Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verwendung von brushless Motor im Betrieb als Generator und Motor


von Johannes K. (jooomito)


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Hallo zusammen!

Im Rahmen einer Modellwindanlage verwende ich einen brushless Motor 
dessen Output nach einem Gleichrichter mit einer elektronischen Last 
verbunden wird. Auf Grund des Rastmomententes des Motors scheint es 
jetzt notwendig ihn am Anfang etwas 'anzuschupsen'. Das lässt sich unter 
Verwendung eines ESC auch realisieren, nur ist die Frage wie ich die 
Schaltungen effektiv voneinander trennen kann und was man beachten muss, 
bzw wo ihr eventuell Probleme seht.
Also nochmal: ich möchte im laufenden Motorenbetrieb umschalten auf 
Generator Betrieb.

Würde mich über Anregungen oder Ideen freuen.

von THOR (Gast)


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Würds nicht reichen 2 Wicklungen nacheinander kurz zu bestromen für den 
Anschubser?

von Klaus (Gast)


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Johannes K. schrieb:
> nur ist die Frage wie ich die
> Schaltungen effektiv voneinander trennen kann

Warum muß man die trennen? Die Bodydioden der 3 Phasenbrücke eines ESC 
bilden einen 3 Phasengleichrichter, wenn die FETs nicht angesteuert 
werden. Und schon ist der Generator fertig.

MfG Klaus

von Steffen W. (derwarze)


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Johannes K. schrieb:
> Auf Grund des Rastmomententes des Motors scheint es
> jetzt notwendig ihn am Anfang etwas 'anzuschupsen'.

Wozu das denn? Wenn der Wind nicht reicht diese geringe Kraft 
aufzubringen reichts für die Stromerzeugung erst recht nicht.

Natürlich kann man problemlos vom Motorbetrieb auf Generatorbertrieb 
umschalten (passiert bei meinem Ebike bei jeder Fahrt). Braucht ja 
einfach nur den Motorcontroller auf 'Leerlauf' zu stellen. Die 
Gleichrichtung übernimmt der Controller über die Dioden in den Mosfet 
gleich mit.

von Johannes K. (jooomito)


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Ach ihr seit super, auf sowas hatte ich gehofft. Jetzt weiß ich wie ich 
weiter komme! Und noch zur Info: die Anlage wird nicht zur Stomerzeugung 
genutzt, ist ne Forschungsturbine ?
Dankeschön!

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


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Achte lediglich darauf, das die Bodydioden im Datenblatt der Endstufen 
als für sowas brauchbar erwähnt werden. Wenn nicht, tuns externe Dioden 
mit entsprechenden Daten.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Eine Brushless auf einen Gleichrichter laufen lassen ... aha. Na dann..

von Huh (Gast)


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Oh D. schrieb:
> Eine Brushless auf einen Gleichrichter laufen lassen ... aha. Na
> dann..

Das nennt man auch "Rekuperation" in neudeutsch. Auf deutsch kann man es 
"Energierückgewinnung" oder auch "Nutzbremse" nennen.

von Erwin D. (Gast)


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Oh D. schrieb:
> Eine Brushless auf einen Gleichrichter laufen lassen ... aha. Na
> dann..

Wie sonst? Willst du eine Drehstrombatterie einsetzen, um die 
rückgewonnene Energie zu speichern? ;-)

von Pandur S. (jetztnicht)


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>Wie sonst? Willst du eine Drehstrombatterie einsetzen, um die
rückgewonnene Energie zu speichern? ;-)

Ganz genau. Eine Drehstrombatterie nennt sich 3 Phasen Controller, der 
das Drehmoment kontrolliert abnimmt, und nicht ueber Peakstroeme am 
Gleichrichter, sofern denn die Drehzahl an der Batteriespannung ansteht.

Was soll mit der entnommenen Leistung denn ueberhaupt geschehen ?

von Erwin D. (Gast)


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Oh D. schrieb:
>>Wie sonst? Willst du eine Drehstrombatterie einsetzen, um die
> rückgewonnene Energie zu speichern? ;-)
>
> Ganz genau. Eine Drehstrombatterie nennt sich 3 Phasen Controller, der
> das Drehmoment kontrolliert abnimmt, und nicht ueber Peakstroeme am
> Gleichrichter, sofern denn die Drehzahl an der Batteriespannung ansteht.
Und die Bodydioden willst du aus den FETs ausbauen, damit sie nicht als 
Gleichrichter wirksam werden können?
>
> Was soll mit der entnommenen Leistung denn ueberhaupt geschehen ?
Normalerweise speist man sie in die Batterie zurück.

Hier im Falle des TO mußt du ihn selber fragen.

Ich habe gesehen, er schrieb es schon:
Johannes K. schrieb:
> Und noch zur Info: die Anlage wird nicht zur Stomerzeugung
> genutzt, ist ne Forschungsturbine ?

von TomH (Gast)


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Weil ich mich in Zukunft auch mit dem Problem auseinandersetzen will, 
zwei Fragen:

1. Wie schon gesagt, könnten die Bodydioden nicht für Belastung geeignet 
sein und man muß parallel externe Freilaufdioden dazusetzen. Wie stellt 
man sicher, daß auch wirklich die parallelgeschalteten externen die 
Aufgabe übernehmen? Sind die Bodydioden normale Si-Dioden, und wenn man 
extern Schottky nimmt, dann ist das auf jeden Fall sichergestellt?

2. Ist es wirklich so einfach, daß bei "Leerlauf" des ESC sofort 
rückgespeist wird? Hängt es nicht von der Drehzahl des Motors/Generators 
ab und der Spannungslage des angeschlossenen Akkus? Ich kann nicht ganz 
glauben, daß ich mit einem ESC und Akku den Motor auf eine bestimmte 
Drehzahl bringen kann, aber bei der gleichen Drehzahl auch mit dem Motor 
den Akku speisen kann. Ich dachte, ich müßte mit einem Zwischenkreis mit 
variabler Spannung arbeiten.

Viele Grüße
Tom.

von THOR (Gast)


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1. Ja

2. Konstante Drehzahl haben normale Windgeneratoren auch nicht, die 
haben (bzw. versuchen zu haben) konstante Schnelllaufzahl.
Es ergibt sich in deinem Fall entweder eine Zwischenkreisspannung oder 
ein Strom, der aber erst zu fließen beginnt wenn die Quellspannung 
(Wicklung des Motors minus Diodenspannungen) größer als die Akkuspannung 
ist.

Vielleicht hängst du erstmal so nen brushless Motor an nen Akkuschrauber 
und guckst auf dem Oszi was passiert um mal ein Gefühl zu bekommen?

von temp (Gast)


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TomH schrieb:
> 2. Ist es wirklich so einfach, daß bei "Leerlauf" des ESC sofort
> rückgespeist wird?

Im Prinzip ja. Sonst würde so etwas nicht gehen:

http://t-gen.torcman.de/#xl_Gen35

Da wird auch nur eine Drehstrombrücke zur Gleichrichtung verwendet um 
Akkus zu laden.

von Steffen W. (derwarze)


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TomH schrieb:

> 1. Wie schon gesagt, könnten die Bodydioden nicht für Belastung geeignet
> sein und man muß parallel externe Freilaufdioden dazusetzen. Wie stellt
> man sicher, daß auch wirklich die parallelgeschalteten externen die
> Aufgabe übernehmen? Sind die Bodydioden normale Si-Dioden, und wenn man
> extern Schottky nimmt, dann ist das auf jeden Fall sichergestellt?

So so, die Bodydioden können nicht belastet werden, in einigen 
Datenblättern steht was anderes. Komischerweise kann ich bei meinem 
Fahrradcontroller Ladeströme von 20A abrufen (wenn vom Motor ausreichend 
Energie kommt) ohne das was kaputt geht. Funktioniert schon seit Jahren 
einwandfrei.

> 2. Ist es wirklich so einfach, daß bei "Leerlauf" des ESC sofort
> rückgespeist wird? Hängt es nicht von der Drehzahl des Motors/Generators
> ab und der Spannungslage des angeschlossenen Akkus? Ich kann nicht ganz
> glauben, daß ich mit einem ESC und Akku den Motor auf eine bestimmte
> Drehzahl bringen kann, aber bei der gleichen Drehzahl auch mit dem Motor
> den Akku speisen kann. Ich dachte, ich müßte mit einem Zwischenkreis mit
> variabler Spannung arbeiten.

Manches wird viel zu kompliziert gedacht, einfach die Brücke nicht 
ansteuern (also Leerlauf) die Höhe der erzeugten Spannung ist direkt 
proportional der Drehzahl. Wobei sehr grob gilt das wenn zb bei 20V der 
Motor mit 100U/min dreht liefert der als Generator bei der gleichen 
Drehzahl max 20V. Klar bei Belastung wird die Spannung zurückgehen.
Das Der Motor nicht gleichzeitig als Motor und Generator arbeiten kann 
sollte ja klar sein.
Will man einen Akku laden ist natürlich noch eine Aufbereitung mit 
Laderegler nötig.

von Stefan F. (Gast)


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> Manches wird viel zu kompliziert gedacht, einfach die Brücke nicht
> ansteuern

Das war jetzt auch mein erster Gedanke. Wozu einen Gleichrichter und 
irgendeine Umschaltung drumherum bauen, wenn in der Brücke des ESC schon 
ein Gleichrichter enthalten ist?

von Huh (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Das war jetzt auch mein erster Gedanke. Wozu einen Gleichrichter und
> irgendeine Umschaltung drumherum bauen, wenn in der Brücke des ESC schon
> ein Gleichrichter enthalten ist?

Das hat ziemlich weit oben Klaus schon gesagt:

Klaus schrieb:
> Warum muß man die trennen? Die Bodydioden der 3 Phasenbrücke eines ESC
> bilden einen 3 Phasengleichrichter, wenn die FETs nicht angesteuert
> werden. Und schon ist der Generator fertig.

Daraufhin kam "Oh doch" und meinte sagen zu müssen:

Oh D. schrieb:
> Eine Brushless auf einen Gleichrichter laufen lassen ... aha. Na
> dann..

Ich bin ja auch der Meinung: Warum nicht? Macht (fast) jeder Hersteller 
von BLDC-Controllern so. Und zwar mit der ohnehin schon vorhandenen 
Brücke.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Falls man die Bruecke nicht laufen laesst hat man einen Gleichrichter, 
erreicht daher nur die Spannung des Motors, bei einem gepulsten 
Drehmoment, das den Strompulsen entspricht. Bei fester Spannung ist die 
Drehzahl auch fest.
Falls man die Bruecke aber laufen laesst erreicht man hoehere Spannungen 
wie die Motorenspannung und das Drehmoment ist durchgehend konstant. 
Bedeutet bei fester Speisung, zB Batterie, kann man drehzahlmaessig 
weiter runter bremsen.

Zudem ist der Aufwand, die Bruecke laufen zu lassen marginal, man muss 
es ja eh koennen.

: Bearbeitet durch User
von Jan W. (jannyboy)


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Steffen W. schrieb:
> Manches wird viel zu kompliziert gedacht, einfach die Brücke nicht
> ansteuern (also Leerlauf) die Höhe der erzeugten Spannung ist direkt
> proportional der Drehzahl.

Warum nicht die Brücke als Hochsetzsteller (Stepup) betreiben.
Dazu wird einer der LSS eingeschaltet und der andere wird mit PWM 
beaufschlagt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Vierquadrantensteller#Betriebsmodi

von Steffen W. (derwarze)


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> Warum nicht die Brücke als Hochsetzsteller (Stepup)

Mache ich ja so, sonnst würde es zum Laden bei niedrigen 
Geschwindigkeiten nicht laufen.
Die Einfachvariante - Lowside FETs mit PWM kurzschliessen - geht auch 
gut nur verbrät man dann mitunter, besonders wenn man stark Bremsen 
will, viel Energie in den FETs.

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