Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichstromstellerschaltung in Ordnung ?


von Eddie S. (kyosho)


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Hallo Leute,

ich brauche bei meinem Vorhaben Hilfe und muss euch stören.

Und zwar soll  Ich einen Gleichstromsteller mit einem IGBT aufbauen der 
sowohl Tiefsetzen als auch Hochsetzen kann. Das Umschalten erfolgt 
jedoch nicht während des Betriebs,das ist schon mal einfacher.  Der IGBT 
soll eine Treiberschaltung bekommen und von einem Arduino per PWM 
gesteuert werden. Es soll ein Gleichstrommotor betrieben werden.  Ich 
habe mir jetzt viele Gedanken gemacht und eine Schaltung erstellt. Ich 
wollte mir Schalter an der Oberfläche bauen womit ich zwischen TSS u Hss 
umschalten kann. Ich habe 230V AC und 250DC gegeben. Der Schalter soll 
so für 350V und 37 Ampere ausgelegt werden. Ich bin in Elektronik nicht 
der beste und habe kaum praktische Erfahrung und da tauchen doch einige 
Fragen auf.

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=d3ce01-1461682184.jpg

Wäre super wenn ihr drüber schauen könnten ob die Schaltung funktioniert 
und villeicht könnt ihr mir auch mit meinen Fragen helfen.

1 )Zunächst weiß Ich nicht genau ob die Schaltung so funktionieren kann, 
vor allem die Kombination aus Tiefsetz/Hochsetzsteller. ?

2) Soll ich mir für meinen Arduino ein Netzteil bersorgen ,oder eine 
Gleichrichterschaltung bauen, was würdet ihr empfehlen ?

3 ) Wie soll ich den Sekundärkreis des Optkoppler /Treiber versorgen ?
    Am einfachsten wäre ja , wenn es möglich wäre die 250DC direkt an 
den optokoppler zu steckern. Wenn vom Arduino ein Signal kommt, soll der 
diese Durchschalten. Jedoch sind ja 250V am Gate viel zu viel.Gibt es 
Optotreiber und IGBTs die eine so hohe Spannung vertragen ?



Ich bedanke mich im Vorraus

von Torben K. (tokuhila)


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Also bei so wenig elementarem Wissen solltest Du die Finger davonlassen. 
Abgesehen davon weigert sich mein Malware-Blocker die von dir verlinkte 
Seite aufzurufen.

von Der Andere (Gast)


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Eddie S. schrieb:
> Und zwar soll  Ich einen Gleichstromsteller mit einem IGBT aufbauen

Warum 'sollst' du das machen, wenn du doch keine Ahnung von der Materie 
hast?

Übrigens, Bilder kann man hier direkt reinstellen, bitte Bildformate 
beachten.

von S.Siebenhaar (Gast)


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Was Du da gepostet hast geht auf keinen Fall.

Hoch- und Tiefsetzsteller vergehen sich üblicherweise an Spulen.

Schon allein das Schalten der von Dir gewünschten Ströme bereitet den 
meisten Technikern graue Haare.

Fazit: Ohne weitreichende Fachkenntnis nicht zu machen...

von Eddie S. (kyosho)


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Weil es eine Aufgabe für mich ist ?
Könnt ihr alles das Bild nicht sehen ?
Es ist jetz nicht so das ich gar keine Ahnung habe.

von ACDC (Gast)


Angehängte Dateien:

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So sieht ein kombinierter Tief/Hochsetzsteller aus.
Die Induktivität vom Motor muss sehr gut zur PWM Frequzenz passen damit 
es ohne zusätzliche Induktivität funktioniert, sonst stellt sich da 
wenig.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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ACDC schrieb:
> So sieht ein kombinierter Tief/Hochsetzsteller aus.
Und wo ist da der Stepup?

Ich sehe nur einen "Stepdown". Oder eher nur einen Motor mit aktiver 
Freilaufdiode...

: Bearbeitet durch Moderator
von Falk B. (falk)


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@ Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite

>> So sieht ein kombinierter Tief/Hochsetzsteller aus.
>Und wo ist da der Stepup?

Wenn der Motor als Generator läuft, dann kann diese Schaltung die 
Energie als Step Up rückspeisen. Das ist aber wahrscheinlich nicht das 
Ziel des OP.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Lothar M. schrieb:
> ACDC schrieb:
>> So sieht ein kombinierter Tief/Hochsetzsteller aus.
> Und wo ist da der Stepup?
In der geschickten Ausnutzung der Leitungsinduktivität zwischen 
Versorgung und T2. Äckadäcka hat ja schon geschrieben, dass die 
PWM-Frequenz "passend" gewählt werden muss.

von Falk B. (falk)


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@Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)

>>> So sieht ein kombinierter Tief/Hochsetzsteller aus.
>> Und wo ist da der Stepup?

>In der geschickten Ausnutzung der Leitungsinduktivität zwischen
>Versorgung und T2.

Unfug.

Ein kombinierter Step Up/Down sieht SO aus!

https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichspannungswandler#Topologien_.28Grundschaltungen.29

Ganz unten, ein Buck-Boost Konverter mit H-Brücke.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Falk B. schrieb:
>> In der geschickten Ausnutzung der Leitungsinduktivität zwischen
>> Versorgung und T2.
> Unfug
Gib zu: du wolltest den bitterbösen Sarkasmus beim Thema 
"Leitungsinduktivität" nicht erkennen.

von Falk B. (falk)


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Ich glaub mein Ironiedetektor ist kaputt . . . 8-(

von ACDC (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Unfug.
>
> Ein kombinierter Step Up/Down sieht SO aus!
>
> 
https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichspannungswandler#Topologien_.28Grundschaltungen.29
>
> Ganz unten, ein Buck-Boost Konverter mit H-Brücke.

Unfug.
Dein Beispiel ist die Leistungsrichtung beliebig.
Hier geht es um einen Motor. Da braucht man nur Step Up zum Rückspeisen 
und Step Down zum Antreiben.

von Eddie S. (kyosho)


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Erstmal vielen Dank für die Antworten.

Genau , ich brauche hier den Tiefsetzsteller zum Antrieben und den 
Hochsetzsteller für die Rückspeisung.

Die Zeichnung  von "ACDC" ist das was ich brauche. Nur habe ich vor 
diese mit einem IGBT zu realisieren. Ich dachte das könnte ich mit Hilfe 
von Schaltern schaffen.

Etwa Schalter Eins. Wenn ich rückspeise brauche ich die Diode am 
Schalter 1, dann Schalte ich diese zu. Durch Schalter 2 und 3 will ich 
diese 90 Grad Drehung erreichen.

Das wäre so mein "Hauptproblem".

von ACDC (Gast)


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Eddie S. schrieb:
> Ich dachte das könnte ich mit Hilfe
> von Schaltern schaffen.

ich weis nicht was du mit Schaltern meinst?
Etwa tatsächlich mit der Hand betätigen?
Oder Relais?
Schütz?
Bei mehreren kW Leistung?
und dann auch noch den High Current Pfad schalten?

Das kannst du gleich vergessen.

von Eddie S. (kyosho)


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Nein Ich meinte Mit Hand schalten. So Kippschalter an der Oberfläche 
führen.
Ich will die nicht währen des Betriebes umschalten.  Mir ist klar das 
das bei einer realen Simulation nicht gehen würde. Etwa 
Straßenbahnbetrieb. Dann muss das System ja erkennen Gas/Bremse bzw. 
Up/Down.
Würde das so dann gehen ?

von Falk B. (falk)


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@ Eddie S. (kyosho)

>Nein Ich meinte Mit Hand schalten. So Kippschalter an der Oberfläche
>führen.

Bist du ein Troll oder abgrundtief naiv?

Ein normale Halbbrücke mit IGBTs und antiparallel zu jedem IGBT eine 
Diode ist alles was man braucht. Man braucht KEINEN mechanischen 
Umschalter.

>Ich will die nicht währen des Betriebes umschalten.  Mir ist klar das
>das bei einer realen Simulation nicht gehen würde.

Reale Simulation, soso.

Mach erstmal deine Hausaufgaben. Ehe DU einen 37A Umrichter in Betrieb 
nimmt, der nicht im Minutentakt geschmolzenes Silizium produziert, gehen 
noch viele Vollmonde ins Land.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Eddie S. schrieb:
> Die Zeichnung  von "ACDC" ist das was ich brauche.
Solche "Prinzipschaltbilder" sind keine reell funktionierenden 
Schaltungen. Sie lassen alles "Unnötige" weg und zeigen nur die beiden 
"unbedingt notwendigen" Schalter. Die restlichen (mindestens) 20 
Bauteile sind da nicht zu sehen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Kleiner Nachtrag: bei 250V und 37A werden 20 Bauteile sicher nicht 
reichen. Mach da mal 50-100 draus...

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Eddie S. schrieb:
> Genau , ich brauche hier den Tiefsetzsteller zum Antrieben und den
> Hochsetzsteller für die Rückspeisung.
seufz - die Info hätte in den ersten Post gehört. Wo hat ACDC seine
Glaskugel gekauft? Gibt's da noch welche von?


@Falk/Lothar -> Danke Euch beiden für den ersten Lacher des Tages. :D


@Eddie: ein bisserl Sorgen mach mir schon um Deine Gesundheit.
Vor dem ersten Einschalten lass Deinen, wie auch immer gearteten, Aufbau
von einem Fachmann kontrollieren. Und dann würde ich immer noch ein paar
Meter Distanz zwischen Dir und Elektronik/Motor empfehlen.

von ACDC (Gast)


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Marcus H. schrieb:
> Wo hat ACDC seine
> Glaskugel gekauft? Gibt's da noch welche von?

steht doch alles im Bild, was er da vor hat.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Ah, Danke. Da hat im ersten Durchgang meine Handschrifterkennung 
versagt.
Das Wort "Rückspeisung" im Eingangspost wäre kein Luxus gewesen.

Zu Deinem Prinzipaufbau - hast Du funktionsfähige Beispiele, welche die 
Rückspeisung aus einer permanenterregten Gleichstrommaschine ohne 
zusätzliche Induktivität lösen?
Motortypen/Betriebsdaten/Schaltfrequenzen?

von Harald W. (wilhelms)


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Falk B. schrieb:

> Man braucht KEINEN mechanischen Umschalter.

Ooch, ein solcher Schalter wäre da doch sicherlich geeignet:
https://img1.etsystatic.com/045/0/7749462/il_570xN.670242321_2o0i.jpg

von ACDC (Gast)


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Marcus H. schrieb:
> hast Du funktionsfähige Beispiele,

bisher nicht ;)
Es ist ja auch nur ein theoretische Betrachtung, denn der 
Threadersteller kann es ja nicht ernst meinen einen echten Aufbau mit 
mehreren kW zu machen, bei dem geringen Wissen über die Größenordnungen 
von Spannung und Strom.

Ich habe aber gerade mal einen ein paar hundert Watt Modellbaumotor 
vermessen.
Der hat ca. 180uH.
12V Eingangsspannung und 10A Motorstrom kommt man mit 5kHz ganz gut hin.
Könnte also tatsächlich funktionieren

von ACDC (Gast)


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Damit es nicht nur Theorie ist und auch was aus der Praxis:
Ich hab jetzt diesen Modellbaumotor genommen und einen "Regler" dazu.
"Regler", weil es im Modellbau eben seit Jahrzehnten fälschlicherweise 
Regler und nicht Steller genannt wird.
Es ist also ein Leistungssteller der den Motor antreiben und auch 
bremsen kann.
Schaltung ist ähnlich meinem Prinzipschaltbild.
Akku 3S LiFePO4, also rund 10V.
Ich hab leider keine Schwungmasse an dem Motor, wo ein wenig Energie 
drin gespeichert werden könnte, sodass der Bremsvorgang recht kurz ist 
und nur die Rotationsenergie vom Rotor beim Bremsen wieder raus kommt.
Da der Motor sich dreht ;) ist der Gleichstrom auf der Oszi leider auch 
keine Gerade. Siehe Bild 1.
Positiver Strom bedeutet Strom aus dem Akku heraus.
Negativ bedeutet Rückspeisung in den Akku.
Antreiben war ohne PWM.
Bremsen ist mit PWM, aber nicht nachgemessen welches Verhältnis.

Bild 2 ist Bremsen. Leicht lückender Betrieb ;)
Da könnte man also noch mit der Freqzenz herumspielen.

Bild 3 ist dann links der Start und Beschleunigung, zu sehn an der 
Stromüberhöhung.
Mitte dann Gas weg und Bremsen.
Rechts ist dann der Strom negativ und es wird in den Akku 
zurückgespeist.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Danke Dir für die Messungen, diese Betriebsart habe ich mir noch nie 
angeschaut. Ist ja wie BLDC FOC ohne Clarke/Park. ;)

Der Haken an der Sache ist die erhöhte Spitzenstrombelastung des 
Kommutators und damit dessen beschleunigte Alterung. Genau dieses 
Problem haben BLDC/Asynchronmaschinen nicht, da die Energieübertragung 
zwischen Stator und Rotor nur über das Magnetfeld geschieht.

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