Tiefsetzsteller zum Einsatz in Elektrofahrzeugen (Antrieb)

#2848668
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Hallo!
im Zuge meiner BA muss ich einen DC/DC Wandler Projektieren.
Es waren bereits einige Bauteile (MOSFETs, Treiber und Spulen) 
vorhanden, die ich verwenden soll.

Es sollen drei gleichartige Tiefsetzsteller a ca. 10kW aufgebaut werden, 
die dann parallel geschaltet werden, um den Gesamtausgangsstrom zu 
erhöhen.

Nun kommen bei mir ein paar fragen auf (stehe wahrscheinlich auf dem 
Schlauch :-/)

Eingangsseitig schicke ich knapp unter 200V aus einem LiFePo4 
Akkumulator rein.
Ausgangsseitig sollen am Umrichter dann 96V anliegen. Das E-Fahrzeug hat 
eine Leistung von 27KW (laut Aufgabenstellung) Sind hier die Spulen dann 
nicht zu klein gekauft worden?

oder habe ich den Sekundärseitigen Strom von 104,2 A pro Modul falsch 
berechnet? (für die Berechnung takte ich mit T=50kHz, U=200V,L=70µH)

Danke!

Gruß
Angehängte Dateien:
#2848754
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Tom F. schrieb:
> Auch falls das hier gehen würde, so muss dieses Teil universell
> einsetzbar sein.

Also eine eierlegende Wollmilchsau bei 200V und 20kW! konstruieren und 
noch nie einen Schaltregler selbst erfolgreich gebaut.
Sorry, aber das wird so nichts, ehe du mit kW und Spannungen > 60V 
anfängst solltest du erst mal einen für 12V auf 6V und 1A erfolgreich 
designen und real zum laufen bringen. Dann probier 10fachen Strom, aber 
wenn du mit dem oben genannten anfängst dann endet das mit einem großen 
Funken.
Meine Meinung
#2848763
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Udo Schmitt schrieb:
> Tom F. schrieb:
>> Auch falls das hier gehen würde, so muss dieses Teil universell
>> einsetzbar sein.
>
> Also eine eierlegende Wollmilchsau bei 200V und 20kW! konstruieren und
> noch nie einen Schaltregler selbst erfolgreich gebaut.
> Sorry, aber das wird so nichts, ehe du mit kW und Spannungen > 60V
> anfängst solltest du erst mal einen für 12V auf 6V und 1A erfolgreich
> designen und real zum laufen bringen. Dann probier 10fachen Strom, aber
> wenn du mit dem oben genannten anfängst dann endet das mit einem großen
> Funken.
> Meine Meinung

Das muss so irgendwie was werden, kann ja nicht aufgeben... natürlich 
hau ich erst mal 12V rein und steuer die MOSFETS mit nem Rechtecksignal 
an und schau dann ob 6V rauskommen ;-) aber ich mach mir grad noch 
Sorgen um meine Spule...

glaub fast da hab ich in der Rechnung irgendwas übersehen...
Gast #2848778
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Ganz einfache Überschlagung:
Bei 10kW pro Wandler muss die Spule bei ca 100V Ausgangsspannung 100A 
liefern können, im Falle des nichtleitenden oberen Transistors 
(Freilauf).
Daher ist deine Spule auf jeden Fall zu klein.

Nur mal so als Frage: Hast du jemals einen Buck-Wandler gebaut oder in 
Betrieb genommen? Also auch etwas anderes gesehen als diese 
Prinzipskizze von oben?
(Firma: matzetronics) #2848781
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Tom F. schrieb:
> Das E-Fahrzeug hat
> eine Leistung von 27KW (laut Aufgabenstellung)

Im Betrieb oder beim Anfahren? Vergiss nicht, das beim Anfahren locker 
mal die doppelte Leistung zusammenkommen kann. (Anfahren am Berg mal 
weggelassen)

Tom F. schrieb:
> Sind hier die Spulen dann
> nicht zu klein gekauft worden?

Das wissen wir natürlich nicht, aber alleine die Drahtstärke dürfte bei 
100 Ampere den einen oder anderen Kupferhändler reich machen. 
Überschlägig geschätzt, müssten die mindest 15 mm^2 Querschnitt haben. 
(bei 6A/mm^2)
Der Ansatz ist einfach schlecht. E-Autos müssen gute Wirkungsgrade 
haben, um die Batterieleistung auf den Boden zu bringen und jeder 
Stellbaustein zwischen Batterie und Motorelektronik ist da fehl am 
Platz. Teil also die Batterieblöcke in 2 * 100 Volt, wie oben schon 
vorgeschlagen.
#2848782
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habs so versucht:

a= U2/U1 = 96V/200V = 0,48 => Tein = 0,48*20µs = 9,6µs
P2 = P1 = 10kW @ 50A Primärseitig

I2 = 104,2A bei U2 = 96V Sekundärseitig

DeltaI = (U1-U2)*(1/L)*(T-Tein) = 14,263A

Il = I0+(DeltaI/2)

=> wie komme ich auf I0?

glaub ich muss nochmal ne Nacht drüber schlafen... heut raff ichs nicht 
mehr
#2848827
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Tom F. schrieb:
> Das E-Fahrzeug hat
> eine Leistung von 27KW (laut Aufgabenstellung) Sind hier die Spulen dann
> nicht zu klein gekauft worden?

Jetzt wäre erst mal wichtig, ob 27 kW die Spitzenleistung ist, also die 
kurzzeitig maximal auftretende Leistung, oder ist das die Dauerleistung.
Falls das die Dauerleistung ist, dann ist vermutlich eine bestimmte 
Überlastfähigkeit gefordert.

Die Spulen müssen thermisch auf die Dauerleistung ausgelegt werden, die 
Spitzleistung bestimmt aber, wie viel Strom die Spulen aushalten müssen, 
ohne dass der Kern zu sehr in Sättigung geht.

Wenn die Spulen einen Dauerstrom von 70A aushalten und 27 kW die 
Spitzenleistung ds Antriebs ist, dann könnte die Dimensionierung so 
schon passen.

Dazu solltest du aber das Datenblatt der Spulen fragen, hier kann dir 
das niemeand beantworten.
#2848916
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Tom F. schrieb:
> Il = I0+(DeltaI/2)
>
> => wie komme ich auf I0?
Ist I0 nicht der DC Wert des Stromes?

no?

Mach dir eine Skizze und schau, wie der Strom durch die Drossel aussieht 
und schau, welche Unbekannten du weiter eliminieren kannst. Tipp: Ergibt 
sich aus dem Tastgrad, Ein- und Ausgangsspannung, Lastwiderstand etc.

Wenn das nicht zum Ziel führt:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/abw_hilfe.html


MfG
Gast #2848954
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Tom F. schrieb:
> glaub ich muss nochmal ne Nacht drüber schlafen... heut raff ichs nicht
> mehr

Rechnung passt doch. Nur wenn du an der Stelle schon rechnest macht mich 
das nachdenklich...

- Mittlerer Spulenstrom gut 100A (Leistung)
- 20% drauf als Peak-Strom (hier sinds nur 7A wegen der großen 
Induktivität)
> Spulenauslegung: Sättigung 125A (hier 111A), thermisch 104A

I0 (der Eingangsstrom?)
- Mittel 50A (aus Leistung)
- Max hier 111A
- Stromverlauf: 0A (taus), Rampe 97A-111A (ton), ...

ohne Schaltvorgänge, Verluste, etc.


Stephan
#2849862
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Düsendieb schrieb:
> auch an einem neuen Tag wird die Idee mit der
> Wirkungsgradverschlechterungsmaschine nicht besser.
>
> Für so große Leistungen taugt der einfache Abwärtswandler nicht.

Es geht ja nicht darum ob ich das so mache oder nicht...
Die Aufgabenstellung ist es einen solchen Tiefsetzsteller zu entwerfen 
und hierbei muss ich dann das Bestmögliche daraus machen
Gast #2850417
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Oder lese Dich mal zum Thema Mehrphasenwandler ein.

Leider musste ich in letzter Zeit mehrmals einen traurigen Tip geben:
Ohne Erfahrung ist das alleine und in kurzer Zeit (< 1 Jahr) mit 
vernünftigem Wirkungsgrad nicht zu schaffen!
Bei solchen Leistungen treten Effekte auf, von denen Du noch nie gehört 
hast.
Beitrag "Re: Boost Converter / Step Up mit 150mV eingang"

Das Konzept ist einfach Murks.
Überlege, wenn Du schon nicht 100V-Akkus verwenden willst, ob Du den 
96V-Regler auf 200V "pimpen" kannst.
#2850430
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eProfi schrieb:

> Leider musste ich in letzter Zeit mehrmals einen traurigen Tip geben:
> Ohne Erfahrung ist das alleine und in kurzer Zeit (< 1 Jahr) mit
> vernünftigem Wirkungsgrad nicht zu schaffen!
> Bei solchen Leistungen treten Effekte auf, von denen Du noch nie gehört
> hast.

Naja, anscheinend reicht es ja, eine vernünftige Simulation
abzuliefern. Da ist die Wahrscheinlichkeit, das sie funktioniert
schon mal wesentlich grösser. :-)
Gruss
Harald

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