, aber ich sehe auch keinen Vorteil in der Verwendung eines Trafos. Vor der Vollbrücke soll sich ein einfacher Gegentaktwandler befinden. Diesen kann man wie eine Class-D Endstufe steuern, sodaß er einen sinusförmigen Strom abgibt. Die Modulation einer Halbwelle muß jeweils mit dem Nulldurchgang gestartet werden. Die Störimpulse kämpfen gegen ein recht starres Netz. Dieses müssen sie erstmal überlagern bevor es da Probleme geben kann.
Ben _ schrieb: > Vor der Vollbrücke soll sich ein einfacher Gegentaktwandler befinden. > Diesen kann man wie eine Class-D Endstufe steuern, sodaß er einen > sinusförmigen Strom abgibt. Die Modulation einer Halbwelle muß jeweils > mit dem Nulldurchgang gestartet werden. Wenn Du schon eine H-Brücke und einen Trafo für den Gegentaktwandler hast, wozu brauchst Du dann noch mal die zweite Vollbrücke hinter dem Trafo? Der Trafo kann doch schon äußerst gut Wechselstrom abgeben. Vor dem Problem den Ausgangsstrom zu regel stehst Du doch auch so. Axel
Bei 12-20V eingangsseitig bekommt der Wandler keine Vollbrücke, sondern eine mittelpunktgespeiste Gegentaktschaltung. Ich brauch die sekundärseitige Gleichrichtung des Wandlers auch als Rückstromsperre damit kein Strom vom Netz zu den Solarzellen kommt oder mir sinnlos den Trafo heizt. Würde wahrscheinlich in einem Kurzschluß enden, weil der Trafo nicht auf 50Hz ausgelegt ist. Die Erzeugung des sinusförmigen Ausgangsstromes geht sowieso nur über eine einigeraßen hochfreqente PWM-Lösung (angestrebt: 60-100kHz). Entsprechende Bauteile dafür brauche ich also auf jeden Fall.
Michael H. schrieb: > die arme led... > eine antiparallele diode gegen die durchbruchspannung wär doch wirklich > nicht zu teuer gewesen.Beitrag melden | Bearbeiten | Löschen | Im wahren Leben würde man die beiden LEDs wohl direkt parallel schalten und mit gemeinsamen Vorwiderständen betreiben, so dass sie sich gegenseitig antiparallel sind - wenn man das mal so formulieren darf. Sonst wären nach die wohl schon nach der ersten Sinusschwingung tot.
VERDAMMT!!! Ausgerechnet jetzt so kurz vor dem Wochenende fehlt mir ein IR2113. Einen hab ich noch, brauche aber zwei. Zum K*tzen!!
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