Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 3 einphasige Wechselrichter zu einem Drehstromnetz 380/400V synchronisieren


von mgolbs (Gast)


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Hallo,

hier kommt bestimmt eine verrückte Frage die wohl aus verschiedenen 
Gründen nicht machbar ist.

Hintergrund: Ich suche einen Wechselrichter ca. 4kVA bei AC 380/400V aus 
DC 24V.
Markt: Wechselrichter für eine Phase gibt es ja in jeder Farbe und Form 
:-)

Nur bei Drehstomwechselrichtern sieht das Angebot sehr dünn aus oder 
eben viele Tausender im EK.

Für eine Insellösung mit vorhandenen drei Phasen gäbe es ja zwei 
Lösungen, theoretisch:

Die drei Phasen werden nicht als wirkliches Drehstromnetz verwendet 
(Geräte hängen immer auf einer Phase - [wie sieht das bei E-Herden 
aus???]) und man könnte drei einphasige Wechselrichter einsetzen.

Man benötigt für z.B. E-Motoren das Drehstromnetz. Dann müsste 
einDrehstromwechselrichter herhalten...


Die Variante mit den 3x einphasigen gefällt mir aber irgend wie nicht, 
besonders wenn die Phasen irgend wie zu einem Drehstromverbraucher 
geführt würden...

Gibt es eine Möglichkeit drei einzelen einphasige Wechselrichter zu 
einem Drehstromnetz zu synchronisieren?

Wenn die Synchronisation überhaut funktionieren würden gäbe es dann 
Probleme mit der Belastung der Einpahsenwechselrichter im 
Drehstrombetrieb?


Über Tipps, Infos und Diskussionen würde ich mich freuen.

Gruß Markus

von Thomas S. (tsalzer)


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200A aus den 24V ist ja mal eine Ansage.

Drehstromwechselrichter für 3 Phasen, besonders für E-Motoren werden 
üblicherweise Frequenzumrichter genannt, und sind überall einkaufbar.

Deren Spannungszwischenkreis aus dem 24V Netz zu füllen wäre eine 
Variante die man irgendwie mit einem einphasigen Wechselrichter mit 
nachgeschaltetem Gleichrichter machen könnte.

Bei der genannten Leistung allerdings nicht so aus der Hüfte.

guude
ts

von mgolbs (Gast)


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Hallo,

danke für die erste Antwort. ...200A aus den 24V ist ja mal eine Ansage. 
Müsste im DC Bereich bei z.B. Anlassern nicht so selten sein..:-) Wohl 
aber was anders...

Es ist ein Weg an den ich noch nicht gedacht habe. Nur mit vielen 
Zwischenstufen wird das wohl dann mit den Gesamtwirkungsgrad eher 
schwierig.

Gibt es Frequenzumrichter die als Eingang nur eine Phase haben und dann 
Drehstrom anbieten?

Gibt es eventuell einphasige Frequenzumrichter die sich dann zusammen 
synchronisieren lassen (schon so eine Option haben)?

Gruß Markus

von user (Gast)


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Ja es gibt eingansseitig einphasige Frequenzumrichter

von Habasch (Gast)


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Einphasige Wechselrichter sind hier ganz falsch. Denn sie muessen viele 
Kondensatoren beinhalten um eine gleichmaessige Last darzustellen. Dann 
hat man also drei mal viele Kondensatoren, obwohl ein Dreihpasiger 
praktisch keine Kondensatoren benoetigt

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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mgolbs schrieb:
> Gibt es Frequenzumrichter die als Eingang nur eine Phase haben und dann
> Drehstrom anbieten?

Das ist sogar der Normalfall bei kleineren FU. Allerdings nicht bei den 
Leistungen, die du dir vorstellst. FU dieser Leistungsklasse haben 
normalerweise dreiphasigen Eingang, um 4kW zu verarbeiten und die Last 
gleichmässig auf die Eingangsphasen zu verteilen. Intern wird das alles 
gleichgerichtet und als Zwischenkreisspannung benutzt.

Ein FU ist also nicht so sehr die Frage (die gibt es fertig), du musst 
aus den 24V eine Zwischenkreisspannung von 310-400 Volt mit 4kW 
erzeugen, das ist das Problem. Den Umweg über eine 380/400 Volt 
Wechselspannung kannst du dir sparen.

von mgolbs (Gast)


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Hallo,

danke für den Tipp. ...du musst aus den 24V eine Zwischenkreisspannung 
von 310-400 Volt mit 4kW erzeugen.. Also 310..400V DC mit verfügbaren 
4kW?

Das wäre auch kein wirkliches Problem. Die 24V sind von der Ladeseite 
optimiert, können aber auch Vielfache davon sein. Wenn ich z.B. 360V DC 
(15x24V) hätte, wäre die Zwischenkeisspannung vorhanden. Wie bekommt man 
diese in den Zwischenkreis des FU?

Warum sind FU mit z.B. 4kVA so "preiswert" und Wechselrichter mit 
Drehstrom (z.B. SMA...) so preisintensiv? Welche Wirkungsgradkurve bei 
einem FU hätte man da zu erwarten?

Gruß und Dank Markus

von ецтаьэр (Gast)


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Wechselrichter und Frequenzumrichter unterscheiden sich schon, obwohl es 
von Weitem nicht so aussieht. Frequenzumrichter sind wahrscheinlich fuer 
Motore optimiert und regeln Leistung ueber die Drehzahl. Waehrend 
Wechselrichter alle Lasten, inkl. Gleichrichter mit Kondensator koennen 
muessen.
Dann gibt es auch noch netzgefuehrte Wechselrichter, die andersherum 
funktionieren.
Waehrend ein selbstgefuehrter Wechselrichter die Ausgangsspannung 
regelt, und dabei soviel vom Eingang zieht wie noetig, regelt der 
netzgefuehrte Wechselrichter die Leistung ins Netz, oder zieht das 
Maximum an Eingangsleistung, und passt den Rest an. Ein netzgefuehrter 
Wechselrichter muss auch noch selbst abschalten, wenn das Netz 
wegfaellt. Was nicht wirklich trivial ist.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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ецтаьэр schrieb:
> Frequenzumrichter sind wahrscheinlich fuer
> Motore optimiert und regeln Leistung ueber die Drehzahl.

So ist es, allerdings kannst du bei den normalen industriellen FU auch 
die Ausgangsspannung regeln, sowie verschiedene PWM Frequenzen 
auswählen.

Ich nehme die FU auch für 'normale' Lasten, nicht nur Drehstrommotore, 
sondern auch Deckenventilator und Wechselstromlüfter.
Echte Sinuswechselrichter betreiben allerdings einen hohen Aufwand, um 
die PWM Frequenz auszusieben, deswegen haben die immer fette 
Drossel-Kondensator Kombinationen im Ausgang, vergleichbar mit einer 
Class-D Audioendstufe.

mgolbs schrieb:
> Wenn ich z.B. 360V DC
> (15x24V) hätte, wäre die Zwischenkeisspannung vorhanden. Wie bekommt man
> diese in den Zwischenkreis des FU?

Nahezu alle FU, die ich kenne, haben im Eingang Brückengleichrichter und 
dann den Zwischenkreiskondensator. Du könntest also bei einem 230V FU 
direkt 315 Volt Gleichspannung statt des Netzeingangs anschliessen. 
Hierbei ist lediglich die Frage, wie die MCU des FU betrieben wird, das 
sind allerdings meistens auch kleine Schaltnetzteile, die ebenso mit den 
315V DC klarkommen. Nur das klassische Trafonetzteil würde nicht 
funktionieren, ist heute aber eher unüblich.

von dummschwaetzer (Gast)


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Gleichstrommmotor Kupplung Drehstomgenerator(Motor) ?

von mgolbs (Gast)


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Hallo,

danke für die vielen tollen Hinweise. Im Kern könnte man mit einem FU 
und direkte DC Einspeisung in den Zwischenkreis ein Drehstrominselnetz 
aufbauen.

Die Nachteile des FU zum Drehstromwechselrichter wären also die noch 
vorhandene "relativ" unsaubere sin-Spannung.

Wie sieht es mit Wirkungsgraden zwischen FU und Drehstromwechselrichter 
aus?



Eine Möglichkeit drei Einphasenwechselrichter zu einem Drehstromnetz zu 
kombinieren gibt es wohl kaum?

Gruß und Dank Markus

von mgolbs (Gast)


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mgolbs schrieb:
> Hallo,
>
> danke für die vielen tollen Hinweise. Im Kern könnte man mit einem FU
> und direkte DC Einspeisung in den Zwischenkreis ein Drehstrominselnetz
> aufbauen.
>
> Die Nachteile des FU zum Drehstromwechselrichter wären also die noch
> vorhandene "relativ" unsaubere sin-Spannung.
>
> Wie sieht es mit Wirkungsgraden zwischen FU und Drehstromwechselrichter
> aus?
>
>
>
> Eine Möglichkeit drei Einphasenwechselrichter zu einem Drehstromnetz zu
> kombinieren gibt es wohl kaum?
>
> Gruß und Dank Markus

Hallo,

sich je L1, L2 und L3 eine Drossel-Kondensator Kombinationen 
hinzuzufügen wäre doch sicher auch möglich, um einen "Fast"-Sinus zu 
erhalten?

Gruß Markus

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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mgolbs schrieb:
> Wie sieht es mit Wirkungsgraden zwischen FU und Drehstromwechselrichter
> aus?

Die unterscheiden sich bei optimalen Aufbau nur durch die Verluste im LC 
Ausgangsfilter, denn vom Prinzip her sind ja beides die gleichen 
Schaltungen, nur ist der FU noch mit der PWM behaftet, die beim echten 
Wechselrichter weggesiebt ist.

> Eine Möglichkeit drei Einphasenwechselrichter zu einem Drehstromnetz zu
> kombinieren gibt es wohl kaum?

Denke mal nicht, denn es gibt ausser bei Selbstbau keine Möglichkeit, 
die Phasen um exakt die geforderten 120° zu verschieben und 
synchronisieren. Die Aufgabe, drei standalone 220 V Wechselrichter 
derartig 'umzuhacken', das sie sich synchronisieren, ist vermutlich 
schwieriger, als ein 3-Phasen Filter für einen FU zu bauen.
Wenn du das hausweit benutzen willst, ist ein Filter schon nötig, sonst 
verschleudert dein Netz die PWM Frequenz und du hast Verluste in den 
Kabeln.

von Udo S. (urschmitt)


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Vieleicht sagst du einfach mal was an dem Wechselrichter betrieben 
werden soll, dann können dir die Jungs besser weiterhelfen.
So wie ich rausgelesen habe soll das ein Inselbetrieb geben und nicht 
mit dem öffentlichen Stromnetz synchronisiert sein oder gar einspeisen.
Richtig?

von mgolbs (Gast)


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Hallo,

danke für die rege Diskussion! Ja es soll eine reine Insellösung werden, 
keine Anbindung ans "öffentliche" Netz, keine Einspeisung ect..., z.B. 
um im Haus, Garten, Garage usw. genutzt zu werden.

Schaltungen wie man die PWM glätten kann, sind bestimmt im Netz zu 
finden?

Eine Herausforderung wird sicher die schwankende Last sein, von z.B. "0 
VA" bis 4 kVA mit den sich ergebenden cos(phi) sein.

Wie verhält sich die cos(phi) am FU überhaupt. Für die Asynchronmotoren 
brauche ich diese ja zur Erregung, bei ohmschen Lasten nicht...


Gruß und Dank Markus

von etm (Gast)


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hallo mgolbs,

es gibt einen Namenhaften Wechselrichterhersteller der für Inselsysteme 
Batteriewechselrichter auch für 3 phasige Netze anbietet. 3 Geräte die 
sich zusammen Synchronisieren. Allerdings nicht ganz so günstig.
Wenn Sie Interesse haben kann ich Ihnen was anbieten.
info@etm-solarservice.de

mfg etm

von mgolbs (Gast)


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Hallo,

danke für den Hinweis. Eine Lösung NEU mit 7kVA für Insel, 
Netzeinspeisung, Eigenverbrauch habe ich schon angeboten bekommen - 
reichlich 2,5T€ brutto.

Wobei ich nichts brauche, was z.B. Einspeisetechnik und das drum herum 
verbaut hat. Alles muss bezahlt werden und über z.B. 20 Jahre sicher 
funktionieren. Mir geht es um das technisch notwendige in guter Qualität 
für eine reine Insellösung.

Eine Einstiegslösung auf FU Basis mit 4kW und nachgeschalteter Glättung 
klingt interessant, hat den Reiz des Systemverständnisses und ist für 
den Anwendungsfall sicher ausreichend.

@ "info@etm-solarservice.de" Sollte es sich um einphasige 
Sinuswechselrichter mit Synchronisierungsschnittstelle handeln wäre das 
sicher mal interessant.

Viele Grüße Markus

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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mgolbs schrieb:
> Eine Herausforderung wird sicher die schwankende Last sein, von z.B. "0
> VA" bis 4 kVA mit den sich ergebenden cos(phi) sein.

Das klingt schlimmer, als es in Wirklichkeit aussieht, denn auch die 
Drehstrommotore, die an einem konventionellen FU betrieben werden, 
stellen u.U. eine stark schwankende Last dar - Winden, Hubmotore, 
Schlepper für Segelflug, E-Autos usw.
Einen ausreichend dimensionierten FU bringt das nicht ausser Tritt, 
zusätzlich haben eigentlich alle anständigen eine Stromüberwachung, die 
bei Überlast reagiert, meistens mit programmierbarem Verhalten.
Auch unsymmetrische Lasten stellen normalerweise kein Problem dar. Ich 
betreibe einen kleineren (750W) Mitsubishi FU seit Jahren nur auf L1 und 
L2 (weil L3 durchgebrannt ist und ich ihn deswegen geschenkt bekam), das 
schluckt er klaglos.

von etm (Gast)


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Hallo mgolbs,

leider hat es etwas länger gedauert aber hier unser Angebot.
Drei Batteriewechselrichter, die über ein Datenkabel verbunden und bei 
der Einrichtung des Systems (mit dem Victron Interface + Notebook) 
entsprechend konfiguriert werden.

3x
Sinus-Wechselrichter/Batterielader Kombigerät Victron MultiPlus C 
24/1600/40-16 Batterie-Nennspannung: 24 V/ Ladestrom: 40 A 
Nennausgangsspannung: 230 V Ausgangsdauerleistung: 1600 VA (25°C) BxTxH: 
258x362x218mm, Gewicht: 12 kg

3x
Anschlußkabel RJ45 UTB (3m) zur Verbindung von Victron Phoenix Inverter 
und Bedienpanel
Phoenix Multi Control oder MK2B Interface

1x
Victron Schnittstellenadapter MK2.USB Programmier-Interface für Victron 
Wechslerichter

zusammen für 3500€ incl. MwSt. und Lieferung

in den nächsten Tagen bekomm ich noch ein anderes Angebot eines 
alternativen Herstellers.

gruss etm

von mgolbs (Gast)


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Hallo,

danke für das Angebot!

Wenn ich einen "selbstgeführten Wechselrichter" verwende bin ich immer 
davon ausgegangen, dass dieser nur Energie von 12/24V in 230V führen 
kann.

Vom Grundsatz/Prinzip her sollte es doch aber diesem egal sein, in 
welche Richtung der Strom/Energiefluss ist. Natürlich sind die 
Leistungsdaten zu beachten wie die Frage Lademanagement...?

Jeder käufliche Sinuswechselrichter könnte in gewissem Rahmen auch eine 
Batterie laden, wenn er auf der 230V Seite nicht abgibt, sondern z.B. 
betrieben wird - Synchronmaschine bzw. Asynchron mit "erhöhter 
Drehzahl".

Über Tipps und Infos wäre ich sehr dankbar.

Gruß Markus

von temp (Gast)


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Ist zwar schon 'ne Leiche, trotzdem noch eine Anmerkung zu dem Vorschlag 
mit den modifizierten Frequenzumrichtern. Da wohl aus keinen der für 
Motore handelsüblichen Wechselrichter ein N-Leiter oder Sternpunkt 
kommt, kann man das unter keinen Umständen für diesen Einsatzzweck 
nutzen. Ausser man baut nochmal einen 3-Phasen Trafo dahinter. Das wird 
aber genauso teuer wie der Umrichter selbst. Die ganzen handelsüblichen 
China oder Koreainverter für 1 Phase lassen sich nicht synchronisieren. 
D.h. wenn 3 solcher Geräte in eine Hausverteilung einspeisen kann es gut 
möglich sein, daß der e-Herd neben der Gans auch den Nulleiter grillt...

von Uwe2 (Gast)


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Guck mal der hat die Zwischenkreiskondensatoren an Klemmen rausgeführt, 
mußt mal anrufen ob man die auch zur Einspeisung benutzen könnte.

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