Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dreiphasen-Wechselrichter: Neutralleiter


von Dieter A. (Gast)


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Hallo,
ich bin dabei, einen Dreiphasen-Wechselrichter zu bauen. Dient zu 
Demonstrationszwecken (Ausgang 24V AC, 1A). Schaltungstechnisch 3x 
Halbbrücke mit PWM.
Ich bin gerade am Überlegen, wie man in einem solchen Fall den 
Neutralleiter erzeugt. Bei USV-Anlagen wird dafür wohl ein (Spar-)Trafo 
verwendet. Hier scheint man stattdessen einen kapazitativen 
Spannungsteiler zu benutzen: 
https://www.freeenergyplanet.biz/green-energy/images/2570_1055_98-four-leg-interfacing-inverter-simulink.jpg

Hat jemand Erfahrung damit? Bin mir nicht sicher, wie die Kondensatoren 
dimensioniert werden, soll ja idealerweise lastunabhängig sein. Oder 
gibt es noch andere Ansätze?

von Al3ko -. (al3ko)


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Dieter A. schrieb:
> Ich bin gerade am Überlegen, wie man in einem solchen Fall den
> Neutralleiter erzeugt

Wofür brauchst du den Neutralleiter konkret? Im gezeigten Link hast du 
einen Dreiphasen-Vierleitersystem, was eher unüblich ist in Dreiphasen 
Wechselrichtern.

Gruß,

von Dieter A. (Gast)


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Al3ko -. schrieb:
> Dieter A. schrieb:
>> Ich bin gerade am Überlegen, wie man in einem solchen Fall den
>> Neutralleiter erzeugt
>
> Wofür brauchst du den Neutralleiter konkret? Im gezeigten Link hast du
> einen Dreiphasen-Vierleitersystem, was eher unüblich ist in Dreiphasen
> Wechselrichtern.
>
> Gruß,

Zu Lehr- und Versuchszwecken. Aktuell wird das mittels Trafo gemacht, 
der aber immer eine Dreiphasensteckdose in der Nähe braucht.

von Carsten W. (eagle38106)


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Bei einer symmetrischen Last funktioniert der Kondensator-Teiler für den 
N-Leiter. ...und da brauchst Du ihn eigentlich auch nicht. Bei einer 
asymmetrischen Belastung wirst Du Dir mit Kondensatoren eine 
Sternpunktverschiebung einhandeln. Besser ist es dann, mit einer 
symmetrischen +/- Versorgungsspannung die Halbbrücken zu speisen. Die 
gemeinsame Masse bildet dann den N-Leiter und die negative Versorgung 
das Bezugspotential Deiner Schaltung.

von Carsten W. (eagle38106)


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Bei 24V ac Ausgangsspannung könntest Du Dir auch überlegen, ob Du nicht 
drei Audioendstufen-ICs mit passender Leistung verwenden willst. Da gibt 
es dann den Kurzschlußschutz inklusive. (Für eine Demo-Anwendung 
vielleicht sinnvoll).

Beitrag #5511762 wurde von einem Moderator gelöscht.
von hinz (Gast)


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Carsten W. schrieb:
> Bei 24V ac Ausgangsspannung könntest Du Dir auch überlegen, ob Du
> nicht
> drei Audioendstufen-ICs mit passender Leistung verwenden willst. Da gibt
> es dann den Kurzschlußschutz inklusive. (Für eine Demo-Anwendung
> vielleicht sinnvoll).

Dann hat er immer noch kein System mit Neutralleiter.

von hinz (Gast)


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Dieter A. schrieb:
> Hat jemand Erfahrung damit? Bin mir nicht sicher, wie die Kondensatoren
> dimensioniert werden, soll ja idealerweise lastunabhängig sein. Oder
> gibt es noch andere Ansätze?

Das funktioniert schon, die Elkos sind ähnlich zu dimensionieren wie bei 
einer Audioendstufe mit asymmetrischer Versorgung.

Anderer Ansatz wäre drei galvanisch getrennte DC/DC-Wandler (gibts auch 
fertig für kleines Geld) und daraus die drei Spannungen gegen N zu 
machen.

Beitrag #5511817 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Carsten W. (eagle38106)


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hinz schrieb:
> Dann hat er immer noch kein System mit Neutralleiter.

Nun, es sollten schon Endstufen mit symmetrischer Versorgung sein...

hinz schrieb:
> Das funktioniert schon, die Elkos sind ähnlich zu dimensionieren wie bei
> einer Audioendstufe mit asymmetrischer Versorgung.

Welche Audioendstufe mit asym. Versorgung hat den in Reihe geschaltete 
Elkos in der Versorgung?

> Anderer Ansatz wäre drei galvanisch getrennte DC/DC-Wandler (gibts auch
> fertig für kleines Geld) und daraus die drei Spannungen gegen N zu
> machen.

Jetzt kommt Raumpatrouille Orion mit Overkill! :-)

von hinz (Gast)


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Carsten W. schrieb:
> Welche Audioendstufe mit asym. Versorgung hat den in Reihe geschaltete
> Elkos in der Versorgung?

Die hat den Elko am Ausgang.

von Elektrofan (Gast)


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von Al3ko -. (al3ko)


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Irgendwie habe ich das Problem immer noch nicht verstanden.

Er möchte einen Neutralleiter in sein System einbringen. Ist das alles? 
Wenn ja, wo ist das Problem? Nimm einen Leiter und führe ihn an den 
Mittelpunkt des Zwischenkreises zurück.

Gruß,

von Carl D. (jcw2)


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Dieter A. schrieb:
> Hallo,
> ich bin dabei, einen Dreiphasen-Wechselrichter zu bauen. Dient zu
> Demonstrationszwecken (Ausgang 24V AC, 1A). Schaltungstechnisch 3x
> Halbbrücke mit PWM.
> Ich bin gerade am Überlegen, wie man in einem solchen Fall den
> Neutralleiter erzeugt. Bei USV-Anlagen wird dafür wohl ein (Spar-)Trafo
> verwendet. Hier scheint man stattdessen einen kapazitativen
> Spannungsteiler zu benutzen:
> 
https://www.freeenergyplanet.biz/green-energy/images/2570_1055_98-four-leg-interfacing-inverter-simulink.jpg
>
> Hat jemand Erfahrung damit? Bin mir nicht sicher, wie die Kondensatoren
> dimensioniert werden, soll ja idealerweise lastunabhängig sein. Oder
> gibt es noch andere Ansätze?

Das Schaltbild zeigt doch schon alles.
Der N geht zum Mittelpunkt der Zwischenkreisspannung.
Die Kondensatoren sind Teil der LC-Filter an jeden Außenleiter.

(das Schaltbild hat extra "Umgehungsstraße-Symbole" für sich kreuzende, 
aber nicht verbundene Leitungen, d.h. alles andere kreuzende IST 
verbunden)

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


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Wenn man keinen Mittelpunkt am Zwischenkreis hat, kann man eine 4. 
Halbbrücke damit beauftragen, die immer 50:50 taktet.

von Alexander (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> die immer 50:50 taktet.

Hi Matthias,
was genau bewirkt die 50:50 Taktung der 4. Halbbrücke in einer DC / AC 
Anwendung?

Gruß,

von hinz (Gast)


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Alexander schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> die immer 50:50 taktet.
>
> Hi Matthias,
> was genau bewirkt die 50:50 Taktung der 4. Halbbrücke in einer DC / AC
> Anwendung?

Das entspricht der halben Spannung des DC-Zwischenkreises.

von Al3ko -. (al3ko)


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hinz schrieb:
> Das entspricht der halben Spannung des DC-Zwischenkreises.

Aber nur rein mathematisch, da kein Energiespeicher an der 4. Halbbrücke 
vorhanden ist.
Darüber hinaus haben 3 Phasen Wechselrichter die unangenehme Eigenschaft 
von Common-Mode Spannungen, d.h. der N Punkt der Last springt verglichen 
mit dem Zwischenkreis (oder anders herum, der Zwischenkreis springt 
verglichen mit der Last).
Bei simplem 50:50 Tastgrad würde ich mich grundsätzlich mal 
interessieren, wie sich diese Common-Mode Spannung verhält, und ob/(wie 
stark) sich diese Common-Mode Spannung nach einer FFT bemerkbar macht.

Gruß,

von hinz (Gast)


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Ja, da gibts eben einiges zu beachten.

Besser wärs der TE würde mal genauer erzählen um was es ihm geht.

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


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Al3ko -. schrieb:
> Aber nur rein mathematisch, da kein Energiespeicher an der 4. Halbbrücke
> vorhanden ist.

Das ist auch bei jeder Phase so, solange da nix angeschlossen ist. Da 
der TE aber anscheinend den Nulleiter benutzen will, ist dann auch der 
Energiespeicher da, falls es eine Induktivität ist. Aber auch bei einer 
Glühlampe als Verbraucher zwischen einer Phase und dem neuen Nulleiter 
sind keine Probleme zu erwarten.

von Al3ko -. (al3ko)


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Matthias S. schrieb:
> sind keine Probleme zu erwarten.
Ich werde es mal simulieren - das interessiert mich jetzt wie gut oder 
schlecht diese 50:50 Taktung ist.

Matthias S. schrieb:
> Wenn man keinen Mittelpunkt am Zwischenkreis hat, kann man eine 4.
> Halbbrücke damit beauftragen, die immer 50:50 taktet.
Ich gehe davon aus, dass die 4. Brücke dasselbe Trägersignal verwendet 
wie die anderen 3 Phasen, also nicht phasenverschoben ist. Richtig?

Gruß,

von Nichtswisser-allesfrager (Gast)


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Alexander schrieb:
> was...bewirkt die 50:50 Taktung der 4. Halbbrücke (DC/AC)

hinz schrieb:
> Das entspricht der halben Spannung des DC-Zwischenkreises.

Al3ko -. schrieb:
> Aber nur rein mathematisch,

Du meinst: "Wo ist hier die Drossel des 2:1 Step-Down?"  :)
Genügt es der Spannung an dieser Stelle denn vielleicht,
nur im Durchschnitt anzuliegen (ich weiß es echt nicht)?

von temp (Gast)


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Das mit der 4. Halbbrücke und 50/50 Taktung geht aber nur wenn die 
anderen 3 Halbbrücken eine Sinus-PWM (gegen GND gesehen) machen. Die 
üblichen 3 Phasenwechselrichter verwenden hier aber diverse mögliche 
Kurvenformen um den möglichen Spannungshub auf 100% zur 
Versorgungsspannung zu bekommen (Popokurven u.s.w). Das hat aber zur 
Folge, dass der virtuelle Sternpunkt keine Gleichspannung bei Ub/2 ist, 
sondern recht sonderbare Formen annimmt. Und genau diese Form muss am 
Ende die 4. Halbbrücke generieren wenn da ein belastbarer Sternpunkt 
rauskommen soll.
Auch eine Versorgungsspannung mit Mittelpunkt geht nur mit einer 
Sinus-PWM.

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


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temp schrieb:
> Das mit der 4. Halbbrücke und 50/50 Taktung geht aber nur wenn die
> anderen 3 Halbbrücken eine Sinus-PWM (gegen GND gesehen) machen.

Davon gehe ich aus. Der TE redet ja von einem Dreiphasen-Wechselrichter, 
wobei 'Wechselrichter' ja im Allgemeinen für die Nachbildung von 
netzähnlichen Signalen steht. Hätte er einen FU für Motoren im Kopf, 
dann vermute ich, das er das auch geschrieben hätte.

Und ja - alle Signale werden synchron getaktet. Es sollte aber auch 
klappen, wenn man die PWM der 'Neutralleiter' H-Brücke deutlich höher 
taktet, z.B. 3 mal so hoch.

: Bearbeitet durch User
von Al3ko -. (al3ko)


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Matthias S. schrieb:
> Davon gehe ich aus. Der TE redet ja von einem Dreiphasen-Wechselrichter,
> wobei 'Wechselrichter' ja im Allgemeinen für die Nachbildung von
> netzähnlichen Signalen steht.
Die Generierung der Popokurven (Raumzeigermodulation / Space Vector 
Modulation) kann man u.A. durch die gezielte Injektion eines Offsets in 
alle drei Phasen erreichen. Alternativ rechnet man diskret die Dwell 
Times, wie es oft im AppNotes veranschaulicht wird. Letztendlich führt 
beides zum selben Ziel und es liegt am Programmierer, was für ihn am 
angenehmsten ist.

Im Dreiphasensystem ist diese Injektion des Offsets nur in den 
Phasenspannungen sichtbar, aber nicht in den Außenleiterspannungen, weil 
dieser Offset in allen drei Phasen gleich ist und sich bei der Bildung 
der Außenleiterspannung heraus kürzt.
U_A0(t) = U*sin(wt)+Popokurve(t)
U_B0(t) = U*sin(wt+120)+Popokurve(t)
U_C0(t) = U*sin(wt+240)+Popokurve(t)

U_AB(t) = U_B0(t)-UA0(t) = U*sin(wt+120)+Popokurve(t) - 
(U*sin(wt)+Popokurve0(t)) = U*sin(wt+120) - U*sin(wt)
Diese Popokurven sind auch in netzgeführten Anwendungen (Dreiphasig) 
weit verbreitet, um die volle Zwischenkreisspannung auszunutzen - also 
genau wie in elektrischen Antrieben.

> Und ja - alle Signale werden synchron getaktet. Es sollte aber auch
> klappen, wenn man die PWM der 'Neutralleiter' H-Brücke deutlich höher
> taktet, z.B. 3 mal so hoch.
Ich simuliere das mal bei Gelegenheit, und hoffe dann noch mal auf 
deinen Input. Wäre sicherlich auch interessant für die Gemeinde, das mal 
veranschaulicht zu bekommen.

Grußm

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


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temp schrieb:
> Die
> üblichen 3 Phasenwechselrichter verwenden hier aber diverse mögliche
> Kurvenformen um den möglichen Spannungshub auf 100% zur
> Versorgungsspannung zu bekommen (Popokurven u.s.w).

Auch ein 'echter' Sinus 3-Phasengenerator erreicht den vollen 
Spannungshub. Das kann man ausprobieren, indem man sich schnell mal den 
3-Phasen Umrichter von mir baut und nachmisst :-)
https://www.mikrocontroller.net/articles/3-Phasen_Frequenzumrichter_mit_AVR

Da kann man einmal mit Popokurven kompilieren und einmal mit purem 
Sinus. Der kleine Controller hat allerdings keine Timer und Pins mehr 
frei, um die 4. H-Brücke anzutreiben, so das man sich mit externer 
Hardware behelfen müsste.

: Bearbeitet durch User
von Al3ko -. (al3ko)


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Matthias S. schrieb:
> Auch ein 'echter' Sinus 3-Phasengenerator erreicht > den vollen
> Spannungshub.

Was ist ein "echter Sinus 3 Phasengenerator"? Dreiphasenwechselrichter 
mit Sinus - Dreieck Vergleich?

Der erreicht niemals den vollen Spannungshub. Deshalb ist 
Raumzeigermodulation so beliebt, weil man mit weniger 
Zwischenkreisspannung dieselbe Außenleiterspannungen erreichen kann.

Wenn ich etwas missverstehen sollte, bitte ich um Nachsicht und 
Erklärung deinerseits.

Gruß,

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Al3ko -. schrieb:
> Wenn ich etwas missverstehen sollte, bitte ich um Nachsicht und
> Erklärung deinerseits.

Es geht wohl nicht um den Betrieb von Drehstrommotoren.

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


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Al3ko -. schrieb:
> Was ist ein "echter Sinus 3 Phasengenerator"? Dreiphasenwechselrichter
> mit Sinus - Dreieck Vergleich?

Das ist einfach nur ein Wechselrichter, der am Ausgang Drehstrom ähnlich 
dem produziert, was wir vom EVU ins Haus bekommen. Drei um 120° 
versetzte Sinusspannungen:
http://www.zum.de/dwu/depotan/apem112.htm

von Carsten W. (eagle38106)


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Der Thread-Starter möchte 24V 1A ac mit drei Phasen plus N erzeugen.

               Zu *Demonstrationzwecken*.

Was soll denn hinten rauskommen? Reicht da ein PWM-Signal mit all seinen 
Störungen? Oder soll es ein schöner Sinus sein, damit man auf dem Oskar 
gut was sehen und verstehen kann?

Dazu müßte sich der Thread-Starter mal äußern. Danach kann man hier auch 
weiter über Lösungen diskutieren.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Al3ko -. schrieb:
> Deshalb ist
> Raumzeigermodulation so beliebt, weil man mit weniger
> Zwischenkreisspannung dieselbe Außenleiterspannungen erreichen kann.

Nein. Prinzipbedingt kann man mit H-Brücken eben nur maximal die 
Zwischenkreisspannung erreichen, im günstigsten Fall Rail-To-Rail. Das 
hat aber nichts mit 'Popo' oder Sinus zu tun, beide gehen bis an die 
Zwischenkreisspannung. 'Popo' Verlauf entspricht nur besser dem 
Drehmomentverlauf eines Motors, der dabei bei gleicher Energie mehr 
Durchzug bekommt (oder bei gleicher Kraft etwas Energie spart).

von Roland P. (pram)


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Carsten W. schrieb:
> Bei 24V ac Ausgangsspannung könntest Du Dir auch überlegen, ob Du nicht
> drei Audioendstufen-ICs mit passender Leistung verwenden willst. Da gibt
> es dann den Kurzschlußschutz inklusive. (Für eine Demo-Anwendung
> vielleicht sinnvoll).

Das erscheint mirbauch die sinnvollste Lösung. Z. B. 3x TDA7294
Du brauchst dann allerdings eine symmetrische Versorgungsspannung von 
mindestens +/-36v

VG Roland

von hinz (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Prinzipbedingt kann man mit H-Brücken eben nur maximal die
> Zwischenkreisspannung erreichen, im günstigsten Fall Rail-To-Rail.

Nein, aus 325VDC im Zwischenkreis gibts keine 230V(Sinus) Drehstrom 
mehr, das werden nur 199V.

von temp (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Das
> hat aber nichts mit 'Popo' oder Sinus zu tun, beide gehen bis an die
> Zwischenkreisspannung. 'Popo' Verlauf entspricht nur besser dem
> Drehmomentverlauf eines Motors, der dabei bei gleicher Energie mehr
> Durchzug bekommt (oder bei gleicher Kraft etwas Energie spart)

Sorry, das ist gelinde gesagt Schwachsinn. Wenn 3 Halbbrücken mit Sinus 
bis zur vollen Zwischenkreisspannung ausgesteuert werden, dann erreicht 
die Spitzen-Spitzen Spannung (Phase gegen Phase) niemals den Wert der 
Zwischenkreisspannung. Alle anderen verwendeten Kurvenformen haben 
dieses Problem nicht, da ist die Spitzen-Spitzen Spannung (Phase gegen 
Phase) genau so hoch wie die Zwischenkreisspannung. Eines haben sie aber 
alle gemeinsam: Die Spannung Phase gegen Phase ist in allen Fällen ein 
reiner Sinus. Für einen Drehstromverbraucher (ohne Sternpunkt) ergeben 
sich keinerlei Unterschiede. Nur die Höhe der max. erreichbaren 
Ausgangsspannung bei gegebener Zwischenkreisspannung ist 
unterschiedlich. Mit Drehmomentenverlauf hat das rein gar nichts zu tun.

Mal zum Nachlesen ein paar andere Threads:
Beitrag "SVPWM mit LPC1769"
Beitrag "Frequenzumrichter und third harmonic injection (THI)"

von temp (Gast)


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hinz schrieb:
> Nein, aus 325VDC im Zwischenkreis gibts keine 230V(Sinus) Drehstrom
> mehr, das werden nur 199V.

Auch diese Aussage stimmt nur, wenn die Halbbrücken mit reinem Sinus 
arbeiten. Das machen aber normale Umrichter nicht, sondern arbeiten mit 
den verschiedenen bekannten Kurvenformen die es ermöglichen 230V Phase 
gegen Phase aus 325V Zischenkreisspannung zu erzeugen und dabei Phase 
gegen Phase auch einen reinen Sinus haben.

Irgendwie ist das wie mit der Relativitätstheorie. Alles schwatzen da 
drüber aber keiner versteht es...


An dem ganzen Thread kann man aber gut sehen, dass es gut ist so was mal 
als Demonstrationsobjekt aufzubauen, damit man die verschiedensten 
Ansteuervarianten mal durchprobieren kann und gefahrlos dran rum messen 
kann. Das könnte gut helfen um bei einigen hier die Gehirnwindungen 
wieder grade zu kriegen...

von hinz (Gast)


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temp schrieb:
> hinz schrieb:
>> Nein, aus 325VDC im Zwischenkreis gibts keine 230V(Sinus) Drehstrom
>> mehr, das werden nur 199V.
>
> Auch diese Aussage stimmt nur, wenn die Halbbrücken mit reinem Sinus
> arbeiten.

So wars ja gemeint.


> Das machen aber normale Umrichter nicht, sondern arbeiten mit
> den verschiedenen bekannten Kurvenformen die es ermöglichen 230V Phase
> gegen Phase aus 325V Zischenkreisspannung zu erzeugen und dabei Phase
> gegen Phase auch einen reinen Sinus haben.

Der TE will ja noch einen N.


> Irgendwie ist das wie mit der Relativitätstheorie. Alles schwatzen da
> drüber aber keiner versteht es...

Aber klar doch, nur du hast das verstanden...


> An dem ganzen Thread kann man aber gut sehen, dass es gut ist so was mal
> als Demonstrationsobjekt aufzubauen, damit man die verschiedensten
> Ansteuervarianten mal durchprobieren kann und gefahrlos dran rum messen
> kann. Das könnte gut helfen um bei einigen hier die Gehirnwindungen
> wieder grade zu kriegen...

Schraub mal die Nase etwas tiefer.

von Carsten W. (eagle38106)


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Roland P. schrieb:
> Carsten W. schrieb:
>> Bei 24V ac Ausgangsspannung könntest Du Dir auch überlegen, ob Du nicht
>> drei Audioendstufen-ICs mit passender Leistung verwenden willst. Da gibt
>> es dann den Kurzschlußschutz inklusive. (Für eine Demo-Anwendung
>> vielleicht sinnvoll).
>
> Das erscheint mirbauch die sinnvollste Lösung. Z. B. 3x TDA7294
> Du brauchst dann allerdings eine symmetrische Versorgungsspannung von
> mindestens +/-36v
>
> VG Roland

Genau so sehe ich das auch! Und mit einer symmetrischen plus/minus 
Versorgungsspannung hat man auch gleich das Problem mit dem Sternpunkt 
bzw. herauszuführenden N-Leiter gelöst.

An (fast) alle anderen: 24V nicht Netzspannung!

von hinz (Gast)


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Carsten W. schrieb:
> 24V nicht Netzspannung!

Wobei immer noch offen ist ob 24/42V oder 14/24V.

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


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temp schrieb:
> Sorry, das ist gelinde gesagt Schwachsinn. Wenn 3 Halbbrücken mit Sinus
> bis zur vollen Zwischenkreisspannung ausgesteuert werden, dann erreicht
> die Spitzen-Spitzen Spannung (Phase gegen Phase) niemals den Wert der
> Zwischenkreisspannung.

Du willst, so habe ich den Eindruck, mich absichtlich nicht verstehen. 
Jede Halbbrücke wird am Ausgang den vollen Spannungsbereich zwischen 
+Zwischenspannung und GND durchlaufen, am Ausgang also einen Sinus (wenn 
man filtert) mit 325V Spitze-Spitze produzieren. Du kannst mir glauben, 
das ich meinen Umrichter von vorne bis hinten durchgemessen habe, weil 
es ja eine Eigenkonstruktion ist.
Natürlich gibt es zwischen zwei Phasen niemals die 325V, weil die ja um 
120° versetzt sind, es also nicht zum Zustand kommt, das ein Ausgang auf 
+325V ist, während ein anderer gerade GND führt. Das liegt aber an dem 
120° Versatz der Phasen und nicht an irgendwelchen Besonderheiten des 
Wechselrichters.

von Al3ko -. (al3ko)


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Matthias S. schrieb:
> Du willst, so habe ich den Eindruck, mich absichtlich nicht verstehen.
> Jede Halbbrücke wird am Ausgang den vollen Spannungsbereich zwischen
> +Zwischenspannung und GND durchlaufen, am Ausgang also einen Sinus (wenn
> man filtert) mit 325V Spitze-Spitze produzieren. Du kannst mir glauben,
> das ich meinen Umrichter von vorne bis hinten durchgemessen habe, weil
> es ja eine Eigenkonstruktion ist. Natürlich gibt es zwischen zwei Phasen
> niemals die 325V, weil die ja um 120° versetzt sind, es also nicht zum
> Zustand kommt, das ein Ausgang auf +325V ist, während ein anderer gerade
> GND führt. Das liegt aber an dem 120° Versatz der Phasen und nicht an
> irgendwelchen Besonderheiten des Wechselrichters.

Ich bezweifle, dass irgendeine Absicht dahinter steckt. Denn auch ich 
habe dich missverstanden, und da steckt definitiv keinerlei böswillige 
Absicht hinter. Das liegt vielleicht eher daran, dass wir 
unterschiedliche Vorstellungen haben, was man unter "Ausnutzung der 
Zwischenkreisspannung" versteht. Jede Halbbrücke kommt ans Rail der 
Zwischenkreisspannung heran (die paar Volt, die über den Halbleitern 
abfallen, mal außen vor gelassen). Das scheint deine Definition von 
"Ausnutzung der Zwischenkreisspannung" zu sein. Ich nehme diese Tatsache 
als gegeben an, weil die Halbleiter im Schaltbetrieb arbeiten. Wo soll 
also jede Halbbrücke NICHT ans Rail der Zwischenkreisspannung 
herankommen?

Das ändert aber nichts an der Tatsache, dass Sinus PWM eine höhere 
Zwischenkreisspannung als Raumzeigermodulation (Popokurven) benötigt, um 
die gewünschte (sinusförmige) Außenleiterspannung zu erhalten. Und das 
fällt unter meine Definition von "Ausnutzung der Zwischenkreisspannung". 
Bedenke: Nur weil die Halbbrücke ans Rail herankommt, heißt das noch 
lange nicht, dass die Grundwelle ausreichend in dessen Amplitude ist. 
Und genau unterdcheidet sich Raumzeigermodulation. Die Grundwelle der 
Außenleiterspannung ist höher bei gegebener Zwischenkreisspannung.

Anders ausgedrückt:
Mit Raumzeigermodulation (Popokurven) kommst du mit einer geringeren 
Zwischenkreisspannung aus, um die gewünschte Außenleiterspannung zu 
erreichen. Das ist der fundamentale Unterschied zur Sinus PWM, bei der 
du eine höhere Zwischenkreisspannung benötigst, um die gewünschte 
Außenleiterspannung zu bekommen.

Gruß,

von temp (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Du kannst mir glauben,
> das ich meinen Umrichter von vorne bis hinten durchgemessen habe, weil
> es ja eine Eigenkonstruktion ist.
> Natürlich gibt es zwischen zwei Phasen niemals die 325V, weil die ja um
> 120° versetzt sind, es also nicht zum Zustand kommt

Und noch mal sorry, mag sein dass du einen funktionierenden 
Wechselrichter gebaut hast, trotzdem sind deine Aussagen falsch, so wie 
es dir Al3ko auch schon versucht hat beizubringen.

Al3ko -. schrieb:
> Mit Raumzeigermodulation (Popokurven) kommst du mit einer geringeren
> Zwischenkreisspannung aus, um die gewünschte Außenleiterspannung zu
> erreichen. Das ist der fundamentale Unterschied zur Sinus PWM, bei der
> du eine höhere Zwischenkreisspannung benötigst, um die gewünschte
> Außenleiterspannung zu bekommen.

genau, und trotzdem ist das was ein Verbraucher/Motor sieht (also Phase 
gegen Phase) immer ein Sinus. Wer das bis hierher nicht kapiert hat, hat 
die Materie nicht verstanden und sollte nachlernen.

hinz schrieb:
> Schraub mal die Nase etwas tiefer.

Nein in diesem Punkt nicht. Wem soll das was bringen wenn das Internet 
voll von Falschaussagen ist? Und wer behauptet diese 
Popokurvenmodulation oder eine dieser Arten hat was mit 
Drehmomentverläufen bei Motoren zu tun, verdreht die Tatsachen.

Hier noch ein Thread wo ich mal von 4 Varianten die Kurven berechnet 
habe:
Beitrag "Re: Raumzeigermodulation, PWM"

von hinz (Gast)


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temp schrieb:
> Wem soll das was bringen wenn das Internet
> voll von Falschaussagen ist?

https://straykernels.files.wordpress.com/2015/09/f4-large.jpg

von Al3ko -. (al3ko)


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temp schrieb:
> genau, und trotzdem ist das was ein Verbraucher/Motor sieht (also Phase
> gegen Phase) immer ein Sinus.

Jap, wobei ich auch der Ansicht bin, dass in diesem Punkt hier jeder 
zustimmt. :)

EDIT:
Ich befürchte, dass Dieter aufgrund dieser hitzigen Diskussion bereits 
das Interesse verloren hat :D

: Bearbeitet durch User
von Martin H. (horo)


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Dieter A. schrieb:
> Dient zu Demonstrationszwecken (Ausgang 24V AC, 1A).
> ...
> Ich bin gerade am Überlegen, wie man in einem solchen Fall den
> Neutralleiter erzeugt.

In diesem Fall kommt es sicher nicht auf optimalen Wirkungsgrad an, 
sondern auf Übereinstimmung mit der Theorie des Dreiphasennetzes - also 
sollten auch die drei Sternspannungen möglichst sinusförmig sein.

von Carsten W. (eagle38106)


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Habt Ihr es schon gemerkt: Die exzessive Seitendiskussion hat unseren 
Thread-Starter schon längst vergrault. Also können wir hier eigentlich 
alle Schluß machen.

von Dieter A. (Gast)


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Al3ko -. schrieb:
> Ich befürchte, dass Dieter aufgrund dieser hitzigen Diskussion bereits
> das Interesse verloren hat :D

Nein, keine Angst.

hinz schrieb:
> Wobei immer noch offen ist ob 24/42V oder 14/24V.

14 L-N / 24V L-L

Carsten W. schrieb:
> Was soll denn hinten rauskommen? Reicht da ein PWM-Signal mit all seinen
> Störungen? Oder soll es ein schöner Sinus sein, damit man auf dem Oskar
> gut was sehen und verstehen kann?

Funktionell wäre es egal, aber etwas Filterung werde ich wohl einbauen.

Matthias S. schrieb:
> Wenn man keinen Mittelpunkt am Zwischenkreis hat, kann man eine 4.
> Halbbrücke damit beauftragen, die immer 50:50 taktet.

Klingt gut.

Carsten W. schrieb:
> Besser ist es dann, mit einer
> symmetrischen +/- Versorgungsspannung die Halbbrücken zu speisen. Die
> gemeinsame Masse bildet dann den N-Leiter und die negative Versorgung
> das Bezugspotential Deiner Schaltung.

Ist die Zwischenkreisspannung dann also +/- sqrt(2)*U_out? 
(Spannungsabfälle mal vernachlässigt).

von Carsten W. (eagle38106)


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Dieter A. schrieb:
> Carsten W. schrieb:
>> Besser ist es dann, mit einer
>> symmetrischen +/- Versorgungsspannung die Halbbrücken zu speisen. Die
>> gemeinsame Masse bildet dann den N-Leiter und die negative Versorgung
>> das Bezugspotential Deiner Schaltung.
>
> Ist die Zwischenkreisspannung dann also +/- sqrt(2)*U_out?
> (Spannungsabfälle mal vernachlässigt).

Ja! Und der Sternpunkt verschiebt sich auch nicht bei unsymmetrischer 
Belastung.

von temp (Gast)


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Mit Sinus PWM solltest du wenigsten 2 Spannungen in Reihe mit jeweils 
(sqrt(2) * U_LL) / (sqrt(3)/2) = 39,19 haben. N ist dann die Mitte der 
beiden Spannungen. Das ist aber das theoretische Minimum. Das heißt in 
der Summe sind bis 90V realistisch. Das ist für ein Demoprojekt zum 
Anfassen eventuell zu hoch.

von Carsten W. (eagle38106)


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temp schrieb:
> Mit Sinus PWM solltest du wenigsten 2 Spannungen in Reihe mit jeweils
> (sqrt(2) * U_LL) / (sqrt(3)/2) = 39,19 haben. N ist dann die Mitte der
> beiden Spannungen. Das ist aber das theoretische Minimum. Das heißt in
> der Summe sind bis 90V realistisch. Das ist für ein Demoprojekt zum
> Anfassen eventuell zu hoch.

Diese Rechnung kann ich nicht nachvollziehen.

Bei einem Sinus-Wechselrichter mit einer Spannung von 24Veff zwischen L 
und N braucht man +/- 34V als Versorgung. Mehr nicht.

Dieter hat weiter oben auch von 14Veff zwischen L und N geschrieben. 
Damit reicht eine +/- 20V Versorgung. Ich würde allerdings auf +/- 24V 
gehen, weil es da die Netzteile von der Stange gibt. +/- 24V hätten auch 
den Vorteil, mit Summe <= 60V noch als Kleinspannung zu gelten.

von temp (Gast)


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Carsten W. schrieb:
> Diese Rechnung kann ich nicht nachvollziehen.

Ok, das ist wirklich nicht richtig. War doch schon spät.

von Al3ko -. (al3ko)


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Carsten W. schrieb:
> +/- 24V hätten auch den Vorteil, mit Summe <= 60V noch als Kleinspannung
> zu gelten

Das hat den weiteren Vorteil, dass nicht mit Modulationsgrad 1 gefahren 
werden muss, und entsprechend mindern sich die Oberwellen und der THD 
ein wenig. Nachteil: Schaltverluste in den Fets steigen ein wenig an, da 
sie eine höhere Spannung schalten. Allerdings sollte das wohl das 
geringste Problem für den TE sein.

Gruß,

von Martin H. (horo)


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Al3ko -. schrieb:
> Nachteil: Schaltverluste in den Fets steigen ein wenig an, da
> sie eine höhere Spannung schalten.

Dieter will ja keinen Tesla betreiben, nicht mal ein Pedelec...

Dieter A. schrieb:
> (Ausgang 24V AC, 1A)

von Al3ko -. (al3ko)



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Hi Leute,

ich möchte diesen Thread noch mal hervorrufen, weil es des öfteren 
Umstimmigkeiten bezüglich Raumzeigermodulation und Sine PWM gab. Habe 
jetzt die Zeit gefunden, entsprechende Simulationen laufen zu lassen.

Anbei 2 mal jeweils ein 3 Phasen Wechselrichter mit einer 
Zwischenkreisspannung von insgesamt 700V (2x 350V). Als Ansteuerung gibt 
es einmal Sine PWM und Raumzeigermodulation, die die Grundlage für die 
Ansteuersignale für die Schaltelemente der 3 Phasen Wechselrichter sind.

Mit Raumzeigermodulation kann man die lineare Region der Ansteuerung 
(bevor Overmodulation eintritt) um 15% im Vergleich zur gewöhnlichen 
Sinus PWM erhöhen. Das heißt, dass die Grundwelle (50Hz) der 
Phasenspannung (und auch Außenleiterspannung) um 15% höher ist bei 
gleicher Zwischenkreisspannung. Das zeigen ebenfalls die Simulationen.
Sinus PWM: VphA,50Hz = 350V
RZM: VphA,50Hz = 402V (350V+15%)
Sinus PWM: VAB,50Hz = 606V (350V*sqrt(3))
RZM: VAB,50Hz = 697V (606V+15%)

Das bedeutet im Umkehrschluss, dass man für die gleiche gewünschte 
Phasenspannung (und auch Außenleiterspannung) mit Raumzeigermodulation 
15% geringere Zwischenkreisspannung braucht. Das macht die 
Modulationsart Raumzeigermodulation in der Antriebstechnik und bei 
netzgeführten Stromrichtern so populär, weil eine geringere 
Zwischenkreisspannung verwendet werden kann und somit geringere 
Schaltverlusten zur Folge hat.

Bei Fragen einfach melden.

Gruß,

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