Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Konstantstromquelle 720VDC


von Jürgen (jurgens)


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Hallo zusammen,

ich betreibe eine Anlage mit 3x400VAC.
Über einen Gleichrichter und Hochsetzsteller wird einen Zwischenkreis 
von 720VDC erzeugt mit dem weitergearbeitet wird.

Da die Anlage bei Ausfall der Spannungsversorgung kontrolliert gestoppt 
werden muss, kommt ein auf diese Spannung ausgelegtes Paket aus 
Kondensatoren mit einer Gesamtkapazität von 1,286F zum Einsatz. Dies 
funktioniert in der Praxis ausgezeichnet.

Nun stellt sich allerdings die Frage, wie das Kondensatorpakte mit einem 
konstanten Ladestrom von 0,3A geladen werden kann, ohne die 
Hauptsicherung beim Einschalten zu zerstören.

Ich wäre für Ideen und Ansätze dankbar, da ich die üblichen Konzepte der 
Konstantstromquellen nicht auf 720VDC hochskalieren kann.

Vielen Dank vorab.

von Patrick C. (pcrom)


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Das hoert sich sehr gefahrlich an. Bitte vorsicht mit hohe spannungen.

Erzahl mal etwas mehr ueber deine anwendung. Elektroforese ? Wofuer 
brauchs du hohe spannung ? Wieviel strom brauchst du ? Braucht die hohe 
spannung nicht von netz isoliert zu sein ?

Patrick aus die Niederlande

von Falk B. (falk)


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Jürgen schrieb:
> ich betreibe eine Anlage mit 3x400VAC.
> Über einen Gleichrichter und Hochsetzsteller wird einen Zwischenkreis
> von 720VDC erzeugt mit dem weitergearbeitet wird.
>
> Da die Anlage bei Ausfall der Spannungsversorgung kontrolliert gestoppt
> werden muss, kommt ein auf diese Spannung ausgelegtes Paket aus
> Kondensatoren mit einer Gesamtkapazität von 1,286F zum Einsatz.

AUTSCH! Was für ein Monster ist das denn?

> Nun stellt sich allerdings die Frage, wie das Kondensatorpakte mit einem
> konstanten Ladestrom von 0,3A geladen werden kann, ohne die
> Hauptsicherung beim Einschalten zu zerstören.

Der oller Vorwiderstand tut das, wenn gleich nicht mit Konstantstrom. 
Dafür einfach und robust. Der Unterschied in der Ladezeit zwischen 
Konstantstrom und Widerstand ist max. Faktor 2.
Warum so zaghaft und nur 300mA? Selbst 30A sind bei DEM Kaliber kein 
Thema! Dazu braucht es halt einen passenden Pulswiderstand, welcher die 
Energie von satten 330kJ verkraftet. Oder man muss länger warten, dann 
reicht ein "normaler" Leistungswiderstand, der seine Verlustwärme 
angeben kann.

> Ich wäre für Ideen und Ansätze dankbar, da ich die üblichen Konzepte der
> Konstantstromquellen nicht auf 720VDC hochskalieren kann.

Kann man schon, wenn man weiß was man tut. Wenn man große Kondensatoren 
verlustarm laden will, ist ein Sperrwandler mit Trafo das Mittel der 
Wahl. Denn der arbeitet dann als Konstantstromquelle. Und da es keine 
direkte Verbindung vom Ein- zum Ausgang gibt, gibt es auch kein Problem 
mit Einschaltstrompulsen. Das wäre die verlustärmste, wenn gleich 
technisch aufwändigste Lösung.

von Patrick C. (pcrom)


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t=C*U/I
C=1,268 F
U=720 V
I=0,3 A
Also wenn ich mich nicht irre einschaltzeit t=85 tagen

Nicht reel, wie schon gesagt bitte finger weg von hochspannung.

von S. K. (hauspapa)


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Ein 40A Stepdown macht das für dich in 30 Sekunden. Wenn man es kann ist 
das mit Bypass-Schütz und EMV Filter etwa 1 Schuhkarton gross.

Falls aus Sicherheitsgründen der Kondensator auch entladen werden muss 
ist eine Lösung mit 1 Widerstand und 2 Schützen evtl. sinnvoller.

viel Erfolg
hauspapa

von Falk B. (falk)


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S. K. schrieb:
> Ein 40A Stepdown macht das für dich in 30 Sekunden.

Und wo nimmst du die 720V mit 40A her?

von S. K. (hauspapa)


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Ich würde:
Gleichrichter zuschalten
Kondensator ab gleichgerichteter Netzspannung hochfahren,
Kondensator mit Schütz zuschalten
Hochsetzsteller starten

und glücklich sein.

Wenn das aus irgendwelchen Gründen nicht geht:

Netzteil an 230V/16A Dose mit Isolation geht natürlich auch, macht den 
Job in 2 Minuten und spart den Schütz. Allerdings würde ich bei diesen 
Leistungen einen Vollbrückenwandler bevorzugen.

Einfach 1000Eur in die Hand nehmen, bei Meanwell Fragen ob  man 2Stk. 
CSP-3000-400 unter bestimmten Bedingungen auch in Serie schalten kann 
und damit glücklich werden könne auch ein Weg zum Ziel sein.

EA-PS 9750-12 1U für unter 4kEur macht den Job dann richtig elegant.


Die Kondensatorbank ist mindesten ein Schaltschrank Randvoll. Kleingeld 
sollte also da sein.

Geplante Stückzahl?

viel Erfolg
hauspapa

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Jürgen schrieb:
> Ich wäre für Ideen und Ansätze dankbar, da ich die üblichen Konzepte der
> Konstantstromquellen nicht auf 720VDC hochskalieren kann.

Na ja, hysteretic step down skaliert problemlose, 1000V MOSFETs gibt es 
auch, eine Spule noch und eine Freilaufdiode und fertig.

Patrick C. schrieb:
> t=C*U/I
> C=1,268 F
> U=720 V
> I=0,3 A
> Also wenn ich mich nicht irre einschaltzeit t=85 tagen

Nicht doch eher 50 Minuten ?

von Marcel V. (mavin)


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Michael B. schrieb:
> Nicht doch eher 50 Minuten?

Ja, nach 50,7 Minuten ist das Kondensatorpaket zu 63% aufgeladen. Man 
könnte 9 Stück 270R / 25 Watt Widerstände (Dale) in Serie schalten. Dann 
fallen an jedem Widerstand nur 80V ab und der Widerstand muss nur im 
ersten Moment 23 Watt aushalten, danach sinkt die Belastung successive.

Nach ca. 250 Minuten ist das Paket voll. 🍺

: Bearbeitet durch User
von Patrick C. (pcrom)


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Michael B. schrieb:
> Patrick C. schrieb:
>> t=C*U/I
>> C=1,268 F
>> U=720 V
>> I=0,3 A
>> Also wenn ich mich nicht irre einschaltzeit t=85 tagen
>
> Nicht doch eher 50 Minuten ?

Yep sorry mein fehler. Aber noch immer unreel

von Michael B. (laberkopp)


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Marcel V. schrieb:
> Ja, nach 50,7 Minuten ist das Kondensatorpaket zu 63% aufgeladen

Bei einer Konstantstromquelle ?

Die lädt besser als ein Vorwiderstand.

von Thomas R. (thomasr)


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Hast du eine PV Anlage? Für 720 Volt benötigt man ca. 16 Panels in 
Reihe, die dir diese Spannung bringen und ungefährlich im 
Dauerkurzschluß laden können. Die Strombegrenzung ist ja integriert und 
bei üblicher Panelgröße wird das mit 8 A auch nicht allzu lange dauern.

Wenn du wirklich weniger Strom willst, nimmst du halt kleinere Panels. 
Gerade die komischen Größen bekommt man oft gebraucht für kleines Geld. 
Nur das Trennen bei voll wird spannend aber dafür gibt es passende DC 
Schütze (haben wir in der E-Fahrzeugentwicklung so gemacht, nix 
Halbleiter).

von Marcel V. (mavin)


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Michael B. schrieb:
> Die lädt besser als ein Vorwiderstand.

Türlich, ist aber bei den hohen Spannungen nicht so robust. Die 
räumliche Trennung ist bei der Widerstandsbaugröße automatisch schon 
vorprogrammiert.

Hat der TE eine Ladezeit vorgegeben?

von Jörg B. (joergb2)


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Geht es jetzt darum, einen Kondensator von 1.3 F, 720 V mit 220 W zu 
laden?
Bei 220 W brauche ich doch aber noch nicht auf Drehstrom zu setzen?
Meine Lösung für sowas wäre ein leistungsfaktorkorrigierter 
Sperrwandler.Damit habe ich kaum Eingangskapazität und Einschaltstrom 
und eine gleichmäßige Netzbelastung. Sowas hatte ich auch schon mal 
konstruiert, allerdings gleich für 900W.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Ich würd's auch schaffen, sowas mit 1..2kW zu laden. Aber mich würde 
dennoch mal interessieren, was hinsichtlich Ladezeit gefordert ist oder 
wozu man das braucht. Angenommen die oben berechnete Energie von 330kJ 
stimmt, das sind 330kWs, sprich 1000W laden das in 330 Sekunden, 2kW in 
165s.

Sperrwandler würd ich gar nicht machen, wird bei der Leistung schwierig. 
Ich würds mit einem Halb- oder Vollbrückenwandler machen, ob PFC oder 
nicht spielt für den eigentlichen Wandler keine Geige, sekundärseitig 
eine Greinacher-Stufe, damit ich mich nicht mit den hohen Sperrspannung 
am Trafo herumschlagen muss, fertig.

von Armin X. (werweiswas)


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720V und 1,3F. Was sind das für Kondensatoren?
Mit Folien brauchst Du dafür einen ganzen Raum.
Selbst mit Elkos wird das ein großer Schaltschrank voll.
Und dann brauchts dafür zwei Pakete in Serie. Oder gibt es mittlerweile 
Elkos die bis 720V Nennspannung aufweisen?
Die zwei Pakete könnte man mit zwei in Serie arbeitenden PFC-Einheiten 
mit integrierter Strombegrenzung oder einer Delonschaltung am Netz bzw 
an einem Trenntrafo laden. Ene Strombegrenzung bräuchte es halt noch.

von Jürgen (jurgens)


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Vielen Dank an alle für die zahlreichen Ideen.

Es handelt sich tatsächlich um eine größere Anlage, die mehrere Tonnen 
bewegt.
Die Kondensatoren sind auf zwei Pakete in Serie aufgeteilt und benötigen 
einiges an Platz.
Die Ladedauer habe ich nicht konkret spezifiziert, aber ihr habt sie ja 
bereits korrekt ermittelt. Alles im Bereich <3h ist bei dieser Anwendung 
akzeptabel. Ein Stromausfall stellt nicht die Regel dar.

Beim Ladestrom von 0,3A handelt es sich um eine Empfehlung des 
Kondensator-Herstellers.

Ich muss mir nun alle Vorschläge im Detail ansehen und durchdenken. Mit 
PFC bin ich derzeit noch nicht in Berührung gekommen.

von Falk B. (falk)


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Jürgen schrieb:
> Beim Ladestrom von 0,3A handelt es sich um eine Empfehlung des
> Kondensator-Herstellers.

Vermutlich pro Kondensator, nicht für die Gesamtkapazität!

> Ich muss mir nun alle Vorschläge im Detail ansehen und durchdenken. Mit
> PFC bin ich derzeit noch nicht in Berührung gekommen.

Das ist auch gut so, vor allem bei 720V! ;-)

Aber man könnte auch die Frage stellen, ob das Konzept an sich so 
sinnvoll ist. Warum meint man, einen Netzausfall mit so einer 
Monsterkapazität puffern zu wollen? Eine Batterie mit USV braucht einen 
Bruchteil der Masse, Volumen und Kosten. Denn die 330kJ sind nicht 
sonderlich viel, gerade mal lausige 92Wh! Die speichert ein kleiner 
LiIon Akku mit 0,5-1kg! Und mit einer Batterie + Spannungswandler kann 
man für die gesamte Entladedauer die Nennspannung entnehmen, aus einer 
Kondensatorbank nicht. Bestenfalls die benötigte Leistung ist ein 
Problem, denn 10kW zieht man nicht aus einem 100Wh Akku. Aber auch dafür 
gibt es Lösungen.

von Max M. (Gast)


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Jürgen schrieb:
> Zwischenkreis
> von 720VDC

Hört sich nach Motorumrichter an.
Ich halte die 0,3A für ein Mißverständniss und würde bei der Kapazität 
kombiniert eher von 0,3KA ausgehen.
Für einen einmaligen Peakstrom zum Aufladen nach Spannungsausfall, würde 
ich mich alleine am Auslöseverhalten des Sicherungsautomaten 
orientieren.
Vorwiderstand mit Relaisüberbrückung.
Pulsstromfestigkeit des Widerstandes beachten.

von Anselm 6. (anselm68)


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Ein gesteuerter Gleichrichter mit Thyristoren könnte da auch hilfreich 
sein.
Den fährst du dann abhängig vom gemessenen Ladestrom langsam hoch.

von Musik og F. (musikog_f)


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Jürgen schrieb:

> Ich wäre für Ideen und Ansätze dankbar, da ich die üblichen Konzepte der
> Konstantstromquellen nicht auf 720VDC hochskalieren kann.

750 VDC ist normale Stadt-, U-, S- und Strassenbahntechnik. Da gibt es 
viel fertige Technik.

Ich würde mal mit dem Anliegen zur Pufferküsserfraktion rüber schauen.
Die sind dafür bekannt, dass sie alles aufheben und alles reparieren.

von Jürgen (jurgens)


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Die Kondensatoren sind auf einen Entladestrom von 63A über eine 
Entladezeit von 2,5s ausgelegt.
Es mag durchaus sein, dass es auch andere Möglichkeiten gäbe, jedoch 
steht diese Hardware bereits zu Verfügung.

Die 0,3A Ladestrom wurden bei einer Spannung von 720V vom Hersteller 
angegeben. Daher gehe ich nicht von einem Missverständnis aus, werde 
dies aber jedenfalls hinterfragen.
Je nach Antwort bin ich absolut bei Max. M und würde mich am 
Auslöseverhalten des Sicherungsautomaten orientieren. Dieser lässt 
natürlich deutlich mehr Strom zu.

Des Weiteren ist hinzuzufügen, dass mir nur die Gleichspannung mit 720V 
zu Verfügung steht. Die Erklärung mit dem Gleichrichter und dem 
Hochsetzsteller war nur dazu gedacht, den Ursprung des Zwischenkreises 
zu erklären. Das dreiphasige Netz steht mir an Ort und Stelle nicht zu 
Verfügung. Sämtliche Vorschläge, die darauf abzielen, sind daher leider 
nicht anwendbar.

Meine persönlichen Überlegungen gingen, wie bereits anfangs erwähnt, in 
Richtung Konstantstromquelle mit Leistungs-Mosfet.
Anbei eine Schaltung und Simulation mit LTSpice.
Darin werden nochmals die bereits erwähnte Ladedauer mit 52min und die 
anfängliche Leistung von 220W bestätigt.

Ich bin mir allerdings nicht sicher, ob ich nicht dennoch anfangs eine 
hohe Stromspitze durch den Kondensator erziele.

Vielleicht habt ihr noch konkrete Tipps für mich.

von Max M. (Gast)


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Jürgen schrieb:
> Die Kondensatoren sind auf einen Entladestrom von 63A über eine
> Entladezeit von 2,5s ausgelegt.
Wenn die 63A Entladestrom können, dann können die auch 63A Ladestrom.

Wie ist der Kondensatorpack aufgebaut? Typ der Kondensatoren?

von Armin X. (werweiswas)


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Musik og F. schrieb:
> Pufferküsserfraktion

Wer isch des?

Jürgen schrieb:
> Es handelt sich tatsächlich um eine größere Anlage, die mehrere Tonnen bewegt. 
Die Kondensatoren sind auf zwei Pakete in Serie aufgeteilt und benötigen
> einiges an Platz.

Krass. Ich hab lediglich ein zehntel davon. Wehe dem man macht auf 
kurzem Wege einen Kurzschluss...

Dürfen deine Kondensatoren nur mit 720V geladen werden? Oder sind das 
eben welche mit je360V oder darf die Anwendung dahinter nur mit 720 
gefüttert werden?

Die Entladeschaltung ist Interessant! Der Mosfet geht doch, wenn der 
Strom über dem Widerstand zu groß wird, in den Linearbetrieb über. Oder 
habe ich einen Denkfehler?

MfG

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> 750 VDC ist normale Stadt-, U-, S- und Strassenbahntechnik.
> Da gibt es viel fertige Technik.
Er kann ja bei der S-Bahn Berlin anfragen, ob er 'nen Klingeldraht an 
die Stromschiene drantüdeln darf. Wenn so ein Zug anfährt fließen etwa 
4000A, da fällt sein bißchen Ladestrom gar nicht auf.

von Falk B. (falk)


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Jürgen schrieb:
> Die Kondensatoren sind auf einen Entladestrom von 63A über eine
> Entladezeit von 2,5s ausgelegt.

Ja, die EINZELkondensatoren! Wieviele sind davon in welcher Anordnung in 
dieser Kondensatorbatterie verbaut?

> Die 0,3A Ladestrom wurden bei einer Spannung von 720V vom Hersteller
> angegeben. Daher gehe ich nicht von einem Missverständnis aus, werde
> dies aber jedenfalls hinterfragen.

TU DAS!

> Des Weiteren ist hinzuzufügen, dass mir nur die Gleichspannung mit 720V
> zu Verfügung steht. Die Erklärung mit dem Gleichrichter und dem
> Hochsetzsteller war nur dazu gedacht, den Ursprung des Zwischenkreises
> zu erklären. Das dreiphasige Netz steht mir an Ort und Stelle nicht zu
> Verfügung. Sämtliche Vorschläge, die darauf abzielen, sind daher leider
> nicht anwendbar.
>
> Meine persönlichen Überlegungen gingen, wie bereits anfangs erwähnt, in
> Richtung Konstantstromquelle mit Leistungs-Mosfet.

Viel Spaß dabei!

> Anbei eine Schaltung und Simulation mit LTSpice.
> Darin werden nochmals die bereits erwähnte Ladedauer mit 52min und die
> anfängliche Leistung von 220W bestätigt.

Du bist mir ein schöner Theoretiker!

> Ich bin mir allerdings nicht sicher, ob ich nicht dennoch anfangs eine
> hohe Stromspitze durch den Kondensator erziele.

Deine Sorgen möchte ich haben! ;-)

> Vielleicht habt ihr noch konkrete Tipps für mich.

Mich beschleicht das Gefühl, daß die Aufgabe deutlich über deinen 
Fähigkeiten liegt, sowohl was die Spannungen und Ströme als auch des 
Gefährdungspotential angeht.

von Falk B. (falk)


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Armin X. schrieb:
> Die Entladeschaltung ist Interessant! Der Mosfet geht doch, wenn der
> Strom über dem Widerstand zu groß wird, in den Linearbetrieb über.

Der MOSFET wird in der Schaltung IMMER im Linearbetrieb gehalten!

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Nachtrag:

Wenn nur die 720Vdc zur Verfügung stehen, dann muss man halt einen 
Wandler bauen, der damit klarkommt. Step-Down oder für die 
Wandlerspinnerfraktion auch einen ultra fancy SEP(t)IC Wandler...

Ich würd's trotzdem mit einem transformatorischen Wandler machen, der 
guten Regelbarkeit zuliebe. Geschmackssache.

von Armin X. (werweiswas)


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Falk B. schrieb:
> Jürgen schrieb:
>> Die Kondensatoren sind auf einen Entladestrom von 63A über eine
>> Entladezeit von 2,5s ausgelegt.
>
> Ja, die EINZELkondensatoren! Wieviele sind davon in welcher Anordnung in
> dieser Kondensatorbatterie verbaut?
>> Die 0,3A Ladestrom wurden bei einer Spannung von 720V vom Hersteller
>> angegeben. Daher gehe ich nicht von einem Missverständnis aus, werde
>> dies aber jedenfalls hinterfragen.
>
> TU DAS!

Mich beschleicht auch das Gefühl, dass mit den 0,3A der Formierstrom 
gemeint ist...
63A ist ungefähr der zugelassene Nenn-Ripplestrom eines ausgewachsenen 
Elkos mit 360-400V Nennspannung und einer Kapazität ab 3300uF aufwärts.

: Bearbeitet durch User
von Henrik V. (henrik_v)


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Ich würde ja drei Glühbirnen 60W in Reihe zum Laden nehmen ...
den Anschaltpeak sollten die Kondensatoren abkönnen
sonst halt noch eine PTC dazu .. oder ....
Halte die 300mA aber auch für etwas lau .. oder nuss der Kondensator 
erstmal formiert werden?  (Erstmal mit 40W Birnen starten und dann 
auswechseln mit 60W - 100W ?)

von Max M. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Der MOSFET wird in der Schaltung IMMER im Linearbetrieb gehalten!

Nur wenn der Strom > ~0,2xA ist.
Wenn nicht knallt das Gate wg. Überspannung durch.
Wenn bis dahin der Fet nicht schon wegen dem Linearbetrieb gestorben 
ist.

Ach, ich würde schon gerne in Hörweite stehen und die dummen Gesichter 
sehen wenn 1,3F auf 720V geladen dem Mosfet die Eingeweide auf links 
drehen.

von Falk B. (falk)


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Max M. schrieb:
> Ach, ich würde schon gerne in Hörweite stehen und die dummen Gesichter
> sehen wenn 1,3F auf 720V geladen dem Mosfet die Eingeweide auf links
> drehen.

Naja, Plasmaentladungen sollen sehr schön sein!

Überhaupt, eine 300mA Konstantstromquelle verbrät mal locker 220W an 
720V. Zeig mir mal den MOSFET, der das kann, vor allem bei DER Spannung. 
10 Stück parallel sind machbar. Ist aber trotzdem eine Schnappsidee. 
Leistungswiderstände sind um Größenordnungen robuster.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Ach, ich würde schon gerne in Hörweite stehen und die dummen
> Gesichter sehen wenn 1,3F auf 720V geladen dem Mosfet die
> Eingeweide auf links drehen.
Tja, wahrscheinlich würde man da nur Dein dummes Gesicht sehen, weil 
wenn der FET durchlegiert, wird nur die Quelle überlastet (was die dann 
für ein Feuerwerk veranstaltet weiß ich nicht), aber nicht der fette 
Kondensator kurzgeschlossen. Dem 1M Widerstand wird wahrscheinlich 
nichts passieren.

> Überhaupt, eine 300mA Konstantstromquelle verbrät
> mal locker 220W an 720V.
Mach ich mit zwei Transistoren. Muß ja kein FET sein, eine ausreichend 
dicke Darlington-Stufe tut's auch. Alternativ ein richtig fetter IGBT, 
der macht's alleine.

: Bearbeitet durch User
von Max M. (Gast)


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Ben B. schrieb:
> wenn der FET durchlegiert, wird nur die Quelle überlastet

Hahahaha, der war gut😂👍

Du hast also noch nie platzende Leistungshalbleiter erlebt.
Schwachstromelektroniker...

von Falk B. (falk)


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Ben B. schrieb:
>> Überhaupt, eine 300mA Konstantstromquelle verbrät
>> mal locker 220W an 720V.
> Mach ich mit zwei Transistoren. Muß ja kein FET sein, eine ausreichend
> dicke Darlington-Stufe tut's auch. Alternativ ein richtig fetter IGBT,
> der macht's alleine.

Jaja, mal wieder das übliche Geschwätz der üblichen Verdächtigen.

von Michael B. (laberkopp)


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Jürgen schrieb:
> Anbei eine Schaltung

Irre, wohin mit den 216 Watt die der MOSFET verheizt ?

Dein IXFN56N90P ist überhaupt nicht für Linearbetrieb gedacht.

Was hast du an hysteretic step down nicht verstanden ?

von Andrew T. (marsufant)


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Jürgen schrieb:
> Hallo zusammen,
> ich betreibe eine Anlage mit 3x400VAC.
> Über einen Gleichrichter und Hochsetzsteller wird einen Zwischenkreis
> von 720VDC erzeugt mit dem weitergearbeitet wird.

Und dazwischen 3 Stück 60W 240V Glühbirnen in Reihe schalten,

Gibt eine sehr Niederpreisige
720V 0,3A ksq mäßiger aber für diese Anwendung ausreichend genau


> Nun stellt sich allerdings die Frage, wie das Kondensatorpakte mit einem
> konstanten Ladestrom von 0,3A geladen werden
> Ich wäre für Ideen und Ansätze dankbar,

Den Ansatz habe ich erfolgreich für Kondensator 10 millifarad erprobt.

: Bearbeitet durch User
von Jürgen (jurgens)


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Da das Thema kurz aufgekommen ist: Ich möchte Laden, nicht Entladen. Zum 
Entladen habe ich meine Verbraucher.

300mA zur Ladung bei einer knappen Stunde Ladezeit reichen völlig aus. 
Muss nicht schneller sein.

Natürlich will ich das Thema zuerst theoretisch betrachten. Experimente 
sind bei dieser Dimension nicht so spaßig.

Die Schaltung beinhaltet bereits einen Vorschlag zum MOSFET mit 
900V/1000W. Aber IGBTs sind auch ein guter Vorschlag.

Was spricht gegen den Linearbetrieb so lange ich innerhalb der 
Leistungsgrenzen  des Transistors bleibe?

Also ganz konkret: Klappt es mit der Schaltung aus eurer Sicht bzw was 
müsste ich konkret ändern.

Danke euch.

von Stefan F. (Gast)


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Jürgen schrieb:
> Was spricht gegen den Linearbetrieb so lange ich innerhalb der
> Leistungsgrenzen  des Transistors bleibe?

Nichts, aber genau diesbezüglich werden die Datenblätter getrieben vom 
eigenen Wunschdenken oft misssverstanden.

Wenn früher in den 70er rechts oben in der Ecke "30 Watt" stand, dann 
konnte der Transistor Monatelang 20 Watt verheizen. Heute sind die 
Angaben ganz anders gemeint. Bei fast allen Zahlen werden einzeln 
betrachtete Maxima angegeben. Mehrere zusammen gehen aber schon nicht, 
und außerdem ist man in der Regel nicht einmal ansatzweise imstande, die 
dafür nötigen Rahmenbedingungen einzuhalten.

von Marcel V. (mavin)


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Jürgen schrieb:
> Also ganz konkret: Klappt es mit der Schaltung aus eurer Sicht bzw was
> müsste ich konkret ändern.

Eine 30mm lange Glasrohrsicherung sollte noch in die Plusleitung und am 
besten statt 1x2R3 Widerstand 4x10R Widerstände für die Strommessung mit 
je einem eigenen N-Mosfet, damit sich die Verlustwärme von 220 Watt auf 
4 Transistoren aufteilen kann.

Der 2N5550 ist mit seiner C-E Spannungsfestigkeit von 140V ausreichend, 
weil eine Spannung von 140V während des gesamten Ladevorgangs bei weitem 
niemals überschritten bzw. niemals erreicht wird.

Dass R1 aus 10x100k, wegen der Spannungsfestigkeit zusammengesetzt 
werden muss, dürfte wohl auch selbstverständlich sein.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Jürgen schrieb:

> 300mA zur Ladung bei einer knappen Stunde Ladezeit reichen völlig aus.
> Muss nicht schneller sein.

Was ist das für eine komische Anwendung?

> Die Schaltung beinhaltet bereits einen Vorschlag zum MOSFET mit
> 900V/1000W. Aber IGBTs sind auch ein guter Vorschlag.
>
> Was spricht gegen den Linearbetrieb so lange ich innerhalb der
> Leistungsgrenzen  des Transistors bleibe?

Na dan such mal einen MOSFET oder IGBT, der Linearbetrieb mit den Daten 
kann ;-)

> Also ganz konkret: Klappt es mit der Schaltung aus eurer Sicht

Theoretisch vielleicht, praktisch eher nicht.

> bzw was
> müsste ich konkret ändern.

Deine Kondensatoren liegen vermutlichfest an Masse in deiner Schaltung, 
da kann man keine Stromquelle SO einschleifen. Eher so, siehe Anhang. 
Aber auch dann ist es Mumpitz. Ein Leistungswiderstand ist DEUTLICH 
billiger und robuster.

von Stefan F. (Gast)


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> 20230310_205519.png

720V an G-S?

Never!

von Jörg B. (joergb2)


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Jürgen schrieb:
> Die Schaltung beinhaltet bereits einen Vorschlag zum MOSFET mit
> 900V/1000W. Aber IGBTs sind auch ein guter Vorschlag.

Nein. Bei vielen IGBTs steht dran, das sie nicht für Linearbetrieb 
gedacht sind. Als Ignorant habe ich das trotzdem auch schon gemacht, 
allerdings mit gemischten Erfahrungen und würde es hier definitiv 
lassen. Bei der Leistung schlage ich weiterhin ein Schaltnetzteil vor. 
Abwärtswandler mit 720V Eingangsspannung sind zwar Exoten und wird man 
in keinem Laden finden, aber bis 1000V kann man eigentlich alles 
hinbekommen. So eine Netzteilplatine könnte ich sogar konstruieren, das 
wäre dann aber nicht mehr der Hobbybereich.

von Falk B. (falk)


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Stefan F. schrieb:
>> 20230310_205519.png
>
> 720V an G-S?
>
> Never!

Wo denn? Das Gate hängt über 1MegOhm an +720V. OK, real braucht es da 
noch eine 15V Z-Diode als Überspannungsschutz, wenn der NPN mal keine 
Lust hat oder zu langsam ist. Siehe meine Schaltung.

von C. D. (derschmied)


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Falk B. schrieb:
> AUTSCH! Was für ein Monster ist das denn?

Geht auch noch dicker...
Gruß, DerSchmied

von C. D. (derschmied)


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Falk B. schrieb:
> AUTSCH! Was für ein Monster ist das denn?

Man beachte das Etikett...
Gruß, DerSchmied

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Made by Obelix

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> So eine Netzteilplatine könnte ich sogar konstruieren, das
> wäre dann aber nicht mehr der Hobbybereich.
Sag ich ja. Kostenlos oder als schnellen Spaß zwischendurch mache ich 
sowas aber auch nicht mehr, hab mich schon viel zu oft mit anscheißen 
lassen.

Stattdessen darf man sich hier nur mit solchem Blödsinn wie oben gesehen 
rumärgern, wo Leute durch das Durchlegieren einer Konstantstromquelle 
gleich eine epische Entladung von 330kJ durch einen FET sehen wollen 
oder einem Transistor nur 22W Verlustleistung zumuten möchten... hey nur 
mal so als Tipp, falls der betreffende das nicht selber weiß: Die Dinger 
gibt's in größer als TO-220.

Naja ist mir egal, baut doch was ihr wollt... nicht mein Problem.

von Falk B. (falk)


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C. D. schrieb:
> Man beachte das Etikett...

Vor allem Cm=978,233uF. Notariell beglaubigt ;-)

von Stefan F. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> wenn der NPN mal keine Lust hat

Mit Lust hat das nichts zu tun. Sobald der Kondensator voll ist, leitet 
Q1 nicht mehr und dann hast du (ohne weitere Bauteile) die vollen 720 
Volt am Gate.

Beitrag #7368661 wurde vom Autor gelöscht.
von Marcel V. (mavin)


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Stefan F. schrieb:
> Sobald der Kondensator voll ist, leitet Q1 nicht mehr und dann hast du
> (ohne weitere Bauteile) die vollen 720 Volt am Gate.

Falk hat ja zum Glück die 15V Z-Diode parallel zum 2N5550 eingebaut. 
Damit dürfte jetzt auch alles wieder gut sein.

Ben B. schrieb:
> Die Dinger gibt's in größer als TO-220.

Wenn wir vom IXFN56N90P sprechen, dann kann der auch ganz alleine, ohne 
Kumpels, die 220 Watt direkt am Kühlblech verheizen.

von Falk B. (falk)


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Marcel V. schrieb:
>> Die Dinger gibt's in größer als TO-220.
>
> Wenn wir vom IXFN56N90P sprechen, dann kann der auch ganz alleine, ohne
> Kumpels, die 220 Watt direkt am Kühlblech verheizen.

Wenn das mal kein Irrtum ist.

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Linearbetrieb_von_MOSFETs

Ob und wieviel Leistung der im Linearbetrieb verträgt, ist unbekannt.

von Wolf17 (wolf17)


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Das Konzept mit Mosfet geht prinzipiell. Man muss aber Mosfet nehmen, 
deren SOA Diagramm den Spirito Effekt und DC berücksichtigt.

Beim IXTP3N120 (Reichelt 7,60) liegt die Grenze für 800V bei 0,2A. Mit 
mindestens zwei gehen die 0,3A knapp. Besser vielleicht vier nehmen. Ein 
Konzept mit NPN könnt noch sicherer sein.

Mir wäre mit dicken Leistungswiderständen wohler, auch wenn die Ladezeit 
deutlich höher ist.

Auch der Glühbirnenvorschlag gefällt mir (dauerhafte Verfügbarkeit? 
besser vier 230V in Reihe). Da kann man dem Ladevorgang zuschauen. Durch 
deren PTC Verhalten geht es auch schneller als mit Festwiderständen.

Der Einschaltstrom ist aber hoch. Hat schon mal jemand Glühbirnen in 
Reihe an Hochspannung betrieben, ob die gleich genug sind? Oder brennt 
da immer gleich die schwächste beim einschalten durch?

von Falk B. (falk)


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Wolf17 schrieb:
> Der Einschaltstrom ist aber hoch. Hat schon mal jemand Glühbirnen in
> Reihe an Hochspannung betrieben, ob die gleich genug sind?

Ich betreibe 2x 11W Glühlampen in Reihe an 400V DC (PFC Zwischenkreis).

von Armin X. (werweiswas)


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Wolf17 schrieb:
> Hat schon mal jemand Glühbirnen in Reihe an Hochspannung betrieben, ob
> die gleich genug sind?

Ich hab mal 6 St 80W Pressglaslampen als Ballast für ein HP6448B (0 bis 
650VDC) verwendet. Je 3 in Serie und das zwei Mal. Problemlos.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Am einfachsten zum Nachladen wäre ein Kondensatornetzteil mit 
Gleichrichter, bzw. als Villardkaskade, zu verwenden. Besserer 
Wirkungsgrad als mit Widerstand und weniger Abwärme wären als Vorteil zu 
nennen. Ca 1µF pro 70mA, bei Verdreifachung entsprechend weniger Strom 
pro µF.

von Andrew T. (marsufant)


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Wolf17 schrieb:
>
> Auch der Glühbirnenvorschlag gefällt mir (dauerhafte Verfügbarkeit?
> besser vier 230V in Reihe). Da kann man dem Ladevorgang zuschauen. Durch
> deren PTC Verhalten geht es auch schneller als mit Festwiderständen.
> Der Einschaltstrom ist aber hoch. Hat schon mal jemand Glühbirnen in
> Reihe an Hochspannung betrieben, ob die gleich genug sind? Oder brennt
> da immer gleich die schwächste beim einschalten durch?


Siehe meinen Beitrag oben

von Jörg B. (joergb2)


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C. D. schrieb:
> Man beachte das Etikett...
> Gruß, DerSchmied

Kapazität mit 6 Stellen angeben, wenn die Genauigkeit 6% beträgt. Ist 
denen von AVX nichts peinlich?

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Jörg B. schrieb:
> Kapazität mit 6 Stellen angeben, wenn die Genauigkeit 6% beträgt. Ist
> denen von AVX nichts peinlich?

Nein, warum? Dann schau Dir doch mal die initiale Toleranz für eine 
LTZ1000(A) an, die ebenfalls bei ca. +/- 7% liegt.

von Andrew T. (marsufant)


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Jörg B. schrieb:
> Kapazität mit 6 Stellen angeben, wenn die Genauigkeit 6% beträgt. Ist
> denen von AVX nichts peinlich?

C= Nennwert.  +6% sind lt. DaBla möglich
Cm= gemessener WERT DIESES Exemplars.

Und siehe da, der Wert liegt in der Toleranz.
Somit alles gut. AVX kann sogar stolz sagen: Minimal Spec des 
Kapazitätswertes sauber erfüllt.

von Falk B. (falk)


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Andrew T. schrieb:
> Cm= gemessener WERT DIESES Exemplars.

Mit sechs signifikanten Stelle. Jaja . . .

von Michael B. (laberkopp)


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Falk B. schrieb:
> Andrew T. schrieb:
>> Cm= gemessener WERT DIESES Exemplars.
>
> Mit sechs signifikanten Stelle. Jaja . . .

Du nicht, aber es soll Leute geben, die das so genau messen können.

Die wissen sogar, wie sie die Kapazität der Messleitungen, das 
Frequenzverhalten, den Verlustfaktor und die dielektrische Absorption 
beim Messevorgang berücksichtigen können.

von Falk B. (falk)


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Michael B. schrieb:
>>> Cm= gemessener WERT DIESES Exemplars.
>>
>> Mit sechs signifikanten Stelle. Jaja . . .
>
> Du nicht, aber es soll Leute geben, die das so genau messen können.
>
> Die wissen sogar, wie sie die Kapazität der Messleitungen, das
> Frequenzverhalten, den Verlustfaktor und die dielektrische Absorption
> beim Messevorgang berücksichtigen können.

Was auch auch DEM Kondensator absolut notwendig ist . . .
Naja, dein Name ist Progamm.

von S. K. (hauspapa)


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Vorladen ab 720V DC ist IMMER Mist weil die Vorladeschaltung für den 
Normalbetrieb mit einem Schütz überbrückt werden muss.

Ich halte wie bereits vorgeschlagen ein hundsnormales Netzteil parallel 
zum Kondensator für die sinnvollste Lösung.

2x Meanwell wie bereits vorgeschlagen je eins pro Zwischenkreishälfte 
geht ziemlich gut, hat eine kleine Tücke wenn eines mal einen Fehler hat 
(nur 1 Kondensator vorgeladen und DCDC auf 720V führt zu Überspannung 
auf einem Kondensator (Spannung ungleichmässig verteilt) aber das 
bekommt ein guter Automatiker leicht in den Griff.

Das bereits vorgeschlagenen EA ist so die rundum sorglos Lösung.
Es gibt natürlich noch andere Hersteller.

Ich halte nichts von elend langen Vorladezeiten. Damit wird jede 
Inbetriebnahme, jeder Test, jede Störung zu einem Geduldsspiel. 1 
stellige Minuten müssen aus meiner Sicht reichen.

Für 720V/63A hat Regatron ziemlich coole Netzteile. Einschalten und 
funktioniert. Kostet ein bischen aber das tun 
Trafo/Gleichrichter/Booster/Kühlung/Sicherheitskonzept usw. auch. 
Vorladung inbegriffen.

viel Erfolg
hauspapa

von Jürgen (jurgens)


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Hallo zusammen,

nochmals danke für Eure Inputs und sorry wegen der späten Rückmeldung.
Ein paar Antworten zu Fragen, die zwischenzeitlich entstanden sind:

Henrik V. schrieb:
> Ich würde ja drei Glühbirnen 60W in Reihe zum Laden nehmen ...
> den Anschaltpeak sollten die Kondensatoren abkönnen
> sonst halt noch eine PTC dazu .. oder ....

Stimmt, ich hätte den Einschaltstrom bei Glühbirnen höher geschätzt, 
aber würde mit dem Kondensatorpaket funktionieren. Ich möchte aber nicht 
unbedingt Glühbirnen im Schaltschrank installieren.

Armin X. schrieb:
> Mich beschleicht auch das Gefühl, dass mit den 0,3A der Formierstrom
> gemeint ist...
> 63A ist ungefähr der zugelassene Nenn-Ripplestrom eines ausgewachsenen
> Elkos mit 360-400V Nennspannung und einer Kapazität ab 3300uF aufwärts.

Tatsächlich ist es so, dass das Kondensatorpaket eine Balancing 
Schaltung verbaut hat. Diese Schaltung verträgt jedoch bei >600VDC nur 
noch 300mA Ladestrom. Aus diesem Grund gibt der Hersteller 300mA an.

Falk B. schrieb:
> Deine Kondensatoren liegen vermutlichfest an Masse in deiner Schaltung,
> da kann man keine Stromquelle SO einschleifen. Eher so, siehe Anhang.
> Aber auch dann ist es Mumpitz. Ein Leistungswiderstand ist DEUTLICH
> billiger und robuster.

Ihr habt mich inzwischen überzeugt, dass ein Leistungswiderstand die 
einfachste Lösung darstellt. Ich werde den Testaufbau daher vorerst auf 
diese Art und Weise realisieren.
Dennoch würde ich im Sinne der eigentlichen Frage aber gerne die 
Konstantstromquelle finalisieren.
Es ist richtig, dass die Kondensatoren an Masse liegen und daher mein 
Schaltungsvorschlag nicht zielführend war. Vielen Dank für den konkreten 
Alternativvorschlag.

Wolf17 schrieb:
> Das Konzept mit Mosfet geht prinzipiell. Man muss aber Mosfet nehmen,
> deren SOA Diagramm den Spirito Effekt und DC berücksichtigt.
>
> Beim IXTP3N120 (Reichelt 7,60) liegt die Grenze für 800V bei 0,2A. Mit
> mindestens zwei gehen die 0,3A knapp. Besser vielleicht vier nehmen. Ein
> Konzept mit NPN könnt noch sicherer sein.

Danke für den konkreten FET Vorschlag. Ich war bereits auf der Suche 
nach Transistoren mit konkreter Angabe zum SOA Diagramm.

Falk B. schrieb:
> Wenn das mal kein Irrtum ist.
>
> https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Linearbetrieb_von_MOSFETs
>
> Ob und wieviel Leistung der im Linearbetrieb verträgt, ist unbekannt.

Wenn ich nun die Schaltung von Falk B. heranziehe und die Leistung auf 
mehrere MOSFETs (IXTP3N120, wie von Wolf17 vorgeschlagen) aufteilen 
möchte, jedoch andererseits den oben angeführten Artikel berücksichtige, 
der besagt, dass ich im Linearbetrieb nicht einfach parallel schalten 
darf, dann würde ich meinen, dass ich für eine getrennte Ansteuerung der 
FETs die gesamte Schaltung mehrfach parallel ausführen muss (siehe 
Schaltung). Theoretisch funktioniert das, aber in der Praxis....?

Würde mich über Eure Einschätzung freuen. Danke.

von Falk B. (falk)


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Jürgen schrieb:
> Tatsächlich ist es so, dass das Kondensatorpaket eine Balancing
> Schaltung verbaut hat. Diese Schaltung verträgt jedoch bei >600VDC nur
> noch 300mA Ladestrom. Aus diesem Grund gibt der Hersteller 300mA an.

AHA!!! Das klingt schon realistischer! Die Balancherschaltung ist das 
Problem, nicht die Kondensatoren!

> Wenn ich nun die Schaltung von Falk B. heranziehe und die Leistung auf
> mehrere MOSFETs (IXTP3N120, wie von Wolf17 vorgeschlagen) aufteilen
> möchte,

Mit ausreichendem Kühlkörper!

> jedoch andererseits den oben angeführten Artikel berücksichtige,
> der besagt, dass ich im Linearbetrieb nicht einfach parallel schalten
> darf, dann würde ich meinen, dass ich für eine getrennte Ansteuerung der
> FETs die gesamte Schaltung mehrfach parallel ausführen muss (siehe
> Schaltung). Theoretisch funktioniert das,

Ja.

> aber in der Praxis....?

Tja, kommt drauf an. Je konservativer man das auslegt, sprich, wenig 
Strom pro MOSFET und sehr gute Kühlung, umso sicherer wird es 
funktionieren. Wenn man es professionell machen will, muss man den 
ausgewählten MOSFET so lange stressen, bis er kaputt geht (volle 
Spannung bei Nennstrom). Dann sieht man, wieviel Reserve der hat. 
Natürlich mit Kühlung. Dem IXTP3N120 im TO220 Gehäuse würde ich max. 20W 
mit einem GROßEN Kühlkörper zumuten wollen.

: Bearbeitet durch User
von Jürgen (jurgens)


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Falk B. schrieb:
> Tja, kommt drauf an. Je konservativer man das auslegt, sprich, wenig
> Strom pro MOSFET und sehr gute Kühlung, umso sicherer wird es
> funktionieren. Wenn man es professionell machen will, muss man den
> ausgewählten MOSFET so lange stressen, bis er kaputt geht (volle
> Spannung bei Nennstrom). Dann sieht man, wieviel Reserve der hat.
> Natürlich mit Kühlung. Dem IXTP3N120 im TO220 Gehäuse würde ich max. 20W
> mit einem GROßEN Kühlkörper zumuten wollen.

Alles klar, das hilft mir sehr weiter. Vielen Dank dafür.

Noch eine letzte Frage: Wie lassen sich FETs für Linearbetrieb finden. 
Die meisten Datenblätter enthalten keine SOA Diagramme und ich war 
bisher noch nicht in der Verlegenheit Transistoren für Linearbetrieb zu 
benötigen.

von Stefan F. (Gast)


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Jürgen schrieb:
> Die meisten Datenblätter enthalten keine SOA Diagramme

Die für linear Betrieb vorgesehenen MOSFET haben ein SOA Diagramm.

von H. H. (Gast)


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z.B. IXYS hat welche.

von Henrik V. (henrik_v)


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Jürgen schrieb:
> Hallo zusammen,
>>..drei Glühbirnen 60W in Reihe zum Laden nehmen ...
>... ich hätte den Einschaltstrom bei Glühbirnen höher geschätzt,
> aber würde mit dem Kondensatorpaket funktionieren. Ich möchte aber >nicht 
unbedingt Glühbirnen im Schaltschrank installieren.

Dafür gibt es ja Leuchten die man oben auf den Schrank schrauben kann :)
Schildkröten zB oder was robustes mit Bergbauzulassung?


Wenn der C voll ist, gibt es dann eine igorische Diode zum Aufschalten?

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Jürgen schrieb:
> Dennoch würde ich im Sinne der eigentlichen Frage aber gerne die
> Konstantstromquelle finalisieren.

Auf Grund der hohen Spannung wäre ein SiC-Leistungshalbleiter 
angebracht.

In der Kondensatorbank werden rund 100Wh gespeichert. 0,3A*750V wäre 
eine Leistung vom 225W.

Es gibt zwei Möglichkeiten der Aufladung:

a) Aus der 750V DC Zwischekreisschiene
(Vorwiderstand, Konstantstromquelle, Step-Down-Wandler)

b) Aus dem 230V (400V) AC Netz
(Netzteil CC-Ladung, Vorwiderstände, Villard-Kaskade (Verdoppler auf 
650V))

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Dieter D. schrieb:
>> Dennoch würde ich im Sinne der eigentlichen Frage aber gerne die
>> Konstantstromquelle finalisieren.
>
> Auf Grund der hohen Spannung wäre ein SiC-Leistungshalbleiter
> angebracht.

Unsinn. Der OP will weder extrem schnell noch leistungsarm schalten.

von Ingo L. (corrtexx)


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Da du ja vermutlich eine Reihenschaltung aus min 2 Kondensatoren hast, 
bilden diese ja einen Mittelpunkt auf U_ZK/2. Hier kannst du ganz bequem 
mit einer Delonschaltung und kapazitiven Blindwiderständen vorladen, bis 
auf 650V (theoretisch). Funktioniert prima

von Falk B. (falk)


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Ingo L. schrieb:
> Da du ja vermutlich eine Reihenschaltung aus min 2 Kondensatoren hast,
> bilden diese ja einen Mittelpunkt auf U_ZK/2.

Hat er, da er ja einen Balancer hat.

> Hier kannst du ganz bequem
> mit einer Delonschaltung und kapazitiven Blindwiderständen vorladen, bis
> auf 650V (theoretisch). Funktioniert prima

Ja, Anfang des 20. Jahrhunderts wäre das der übliche Weg gewesen. Heute 
würde man zwei Schaltnetzteile nehmen, welche die beiden 
Kondensatorhälften DEUTLICH schneller laden können, nicht nur mit 
lumpigen 300mA. Dann hat auch der Balancer kein Problem, denn der wird 
dann gar nicht aktiv! Das geht am Ende DEUTLICH schneller und erzeugt 
deutlich weniger Verlustleistung. Selbst mit nur 3A Ladestrom kommt man 
auf gerade mal 5min Ladezeit.

von Jürgen (jurgens)


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Darf ich mich noch mit einer - wahrscheinlich trivialen - Frage an Euch 
wenden?

Ich habe in der Schaltung nun den IXTP3N120 integriert (siehe File 
anbei).
Bei einem Single-Aufbau wird die Berechnung korrekt durchgeführt.
Führe ich die Schaltung parallel aus, bricht nun die Berechnung kurz 
nach Erreichen der Zielspannung ab.

Gibt es dafür einen Grund?

von H. H. (Gast)


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Alternate Solver nehmen.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Was genau? Absturz? Möglicherweise Multithreading-Problem. Probier's mal 
mit der 17.1.7 . Es wurden diesbezüglich Probleme beseitigt.

von Falk B. (falk)


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Jürgen schrieb:
> Ich habe in der Schaltung nun den IXTP3N120 integriert (siehe File
> anbei).
> Bei einem Single-Aufbau wird die Berechnung korrekt durchgeführt.
> Führe ich die Schaltung parallel aus, bricht nun die Berechnung kurz
> nach Erreichen der Zielspannung ab.

Nein, die Simulation läuft noch, nur extrem langsam, weil es da ein 
Problem mit der Konvergenz gibt. Willkommen in der Welt von SPICE ;-)
Irgendwelche Parameter im Modell spucken in die Suppe, das sind oft die 
Standardwerte, welche im Modell nicht definiert werden.

Wo hast du denn das Modell für den MOSFET her? Und was meinst du, damit 
realer simulieren zu können, als mit dem 1000V MOSFET aus LTspice in 
meiner Schaltung? Die Verlustleistung und das Verhalten sind identisch. 
Die Details des Schaltverhaltens und R_DS_ON spielen hier keine Rolle. 
Nimm wieder den MOSFET aus LTspice und gut.

von Falk B. (falk)


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Abdul K. schrieb:
> Was genau? Absturz?

Du hast doch auch LTspice. Probiers aus.

> Möglicherweise Multithreading-Problem. Probier's mal
> mit der 17.1.7 . Es wurden diesbezüglich Probleme beseitigt.

Jaja . . .

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ich warte noch auf die Version für Android...

Aber erstmal auf den 9. Mai 😋

von Falk B. (falk)


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H. H. schrieb:
> Alternate Solver nehmen.

BINGO! Damit geht es!

von Etim F. (etim_f)


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Oder testweise nen kleinen Widerstand in die Verbindung jeder 
Stromquelle zum Kondensator.
R3 oder R6 halbieren könnte auch gehen.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Falk B. schrieb:
> Du hast doch auch LTspice. Probiers aus.

.opt gshunt=1e-6

von H. H. (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> .opt gshunt=1e-6

In dieser Schaltung keine gute Idee.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Wird ungenau, jep.

Die beiden Stromquellen sind ja gleich. Wenn man eine rausnimmt und den 
Kondensator halbiert, kommt mathematisch die gleiche Ladekurve raus. 
Dann läuft es ohne Klimmzüge. Warum auch immer.

von Jürgen (jurgens)


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Besten Dank an alle.
Probiere ich morgen gleich aus.

Falk B. schrieb:
> Wo hast du denn das Modell für den MOSFET her? Und was meinst du, damit
> realer simulieren zu können, als mit dem 1000V MOSFET aus LTspice in
> meiner Schaltung?

Modell ist von Ixys direkt. Eigentlich wollte ich die Schaltung nur 
komplettieren und für mich dokumentieren.
Dein 1000V MOSFET hat bei mir nicht funktioniert, wenn ich mich richtig 
erinnere. Ist er wirklich in der Standard lib enthalten?

von Falk B. (falk)


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Jürgen schrieb:
> Ist er wirklich in der Standard lib enthalten?

Ich glaube schon, ich kann mich nicht erinnern, den selber angelegt zu 
haben.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Jürgen schrieb:
> Das dreiphasige Netz steht mir an Ort und Stelle nicht zu
> Verfügung.

Vermutlich also weder dreiphasige noch einphasiges Netz steht dort zur 
Verfügung. Damit entfallen alle Lösungsansätze nach:
Dieter D. schrieb:
> b) Aus dem 230V (400V) AC Netz

Falk B. schrieb:
> Unsinn. Der OP will weder extrem schnell noch leistungsarm schalten.

Diese beiden Eigenschaften standen nicht im Fokus, sondern die höhere 
Spannungsfestigkeit. Das gibt bei transienten Überschwingern 
(Schaltwandlerbetrieb) mehr an Sicherheitsseserven. Ohne Erfahrung wird 
man das Design des realen Aufbaus nicht auf Anhieb so gut hinbekommen.

"Normalerweise sind die SJ MOSFETs mit Stehspannungen von nur bis zu 900 
V erhältlich. Die Nutzung von SiC ermöglicht jedoch Spannungen über 1700 
V mit geringem ON-Widerstand."
https://www.rohm.de/electronics-basics/sic/types-of-sic-power

Für die Konstantstromquelle im Linearbetrieb sind solche höheren 
Spannungreserven der SiC nicht notwendig.

Falk B. schrieb:
> Heute würde man zwei Schaltnetzteile nehmen, welche die beiden
> Kondensatorhälften DEUTLICH schneller laden können,

Jedes der Schaltnetzteile muss so auch nur noch die halbe 
Spannungsfestigkeit der Mosfet aufweisen gegenüber einer Lösung mit nur 
einem Schaltnetzteil.


Jürgen schrieb:
> Konstantstromquelle

Es gibt aber noch eine Kleinigkeit bei der Konstantstromquelle im 
Linearbetrieb worauf noch zu schauen wäre. Es bleibt am Ladungsende noch 
eine kleine Spannungsdifferenz auf Grund des Spannungsabfalls über der 
Schaltung übrig. Wenn die Schaltung nach Abschluss der Ladung mit einem 
Relais überbrückt werden sollte, kann es in ungünstigen Fällen dazu 
kommen, dass doch noch die Sicherung auslöst.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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>> Das dreiphasige Netz steht mir an Ort und Stelle nicht zu
>> Verfügung.
> Vermutlich also weder dreiphasige noch einphasiges Netz
> steht dort zur Verfügung.
So? Dann müsste er mal sagen, was überhaupt zur Verfügung steht. Ein 
ausreichend starkes Stromaggregat wäre auch ein dreiphasiges oder 
zumindest einphasiges Netz.

> Wenn die Schaltung nach Abschluss der Ladung mit einem
> Relais überbrückt werden sollte, kann es in ungünstigen
> Fällen dazu kommen, dass doch noch die Sicherung auslöst.
Kann man ja mit einer Sequenz machen, wenn er die Kondensatoren wirklich 
maximal voll haben will - erst einen passenden Widerstand einschalten 
und dann erst ggf. ein Überbrückungsrelais.

: Bearbeitet durch User
von Stephan (stephan_h623)


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Begrenzender Faktor ist ja anscheinend der Balancer.
Ohne Details dazu kann man aber nur wenig sagen, was da die Beste Lösung 
ist um sicher in den Specs zu bleiben.

Wenn ichs recht verstehe soll erst der Zwischenkreiskondensator geladen 
werden. Erst wenn der voll ist wird die echte Versorgung und der 
Verbraucher aktiviert.
Die Umschaltung auf die echte Versorgung führt aber fast zwangsläufig zu 
nem kurzen Strompeak auf dem Zwischenkreiskondensator. Außer man nimmt 
ne Stromquelle, die fast keinen Drop-Out hat. Die diskutierten 
FET-Schaltungen haben da immer so mindestens 4 Volt Spannungsverlust.

Jetzt kommts letztenendes auf den Balancer an.
1. Wenn der sehr steil bei Spannung x über nem Kondensator überbrückt 
stirbt er evtl. bei so nem Spannungssprung.
2. Macht er langsam auf, so dass erst bei 5-10 Volt überm Limit die 
300mA Balancerstrom erreicht werden ists ok.
3. Macht er zwar steil auf, aber der Balancerstrom ist auf 300mA 
begrenzt ists auch kein Problem. Das vertragen die Kondensatoren dann 
schon.
4. Eine fixe Spannungsverteilung 50:50 kann der Balancer bei nur 300mA 
nicht erreichen. Diese Balancerstrategie scheidet also aus. Wäre auch 
energetisch Unfug.

Ich Tippe mal auf 2.
Interessant wäre da dann auch die Spannung, ab der der Balancer 
anspringt. Und wieviele Kondensatoren in Reihe liegen.
Die Angabe ab 600V nur 300mA ist auch irritierend ... Sollte nicht von 
der Gesamtspannung, sondern vom einzelnen Kondensator (ggf. mehrere 
parallel in der Reihenschaltung) abhängen. Und unter so 560V 
Gesamtspannung dürfte der Balancer bei üblichen ungünstigsten Toleranzen 
gar nicht anspringen. Werden ja keine 8 100V-Banks in Reihe sein.

Ehrlich gesagt müsste der Anbieter für ne derartige Anlage deutlich 
genauere Specs liefern.

Bis so 500V kannst ordentlich Strom reinpumpen. Danach dann halt nur 
300mA.
Also bei Ladung mit Vorwiderstand wären vmtl. 750 Ohm ok. Statt 2400 Ohm 
für 300mA bei leerem Kondensator. Wären dann 16 Minuten Zeitkonstante.
Worst Case lädst du ab so 600V nur noch einen Kondensator. Also 
verdoppelte Zeitkonstante.
Unter 1 Volt Differenz bist dann Worst Case nach ca. 4 h.

Aber irgendwie kann des alles net sein, dass da Schränke mit 
Kondensatoren verbaut werden und zum Betrieb keine vernünftigen Specs 
vorliegen.
Muss ja eigentlich schon vor die Inbetriebnahme / Abnahme eine 
geeignetes Startszenario gegeben haben.

von T. M. (tomtomtom)


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Wie schaut denn der Balancer aus ?

von Falk B. (falk)


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Jürgen schrieb:
> Führe ich die Schaltung parallel aus, bricht nun die Berechnung kurz
> nach Erreichen der Zielspannung ab.

Mit dieser Option geht es mit dem Standardsolver!

.options abstol=1e-10

Mit 1e-9 geht es sogar noch schneller.

Außerdem muss V1 einen minimalen Innenwiderstand haben, 10m reichen.
Perfekte Bauteile sind der Tod der numerischen Simulation.

https://ltwiki.org/index.php?title=Convergence_problems%3F
https://ltwiki.org/index.php?title=Advice_for_simulations_with_good_results_in_LTspice

"Unfortunately, most engineers like to fill their simulations with ideal 
voltage sources, which if of a nonlinear behavioral nature, will never 
yield to shunting capacitances, even at very small time steps. This 
often results in the dreaded "time step too small" failure message and 
frustrated users."

: Bearbeitet durch User
von Hp M. (nachtmix)


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Jürgen schrieb:
> kommt ein auf diese Spannung ausgelegtes Paket aus
> Kondensatoren mit einer Gesamtkapazität von 1,286F zum Einsatz.

und

Jürgen schrieb:
> Die Kondensatoren sind auf zwei Pakete in Serie aufgeteilt und benötigen
> einiges an Platz.


Hast du daran gedacht, dass sich durch die Reihenschaltung die Kapazität 
halbiert?

Wenn du insgesamt nur 1,286F eingekauft, und diese dann auf die zwei 
Pakete verteilt hast, hat dein Gesamtwerk gar nur noch 0,3215F.

von Jürgen (jurgens)


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Sorry für die späte Rückmeldung. Bin gesundheitsbedingt ein paar Tage 
ausgefallen.

Falk B. schrieb:
> Ich glaube schon, ich kann mich nicht erinnern, den selber angelegt zu
> haben.

Habs nochmals ausprobiert. Bei mir funktioniert der FET nicht. Ist aber 
kein Problem.

Stephan schrieb:
> Wenn ichs recht verstehe soll erst der Zwischenkreiskondensator geladen
> werden. Erst wenn der voll ist wird die echte Versorgung und der
> Verbraucher aktiviert.
> Die Umschaltung auf die echte Versorgung führt aber fast zwangsläufig zu
> nem kurzen Strompeak auf dem Zwischenkreiskondensator.

Stimmt, aus diesem Grund wurde eine Ultrafast Epitaxial Diode 
eingesetzt. Der Stromfluss der Hauptversorgung sowie des Kondensators 
kann daher nur in Richtung der Last erfolgen. Ist bereits in der Praxis 
erprobt.

S. K. schrieb:
> Vorladen ab 720V DC ist IMMER Mist weil die Vorladeschaltung für den
> Normalbetrieb mit einem Schütz überbrückt werden muss.

Oben beschriebener Punkt führt dann allerdings dazu, dass die 
Ladeschaltung nie ausgesichert wird und ständig für die entsprechende 
Spannung am Kondensator verantwortlich ist. Sollte es zum Stromausfall 
kommen, wird der Kondensator entladen. Sobald die Stromversorgung wieder 
zu Verfügung steht, übernimmt die Ladeschaltung wieder ihren Dienst.

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