Hallo Zusammen, ich habe vor einen Wechselrichter von 12V auf 400V Drehstrom zu bauen und wäre an Informationen (vor allem bezüglich des Boost Converters von den 12V auf eine entsprechende Zwischenkreisspannung) interessiert. Gibt es irgendwo Schaltungen von solchen Wechselrichtern? Leistungsbereich wäre 1-3kW. Auf Google habe ich bis jetzt nur einfache Schaltungen welche einen konventionellen 50Hz Transformator benutzen gefunden. Ich möchte aber aus der Eingangsspannung eine geregelte Zwischenkreisspannung erzeugen und daraus anschliessend mit einer Vollbrücke und Raumzeigermodulation die Ausgangsspannung erzeugen. Wie wird das in käuflich erhältlichen Geräten optimal gelöst? Die Geräte die ich bis jetzt in den Händen hatte waren mit mehreren (6-8) Ferrittransformatoren bestückt, ich tippe mal auf mehrere parallele Forward Converter um die Zwischenkreisspannung zu erzeugen?
Hallo Nuss, wie es in der Mainstream-Praxis gelöst wird, weiß ich leider nicht, aber für den geregelten Zwischenkreis würde ich mich auf der folgenden Seite informieren: http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de Dort kann man anhand von Schaltungsart und Leistungsdaten die Übertragergrößen abschätzen.
Die Frage ist was damit gemacht werden soll. Es dürfte kaum 12V Quellen geben die einen üblichen Drehstromverbraucher versorgen könnten. Selbst wenn es nur 500W sind, dann hast du Primärseitig locker 60A bei einem sehr sehr gut geschätzen Wirkungsgrad. Zusätzlich hast du bei solchen Strömen Leitungsverluste in die der Strom auch noch quadratisch eingeht. Von irgendwelchen Anlaufströmen bei der Last ganz zu schweigen. Es hat schon seine Gründe, dass man bei hohen Leistungen gefährliche Spannungen verwendet.
Das was, relativ beherrschbar wäre, wäre ein kommerzieller Sinus-Wechselrichter der entsprechenden Leistungsklasse und dann ein FU der gewünschten Leistung. Zum Selberbauen - verzeih mir - ist das für dich zwei Nummern zu gross.
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>Es dürfte kaum 12V Quellen geben die einen üblichen Drehstromverbraucher >versorgen könnten. Selbst wenn es nur 500W sind, dann hast du >Primärseitig locker 60A bei einem sehr sehr gut geschätzen Wirkungsgrad. Die Quelle ist kein Problem, das sind mehrere Bleiakkus mit einer Kapazität von mehr als 1500Ah. Hintergrund ist, dass das ganze System "historisch" gewachsen ist - gespeist wird aus Solarmodulen. Was ursprünglich als kleines Gebastel geplant war ist eben vorne zu etwas grösser geworden. >Das was, relativ beherrschbar wäre, wäre ein kommerzieller >Sinus-Wechselrichter der entsprechenden Leistungsklasse und dann ein FU >der gewünschten Leistung. >Zum Selberbauen - verzeih mir - ist das für dich zwei Nummern zu gross. Ich habe nicht vor mit dem Teil anzufangen, für die ersten Versuche hätte ich eher an etwas einphasiges mit 500W gedacht. Zudem ist es nicht so dass ich bei Null anfange, ich habe (neben vielen kleinen Projekten) bereits erfolgreich einge Motorsteuerungen für 24V und bis 3,5kW gebaut (für Reihenschlussmotoren). Zudem soll das ganze nicht unbedingt billig werden oder schnell gehen, ich habe durchaus eingeplant ein bis zwei Jahre mit dem Projekt beschäftigt zu sein und vor allem was dabei zu lernen. Handwerkliches Geschick und Umgang mit höheren Spannungen ist ordentlich vorhanden (Arbeitserfahrung als Anlagenelektriker). Mir sind durchaus Möglichkeiten bekannt, wie ich die Spannung auf das erforderliche Level hochsetzen kann, mich würde nur interessieren, wie das in kommerziell erhältlichen Wechselrichtern optimal gemacht wird.
Von der 12V-Schiene abgehend sind im Serienbereich ausschließlich einphasige Sinus-Wechselrichter und einige USV's. Alle mir bekannten Drehstromlösungen bedürfen einer geeignete Zwischenkreisspannung. Was soll am Ende denn eigentlich versorgt werden? Ein Motor? Oder ist eine Netzeinspeisung bzw. Insellösung das Ziel?
Es soll primär eine Insellösung werden aber natürlich keine Einspeisung ins Netz. Ich benötige also einen Neutralleiter und damit zwei symmetrische Gleichspannungen im Zwischenkreis (oder einen Kapazitiven Teiler mit einem Balancer). Ich würde das Teil jedoch eventuell auch verwenden um eine Asynchronmaschine anzusteuern (nur zum Experimentieren und um mich mit der Raumzeigermodulation und der Regelung einer solchen Maschine auseinander zu setzen).
Angehängte Dateien:
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300W_115V_Inv.png
26 KB
Wenn es dir erstmal nur im die Zeischenkreisspannung geht - ich hänge dir mal den Inverterteil eines 300W Inverters an, genauso wird das auch bei 2kW gemacht, aber du musst den entsrprechenden Trafo haben. Vom Aussehen her sind die Trafos ähnlich denen in PC Netzteilen, nur eben noch 'ne Nummer grösser. Ach, das der oa. Inverter für 115V Ausgang ist, hast du bestimmt schon gesehen :-) Als Drehstromgenerator kannst du dir mal das 3-Phasen Projekt von mir anschauen: https://www.mikrocontroller.net/articles/3-Phasen_Frequenzumrichter_mit_AVR
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Ich habe ein ähnliches Problem-Idee-DingsBums. Auf Basis meines 24VDC-Hausnetzes möchte ich allerdings nur die überschüssige Energie in mein normales Stromnetz einspeisen. Der Leistungsbereich liegt aber nur zwischen 500 und 1000W. Mein derzeitiger Lösungsansatz ist ein wie auch immer gearteter DC-DC-Wanlder von 24VDC auf ca. 250-300V um damit einen ENS-fähigen PV-Wechselrichter zu betreiben. Ich für meinen Teil habe mit der einen Baustelle genug Spaß, Lernpotential und Arbeit für mein Umsetzungsziel von 3-5 Jahren. Einen Wechselrichter mit Einspeisefähigkeit und gutem Wirkungsgrad entwickeln zu wollen, maße ich mir persönlich nicht an. Aufgrund des weiten Spannungsbereichen im WR-Eingang kann ich mich voll auf den Wirkungsgrad des DC-DC-Wandlers konzentrieren.
Danke mschoeldgen, bringt mich auch um einen Schritt weiter.
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Zuerst musst du mal wissen ob der Drehstrom einen belastbaren Sternpunkt haben muss oder nicht. Wenn ja, dann musst du entweder 3 Wechselrichter im Stern verschalten oder auf eine gemeinsame Zwischenkreisspannung von ca. 650V gehen. Die letzte Variante hat den Vorteil auch an einer einzelnen Phase die ganze Leistung bereitstellen zu können. Wenn nicht kann eine gemeinsame Zwischekreisspannung kleiner sein. Eine Möglichkeit so was mal mit vertretbaren Aufwand zu probieren wäre 2 preiswerte aber halbwegs ordentliche China Wandler zu kaufen die nur einen "modifizierten" Sinus liefern. In der Art: http://www.ebay.de/itm/300-500-1000-1500-2000-3000-W-Inverter-Wechselrichter-Spannungswandler-12V-DHL-/271818656868?var=&hash=item3f49a78c64:m:mHN3WD-GC1fuv2yPnN5hzoA Ob die was taugen kann ich nicht sagen. War nur die erst beste Fundstelle. Wenn man von diesen Dingern nur die Zwischenkreisspannung von 324V verwendet, hat man erst mal die Primärseite fertig und braucht auch keine Trafos wickeln. Die Materialkosten für die Einzelteile incl. Induktivitäten werden mit Sicherheit den Preis dieser billigen Chinawandler überschreiten. Was dann noch bleibt ist eine 3phasen IGBT-Brücke. Das allein ist aber auch keine Spielerei und birgt genügend Verschleiß- und Gefahrenpotential.
Das eigentliche Patent ist ja kein Problem. Abgesehen von den unschön hohen Strömen bei 12V und hoher Leistung ist das nur geringfügig komplexer als ein einphasiger Sinuswechselrichters. Wenn man das mit einem µC über die Timer und einer Sinus-Tabelle macht, braucht man halt nicht nur einen schnell laufenden Timer für die PWM - sondern drei - und beim Start werden sie jeweils 120 Grad versetzt in der Sinustabelle initialisiert. Danach laufen alle drei synchron durch die Sinustabelle, Ergebnis nach den Leistungsstufen ist dreiphasiger Wechselstrom.
>Zuerst musst du mal wissen ob der Drehstrom einen belastbaren Sternpunkt >haben muss oder nicht. Wenn ja, dann musst du entweder 3 Wechselrichter >im Stern verschalten oder auf eine gemeinsame Zwischenkreisspannung von >ca. 650V gehen. Die letzte Variante hat den Vorteil auch an einer >einzelnen Phase die ganze Leistung bereitstellen zu können. >Wenn nicht kann eine gemeinsame Zwischekreisspannung kleiner sein. >Eine Möglichkeit so was mal mit vertretbaren Aufwand zu probieren wäre 2 >preiswerte aber halbwegs ordentliche China Wandler zu kaufen die nur >einen "modifizierten" Sinus liefern. Siehe oben, ein belastbarer Sternpunkt ist auf jeden Fall notwendig. Etwas fertiges kaufen will ich nicht und Transformatoren wickeln ist auch kein Problem. Das das sicher teurer wird ist klar. >Wenn es dir erstmal nur im die Zeischenkreisspannung geht - ich hänge >dir mal den Inverterteil eines 300W Inverters an, genauso wird das auch >bei 2kW gemacht, aber du musst den entsrprechenden Trafo haben. >Vom Aussehen her sind die Trafos ähnlich denen in PC Netzteilen, nur >eben noch 'ne Nummer grösser. Ach, das der oa. Inverter für 115V Ausgang >ist, hast du bestimmt schon gesehen :-) Danke. Das ist in dem Fall ein gewöhnlicher Forward Converter. Soweit wäre das ganzen kein Problem, einen solchen traue ich mir auch in dem Leistungsbereicht noch zu. In den Geräten die ich bis jetzt kenne wird das aber auf mehrere Transformatoren aufgeteilt. Ist das eine reine Kostenfrage oder warum wird nicht die gesamte Leistung durch einen Transformator geschickt (Verringerung des Ausgangsspannungsripples wenn die Wandler interleaved betrieben werden)? Ich habe die Geräte die ich vor Jahren zerlegt habe blöderweise nicht mehr zur Hand sonst könnte ich mir das nochmals anschauen. Wenn nichts massiv dagegen spricht werde ich sonsten den Ansatz umsetzen und die Erzeugung der Zwischenkreisspannung auf 2 Forward Converter aufteilen (je einen für die positive und die negative Betriebsspannung). Das reduziert einerseits die Leistung jedes Konverters auf die Hälfte und ich habe damit bereits den benötigten Sternpunkt.
Symmetrische Betriebsspannung für die Ausgangs-Endstufen brauchst Du sowieso. Hat neben dem Sternpunkt (den man zwingend braucht) auch den Vorteil, daß für die Endstufen eine Halbbrücke ausreichend ist. Außerdem bekommt die Schaltung eine ausgangsseitige Masse für das Messen der Ausgangsspannung (muß man zum Ausgleich von Schieflasten für alle drei Phasen messen). Die Aufteilung der Leistung auf mehrere Spannungswandler würde ich auch so machen. Das macht die Trafos handlicher und die Verlustleistung teilt sich entsprechend auf. Bei den meisten Geräten werden diese Wandler nicht interleaved betrieben, die laufen sogar oftmals synchron und ungeregelt aus einer gemeinsamen Taktsignal-Quelle. Beispiele findest Du bei KFZ-Endstufen, die verwenden ähnliche Konzepte bzw. parallel arbeitende FETs/Trafos/Gleichrichter, nur mit geringerer Ausgangsspannung.
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