Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Rückspeisung ins Netz aus Zwischenkreis


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von Patrick L. (crashdemon)


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Hallo Zusammen,

ich habe mal eine Frage. Nehmen wir mal an ich habe ein DC-Ladegerät das 
zunächst einmal nur in eine Richtung funktioniert. Also von AC 
(Netzseitig) nach DC (Batterieseitig). Das würde man vermutlich so 
aufbauen, dass man zunächst eine PFC hätte die auf eine konstante 
Zwischenkreisspannung anheben würde. Also sowas wie:

https://www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/Williams_power_factor_1.jpg

Und dann würde man über einen DCDC-Wandler die Ausgangsspannung 
entsprechend erhöhen, damit der gewünschte Ladestrom in die 
Batterie\Akku fließt.

Wie wäre es, wenn man mit ein und der selben Schaltung auch aus der 
Batterie wieder in das Netz zurückspeisen können möchte?

Dann bräuchte man doch eine Bidirektionale PFC wie auch DCDC-Wandler. 
Wie würde man das konkret umsetzen?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Patrick L. schrieb:
> Wie würde man das konkret umsetzen?

Da es keinen Gleichrichter gibt, der aus Gleichspannung wieder 
Wechselspannung macht, ist dieser Weg erstmal eine Einbahnstrasse.

Es gibt es z.B. die Möglichkeit, einen normalen Eisenkerntrafo als 
Ladetrafo zu nehmen und den bei Bedarf in die andere Richtung zu 
benutzen, z.B. angetrieben durch MOSFets. So habens alte USVs und 
Wechselrichter gemacht. Moderne machen das ohne den dicken 
Eisenkerntrafo und dafür mit Schaltnetzteil.

'Ins Netz zurückspeisen' ist übrigens keine einfache Sache. Bei der 
geringsten Phasenabweichung des Netzes von deiner Rückspeisung gibts 
Trauer, denn du kannst das Wechselstromnetz nicht steuern, sondern musst 
dich nach ihm richten.

: Bearbeitet durch User
von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Das willst du nicht selbst bauen :-)
Such mal in der Solarbranche (Wechselrichter mit Batterie) oder in der 
Bootstechnik, da wird genau sowas gebraucht und benutzt.

von Patrick L. (crashdemon)


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Matthias S. schrieb:
> Da es keinen Gleichrichter gibt, der aus Gleichspannung wieder
> Wechselspannung macht, ist dieser Weg erstmal eine Einbahnstrasse.

Jop. Das bedeutet, dass man Quasi-Parallel an den Zwischenkreis der PFC 
ein Wechselrichter schaltungsmäßig dran baut der dann entsprecheden aus 
dem DC wieder ein AC macht in dem er über eine PWM eine im Mittel 
Sinusförmige Spannung erzeugt.

Schade. Dachte da gibt es irgend eine möglichkeit elegant mehr Teile der 
PFC Schaltung für die Rückspeisung zu übernehmen..

H.Joachim S. schrieb:
> Das willst du nicht selbst bauen :-)
> Such mal in der Solarbranche (Wechselrichter mit Batterie)

Ne, wollte mir nur eine paar Impressionen sammeln. Ja, ist mir geläufig, 
dachte da gibt es vllt. noch irgendwas was ich übersehen habe :-)

von Alexander (Gast)


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Patrick L. schrieb:
> Jop. Das bedeutet, dass man Quasi-Parallel an den Zwischenkreis der PFC
> ein Wechselrichter schaltungsmäßig dran baut der dann entsprecheden aus
> dem DC wieder ein AC macht in dem er über eine PWM eine im Mittel
> Sinusförmige Spannung erzeugt.

Einphasig oder dreiphasig?

Gekauft oder zum Selbstbau?

von Patrick L. (crashdemon)


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Einphasig oder Dreiphasig spielt für mich Primär erstmal keine Rolle. 
Einphasig kann man für den geradeausfall erstmal betrachten.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Beim Rückspeisen hast du immer das Problem, das das Netz der Chef ist, 
deine Einspeisung muss sich also erstmal in der Frequenz und Phasenlage 
mit dem Netz synchronisieren.
Die Einspeisung erfolgt dann, indem der Wechselrichter mit seiner 
Leistung auf die vordere Flanke des Netzsinus 'drückt', d.h. er probiert 
ganz vorsichtig, die Frequenz zu erhöhen (und misst dabei den Strom, den 
er liefert). Er hört dann auf damit, wenn er soviel Strom ins Netz 
speist, wie er liefern kann.
Der umgekehrte Vorgang passiert ja, wenn man einen Verbraucher aufs Netz 
schaltet - dieser möchte die Turbine im Kraftwerk abbremsen.
Ein Solar-WR muss dann auch die Phasenlage zurückdrehen, wenn die Wolken 
kommen. Liefert er gar nichts mehr, muss seine Phasenlage wieder genau 
dem Netz entsprechen und er 'schwingt' nur mit, bzw. lädt die Akkus.

: Bearbeitet durch User
von Al3ko -. (al3ko)


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Patrick L. schrieb:
> Einphasig oder Dreiphasig spielt für mich Primär erstmal keine Rolle.
> Einphasig kann man für den geradeausfall erstmal betrachten.

Ich persönlich halte das Projekt für spannend und auch durchaus machbar. 
Mit aktiven Gleichrichter (Schalter anstelle Dioden) kann man Leistung 
in beide Richtungen (AC->DC und DC->AC) gleichermaßen realisieren, ohne 
dass sich der Schaltungsaufwand des Wechselrichters/Gleichrichtes 
ändert.

Kernpunkt ist, wie Matthias bereits schrieb, die Synchronisierung mit 
dem Netz. Das geschieht mittels PLL und ist weitreichend dokumentiert 
(Die DSPs von TI haben sogar entsprechende Bibliotheken dafür).

Sobald die PLL vernünftig läuft, ist der Rest relativ unkompliziert. Man 
muss "nur" die Regelschleife entsprechend auslegen.

Einphasig ist n bisschen komplizierter, weil der PI Regler nicht zu 100% 
läuft. Aber dafür gibt es den Resonanzregler. Und auch die PLL ist ein 
wenig aufwendiger, aber machbar.

Dreiphasig ist unkompliziert. Da hilft Clark-Park, so dass man einen 
gewöhnlichen PI Regler verwenden kann. Ist im Prinzip wie ne 
Motoransteuerung.

AC->DC oder DC->AC hängt dann letztendlich davon ab, wie Strom und 
Spannung zueinander stehen. Und das wird softwareseitig realisiert.

Melde dich ruhig bei weiteren Fragen.

Gruß,

von Patrick L. (crashdemon)


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Matthias S. schrieb:
> Die Einspeisung erfolgt dann, indem der Wechselrichter mit seiner
> Leistung auf die vordere Flanke des Netzsinus 'drückt', d.h. er probiert
> ganz vorsichtig, die Frequenz zu erhöhen (und misst dabei den Strom, den
> er liefert). Er hört dann auf damit, wenn er soviel Strom ins Netz
> speist, wie er liefern kann.

Ahh ok. Ich hatte immer angenommen, dass ein Wechselrichter ein ganz 
klein wenig die Spannung anhebt und wegen der niedrigen Impendanz des 
Netzes deswegen auch nicht viel Spannung dafür braucht damit der 
gewünschte Strom fließt. Aber deine Erklärung ist logischer, weil sich 
so ja auch eine rotierende Masse (Generator) verhalten würde.

Al3ko -. schrieb:
> Mit aktiven Gleichrichter (Schalter anstelle Dioden) kann man Leistung
> in beide Richtungen (AC->DC und DC->AC) gleichermaßen realisieren, ohne
> dass sich der Schaltungsaufwand des Wechselrichters/Gleichrichtes
> ändert.

Ok, das beudeutet das man die Dioden in dem Brückengleichrichter z.B. 
durch FETs oder IGBT ersetzt und diese dann entsprechend ansteuert das 
diese die negative Halbwelle "hochklappen". Man müsste dann ziemlich 
genau den Nulldurchgang des Netz-Sinus erkennen. Die Rückspeisung würde 
dann analog verlaufen. Klingt in der Tat sehr interessant!

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