Hallo, Ich habe ein Simulink-Modell für BLDC-Motor erstellt. Das Ziel der Simulation ist die Dimensionierung der Zwischenkreiskapazität sowie die Auswahl passender Mosfets. -> Die Widerstände und die Induktivitäten in dem Strang, Motorkonstanten, sowie Drehzahl sind vorgegeben. -> Der Aluminium Elektrolytkondensator wird dafür benutzt um die Spannungsschwankungen im Zwischenkreis zu reduzieren. Hat einer von euch Ahnung, wie ich die Simulationsergebnisse nutze, um die Kapazität zu bestimmen und die Mosfets zu wählen? Für jede Hilfe bin ich sehr dankbar.
stefan ping schrieb: > Hat einer von euch Ahnung, wie ich die Simulationsergebnisse nutze, um > die Kapazität zu bestimmen und die Mosfets zu wählen? Aus der Simulation kannst du den Strom in den Zwischenkreis-Kondensatoren ablesen. Bei Elkos im Zwischenkreis ist meistens der Ripple-Strom das begrenzende Element und nicht die Kapazität. Wenn du also die Elkos so dimensionierst, dass sie den Ripplestrom aushalten, dann ist auch die Kapazität groß genug. Das gilt allerdings nicht, wenn der Zwischenkreis über einen Gleichrichter aus dem 50 Hz Stromnetz gespeist wird. In diesem Fall muss die Kapazität groß genug sein, um eine Netz-Halbwelle überbrücken zu können. Die Mosfets werden nach Strom und Spannung ausgewählt. Die Spannungsfestigkeit sollte deutlich über der Zwischenkreisspannung liegen. Der Strom-RMS-Wert bestimmt zusammen mit dem Rds_on die statischen Verluste. Die Schaltverluste werden durch die dynamischen Parameter wie z.B. Rise-/Fall-Time, Recovery-Verhalten der Diode, Gate-Charge, ... beeinflusst. Das ist nicht so einfach zu berechnen, sinnvoll ist, am Anfang einen "möglichst guten" Mosfet zu verwenden und hoffen, dass es damit funktioniert. Wenn man später größere Stückzahlen aufbauen möchte und die Mosfet-Temperatur noch genügend Reserve bietet, kann man immer noch preiswertere Transistoren testen.
Zum Ripplestrom sollte man noch erwähnen, dass sich dieser sich im Prinzip aus der Temperatur und der gewünschten Lebensdauer ergibt.
Hallo, danke für eure Antworten. also von Simulink habe ich Ahnung aber vom elektrischen Antriebe ganz wenig:-(. Deswegen habe ich mich gefragt ob meine Schaltung bezüglich eurer Antworten richtig ist. Das Gegen-EMK ist Trapezförmig. Am Eingang habe ich ein StarterBatt 12V, dann kommt der Wechselrichter, und der Motor selbst. Die Mosfets bekommen ein Steuerlogik(Block-Kommutierung). Ich wollte mit dem Kondensator die Spannungschwankungen und den Rippelstrom, die durch das Einschalt- und Ausschaltverhalten der Mosfets entstehen, reduzieren. D.h. Die Spannungsschwankung im Zwischenkreis soll einen vorgegebenen Wert (z.B. 5% von 12 V) nicht überschreiten. Die zulässige Größe des Ripplestroms richtetet sich nach den Kenndaten des verwendeten Kondensators. ->ist die Platzierung des Kondensators richtig? -> Ich hab bestimmt was Falsches gemacht weil der Rippelstrom sich nicht ändert obwohl die Kapazität rechts groß ist. > Aus der Simulation kannst du den Strom in den > Zwischenkreis-Kondensatoren ablesen. wie wird dann C bestimmt? > Bei Elkos im Zwischenkreis ist meistens der Ripple-Strom das begrenzende > Element und nicht die Kapazität. Deswegen versuche ich den Rippelstrom zu begrenzen indem die Kapazität möglich groß gewählt wird. Danke
stefan ping schrieb: >> Bei Elkos im Zwischenkreis ist meistens der Ripple-Strom das begrenzende >> Element und nicht die Kapazität. > > Deswegen versuche ich den Rippelstrom zu begrenzen indem die Kapazität > möglich groß gewählt wird. Das hast du falsch verstanden. Der Ripple-Strom wird nicht durch den Elko definiert, der entsteht durch die Mosfets. Für die Simulation kannst du den Elko weglassen und den AC-Anteil des Stroms in der Spannungsquelle messen. In der Schaltung geht man dann davon aus, dass dieser AC-Strom komplett vom Elko kurzgeschlossen wird, die Batterie also keinen Ripplestrom sieht.
> Ich wollte mit dem > Kondensator die Spannungschwankungen und den Rippelstrom, die durch das > Einschalt- und Ausschaltverhalten der Mosfets entstehen, reduzieren. Der Stromripple kommt im Wesentlichen von den Phasenströmen, die von den Motorwicklungen und dem aktuellen Betriebszustand abhängen. Die MOSFETs alleine machen keinen Stromripple. Der Zwischenkreiskondensator ist dafür da, den Stromripple deines Leistungsteils (AC-Anteil) kurzzuschließen. Dieser wechselnde Strom erzeugt über eine partielle Ladung/Entladung des Kondensators sowie über dessen ESR und ESL einen Spannungsripple. Dieser wirkt sich über die Anschlüsse auch auf die Stromquelle zurück und kann da wiederum einen Stromripple erzeugen. Daher ist es wichtig sauber zwischen den einzelnen Komponenten und deren Wechselwirkung zu unterscheiden. Kritisch für den Zwischenkreiskondensator sind: .Stromripple .Spannungsfestigkeit .Parasitäre Induktivität .Equivalenter Serienwiderstand In Anwendungen ohne Pufferung (nur Schaltripple) nimmt man gerne Folien- oder Keramikkondensatoren, da deren Serienwiderstände sehr niedrig sind. Wird nur große Pufferung benötigt, dann sind Elkos meist das Mittel der Wahl. Insgesamt kann man auch gut kombinieren. Folien/Keramikkondensatoren möglichst nah an den Ort des Stromripples bringen, die Pufferung mit Elkos kann weiter weg erfolgen. Elkos haben ein starkes Alterungsverhalten, das sie einen flüssigen Elektrolyten haben und langsam austrocknen. Mit steigender Temperatur (Umgebungstempertur / Eigenerwärmung) sinkt die zu erwartende Lebensdauer drastisch. Stromripple verursacht am Innenwiderstand ESR eine Verlustleistung die zur Eigenerwärmung beiträgt. Daher sind in den Datenblättern der Elkos Angaben zum maximalen Stromripple zu finden. Für die Auswahl der Bauteile musst Du Dich mal bei Herstellern von Kondensatoren umschauen und raussuchen, was passt. (panasonic, nichicon, vishay, avx, um nur einige Beispiele zu nennen).
Ich fand dieses Whitepaper extrem Aufschlussreich. http://www.ecicaps.com/pdf/whitepapers/IEMDC_2009_11310_Final_Rev_4.pdf In Verbindung mit dem IRF Design Guide (DT-98-2) kommt man einem gut funktionierendem Schaltungsdesign im ersten Zug sehr nahe. Grüße Roland
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