Hallo, ich habe eine Frage zu dem Stromverlauf bei einem Vierquadrantensteller. Bei den Spulen gilt ja, dass der Strom nicht springen kann und sich langsam aufbaut und auch ablädt. Also kann eine Spule auch nicht einfach mal so die Richtung ändern. Wie sieht es bei Transformatoren aus? Stellen wir uns einen Vierquadrantensteller vor, an dem eine Gleichspannung anliegt und alternierend die Diagonalen Schalter des 4QS´s schalten. Wie sieht der Stromverlauf am Ausgang, also an der Primärseite des Trafos, aus? Verhält es sich nicht wie eine Spule?
Hier habe ich die Primärseitigen Verläufe eines Vierquadrantenstellers gefunden. Ich verstehe eben nicht, warum der Storm (I1) sich so schnell ändern kann bzw. so schnell springt. http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/snt/snt_deu/sntdeu4a.pdf Über eine Erklärung würde ich mich freuen.
Es sind, denk ich, die Freilaufdioden parallel zu den Transistoren nicht eingezeichnet. Über die fließt der Strom hier dann "unendlich" schnell ab wenn alle Transistoren sperren.
Flo schrieb: > Es sind, denk ich, die Freilaufdioden parallel zu den Transistoren > nicht > eingezeichnet. Über die fließt der Strom hier dann "unendlich" schnell > ab wenn alle Transistoren sperren. Bist du dir da sicher oder vermutest du es? Ich weiß nicht, ob es so ist, aber ich denke, dass die Transformatoren sich nicht wie Spulen verhalten. Ich brauche einfach nur eine Bestätigung, von jemanden der sich damit wirklich gut auskennt. I1 Springt erstmal bis auf einen bestimmten Strom. Lädt sich dann auf und fällt rasch wieder ab. Ich meine so verhält sich keine Spule. Diese würde sich langsam über die Bodydioden in die Quelle entladen.
100% sicher bin ich mir jetzt nicht, aber ich erkläre mir diesen "Anfangswert" vom Strom so, dass dieser durch den Strom der Sekundärseite eingeprägt wird. Ein Transformator ist logischerweise keine einfache Spule. Die Primär- und Sekundärseite sind ja gekoppelt.
Tobi schrieb: > I1 Springt erstmal bis auf einen bestimmten Strom. Lädt sich dann auf > und fällt rasch wieder ab. Ich meine so verhält sich keine Spule. Nun, das liegt darann, dass der Zeitbereich in dem I1 steigt durch die Größe der Spule auf der Sekundärseite vorgegeben ist. Der Zeitbereich, in dem der Strom scheinbar springt, der wird durch die Induktivität des Transformators vorgegeben. Da der Gegentaktflusswandler keinen Speichertransformator hat, ist die Induktivität des Transformators sehr klein, wodurch sich der Strom schnell ändern kann. Im Verhältniss zum Stromanstieg der Ausgangsspule ist der Stromanstiegt der Transformatorinduktivität also sehr schnell und wirk in dem Bild wie ein Sprung.
Die Stromverhältnisse beim vierquadrantensteller sind nichttrivial. Es gibt auch verschiedene Betriebsarten der Vierquadrantensteller, die Du unterscheiden musst. Dann gibt es noch (im motorischen Betrieb) die Bremsproblematik, da die Spule auch Rückenergie liefern kann. Am Einfachsten ist der Quergetaktete Betrieb zu verstehen. Hierbei wird links unten und rechts oben zusammen gegen links oben und rechts unten geschaltet. Hierbei ist bei einem 50% Brückensignal der Spulenstrom Null, obwohl UB/2 an jeder Brücke anliegt. Die Schaltzeit der Brücke wird nun so gewählt, dass die Induktivität nicht in die Sättigung geht. Damit fliesst im Mittel kein Strom (ausser im Bremsbetrieb eines Motors, in dem nun die Brücke die Rück EMK aufnehmen muss). Wenn die Prozentuale Verteilung sich ändert, ergibt sich ein Querstrom durch die Spule, der der Spannungsdifferenz zwischen den Mittenabgriffen geteilt durch den OHMschen Spuleninnenwiederstand entspricht. Anders sieht es bei Low Side - Taktung aus, da muss man verschiedene Schaltzustände betrachten und der Szromfluss wird zu einem Teil über die Freilaufdioden übernommen. Kompliziertere Verhältnisse, aber man kann "Energiesparmodi" programmieren und stromfrei schalten, was bei der Diagonalsteuerung nicht ganz einfach ist, da muss man Zwischenkreisregelung dafür vorsehen. Mischbetrieb ist dann auch noch möglich. Interessant wird es dann bei einem dreiphasen Netzwerk mit 6 Fets.....
Roland .. schrieb: > Tobi schrieb: >> I1 Springt erstmal bis auf einen bestimmten Strom. Lädt sich dann auf >> und fällt rasch wieder ab. Ich meine so verhält sich keine Spule. > > Nun, das liegt darann, dass der Zeitbereich in dem I1 steigt durch die > Größe der Spule auf der Sekundärseite vorgegeben ist. Der Zeitbereich, > in dem der Strom scheinbar springt, der wird durch die Induktivität des > Transformators vorgegeben. Da der Gegentaktflusswandler keinen > Speichertransformator hat, ist die Induktivität des Transformators sehr > klein, wodurch sich der Strom schnell ändern kann. Im Verhältniss zum > Stromanstieg der Ausgangsspule ist der Stromanstiegt der > Transformatorinduktivität also sehr schnell und wirk in dem Bild wie ein > Sprung. In dem Betrieb sind zu einem Tastgrad von 49% die Schalter T1&T4 leitend und 49% T2&T3 (2% Totzeit, damit es keinen Kurzschluss gibt). Aufgrund des sich sehr schnell ändernden Stroms kommt es also garnicht vor, dass die Bodydioden leiten oder irre ich mich da? Am Ausgang wird deshalb eine Reckteckförmige Wechselspannung mit sehr steilen Flanken erzeugt. --- In welchem Bereich bewegt sich die Induktivität eines Transformators? Was meinst du mit "Spule auf der Sekundärseite"? Die Wicklung der Sekundärseite des Trafos? Oder eine Spule, die nach dem Trafo kommt? Du sagst, der Gegentaktwandler verwendet keine Speichertransformatoren? Also gibt es auch Transformatoren die sich wie Spulen verhalten?
Tobi schrieb: > In dem Betrieb sind zu einem Tastgrad von 49% die Schalter T1&T4 leitend > und 49% T2&T3 (2% Totzeit, damit es keinen Kurzschluss gibt). > > Aufgrund des sich sehr schnell ändernden Stroms kommt es also garnicht > vor, dass die Bodydioden leiten oder irre ich mich da? Am Ausgang wird > deshalb eine Reckteckförmige Wechselspannung mit sehr steilen Flanken > erzeugt. Die Substratdiode der MOSFETs leitet relativ schnell und somit auch bei geringer Aussteuerungspause. Bei praktisch 50% PWM (Vollaussteuerung des Gegentaktwandlers) fließt der Magnetisierungsstrom des Transformators direkt über die geschalteten Transistoren, da ja keine Pause existiert in der die Substratdioden dies übernehmen müssen. Im Signalverlaufsbild vom Link ist aber definitiv kein Vollaussteuerung dargestellt, darauf bezog sich auch mein Text. Tobi schrieb: > Was meinst du mit "Spule auf der Sekundärseite"? Die Wicklung der > Sekundärseite des Trafos? Oder eine Spule, die nach dem Trafo kommt? Ich meinte die Spule nach dem Gleichrichter auf der Sekundärseite, die zusammen mit den Gleichrichterdioden und dem Ausgangskondensator einen Abwärtswandler bildet um den Gegentaktwandler regelbar zu machen. > Du sagst, der Gegentaktwandler verwendet keine Speichertransformatoren? > Also gibt es auch Transformatoren die sich wie Spulen verhalten? Die gibt es, nennt sich dann eben Speichertransformator. Im Prinzip eine Spule mit zwei oder mehr Wicklungen (meist unterschiedlicher Windungszahl) oder ein Trafo mit Luftspalt. Typischer Anwendungsfall sind Sperrwandler (flyback converter).
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Roland .. schrieb: > Tobi schrieb: >> In dem Betrieb sind zu einem Tastgrad von 49% die Schalter T1&T4 leitend >> und 49% T2&T3 (2% Totzeit, damit es keinen Kurzschluss gibt). >> >> Aufgrund des sich sehr schnell ändernden Stroms kommt es also garnicht >> vor, dass die Bodydioden leiten oder irre ich mich da? Am Ausgang wird >> deshalb eine Reckteckförmige Wechselspannung mit sehr steilen Flanken >> erzeugt. > > Die Substratdiode der MOSFETs leitet relativ schnell und somit auch bei > geringer Aussteuerungspause. Bei praktisch 50% PWM (Vollaussteuerung des > Gegentaktwandlers) fließt der Magnetisierungsstrom des Transformators > direkt über die geschalteten Transistoren, da ja keine Pause existiert > in der die Substratdioden dies übernehmen müssen. Im Signalverlaufsbild > vom Link ist aber definitiv kein Vollaussteuerung dargestellt, darauf > bezog sich auch mein Text. Wie wäre es denn, wenn ich nicht mir 50% alternierend schalte, sondern mit z.B. 40%, sodass in 20% der Zeit keine Transistoren schalten. Wenn ich es richtig verstehe würde sich an dem Stromverlauf also nichts ändern. Da A) der Magnetisierungsstrom aufgrund der sehr geringen Induktivität des Transformators sehr gering ist und B) eben aufgrund dieser sehr geringen Induktivität auch förmlich springen kann. Müsste der Strom (I1) aber nicht maximal soweit fallen, wie es zuvor (zum Zeitpunkt t=0) gesprungen ist, sodass der Anteil, der sich aufgeladen hat auch wieder entladen muss?
Nun, sobald die Transistoren abgeschaltet werden, fließt der minimale Magnetisierungsstrom über die Substratdioden der MOSFETs weiter, und zwar so lange, bis dieser abgeklungen ist. Gleichzeitig fließt der Strom I3 wie beim gewöhnlichen Abwärtswandler über die Diode weiter, in dem Fall über zwei der Gleichrichterdioden. Da weder im Transformator nennenswert Energie gespeichert ist, noch Strom von der Ausgangsspule zurück in den Transformator fließen kann (Gleichrichterdioden) geht der Strom I1 im Transformator somit rasch auf 0 zurück. Jener Teil des Stromes I1, der wärend der leitenden Phase der MOSFETs steigt, entspricht der Summe des Stromes I3 - unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses - und dem Magnetisierungsstrom selbst. Da aber nach dem Abschalten eben aufgrund der Dioden Strom I3 nicht weiter über den Transformator fließen kann, bleibt zum Abbauen von I1 in der inaktiven Phase nur der kleine Magnetisierungsstrom übrig, welcher entsprechend schnell (quasi sprunghaft) abklingt.
Das täuscht. I1 springt zwar im Diagramm. Aber das liegt daran, daß der mit I1 bezeichnete Strom von verschiedenen Richtungen und Quellen stammt. Ein Strom welcher durch eine Induktivität fliesst, springt nicht. Der durch Dioden oder Transistoren kann es schon.
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