Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Reglung des DC/DC Wandlers zur "Stromführung"


von Kon W. (koo)


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Hallo zusammen,

vielleicht kann mir hier jemand ein gutes Bild der Reglung von 
Spannungswandler vermitteln. Oder nur Begrifflichkeiten klären, wie sich 
z.B  "Spannungs- und Stromgeregelung" zu "spannungs -oder stromgeführtem 
Betrieb" unterscheidet. Ich Blicke da gerade schwerlich durch.

Aber komme ist erstmal zum Untersuchungsobjekt: für eine Studienarbeit 
soll ein 2,5kW  bidirektionaler DC/DC Wandler 0..30V Variable 
Spannungsseite (VS) zum 355-495 V Zwischenkreis (ZK) mit je einem PID 
Regler an Ein- und Ausgang für den Anschluss von Quelle, Puffer oder 
Last vorbereitet werden. Die Steuerung ist digital realisiert mit sehr 
umfangreichen Einstellmöglichkeiten. Die wesentliche Grundparametrierung 
besteht aber lediglich aus:
U_soll VS-Seite
U_soll ZK-Seite
I_max VS-Seite
I_min VS-Seite (negativ für Leistungsflussrichtung ZK --> VS, bzw 0)

Dazu gibt es zwei Betriebsmodi (0 und 1), die über die Priorisierung der 
Regler entscheiden. Bei opmode = 0 wird der minimale Stromvorgabewert 
genommen, das andere mal der Maximale. Die angehängte Tabelle erläutert 
das Verhalten der Regler besser!

Wie ich es verstehe, ist der Wandler von Haus aus erstmal Spannungs- und 
Stromgeregelt: Einer der beiden Spannungsregler errechnet intern den 
erforderlichen Sollstrom und stellt diesen ein (Current Controll Mode, 
innerer (I) und äußerer (U) Regelkreis)

Jetzt würde ich gerne eine angeschlossene Quelle Spannungs- oder 
Stromgeführt betreiben, also im ersten Fall wird die ZK-Spannung bei 
Belastung konstant gehalten und Strom wird nach Bedarf nachgeregelt und 
im zweiten Fall soll durch den Wandler ein konstanter Strom Richtung 
Zwischenkreis (der gepuffert ist) vorgegeben werden.

Die Spannungsregelung des Zwischenkreises ist klar: In Betriebsmodus 1 
wird die Zwischenkreispannungs konstant gehalten, solange VS-seitig der 
Spannungs-Istwert größer ist als der eingestellte Sollwert. Erst bei 
unterschreiten des Sollwertes (zB. bei Überlast einer Brennstoffzelle) 
wird der VS-seitige Regler aktiv und verhindert das mehr Leistung 
Richtung Zwischenkreis geschoben wird.

Probleme bereitet mir ein "Stromgeführter" betrieb. Wie lässt sich der 
Strom auf einem gewünschten Sollwert einstellen wenn der doch intern 
geregelt wird, mit Betreibsmodus 0 oder dass immer die obere Stromgrenze 
erreicht wird? Oder kann ein DC/DC Wandler überhaupt Energieflüsse 
steuern?

Hoffe ich konnte meine Schwierigkeiten einigermaßen erklären...

von minifloat (Gast)


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Kon W. schrieb:
> Probleme bereitet mir ein "Stromgeführter" betrieb

Der funktioniert ohne Spannungsregelkreis außenrum. Der Stromregler 
sorgt durch einstellen des Tastverhältnisses für Begrenzung des Stromes 
auf die Min/Max Ströme bei VS. Der Wandler könnte mehr, wenn man den 
Tastgrad nicht nachstellt...

Zum Aufsetzen der verschachtelten Kreise erst den inneren in Betrieb 
nehmen und dessen Regler einstellen.
Das heißt, du brauchst den Stromgeführten Betrieb sowieso zur 
Inbetriebnahme.

Der Spannungsregler für ZK ist aktiv, wenn Energie von VS nach ZK 
fließt. Er kann den maximalen Strom aus der VS-Schiene hinaus 
Betragsmäßig gegen 0 drücken. Damit wird der Stromregler runter 
gedrückt.

Der Spannungsregler für VS ist aktiv, wenn Energie von ZK nach VS 
fließt. Er kann den maximalen Strom in der VS-Schiene hinein 
Betragsmäßig gegen 0 drücken. Damit wird der Stromregler runter 
gedrückt.

mfg mf

von minifloat (Gast)


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PS. Zwei Fälle der vier Opmode-Kombinationen kommen mir komisch vor.
Warum?
a) ZK zu groß und VS zu groß
Wo soll die überschüssige Energie hin?
Du kannst höchstens den Wandler weiter laufen lassen und Energie hin und 
her pumpen, um Energie im Wandler zu verheizen... (IMHO Quatsch)
b) ZK zu klein und VS zu klein
Kannst du zaubern? Wo soll die Energie herkommen, um beide Spannungen 
nach oben zu ziehen?
Wäre nur wichtig, wenn einer der beiden eine gewisse Priorität hat (z.B. 
bei einem LKW das ABS-Steuergerät an VS hängt und das ungeachtet ZK 
immer versorgt werden soll)

Unterm Strich also drei Modi
1 Aus
2 Energie ZK ---> VS (Stromregler-Vorgabe Maxstrom nach VS)
3 Energie VS ---> ZK (Stromregler-Vorgabe Maxstrom aus VS)

von Kon W. (koo)


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Vielen Dank erstmal für die Beschreibungen!

minifloat schrieb:

> Wäre nur wichtig, wenn einer der beiden eine gewisse Priorität hat (z.B.
> bei einem LKW das ABS-Steuergerät an VS hängt und das ungeachtet ZK
> immer versorgt werden soll)

Genau dafür muss der Opmode gesetzt werden, auf 0 oder 1. Es wird 
dadurch über die Priorisierung der Regler in den beiden Grenzfällen 
entschieden:

Ist auf beiden Seiten zu viel Energie: Tendenz des ZK-seitigen Reglers 
weniger Energie/ Strom (in negative Richtung) zur VS-seite zu schieben. 
Tendenz des VS-seitigen Reglers mehr Energie / Strom Richtung ZK zu 
schieben.
Der Opmade entscheidet. Die ungeregelte Spannung steigt dann also?

Genauso scheint es bei zu wenig Energie auf beiden Seiten zu laufen, ein 
Regler hat Prio, die andere Spannung sollte in der Folge einbrechen.

Die beiden mittleren Fällte scheinen eher unwichtig zu sein, da ja beide 
Regler in die selbe Richtung den Strom stellen wollen, also keine 
Konflikte auftreten.

Wie ich daraus einen stromgeführten Betrieb hinbekommen, also einen 
Konstantstrom von bspw. VS zu ZK Seite steuern kann ist nur noch nicht 
ganz klar.

von minifloat (Gast)


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Kon W. schrieb:
> Wie ich daraus einen stromgeführten Betrieb hinbekommen, also einen
> Konstantstrom von bspw. VS zu ZK Seite steuern kann ist nur noch nicht
> ganz klar.

Mit Randbedingungen, hatte ich schon um 2:41 geschrieben??

Wie sieht denn in einer...
Kon W. schrieb:
> Studienarbeit
...die korrekte Zitierweise eines Foreneintrags aus?

mfg mf

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