Hi Leute,
ich habe einen DC-DC Wandler entwickelt und die Ausgangskapazität mit 3
Elektrolykondensatoren (470 uF) ausgestattet, die jeweils 400 V
aushalten. Zusammen sind es 1200 V und auf die Ausgangsspannung (700 V)
abgestimmt.
Mein Betreuer hat mir nun dazu einen 100n Metallfilm Kondensator
gegeben. Mir ist seine Aufgabe in diesem Zusammenhang aber nicht ganz
klar.
Soweit ich mich mit Kondensatoren auskenne, haben
Elektrolytkondensatoren relativ große parasitäre Komponenten, darunter
auch ein hohe ESI. Metallfilm Kondensatoren sind in diesem Aspekt
besser.
Die Schaltfrequenz liegt bei 1kHz und als Schalter wird ein IGBT
verwendet.
Die Schaltung habe ich beigefügt.
Kann mir wer erklären, was der kleine Kondensator genau bewirkt?
Vielen Dank für eure Antworten schon mal.
Gruß
Hans schrieb:> Soweit ich mich mit Kondensatoren auskenne, haben> Elektrolytkondensatoren relativ große parasitäre Komponenten, darunter> auch ein hohe ESI.
Was versteht man denn unter "ein hohe ESI". Selbst Wiki weiß da nicht
weiter.
Hallo Unwissender,
Unwissender schrieb:> Was versteht man denn unter "ein hohe ESI". Selbst Wiki weiß da nicht> weiter.
Danke für deinen Hinweis. Es muss natürlich ESL heißen, was für
equivalent series inductance steht.
Tut mir Leid, falls ich für Verwirrung gesorgt habe.
Der stehende Elko hat eine Induktivität von schätzungsweise 30...50nH.
Bei drei in Serie kommt da schon einiges an Induktivität zusammen. Der
Foliencap soll mit seiner kleineren Induktivität die der Elkos
"kurzschließen". Dazu müssen die Elkos und der Foliencap aber ganz dicht
beieinander stehen und überflüssige Leitungswege vermieden werden.
Wenn es eine Resonanz dieser Kappazitätsanordnung gibt, lohnt es sich
die 100nF zu vergrößern, beispielsweise durch Parallelschalten eines
weiteren 100nF Caps direkt neben dem anderen.
Hi Kondi,
Kondi schrieb:> Der stehende Elko hat eine Induktivität von schätzungsweise 30...50nH.> Bei drei in Serie kommt da schon einiges an Induktivität zusammen. Der> Foliencap soll mit seiner kleineren Induktivität die der Elkos> "kurzschließen". Dazu müssen die Elkos und der Foliencap aber ganz dicht> beieinander stehen und überflüssige Leitungswege vermieden werden.>> Wenn es eine Resonanz dieser Kappazitätsanordnung gibt, lohnt es sich> die 100nF zu vergrößern, beispielsweise durch Parallelschalten eines> weiteren 100nF Caps direkt neben dem anderen.
vielen Dank für deine Erklärung. Ich glaube, ich habe es nun verstanden:
Die Ausgangsspannung besteht aus einer Gleichspannung mit einer
überlagerten Wechselspannung (Spannungsrippel). Betrachten wir die
Wechselspannungsanalyse (hochfrequenter Rippel) und nehmen an, dass die
Kondensatoren kurzgeschlossen sind, weil:
X_C=1/wC -> sehr klein bei sehr großem 2*pi*f
Es bleiben also die parasitären Induktivitäten übrig, weil
X_L=wL
Ist die Kapazität parallel zu den drei Elkos mit der sehr kleinen ESL,
wird die Wirkung der Elko ESLs gemindert.
Dazu kommt aber eine neue Frage auf:
Was passiert, wenn ich den Foliencap weglasse? Dann sind da drei relativ
große ESLs vorhanden. Da da aber kein wirklicher Strom fließt, der
ständig seinen Weg ändert (wie es beispielsweise bei der Kommutierung
zwischen IGBT und Ausgangsdiode ist), können da keine hohen Spannungen
induziert werden. Ein Rauschen (Noise) Problem kann es meiner Ansicht
nach nicht sein. Oder täusche ich mich da?
Danke und Gruß
Wenn der Strom auf die Diode kommutiert ändert sich plötzlich die
Stromrichtung im Kondensator. Die am ESL abfallende Spannung wird dem
Kndesator aufgesetzt und diese sieht der Schalter(hier IGBT). Der ESL
gehöht genauso zum Kommutierungskreis und dieser soll immer (ok fast
immer) niederinduktiv sein. Ein kleinen Folienko der hohen Ripple
aushält und wenig ESL hat kann man einfacher nahe der für die
kommutierung kritischen Bauteile plazieren. Die großn "langsamen" Elkos
können dann etwas weiter weg sein.
MFG
>Was passiert, wenn ich den Foliencap weglasse? Dann sind da drei relativ>große ESLs vorhanden. Da da aber kein wirklicher Strom fließt, der>ständig seinen Weg ändert (wie es beispielsweise bei der Kommutierung>zwischen IGBT und Ausgangsdiode ist), können da keine hohen Spannungen>induziert werden.
Ich weiß jetzt nicht, wo die Schaltung genau eingesetzt wird. Aber
impulshafte Ladeströme haben Harmonische und die sehen die großen ESLs
der Elkos dann schon. Könnte sich in einem vergrößerten Ripple äußern.
Auch impulshafte Lastströme profitieren von einer kleinen Quellimpedanz.
Hi Kondi,
Kondi schrieb:>> Ich weiß jetzt nicht, wo die Schaltung genau eingesetzt wird. Aber> impulshafte Ladeströme haben Harmonische und die sehen die großen ESLs> der Elkos dann schon. Könnte sich in einem vergrößerten Ripple äußern.> Auch impulshafte Lastströme profitieren von einer kleinen Quellimpedanz.
Sie wird zur Geschwindigkeitsregelung eines Synchrongenerators
eingesetzt.
Ich werde meinen Betreuer noch mal nachfragen, welche Gefahr lauert,
wenn der Kondensator weggelassen wird. Wichtig ist nun erstmal, dass ich
verstanden habe, was genau er bewirkt bzw. bewirken soll.
Andreas K. schrieb:> Links von D7, zwischen L1 und R2 geht die Leitung einfach durch. Ist das> Absicht?
Jap, das ist Absicht und so gewollt. :)
Vielen Dank und Gruß
Hi,
hgd schrieb:> Der IGBT macht nichst anderes als R1 und R2 aufzuheizen, egal was du da> noch drum herum baust!
Das stimmt, im Widerstand R1+R2 wird Leistung in Wärme umgesetzt.
Gruß
Hi!
Das theorethische Verständnis hast du hier bekommen. Die praktische
Seite lässt sich mit der Schaltung, einem Oszi und dem optionalen
Kondensator erschlagen.
Gruß
PP
>Die Schaltfrequenz liegt bei 1kHz und als Schalter wird ein IGBT>verwendet.
Wenn ich es recht sehe, hat die Spule L1 815nH - richtig? Also rund 1µH.
Bei 1kHz würden die Spulenströme vermutlich recht große Werte annehmen
(rumms ....)
Hans schrieb:> Jap, das ist Absicht und so gewollt. :)
Ich glaub aber nicht, das die da auch sein soll.
Oder wird das ein 1:1 Spannungswandler ohne Potentialtrennung?
Hi,
zunächst einmal großes Lob, dass ihr nicht nur meine Fragen beantwortet,
sondern auch Fragen stellt bzw. Denkansätze/Anreize gibt. So ist es eine
rege Diskussion, von der ich auf jeden Fall neues dazulernen kann.
Um auf eure Beiträge einzugehen:
Jens G. schrieb:> Wenn ich es recht sehe, hat die Spule L1 815nH - richtig? Also rund 1µH.> Bei 1kHz würden die Spulenströme vermutlich recht große Werte annehmen> (rumms ....)
Nicht ganz, Jens. Die Spule hat theoretisch 733 nH, praktisch um die 780
nH. Aber ja, es bleibt bei rund 1 uH.
Inwiefern fließen in der Spule große Ströme, so dass es rums macht? Ist
das nicht vielmehr die Charakteristik eines Kondensators? Ist es nicht
eher so, dass in Spulen hohe Spannungen induziert werden aufgrund der
recht schnellen Änderung des Stromes?
Falls du das meinst, dann stimme ich dir zu. Und ja, diese sind
berücksichtigt, so dass die Komponenten einiges an mehr an Spannungen
aushalten können als die Ausgangsspannung der Schaltung.
Oder möchtest du auf etwas anderes hinaus und ich kann dir nur nicht
folgen? Falls ja, würde ich deine Intention gerne verstehen.
Fralla schrieb:> Wenn vor dem B6 Gleichrichter drei Drosseln (große) wären, würde es Sinn> machen. Ein Boost Konverter....
Vor dem Gleichrichter befinden sich drei große Drosseln. Und ja, es ist
ein Boost converter :)
Andreas K. schrieb:> Ich glaub aber nicht, das die da auch sein soll.> Oder wird das ein 1:1 Spannungswandler ohne Potentialtrennung?
Nein, es ist ein 1:x boost converter ohne Potentialtrennung. Tut mir
Leid, ich hätte vielleicht mehr Input geben sollen, damit ihr mir nicht
alles aus der Nase ziehen müsst.
Freundliche Grüße
Dann es eine einfach 3-Phasen PFC, single-switch Ausführung damit es
einfach ist. ;) Dann ist auch klar was die Drossel sein sollte. Wobei
wieso nur 1kHz takten? Der IGBT so stark, passt aber zum rest nicht...
Fralla schrieb:> Dann es eine einfach 3-Phasen PFC, single-switch Ausführung damit es> einfach ist. ;) Dann ist auch klar was die Drossel sein sollte. Wobei> wieso nur 1kHz takten? Der IGBT so stark, passt aber zum rest nicht...
Ich glaube nicht, dass es PFC der richtige Begriff ist, wobei...
indirekt vielleicht doch :D
Vor dem Gleichrichter befindet sich ein Synchrongenerator, und der
liefert nur Wirkleistung, also cos(phi)=1. Die Phasenspannung ist in
Phase mit dem Phasenstrom, keine Phasendifferenz.
Warum nur ein single switch:
Die ganze Idee ist die Generatorgeschwindigkeit mittels eines Schalters
zu regeln anstelle eines herkömmlichen Wechselrichters. Die
Schaltverluste sind also geringer.
Was die kleine Induktivität in der Mitte der Schaltung sowie alles drum
herum angeht:
Im Englischen nennt man es Snubber circuit. Er soll den maximalen Strom
(Reverse Recovery Current von der Boost diode) die Schaltverluste vom
IGBT mindern.
Gruß
>Die ganze Idee ist die Generatorgeschwindigkeit mittels eines Schalters>zu regeln anstelle eines herkömmlichen Wechselrichters. Die>Schaltverluste sind also geringer.
Dafür hast du massiv höhere Verluste im Gleichrichter. Die eine Schalter
lösung ist nicht ameffizientesten. Ein 3-Phasen booster, also statt den
Dioden sechs IGBTs mit schneller Diode ist efizienter. Aber auch mehr
Regel und Ansteuraufwand.
"schnelle" Kondesatoren machen aber in beiden Varianten Sinn ;)
>Ich glaube nicht, dass es PFC der richtige Begriff ist, wobei...>indirekt vielleicht doch :D
Der Generator ist das Netz. Was mit dem Phasenstrom ohne gerehtelem
Booster passert kann man sich denken...
>Er soll den maximalen Strom>(Reverse Recovery Current von der Boost diode) die Schaltverluste vom>IGBT mindern.
Bei dem geringen Stom würde eine SiC auch gehen. Und den Snubber
überflüssig machen. Wobei es von diesen auh nicht rein verheizende gibt
(CAC).
MFG Fralla
Hi Fralla,
ich bin leider noch recht neu in der Materie und dementsprechend grün
hinter den Ohren - dafür aber auch umso neugieriger :D
Fralla schrieb:> Dafür hast du massiv höhere Verluste im Gleichrichter. Die eine Schalter> lösung ist nicht ameffizientesten. Ein 3-Phasen booster, also statt den> Dioden sechs IGBTs mit schneller Diode ist efizienter. Aber auch mehr> Regel und Ansteuraufwand.
Was genau meinst du mit einem 3-Phasen booster? So wie ich dich
verstehe, meinst du damit schlichtweg einen kontrollierten Gleichrichter
(wenn du sagst, dioden durch IGBTs ersetzen)?
>>Ich glaube nicht, dass es PFC der richtige Begriff ist, wobei...>>indirekt vielleicht doch :D> Der Generator ist das Netz. Was mit dem Phasenstrom ohne gerehtelem> Booster passert kann man sich denken...
Ich kann es mir leider nicht vorstellen. Mein booster ist ungeregelt
(kein geschlossener Regelkreis). Was genau passiert mit dem Strom und
wie sieht die Regelung aus, von der du sprichst?
>>(Reverse Recovery Current von der Boost diode) die Schaltverluste vom>>IGBT mindern.> Bei dem geringen Stom würde eine SiC auch gehen. Und den Snubber> überflüssig machen. Wobei es von diesen auh nicht rein verheizende gibt> (CAC).
Ja, an SiC habe ich (nachdem sich mein Projekt dem Ende nähert) auch
gedacht bzw. als Ausblick für zukünftige Projekte genannt. Wenn die
boost diode aus SiC besteht und der reverse recovery strom
vernachlässigbar klein ist, ist die ganze sache sicherlich sehr sehr
interessant. Ist sicherlich ein sehr spannendes Thema für eine
Abschlussarbeit :)
Gruß
>Was genau meinst du mit einem 3-Phasen booster? So wie ich dich>verstehe, meinst du damit schlichtweg einen kontrollierten Gleichrichter>(wenn du sagst, dioden durch IGBTs ersetzen)?
Ja so ungefähr. Die IGBTs werden aber getaktet wie bei einer einfachen
1-Phasen PFC.
>Was genau passiert mit dem Strom und wie sieht die Regelung aus, von der >du
sprichst?
Mn verwendet eine Kaskadenregelung. Ein lansgamer Spannungsregler gibt
die höhe des Phasenstromes vor. Dieser Wert wird mit der jeweiligen
Phaenspannugn multipliziert. Dieses Signal geht auf drei (für jede Phae
ein eigener) schnelle Stromregler mit welchen dann das PWM-Signal
erzeugt werden kann.
>Ja, an SiC habe ich (nachdem sich mein Projekt dem Ende nähert) auch>gedacht bzw. als Ausblick für zukünftige Projekte genannt
Auch eine Abschlussarbeit sollte aktuelle Technologien einsetzen. In
solchen Fällen ist SiC absoluter Stand der Technik.
MFG
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