Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM mit großer Leistung


von Uwederdabeiist (Gast)


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Moin,

in einer Anwendung habe ich ein PWM signal, der einen Verbraucher mit 
>5KW versorgt. Gibt es eine Möglichkeit dieses PWM Signal zu glätten? 
dafür brauche ich ja letztlich Bauteile die Energie Speichern können 
(Wie zum Beispiel bei einem Tiefsetzsteller), aber ich bin mir nicht 
sicher ob es dass für so große Leistungen gibt. Jedenfalls habe ich noch 
nichts passendes gefunden... Hat jemand eine Idee?

: Verschoben durch Moderator
von Εrnst B. (ernst)


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Ohje. Lass mich raten: Schon wieder ein 
Solar-Überschuss-in-den-Boiler-Bastler, der dem EVU keine Wattstunde 
schenken will?


Ansonsten rück mal Details raus: Welche Last (Heizstab, Motor, ...) 
hängt hinter der PWM, ist die PWM auf Gleichspannung oder 
Wechselspannung ("Sinus-Dimmer"), wie schnell ist sie, usw, ...

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Uwederdabeiist schrieb:
> in einer Anwendung habe ich ein PWM signal, der einen Verbraucher mit
>>5KW versorgt. Gibt es eine Möglichkeit dieses PWM Signal zu glätten?

Üblicherweise nimmt man dafür Spulen. Der Strom steigt nach dem 
Einschalten gemächlich an und sinkt nach dem Abschalten wieder, so man 
für den passenden Strompfad sorgt.

von Udo S. (urschmitt)


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Uwederdabeiist schrieb:
> Hat jemand eine Idee?

Ja, die meistens allerbeste Idee:
Netiquette lesen, vor allem das Kapitel "Klare Beschreibung des 
Problems"
https://www.mikrocontroller.net/articles/Netiquette

von Stefan F. (Gast)


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Deine Frage ist so unvollständig wie meine:

"Ich habe ein lautes Geräusch, das möchte ich dämpfen. Was brauche ich 
dazu"?

Solche Fragen ermöglichen 1001 Antworten, bei denen sich die Helfer 
darum streiten, wer die hinter der Frage stehende Aufgabe wohl besser 
erraten hat.

Das ist ein ganz schlechter Anfang. Korrigiere die Frage schnell, sonst 
geht es hier rund.

von Alexander (alecxs)


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Ohrenstöpsel

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Uwederdabeiist schrieb:
>in einer Anwendung habe ich ein PWM signal

Welche Frequenz? Davon hängt ab, welche Spulen dafür
geeignet sind.

>der einen Verbraucher mit 5KW versorgt.

Und welche Spannung?

>dafür brauche ich ja letztlich Bauteile die Energie Speichern können

Das sind Spulen (Speicherdrosseln) und Kondensatoren.

>aber ich bin mir nicht
>sicher ob es dass für so große Leistungen gibt.

Ja, gibt es, oder man fertigt sowas an.

von Alexander (alecxs)


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Du könntest es mechanisch glätten mit einem Schwungrad, ist allerdings 
verlustbehaftet durch die Reibung. Gibt's in allen Größen und 
Leistungen.

https://youtu.be/PB4w_fH4hgg
https://youtu.be/pdlG9Eur4Tg

von Max M. (Gast)


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Günter L. schrieb:
> oder man fertigt sowas an.
Wenn es überhaupt notwendig ist, wie noch niemand wissen kann.
Soll der TO erstmal genug Infos liefern das sich das Nachdenken darüber 
lohnt.

von Stefan F. (Gast)


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Uwederdabeiist schrieb:
> Jedenfalls habe ich noch nichts passendes gefunden

Und hast offenbar schon das Interesse am eigenen Thema verloren.

Haloooooo, ist da jemand?

Einfach eine Frage über den Zaun werfen und sich dann verpissen 
funktioniert hier nicht.

von Max M. (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Einfach eine Frage über den Zaun werfen und sich dann verpissen
> funktioniert hier nicht.
Wie Du siehst funktioniert das sogar sehr gut.

von Uwederdabeiist (Gast)


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Es geht um einen Heizstab. Eingangspannungen bis 800V DC, die Regelung 
passiert über eine PWM. Frequenz 10kHz.

Ob die Glättung notwendig ist, ist auch die Frage. Der Heizstab liefert 
bei 400V die gewünschte Leistung. liegt mehr Spannung Eingangsseitig an, 
wird sie mit PWM geregelt. Allerdings kann ich mir gut vorstellen, dass 
mein HEizstab kaputt geht/ durchbrennt wenn man ihn beispielsweise mit 
800V 50% dutycycle beaufschalgt, da ja dann kurzzeitig in den Einphase 
der PWM ein sehr großer Strom fleißt...also schonmal vorsorglich die 
Überlegung nach einer Glättung

von Hans B. (Gast)


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Uwederdabeiist schrieb:
> ".....kaputt geht/ durchbrennt wenn man ihn beispielsweise mit
> 800V 50% dutycycle beaufschalgt......"

Bei doppelter Spannung erhält man 4-fache Leistung. Mit 50% PWM immer 
noch doppelte Leistung: Geht kaputt!

von Uwederdabeiist (Gast)


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sorry wollte ein schnelles Beispiel geben, da hast du natürlich recht, 
in der Regelung ist das aber korrekt implementiert (25% Duty Cycle)

von Michael B. (laberkopp)


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Uwederdabeiist schrieb:
> Es geht um einen Heizstab.

Ach.

Εrnst B. schrieb:
> Ohje. Lass mich raten: Schon wieder ein
> Solar-Überschuss-in-den-Boiler-Bastler,

Ja, geglättet wird durch eine Spule.

Günter L. schrieb:
> Welche Frequenz? Davon hängt ab, welche Spulen dafür geeignet sind.

hast du NATÜRLICH nicht beantwortet.
Viel Spass also noch.

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Strom kann doch noch mehr "machen" als nur Wärme,
wenn ich die eigentlich garnicht brauche.

z.B. Metalle elektrolytisch raffinieren,
dabei auch noch Wasserstoff erzeugen.

Metalle pulverisieren (feilen)

Ihr mit euren Heizpatronen, das wird doch echt langsam langweilig.

von Max M. (Gast)


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Uwederdabeiist schrieb:
> Es geht um einen Heizstab. Eingangspannungen bis 800V DC, die Regelung
> passiert über eine PWM. Frequenz 10kHz.
Also wie vermutet.
Keine Glättung erforderlich

Uwederdabeiist schrieb:
> Allerdings kann ich mir gut vorstellen, dass
> mein HEizstab kaputt geht/ durchbrennt wenn man ihn beispielsweise mit
> 800V 50% dutycycle beaufschalgt
Falsch.

von Udo S. (urschmitt)


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Uwederdabeiist schrieb:
> Eingangspannungen bis 800V DC, die Regelung
> passiert über eine PWM. Frequenz 10kHz.

Schöner MW-Störsender.

von Max M. (Gast)


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Udo S. schrieb:
> Schöner MW-Störsender.
Laut Frequenzplan aber nur BOS, Navigation und Militär.

Jedes Schaltnetzteil taktet deutlich höher.
gehen wir doch spaßeshalber mal von Snubbern gegen Ringing, geschirmten 
Kabeln oder langsamen Flanken aus, bevor das Abendland untergeht weil 
tief im Keller ein Heizstab geregelt wird.

von Uwederdabeiist (Gast)


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Michael Frequenz wie gesagt 10kHz. Ich werde versuche ohne Glättung 
machen, ist wenn es klappt billiger + weniger Verluste. Ich danke euch 
allen für eure Denkanstöße

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Uwederdabeiist schrieb:
> Allerdings kann ich mir gut vorstellen, dass
> mein HEizstab kaputt geht/ durchbrennt wenn man ihn beispielsweise mit
> 800V 50% dutycycle beaufschalgt

Das hängt vermutlich hausptsächlich davon ab, wie gut der Heizstab 
gekühlt wird, und wohl auch, ob seine Isolation für die Spannung 
geeignet ist.

Ich hatte mal versehentlich eine Herdplatte an 400V statt 230V 
angeschlossen. Sie hat so wochenlang funktioniert, bis mir irgendwann 
mal auffiel, dass das Nudelwasser besonders schnell kocht.

Warum willst du denn PWM benutzen? Reicht es nicht, die Heizung 
pulsierend an/aus zu schalten?

Falls du vor hast, damit die überschüssige Leistung eines ungepufferten 
Solarpanels zu nutzen: Das geht so nicht, den PWM sind aus Sicht des 
Solarpanels immer noch Impulse. Die Glättung ist für den Heizstab.

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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Steve van de Grens schrieb:
> Falls du vor hast, damit die überschüssige Leistung eines ungepufferten
> Solarpanels zu nutzen: Das geht so nicht, den PWM sind aus Sicht des
> Solarpanels immer noch Impulse. Die Glättung ist für den Heizstab.

Er hat ja keine Glättung. Funktioniert wahrscheinlich eh nicht wie der 
TO sich das vorstellt weil die PV-Module Stromquellen und keine 
Spannungsquellen sind.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Udo S. schrieb:
> Funktioniert wahrscheinlich eh nicht wie der
> TO sich das vorstellt weil die PV-Module Stromquellen und keine
> Spannungsquellen sind.

Der TO hat aber (noch) nicht gesagt, woher seine 800VDC kommen...

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Uwederdabeiist schrieb:
> Der Heizstab liefert
> bei 400V die gewünschte Leistung.

Nimm einfach zwei Heizstäbe in Reihe. Die können dann heiraten und 
Kinder bekommen. Ist einer teuerer als die PWM-Regelung mit 
Installation?

mfg

von Old P. (Firma: nix) (old-papa)


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Christian S. schrieb:
> Nimm einfach zwei Heizstäbe in Reihe. Die können dann heiraten und
> Kinder bekommen. Ist einer teuerer als die PWM-Regelung mit
> Installation?
>
> mfg

Warum denn so einfach, wenn es doch SuperDuper Glättungsmittel gibt?
<Ironie-Off>

Woher die 800V stammen bleibt wohl ein immerwährendes Rätsel...

Old-Papa

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Uwederdabeiist schrieb:
> Ich werde versuche ohne Glättung machen, ist wenn es klappt billiger +
> weniger Verluste.
Stört halt wie sonstwas.

Uwederdabeiist schrieb:
> Eingangspannungen bis 800V DC
Christian S. schrieb:
> Nimm einfach zwei Heizstäbe in Reihe.
Und wenn man es ganz raffiniert macht, kann man bei niedrigerer 
Eingangssppannug einfach einen der beiden mit einem Schütz überbrücken.

von Old P. (Firma: nix) (old-papa)


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Lothar M. schrieb:
>...
> Und wenn man es ganz raffiniert macht, kann man bei niedrigerer
> Eingangssppannug einfach einen der beiden mit einem Schütz überbrücken.

Oder beie parallel schalten, wenn seine Stromquelle das hergibt.

Old-Papa

von Max M. (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Stört halt wie sonstwas.
Dann nenn aber auch die Bedingungen unter denen es stört.
Denn 10kHz ist nun wirklich keine hohe Schaltfrequenz.
7km wäre eine brauchbare Antenne lang.
FU arbeiten in dem Bereich und kümmern sich meist nicht die Bohne um 
Entstörung, Sinusfilter oder geschirmte Kabel, trotz vieler Meter bis 
zum Motor.

Lange, ungeschirmte Kabel, hohe Flankensteilheit, ohne Snubber, ohne 
Klappferrite oder sonstige Entstörmaßnahmen könnten stören.
Also die Flanken ein wenig bedämpfen und alles ist gut.
Und wenn nicht wird es wohl auch nie einer merken.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Max M. schrieb:
> Denn 10kHz ist nun wirklich keine hohe Schaltfrequenz.

Aber 5 kW ist eine hohe Leistung und rechteckige Schaltvorgänge haben 
unendlich viele Oberwellen.

Max M. schrieb:
> Also die Flanken ein wenig bedämpfen und alles ist gut.

Ja, nur sind wir damit wieder bei der "Glättung", die der TO sich gerade 
einsparen wollte.

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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Dietrich L. schrieb:
> Der TO hat aber (noch) nicht gesagt, woher seine 800VDC kommen...

Wo sollen sie denn sonst herkommen?
Sag mal ein paar Beispiele wo eine Privatperson zu Hause 800V DC mit > 
5kW erzeugt?

Mal überlegen: Es könnte natürlich sein er betreibt als Hobby täglich 
seinen alten Schiffsdiesel aus einem VII-C U-Boot incl. angekoppeltem 
Gleichstromgenerator.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Max M. schrieb:
> Dann nenn aber auch die Bedingungen unter denen es stört.
Steile Flanken reichen hier aus.
> Denn 10kHz ist nun wirklich keine hohe Schaltfrequenz.
Und dann ist es irrelevant, ob die Schaltfrequenz 100Hz oder 1MHz ist.

> FU arbeiten in dem Bereich und kümmern sich meist nicht die Bohne um
> Entstörung, Sinusfilter oder geschirmte Kabel, trotz vieler Meter bis
> zum Motor.
Bis zur ersten EMV-Messung. Und nicht umsonst gibt es von jedem 
Hersteller dicke Handbücher mit Anweisungen, wie die Schirmung 
schaltungstechnisch und praktisch auszuführen ist.
Z.B. dort: 
https://cache.industry.siemens.com/dl/files/599/16704599/att_884095/v1/Installationshinweise_EMV-gerechter_Aufbau_d.pdf

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Es ist zwar so, dass die Oberwellen mit steigender Frequenz schwächer 
werden, aber wenn man schon mit 5 kW anfängt, dann kann man damit 
durchaus andere Geräte weiträumig stören, die nur im Milliwatt Bereich 
arbeiten.

von Max M. (Gast)


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Steve van de Grens schrieb:
> rechteckige Schaltvorgänge
Die gibts ja garnicht, bzw. nur in der Theorie.
5KW bei 400V sind 12,5A / 32Ohm.
Bei 800V auf 32Ohm sind das 25A, wenn der Heizstab kalt ist deutlich 
mehr.
Also mit Sicherheiten ein 1200V Fet / IGBT der 50A+ schalten kann.
Von mir aus sogar einen superschnellen SiC Fet.

Steuer den mal so an das der von 800V/0A auf 2-3V/25A in einstelligen ns 
schaltet, was auch immer noch kein Rechteck mit unendlichen Oberwellen 
wäre.
Das würde ich echt zu gerne mal sehen.

In der Praxis wuchtet man da mit speziellen Gate Treibern ein paar A ins 
Gate und versucht die Schaltfrequenz soweit wie möglich abzusenken, um 
die Schaltverluste gering zu halten.

Den Snubber wird man schon brauchen um den Halbleiter zu entlasten.
Und über sinnvolle Entstörungen habe ich ja bereits geschrieben und auch 
Klappferrite wurden bereits erfunden.
Nur ist eben 1m Kabel im Heizungskeller nicht so die ideale Antenne um 
Radio Eriwan zu stören.

Da aber der TO nicht gewillt ist mehr über sein Setup zu verraten, gehe 
ich einfach mal davon aus das er alles das weiß und entsprechend handeln 
wird.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Max M. schrieb:
>> rechteckige Schaltvorgänge
> Die gibts ja garnicht, bzw. nur in der Theorie.

Ja, aber reale Schaltvorgänge kommen dem recht nahe, insbesondere wenn 
man das so macht, wie der TO es vor hat. Ganz ohne Filter und mit 
minimalen Verlusten am Transistor.

Mit dem realen Schaltvorgang stört er zwar nicht alle Radiosender der 
ganzen Welt, aber es reicht sicher für eine saftigen teuren Anschiss.

von Max M. (Gast)


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Steve van de Grens schrieb:
> Ja, nur sind wir damit wieder bei der "Glättung", die der TO sich gerade
> einsparen wollte.

Nein, das Verschleifen von Flanken und das glätten einer 10kHz PWM ist 
ein himmelweiter Unterschied.
Ab 30Mhz wird überhaupt erst gestrahlt gemessen.
Da ich Schaltnetzteile baue und durch den EMI Test bringe ist mir das 
Thema Flankensteilheit und Entstörung durchaus geläufig.

Der TO hat uns nicht mal genug infos gegeben qualifiziert zu raten.
Wir wissen nur 800V, Heizstab, PWM.
Nichts über die Quelle, den Schalter oder die Einbausituation.
Dieses ganze Ratespiel ist also vollkommen sinnlos.
Er will offensichtlich keinen EMI Test bestehen, das Teil wird im Keller 
stehen und er hat genug Hinweise bekommen.

Jetzt muß man sich hier keine Dramen konstruieren, bei der Ansteuerung 
eines Ohmschen Verbrauchers mit einer langsamen PWM.
Und wenn seine 433Mhz Türklingel mit kurzer Reichweite nicht mehr geht, 
ist das sein Problem.
Denn das dürfte so da niedrigste sein was noch in Reichweite ist und 
derart simpel das es mit gestörten Bändern nicht umgehen kann.

von Alfred B. (alfred_b979)


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Dietrich L. schrieb:
> Udo S. schrieb:
>> Funktioniert wahrscheinlich eh nicht wie der
>> TO sich das vorstellt weil die PV-Module Stromquellen und keine
>> Spannungsquellen sind.
>
> Der TO hat aber (noch) nicht gesagt, woher seine 800VDC kommen...

Kurz gesagt: Selbst schuld.

Den Großteil lösungsrelevanter Infos evtl. gar nicht zu zu kennen,
aber zuallermindest sogar bekannte solche dringend verschweigen zu
wollen (aus [unfundierter!] Überzeugung, sie seien ja irrelevant),
wird wohl scheinbar auch diesen Thread im Sande verlaufen lassen.

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