Begrenzung des Einschaltstromes eines Wechselrichters

Martin R. schrieb:
> Zur Konfiguration: Das Herzstück ist ein Victron SmartSolar MPPT
> Solarladeregler. Diese lädt die Batterien und schaltet die Last
> (Wechselrichter) ein oder aus.

Warum muß der Ladrergler den Wechselrichter in oder ausschalten?

Uwe

Martin R. schrieb:
> Mein Problem besteht nur beim Einschalten des Wechselrichters. Hier
> zieht er einen sehr hohen Strom, sodass der Laderegler den Lastausgang
> sofort wieder aus schaltet.

Zu grosse Eingangskondensatoren ?

Hallo Uwe,

das hat mit dem Ladealgorithmus zu tun. Es gibt dazu mehrere Optionen im 
Laderegler. Ich kann Batteriespannungen definieren, bei denen ich den 
Wechselrichter ein- und ausschalten möchte. Diese sind 
jahreszeitabhängig, da ich die Batterien so oft als möglich voll laden 
möchte.
Die Nutzung dieses Algorithmus ist auch mit ein Grund, warum ich den 
Wechselrichter auf den Lastausgang hängen möchte und nicht direkt auf 
die Batterien.

LG
Martin

Michael B. schrieb:
> Martin R. schrieb:
>> Mein Problem besteht nur beim Einschalten des Wechselrichters. Hier
>> zieht er einen sehr hohen Strom, sodass der Laderegler den Lastausgang
>> sofort wieder aus schaltet.
>
> Zu grosse Eingangskondensatoren ?

Hallo Michael,

ja das wird wohl der Grund sein. Darauf habe ich aber keinen Einfluß.

LG
Martin

Martin R. schrieb:
> Die Nutzung dieses Algorithmus ist auch mit ein Grund, warum ich den
> Wechselrichter auf den Lastausgang hängen möchte und nicht direkt auf
> die Batterien.

Okay.
Die Kondensatoren im Eingang des Wechselrichters sind natürlich 
unverzichtbar, der geschaltete Ausgang des Ladereglers ist dafür nicht 
ausgelegt. Klar.
Abhilfe wäre es den Wechselrichter über ein geeignetes, dickes, Relais 
zu schalten, zerrt aber gewaltig am Wirkungsgrad.
Besser wäre ein (bzw. mehrere parallele) Mostfet(s).

Die beste Lösung wäre ein Wechselrichter mit Fernabschaltung welche von 
dem Verbraucherausgang des Ladereglers gesteuert wird.

Uwe

Uwe B. schrieb:
> Die beste Lösung wäre ein Wechselrichter mit Fernabschaltung welche von
> dem Verbraucherausgang des Ladereglers gesteuert wird.

Das kann man oft nachrüsten, wie z.B. auch bei den Remote Eingängen an 
Car-Hifi Boostern. Dabei wird nur der primäre Controller (oft ein TL494 
oder äquiv.) vom Remote gespeist.
Hier könnte man den Lastausgang als Speisung für den Controller 
benutzen, während der WR mit den Hauptanschlüssen auf den Batterien 
liegt. Man muss allerdings schauen, ob das mit den GND Anschlüssen am 
MPPT so hinhaut, ansonsten muss man Optokoppler, Relais o.ä. verwenden.

Bei Ringkerntransformatoren hat man das gleiche Problem. Zu hoher 
Einschaltstrom. Dort habe ich mal eine Schaltung gesehen, die aus einem 
Reihenwiderstand und einem Relais besteht. Der Reihenwiderstand begrenzt 
den Strom beim Anschalten und damit er nicht abfackelt wird er nach 
einer bestimmten Zeit von einem Relais überbrückt.
Einfacher geht´s nicht. Jetzt musste nur noch dimensionieren.....

Epoxyd H. schrieb:
> Bei Ringkerntransformatoren hat man das gleiche Problem. Zu hoher
> Einschaltstrom. Dort habe ich mal eine Schaltung gesehen, die aus einem
> Reihenwiderstand und einem Relais besteht.

... und nie wirklich zuverlässig funktioniert hat...

Uwe

Baue einen passenden NTC (Thermistor) dazwischen. 10 Ohm sollte reichen.

Uwe B. schrieb:
> Martin R. schrieb:
>> Die Nutzung dieses Algorithmus ist auch mit ein Grund, warum ich den
>> Wechselrichter auf den Lastausgang hängen möchte und nicht direkt auf
>> die Batterien.
>
> Okay.
> Die Kondensatoren im Eingang des Wechselrichters sind natürlich
> unverzichtbar, der geschaltete Ausgang des Ladereglers ist dafür nicht
> ausgelegt. Klar.
> Abhilfe wäre es den Wechselrichter über ein geeignetes, dickes, Relais
> zu schalten, zerrt aber gewaltig am Wirkungsgrad.
> Besser wäre ein (bzw. mehrere parallele) Mostfet(s).
>
> Die beste Lösung wäre ein Wechselrichter mit Fernabschaltung welche von
> dem Verbraucherausgang des Ladereglers gesteuert wird.
>
> Uwe

Ich möchte den Wechselrichter nicht indirekt (Relais) schalten, da der 
Lastausgang auch als Monitor funktioniert. Sprich in der App wird mir 
der Strom bzw. die Leistung dargestellt. Darum würde ich nur gerne den 
Strom beim Einschalten minimieren.
Deine Idee mit den parallelen Mosfets habe ich versucht zu simulieren. 
Siehe Schaltung im Anhang. Hast du eine Idee, warum die Spannung am 
Lastwiderstand (Wecheslrichter) nur auf ~17V steigt? Versorgungspannung 
ist 24V.

Thomas R. schrieb:
> Baue einen passenden NTC (Thermistor) dazwischen. 10 Ohm sollte
> reichen.

Gibt es einen NTC der ~20A verträgt?

Martin R. schrieb:
> Siehe Schaltung im Anhang. Hast du eine Idee, warum die Spannung am
> Lastwiderstand (Wecheslrichter) nur auf ~17V steigt? Versorgungspannung
> ist 24V.

Wo kommt die Steuerspannung für die Mosfets her?
Leckstrom vom 200µ Elko?

Uwe

Uwe B. schrieb:
> Wo kommt die Steuerspannung für die Mosfets her?
> Leckstrom vom 200µ Elko?

Die Steuerspannung ist die durch Ladung des Elkos kleiner werdende 
Spannung am Widerstand. Wenn ich die Gates auf Masse lege, bekomme ich 
auch nur ~17V am Widerstand.

Thomas R. schrieb:
> Baue einen passenden NTC (Thermistor) dazwischen. 10 Ohm sollte reichen.

Es müste ein PTC (Kaltleiter) sein. Im Prinzip eignen sich Halogenlampen 
dafür. Je nach Leistung mehrere parallel. Und eine Drossel gegen den 
Anfangsimpuls.

Uwe B. schrieb:
> . und nie wirklich zuverlässig funktioniert hat..

Pfuscher, denn andere bekommen das erfolgreich hin.

Dass die Beste Einschaltstrombegrenzung nichts nützt, wenn an der 
Steckdose schon 15A Dauerverbraucher hängen, steht auf einem anderen 
Blatt.

Martin R. schrieb:
> Uwe B. schrieb:
>> Wo kommt die Steuerspannung für die Mosfets her?
>> Leckstrom vom 200µ Elko?
>
> Die Steuerspannung ist die durch Ladung des Elkos kleiner werdende
> Spannung am Widerstand. Wenn ich die Gates auf Masse lege, bekomme ich
> auch nur ~17V am Widerstand.

Äh, P-Kanal, habe ich übersehen. Nimmt man möglichst nicht da 
schlechtere Daten.
100K ist reichlich groß.
Die Mosfets haben auch durchgesteuert einen Widerstand (Rdson)

Uwe

Uwe B. schrieb:
> Martin R. schrieb:
>> Uwe B. schrieb:
>>> Wo kommt die Steuerspannung für die Mosfets her?
>>> Leckstrom vom 200µ Elko?
>>
>> Die Steuerspannung ist die durch Ladung des Elkos kleiner werdende
>> Spannung am Widerstand. Wenn ich die Gates auf Masse lege, bekomme ich
>> auch nur ~17V am Widerstand.
>
> Äh, P-Kanal, habe ich übersehen. Nimmt man möglichst nicht da
> schlechtere Daten.
> 100K ist reichlich groß.
> Die Mosfets haben auch durchgesteuert einen Widerstand (Rdson)
>
> Uwe

P-Kanal deshalb, weil ich es so in die + Leitung schalten könnte. Aber 
das könnte ich auch noch ändern.
Rdson wird der Grund sein. Der wird im Verhältnis zu 1.2 Ohm Last eben 
Gewicht haben. Gibt es einen Trick, wie man das umgeht?

Michael B. schrieb:
> Uwe B. schrieb:
>> . und nie wirklich zuverlässig funktioniert hat..
>
> Pfuscher, denn andere bekommen das erfolgreich hin.

Du, als Profi, hast dich sicherlich intensiv mit dem Einschalten von 
Transformatorn beschäftigt und kannst solche einfachen Schaltungen für 
zuverlässigen Betrieb dimensionieren?

https://de.wikipedia.org/wiki/Einschalten_eines_Transformators

Ich, als Pfuscher, bevorzuge solche Lösungen:

https://de.wikipedia.org/wiki/Transformatorschaltrelais

Hat aber nichts mit dem Ursprungsproblem zu tun.

Uwe

linix schrieb:
> Wie wärs mit einen "Sanftanlauf" - Modul ?

So etwas habe ich nur Wechselstrommachinen gefunden und keine 
Information dazu, was darin verbaut ist. Hast du dazu mehr Infos?

Martin R. schrieb:
> Rdson wird der Grund sein. Der wird im Verhältnis zu 1.2 Ohm Last eben
> Gewicht haben. Gibt es einen Trick, wie man das umgeht?

Richtigen Typ wählen..

Jobst Q. schrieb:
> Thomas R. schrieb:
>> Baue einen passenden NTC (Thermistor) dazwischen. 10 Ohm sollte reichen.
>
> Es müste ein PTC (Kaltleiter) sein. Im Prinzip eignen sich Halogenlampen
> dafür. Je nach Leistung mehrere parallel. Und eine Drossel gegen den
> Anfangsimpuls.

Hallo Jobst, bitte nochmal nachdenken: eine NTC hat "kalt" einen hohen 
Widerstand, durch die Reihenschaltung mit der Last begrenzt er damit den 
Strom. Wenn er sich dann aufheizt, wird sein Widerstand geringer bis 
dieser praktisch nicht mehr ins Gewicht fällt.

Bei einem PTC würdest du beim Einschalten einen sehr hohen Strom 
zulassen und dann durch das Erwärmen den Strom sogar "abwürgen".

H. H. schrieb:
> Martin R. schrieb:
>> Thomas R. schrieb:
>>> Baue einen passenden NTC (Thermistor) dazwischen. 10 Ohm sollte
>>> reichen.
>>
>> Gibt es einen NTC der ~20A verträgt?
>
> Schon, TDK P27, aber für 10 Ohm wirst du einige in Reihe schalten
> müssen.

Laut Katalog gibt es den P27 (max. 24A) bis 10 Ohm?

Mir würde die Schaltung so wie hier gezeichnet eigentlich ganz gut 
gefallen. Ich habe nun gängige Werte für Rdson gesucht. mit 0,035 Ohm 
sind diese doch um einiges geringer als die 1,2 Ohm der Last. Hinzu 
kommt die Parallelschaltung der sechs Mosfets.
Somit dürfte dieser Widerstand eigentlich nicht der Grund dafür sein, 
dass die Simulation hier nur 17V an der Last anzeigt.

Kennt jemand einen anderen möglichen Grund oder sieht einen Fehler?

Oder ist hier schlichtweg die Simulation falsch? Für die Mosfets kann 
ich lediglich die Parameter "Schwellspannung" und "Verstärkungsfaktor" 
konfigurieren.

Danke
LG
Martin

H. H. schrieb:
> MOSFETs kann man im Linearbetrieb nicht so einfach parallel
> schalten.

Dieser hält den notwendigen Strom auch alleine aus: 
https://www.reichelt.at/at/de/mosfet-n-ch-100v-25a-50w-0-035r-to220-stp25n10f7-p257422.html

Die Frage die ich mir stelle: Warum komme ich an der Last nicht auf 24V?

LG
Martin

Martin R. schrieb:
> Kennt jemand einen anderen möglichen Grund oder sieht einen Fehler?

Wieso ist die gelbe Punktlinie nur am letzten Mosfet angeschlossen, 
haben die anderen 5 keinen richtigen Kontakt?

H. H. schrieb:
> Nur einmal, und danach ist er kein Halbleiter mehr.

Darf ich dich bitten das zu erklären?

Michael M. schrieb:
> Martin R. schrieb:
>> Kennt jemand einen anderen möglichen Grund oder sieht einen Fehler?
>
> Wieso ist die gelbe Punktlinie nur am letzten Mosfet angeschlossen,
> haben die anderen 5 keinen richtigen Kontakt?

Dürfte sich um einen Darstellungsfehler gehandelt haben. Habe es jetzt 
noch mal sauber gezeichnet

PC-Freak schrieb:
> Martin R. schrieb:
>> Mein Problem besteht nur beim Einschalten des Wechselrichters. Hier
>> zieht er einen sehr hohen Strom, sodass der Laderegler den Lastausgang
>> sofort wieder aus schaltet.
>
> Mit Ladewiderstände. In der Größenordnung von 50R - 120R.
>
> Ein Relais zieht dann nach ein paar Sekunden an, und überbrückt die
> Widerstände. Ist in der Industrie praxis.

Ich denke so werde ich es machen. Danke!

H. H. schrieb:
> MOSFETs kann man im Linearbetrieb nicht so einfach parallel schalten.

Für die kurze Zeit zum Aufladen der Elkos wird es wohl funktionieren.
Danach sollten die Fets komplett durchgesteuert sein.

Alternativ könnte man über einen Widerstand von ein paar Ohm die Elkos 
langsam aufladen und den Widerstand nach ein paar 100ms per Mosfet 
brücken.
Damit müsste der Mosfet nur "hart" schalten und hätte die Stromspitze 
von der Backe.
Kommt also ein guter alter 555 ins Spiel. (Nein, nicht R+C am Gate!)
Ich würde aber wirklich mit N-Kanal Fets arbeiten, gibt es mit 
phantastischen Daten.

Uwe

H. H. schrieb:
> Uwe B. schrieb:
>> H. H. schrieb:
>>> MOSFETs kann man im Linearbetrieb nicht so einfach parallel schalten.
>>
>> Für die kurze Zeit zum Aufladen der Elkos wird es wohl funktionieren.
>
> Nein.

Du hast natürlich "im Prinzip" recht, aber wir reden von "lächerlichen" 
20A (viel mehr wird der Regler nicht hergeben (?)) und verweilen im 
Linearbetrieb im Millisekundenbereich.
Linear war auch nicht meine ursprüngliche Idee als ich Mosfets ins Spiel 
gebracht habe sondern Ersatz eines (hungrigen) Relais, geschaltet vom 
Lastausgang des Reglers.

Ich würde das so eh nicht aufbauen. Auch nicht mit Source-Widerständen

Erklärung für den TO:
"This behavior is due to the Negative Temperature Coefficient (NTC) of 
gate threshold voltage VGS(th). As the group of MOSFETs starts to 
enhance, the MOSFET with the lowest VGS(th) starts to conduct channel 
current first.
It dissipates more power than the others and heat up more. Its VGS(th) 
decreases even further which causes it to enhance further.
This unbalanced heating causes the hottest MOSFETs to take a greater 
proportion of thepower (and get even hotter).
This process is unsustainable and can result in MOSFET failure if the 
power is not limited.
Great care is needed when designing paralleled power MOSFET circuits 
that operate in the partially enhanced (linear mode) condition."

Uwe

Uwe B. schrieb:
> Ich würde das so eh nicht aufbauen. Auch nicht mit Source-Widerständen

Könntest du mir vielleicht nur einen kleinen Tipp geben, wie ich es 
besser aufbauen kann?

Martin R. schrieb:
> Uwe B. schrieb:
>> Ich würde das so eh nicht aufbauen. Auch nicht mit Source-Widerständen
>
> Könntest du mir vielleicht nur einen kleinen Tipp geben, wie ich es
> besser aufbauen kann?

Du schaltest den Wechselrichter über einen passenden Leistungswiderstand 
zum Laden der Elkos (in der minus - Leitung) an den Ausgang des 
Ladereglers.

Über dem Widerstand ordnest du parallel einen N-Kanal Fet an. 
Beispielsweise einen SUP90N06-6M0P-E3. Der hat einen Rdson von 6 
Milliohm.
Den Fet steuerst du mit einem NE555 als Zeitgber etwas verzögert an. 
Trimmpot, dann kannst du die Verzögerungszeit optimieren. (Mit Finger am 
Widerstand als Temperaturfühler...)
Je nach verputzter Leistung des Wechselrichters musst du den Mosfet 
kühlen und ggf. einen zweiten Mosfet parallelschalten. Im Schaltbetrieb 
kein Problem, am Gate je einen Widerstand von 10 Ohm.
Der 555 schaltet die Mosfets (einigermaßen) "knackig" durch.

Für die Stromversorgung des 555 brauchst du noch einen Spannungsregler, 
7815 plus die obligatorischen Kondensatoren.
(War auch ein Fehler in deiner Schaltung, Mosfets mögen selten mehr als 
20 Volt Ugs)

Ich würde erst mit einem Leistungswiderstand und einem Schalter testen, 
ob der Wechselrichter damit einverstanden ist.

Hoffe ich habe nichts vergessen...

Uwe

Danke Uwe! Das ist sehr hilfreich. Ich werde das mal so in Angriff 
nehmen.

LG
Martin

Anbei habe ich deine Vorschläge in einen Schaltplan übertragen. Eine 
Verständnisfrage:
Den Spannungsregler habe ich so eingestellt, dass er 9 V ausgibt. Der 
NE555 gibt somit auch 9 V aus. Damit steuert das MOSFET aber nicht ganz 
durch oder?

Martin R. schrieb:
> Anbei habe ich deine Vorschläge in einen Schaltplan übertragen. Eine
> Verständnisfrage:
> Den Spannungsregler habe ich so eingestellt, dass er 9 V ausgibt. Der
> NE555 gibt somit auch 9 V aus. Damit steuert das MOSFET aber nicht ganz
> durch oder?

Ohne mir die Beschaltung des 555 genauer angesehen zu haben (ist lange 
her), sieht gut aus.
100nF nearby dem Spannungsregler kommt immer gut. Ein Elko am Eingang 
auch. Datenblatt konsultieren, da steht das Wohlfühlambiente drin 
beschrieben.

Verzögerung einstellbar machen.

Stell den Spannungsregler auf ~ 15 Volt ein (oder nimm einen 7815). Dann 
hast du auf jeden Fall mehr als die erforderlichen 10V am Gate. (darauf 
beziehen sich die Spez. im Datenblatt)
Du mußt beim NE555 ca. 1,7V, "abziehen", abhängig von der Belastung. 
Siehe Datenblatt. So richtig Power kann der Ausgang nicht.

Nicht die CMOS Version des 555 (LMC555) wählen, der kann "nix".

Uwe

Nochmals Danke!
Ich werde das jetzt mal so testen und umsetzen und dann hier davon 
berichten.

LG
Martin

Hallo miteinander,

kann von einem ersten Teilerfolg berichten: Ein 25 Ohm Widerstand, 
welcher mit einem einfachen Schalter kurzgeschlossen wird, bewirkt, dass 
der Lastausgang des Ladereglers problemlos eingeschaltet wird.
Jetzt nur noch die Automatisierung mit dem MosFET.

LG
Martin

Hallo miteinander,

zweiter, und nun schon sehr aussagekräftiger Erfolgsbericht:
Die oben angeführte (Mini-) Schaltung funktioniert und der MosFET 
schließt den Widerstand verlässlich kurz.
Der Lastausgang des Ladereglers wird somit nicht mehr überlastet und 
schalten den Wechselrichter problemlos ein.
Zwischen Drain und Source kann ich eine Spannung von 0,04 V messen. 
Derzeit betreibe ich den Wechselrichter mit konstant 4 A. Somit habe ich 
eine Verlustleistung von 0,16 W. In 10 Stunden als 1,6 Wh. Das halte ich 
doch für sehr verträglich.
Als MosFET habe ich den IRF1404PBF verwendet. Drehe ich den 
Wechselrichter auf maximale Leistung fließen ca. 13 A. Hier wird der 
MosFET leicht warm.
In der fertigen Version werde ich dem MosFET also einen Kühlkörper 
verpassen.

Danke allen die mir hier mit ihren Tipps geholfen haben!

Liebe Grüße
Martin