Hallo in die Runde, Auf Arbeit habe ich viel mit Umrichtern zu tun. Diese spucken entweder Rechteck oder Sinus in verschieden Frequenzen aus ……… Selber habe ich mehr oder weniger erfolgreich mit PIC18F PWM, ADC umgesetzt. Für einen 3 phasigen Einspeise WR würde mich mal interessieren, was man da und wie programmiert und was dabei die Herausforderungen sind. Ist ein solcher WR einzig mit einem Controller programmierbar oder muss man noch logische Gatter extern haben für Überstrom Events etc. Rein technisch muss ich doch nur einen Sinusförmigen Strom mit der entsprechenden Amplitude machen und ins Netz schieben. Für entsprechende Erläuterungen und Erklärungen vielen Dank schon mal. Grüße
Danny schrieb: > Ist > ein solcher WR einzig mit einem Controller programmierbar Jooo, ein Arduino Uno müsste reichen.
Danny schrieb: > Für einen 3 phasigen Einspeise WR würde mich mal interessieren, was man > da und wie programmiert Ansteuerung der drei Halbbrücken mit PWM, schnelle Überstromabschaltung und diverse Überwachungen, Synchronisation auf Netzspannung etc. > und was dabei die Herausforderungen sind. Im Fehlerfall keine Siliziumschmelze produzieren ;-) > Ist > ein solcher WR einzig mit einem Controller programmierbar Jain, macht man aber heute meist so. > oder muss man > noch logische Gatter extern haben für Überstrom Events etc. Nur, wenn es der Controller nicht eingebaut hat. > Rein technisch muss ich doch nur einen Sinusförmigen Strom mit der > entsprechenden Amplitude machen und ins Netz schieben. Na dann schieb mal, rein technisch ;-) > Für entsprechende Erläuterungen und Erklärungen vielen Dank schon mal. PICCOLO. 3-Phasen Frequenzumrichter mit AVR
Daniel E. schrieb: > Anonyme Gastkommentare, meist sehr hilfreich… So wie der anonymen Thread-Eröffner. Dazu allumfassende Wischi-Waschi-Fragen die die Probleme der Welt lösen sollen. Mit Aufforderung gleich eine komplette Problemlösung hier darzustellen.
Wird in realität meist mit einem TMS320 o-ä. DSP erledigt oder direkt mittels FPGA. Ich plane ein kleines Netzteil mit softwaregesteuertem Synchronwandler, dafür habe ich mir RP2040 und ein Lichee Tang nano bestellt (Darauf ist ein Anlogic FPGA mit integriertem ADC)
Danke für den Link und die Erklärungen. Rein technisch würde der Einspeise WR ja nicht wie im Beispiel die Spannung als Vorgabewertung haben, sondern das Stromsignal. Korrekt? Die Spannung/ Nulldurchgänge würde man dann als Information nehmen, ab wann der Strom eingespeist werden kann oder? Danke schon mal 👍
Daniel E. schrieb: > Danke für den Link und die Erklärungen. Rein technisch würde der > Einspeise WR ja nicht wie im Beispiel die Spannung als Vorgabewertung > haben, sondern das Stromsignal. Korrekt? So in etwa. Im Detail hab ich mich damit auch noch nicht beschäftigt. Ich würde mal vermuten, daß der Wechselrichter zur Netzeinspeisung die Netzspannung mißt und daraus das Soll-Signal für den Speisestrom generiert, ähnlich einer PFC, nur halt mit anderer Energieflußrichtung.
:
Bearbeitet durch User
Danny schrieb: > Rein technisch muss ich doch nur einen Sinusförmigen Strom mit der > entsprechenden Amplitude machen und ins Netz schieben. Oje. Du musst wenigstens die gesetzlichen Tegelungen einhalten Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz (VDE-AR-N 4105 https://huebener-ag.eu/app/uploads/Sicherheitsvorschriften-fuer-Solar-Photovoltaikanlagen-2020-04.pdf https://www.geoplex.de/fileadmin/user_upload/PDF_PV/Gesetzgebung_Photovoltaik_seit_2012.pdf Schön wäre auch, wenn der Wechselrichter länger hält als bloss die 2 Jahre Gewährleistung.
Danny schrieb: > Rein technisch muss ich doch nur einen Sinusförmigen Strom mit der > entsprechenden Amplitude machen und ins Netz schieben. Die richtige Phasenlage zu haben wäre auch noch gut. Außerdem wirst du normalerweise keinen Strom, sondern eine Spannung schalten. Blindleistung solltest du vielleicht auch noch liefern können.
MaWin schrieb: >> Rein technisch muss ich doch nur einen Sinusförmigen Strom mit der >> entsprechenden Amplitude machen und ins Netz schieben. > > Oje. > > Du musst wenigstens die gesetzlichen Tegelungen einhalten Oje. Das ist deine erste Sorge, wenn sich jemand diese Technologie aneignen will?
Knallt ihn ab, den Troll schrieb: > Danny schrieb: > >> Rein technisch muss ich doch nur einen Sinusförmigen Strom mit der >> entsprechenden Amplitude machen und ins Netz schieben. > > Die richtige Phasenlage zu haben wäre auch noch gut. > Außerdem wirst du normalerweise keinen Strom, sondern eine Spannung > schalten. Blindleistung solltest du vielleicht auch noch liefern können. Die Phasenlage, der Schaltzeitpunkt der IGBT wird durch die Software bestimmt. Soviel zu meiner Frage Software… Klar wird Spannung geschalten, letztendlich fließt aber der entscheidende Strom, da die Netzspannung in gewissen Maß nicht verändert werden kann durch die niedrige Netzimpedanz. Danke.
> Oje. Das ist deine erste Sorge, wenn sich jemand diese Technologie > aneignen will? Wer redet vom aneignen in Form vom nachmachen? Ich möchte lediglich verstehen, was, wie und warum beachtet werden muss und für Herausforderungen gelöst werden müssen. Eine Google Suche bringt hierzu wenig input und hier im Forum gab es auch nicht all zu viel. Danke.
Daniel E. schrieb: > Eine Google Suche bringt hierzu > wenig input und hier im Forum gab es auch nicht all zu viel. Dann lass mich dir helfen: - Die Regelung (Software) einer Solaranlage (nehmen wir den 3phasigen Fall an) geschieht mittels PQ Regelung. P = Wirkleistung Q = Blindleistung - Du hast von der Solaranlage (und einem vorgeschalteten Boost converter der als MPPT dient) eine gewisse DC Spannung. Diese DC Spannung wird mittels 3phasigem Wechselrichter in AC umgewandelt. - Du hast ein ausgangseitiges Filter (typischerweise LCL) zwischen Wechselrichter und Netz. - Du misst den Strom durch die 3 Spulen (oder durch 2 Spulen und berechnest den Strom durch die dritte Spule) (ob wechselrichterseitig oder netzseitig ist erstmal egal) und du misst die Netzspannungen (auch hier: entweder direkt 3 Spannungen oder 2 Spannungen und berechnest die 3. Spannung). - Dadurch, dass du ein 3phasen Wechselstromsystem hast, kannst du mittels Clark-Park ein zweiphasiges Gleichstromsystem berechnen, was die Regelung erheblich vereinfacht. - Teil der Clark-Park Transformation ist die PLL, die für deine Netzsynchronisation benötigt wird, da die PLL für die Phasenlage der Netzspannung als Grundlage dient. - Deine Regelung startet mit dem gewünschten Wert von Wirk- und Blindleistung. Der Ausgang deiner Regelung liefert den gewünschten Strom, den du einspeisen willst. Dieser gewünschte Strom wird mit dem gemessenen Strom verglichen und eine zweite Regelung (Stromregelung) geschieht. - Der Ausgang deiner zwei Stromregelungen liefert die benötigte Netzspannung in Amplitude und Phasenlage, um die gewünschte Wirk- und Blindleistung zu produzieren. - Die benötigte Netzspannung wird vom 2phasigen Gleichspannungssystem zurück ins 3phasige Wechselspannungssystem umgewandelt. Wenn du Google benutzen möchtest: "PQ control Grid tie inverter" Gruß,
flip schrieb: > Wird in realität meist mit einem TMS320 o-ä. DSP erledigt oder direkt > mittels FPGA. > > Ich plane ein kleines Netzteil mit softwaregesteuertem Synchronwandler, > dafür habe ich mir RP2040 und ein Lichee Tang nano bestellt (Darauf ist > ein Anlogic FPGA mit integriertem ADC) Für einen EinspeiseWR reicht ein PIC16F. Selbst mir Display und Menü...
Roland E. schrieb: > Für einen EinspeiseWR reicht ein PIC16F. Selbst mir Display und Menü... Für die DIGITALE Reglung und alles drum und dran? Glaub ich nicht! Beweis?
Falk B. schrieb: > Roland E. schrieb: >> Für einen EinspeiseWR reicht ein PIC16F. Selbst mir Display und Menü... > > Für die DIGITALE Reglung und alles drum und dran? Glaub ich nicht! > Beweis? https://ae01.alicdn.com/kf/S5146970788fd408f9e306175a70af2bbi.jpg_640x640Q90.jpg_.webp Bin jetzt zu faul zum brauchbar selber fotografieten. Der SO18 rechts ist wimre ein PIC16F716. Der dürfte mit dem bissel 60Hz gewackel kaum ausgelastet sein. So ein Teil habe ich auch offen hier rum liegen, von einem Kollegen. Chinamann hat wohl mehr drauf als du denkst...
Roland E. schrieb: > https://ae01.alicdn.com/kf/S5146970788fd408f9e306175a70af2bbi.jpg_640x640Q90.jpg_.webp > > Bin jetzt zu faul zum brauchbar selber fotografieten. > Der SO18 rechts ist wimre ein PIC16F716. Der dürfte mit dem bissel 60Hz > gewackel kaum ausgelastet sein. Das glaube ich immer noch nicht. Die schnelle Regelung läuft auf einem anderen IC. Ich hab ein Doppelnetzteil mit einem PICCOLO entwickelt, dort macht die CPU WIRKLICH alles (digitale Regler, Filter, etc.), außer natürlich die PWM, das macht der Timer. Der ADC macht auch fast alles allein, OK. Und dort hat die CPU mit 60 MHz GUT zu tun! 100kHz ISR-Frequenz sind kein Pappenstil! Die ISR ist handoptimierter Assembler. > So ein Teil habe ich auch offen hier rum liegen, von einem Kollegen. > > Chinamann hat wohl mehr drauf als du denkst... Kann sein, glaube ich aber erst, wenn HARTE Fakten auf dem Tisch liegen.
Es sind genau zwei ICs in den Wechselrichtern: Ein AD Booster, um aus 12..24V 325V zu machen, und der PIC um den AD feinzuregeln, sowie die HBrücke des Umrichters zu bedienen. Noch viel lernen du musst, junger Padawan...
Falk B. schrieb: > OK. Und dort hat die CPU mit 60 MHz GUT zu tun! 100kHz ISR-Frequenz sind > kein Pappenstil! Die ISR ist handoptimierter Assembler. 100kHz ist auch ziemlich hoch angesetzt meiner Ansicht nach. Welche Leistungsklasse? Typische Schaltfrequenzen liegen bei 16kHz - 48kHz in Anlagen mit ca 5kW Leistung. 3x48kHz sind immernoch weniger als 150kHz, da wo EMC relevant wird, dh harmonische liegen immernoch außerhalb der EMC Richtlinien. Gruß,
Alex -. schrieb: >> OK. Und dort hat die CPU mit 60 MHz GUT zu tun! 100kHz ISR-Frequenz sind >> kein Pappenstil! Die ISR ist handoptimierter Assembler. > > 100kHz ist auch ziemlich hoch angesetzt meiner Ansicht nach. Welche > Leistungsklasse? 1,5kW > Typische Schaltfrequenzen liegen bei 16kHz - 48kHz in Anlagen mit ca 5kW > Leistung. Kann sein. > 3x48kHz sind immernoch weniger als 150kHz, da wo EMC relevant wird, dh > harmonische liegen immernoch außerhalb der EMC Richtlinien. Was ist denn das für eine Milchmädchenrechnung? Seit wann addieren sich die PWM-Frequenzen? Schon mal was von Schaltflanken gehört? Die sind auch bei 5kHz Schaltfrequenz ziemlich schnell und überschreiten die 150kHz Meßgrenze spielend.
Angehängte Dateien:
-
harmonics.PNG
14 KB
Falk B. schrieb: > 1,5kW Oki doki. Ich selbst sehe keinen Grund, 100kHz Schaltfrequenz zu fahren für diese Leistung. Ihr habt aber wahrscheinlich 100kHz als optimalen Punkt für euer Produkt herausgefunden. Und selbst wenn man 100kHz Schaltfrequenz fahren möchte, muss die Regelung nicht zwangsläufig mit 100kHz laufen. Misst man den Strom zeitlich genau da, wo sich der Mittelwert beim Spulenstrom (innerhalb einer Schaltperiode), kann man eine astreine Regelung mit wesentlich geringerer Bandbreite erreichen. Man könnte z.B. 50kHz ISR fahren, oder sogar 25kHz, selbst wenn die Schalter mit 100kHz schalten. >> 3x48kHz sind immernoch weniger als 150kHz, da wo EMC relevant wird, dh >> harmonische liegen immernoch außerhalb der EMC Richtlinien. > Was ist denn das für eine Milchmädchenrechnung? Stay professional, Falk. > Seit wann addieren sich die PWM-Frequenzen? Seitdem es Fourier gibt. Du hast eine 50Hz Grundfrequenz und deine Schaltfrequenz. Schaut man sich die PWM am Ausgang des Wechselrichters an und führt eine FFT durch, sieht man Harmonische bei der Schaltfrequenz sowie multiple der Schaltfrequenz. Ich habe für einen Wechselrichter mal ein Bild angehängt. > Schon mal was von Schaltflanken gehört? Habe ich > Die sind auch bei 5kHz Schaltfrequenz ziemlich schnell und überschreiten > die 150kHz Meßgrenze spielend. Das bestreite ich nicht. Allerdings muss man bei 5kHz nicht zwangsläufig schnell schalten, weil die Schaltverluste bei 5kHz wesentlich geringer sind als bei 100kHz. Der einzige Grund, schnell zu schalten, ist um hohe Schaltfrequenzen fahren zu können ohne dass die Halbleiter zu warm werden. Aber das weißt du sicherlich selbst.
:
Bearbeitet durch User
Alex -. schrieb: > Falk B. schrieb: >> 1,5kW > Oki doki. Ich selbst sehe keinen Grund, 100kHz Schaltfrequenz zu fahren > für diese Leistung. Ihr habt aber wahrscheinlich 100kHz als optimalen > Punkt für euer Produkt herausgefunden. So in etwa. Außerdem werden bei höheren Schaltfrequenzen die Leistungsbauteile kleiner (Drosseln, Kondensatoren). > Und selbst wenn man 100kHz Schaltfrequenz fahren möchte, muss die > Regelung nicht zwangsläufig mit 100kHz laufen. Misst man den Strom > zeitlich genau da, wo sich der Mittelwert beim Spulenstrom (innerhalb > einer Schaltperiode), kann man eine astreine Regelung mit wesentlich > geringerer Bandbreite erreichen. Man könnte z.B. 50kHz ISR fahren, oder > sogar 25kHz, selbst wenn die Schalter mit 100kHz schalten. Das wird teilweise auch so gemacht. Die Stromregler der 2phasigen PFC laufen mit 100kHz, die Spanungsregelung mit 50kHz. >> Die sind auch bei 5kHz Schaltfrequenz ziemlich schnell und überschreiten >> die 150kHz Meßgrenze spielend. > Das bestreite ich nicht. Allerdings muss man bei 5kHz nicht zwangsläufig > schnell schalten, Jain. Aber man will auch nicht grenzwertig langsam schalten, sodaß die Schaltverluste wieder massiv ansteigen. > weil die Schaltverluste bei 5kHz wesentlich geringer > sind als bei 100kHz. Man will aber nicht die 20fachen Schaltverluste / Schaltvorgang, nur um die Oberschwingungen zu minimieren.
Falk B. schrieb: > Das wird teilweise auch so gemacht. Die Stromregler der 2phasigen PFC > laufen mit 100kHz, die Spanungsregelung mit 50kHz. Einphasig PFC mit interleaved boost converter ist eine ganz andere Diskussion als ein Wechselrichter, weil es eine ganz andere Topologie ist. Mich würde es nicht wundern, wenn ihr 600V - 650V superjunction MOSFETs einsetzt. 3phasige Wechselrichter haben typischerweise eine DC Spannung von 650V - 800V, also müssen oftmals 1200V IGBTs oder (wer will), 1200V SiC MOSFETs verbaut werden. Wenn IGBT, dann sind 100kHz sowieso nicht machbar bei klassischen Topologien. Entsprechend könnte ich mir vorstellen, dass der PIC das schaffen kann. Nur... Wer will mit solch einem Microcontroller arbeiten? Wie dem auch sei, das Thema artet in eine andere Richtung aus, als das, was der TE eigentlich fragt. >>> Die sind auch bei 5kHz Schaltfrequenz ziemlich schnell und überschreiten >>> die 150kHz Meßgrenze spielend. >> Das bestreite ich nicht. Allerdings muss man bei 5kHz nicht zwangsläufig >> schnell schalten, > > Jain. Aber man will auch nicht grenzwertig langsam schalten, sodaß die > Schaltverluste wieder massiv ansteigen. > >> weil die Schaltverluste bei 5kHz wesentlich geringer >> sind als bei 100kHz. > > Man will aber nicht die 20fachen Schaltverluste / Schaltvorgang, nur um > die Oberschwingungen zu minimieren. Bezüglich EMC müssen wir hier nicht weiter diskutieren (auch, wenn ich damit angefangen habe), weil es auf so viele weitere Faktoren ankommt. Da sind Schaltfrequenz/Schaltflanke lediglich EINE Komponente, sondern auch Layout, Anbindung, parasitäre Komponenten von Bauteilen, Leitungen, Anwendung etc. Das kann man nur schwer in einem Forum diskutieren, und es kommt in vielen Fällen auf den Einzelfall an, wo das Problem hinsichtlich EMC liegt. Gruß,
Alex -. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Das wird teilweise auch so gemacht. Die Stromregler der 2phasigen PFC >> laufen mit 100kHz, die Spanungsregelung mit 50kHz. > Einphasig PFC mit interleaved boost converter Wie kommst du auf einphasig, wenn ich zweiphasig schreibe? ;-) > ist eine ganz andere > Diskussion als ein Wechselrichter, weil es eine ganz andere Topologie > ist. Sicher. > Mich würde es nicht wundern, wenn ihr 600V - 650V superjunction > MOSFETs einsetzt. Nö, es sind eher "alte" MOSFETs von STM, normale 650V Typen. > Wenn IGBT, dann sind 100kHz sowieso nicht machbar bei klassischen > Topologien. Entsprechend könnte ich mir vorstellen, dass der PIC das > schaffen kann. Ich bis jetzt nicht so recht. Aber vielleicht irre ich mich und der PIC rattert einfach mit 5-10kHz einen einfachen PI-Regler durch. > Nur... Wer will mit solch einem Microcontroller arbeiten? Die Leute, die das Zeug massenhaft preiswert herstellen wollen.
Angehängte Dateien:
-
PFC.PNG
8,3 KB
Falk B. schrieb: > Alex -. schrieb: >> Falk B. schrieb: >>> Das wird teilweise auch so gemacht. Die Stromregler der 2phasigen PFC >>> laufen mit 100kHz, die Spanungsregelung mit 50kHz. >> Einphasig PFC mit interleaved boost converter > > Wie kommst du auf einphasig, wenn ich zweiphasig schreibe? ;-) Einphasig netzseitig, zweiphasig interleaved zwecks Ripple cancellation und Stromaufteilung (um die Spulen und Leistungshalbleiter mehr zu schonen), siehe Anhang. Alle anderen Konstrukte würde mich wundern. Aber wie gesagt: Ihr habt sicherlich eure Gedanken zu eurem Produkt gemachtm und seit zu dem Entschluss gekommen. >> Nur... Wer will mit solch einem Microcontroller arbeiten? > Die Leute, die das Zeug massenhaft preiswert herstellen wollen. Wir sind von PIC auf ARM umgestiegen, und bekommen jetzt mit ARM wesentlich mehr Leistung/Peripherals/Funktionalität und bezahlen nur noch einen Bruchteil im Vergleich zum PIC. Aber vielleicht hat unser Einkauf damals einfach nur einen schlechten Deal beim PIC gemacht, wer weiß. Gruß,
:
Bearbeitet durch User
Grüße an alle und vielen Dank für die Kommentare und Hinweise, besonders mit der Clarke Park Transformation, sehr interessant Für eine 3 Phasen Vollbrücke zur Einspeisung müsste U zwk ja über 560 VDC sein. Wenn Uin geringer ist, wird die Spannung dann mit Hochsetzsteller auf über 560 V DC gebracht? Danke.
Daniel E. schrieb: > Grüße an alle und vielen Dank für die Kommentare und Hinweise, > besonders mit der Clarke Park Transformation, sehr interessant > Für eine 3 Phasen Vollbrücke zur Einspeisung müsste U zwk ja über 560 > VDC sein. Wenn Uin geringer ist, wird die Spannung dann mit > Hochsetzsteller auf über 560 V DC gebracht? > Danke. Jap
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.