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elweb Batterie
Beiträge im Thema:
21
Erster Beitrag:
vor 8 Jahren, 4 Monaten
Letzter Beitrag:
vor 8 Jahren, 3 Monaten
Beteiligte Autoren:
Bernd Schlueter, Max E., Lukas Simma, Sven Salbach, Lecki

Konzept eines Laders (ohne Regelung)

Startbeitrag von Bernd Schlueter am 24.05.2009 06:22

Nachdem in diesem Forum allzuwenig Wissen über Ladertechniken getauscht werden, möchte ich dieses Thema einmal anstoßen. Vielleicht finden sich ja genug Interessierte, die zu einem solchen Projekt etwas beitragen können. Mit dem anderen Thema, dem modularen Aufbau eines Wandlerkonzepts, möchte ich die spezielle Ladesteuerung vom eigentlichen Lader abtrennen, der lediglich einen einzigen analogen Eingang, nur zur Regelung des Ladestroms bekommen soll, dazu noch ein Zweidraht-Sicherheitskreis entsprechend der einfachen Alarmanlagentechnik (Auftrennen des Kreises führt zur Abschaltung und Signalgabe).
Zunächst einmal denke ich an eine kleine diskussion, ehe im Elwiki das Projekt aufgenommen werden soll.

Als Ziel möchte ich einen universellen Lader setzen, der einen begrenzten Strom im Spannungsbereich von 0 bis ca 800 Volt (auch höher möglich) fließen lässt. Maximalleistung: 20 Kilowatt.

volles PFC

drei getrennt betreibbare Module, für 1 bis 3-Phasenstrom


Konzept:
Ich beschäftige mich schon seit Ewigkeiten mit transistorisierten Sperrwandlern.
Diese passen sich besonders gut an unterschiedliche Spannungslagen und Ströme an, sind darüber hinaus kurzschlussfest,
ermöglichen volles PFC und erlauben die modulare Bauweise, drei Lader in einem Gehäuse oder auch in drei Gehäusen.
Eingangsspannung zwischen 90 und 400 Volt.

Da ich unter google ein schönes Spielzeug zu meinem Konzept gefunden habe, möchte ich auffordern, damit einmal herumzuspielen und sich die Funktionsweise klarzumachen.

Mir ist klar, dass ich mit diesem Konzept an den Schalttransistor weit höhere Anforderungen stelle, als eigentlich nötig. Wie zum Beispiel bei den Quasiresonanzwandlern unserer Coputernetzteile. Angesichts der heutigen niedrigen Leistungshalbleiterpreise sollten wir uns aber durch diese Überlegung nicht abschrecken lassen. Was da in unseren Leistungsstellern verbaut wird, ist da natürlich ungeeignet. Gero setzt auch bessere Halbleiter bei seinen Reparaturen ein.

Hier das link, auf Deutsch, der Verweis:

[www.ipes.ethz.ch]

Java verlangt , bitte auf die roten Schriften klicken und auf das Frequenzspektrum achten!
Dank an die ETH Zürich!

Das Ganze ist nichts als ein fremdgesteuerter Sperrschwinger, nur, dass er eben nicht von alleine "schwingt". Gesteuert wird über ein ganz gewöhnliches PWM-Modul, wie es in jedem Computernetzteil vorhanden ist.
Man beachte auch die Ähnlichkeit zu Kuckereien bei Wandlern (Cuk-Wandler, gesprochen Tschuck oder Schuck)). Ist S.Cuk Tscheche, wer weiß das? Er arbeitete in Pasadena.

Stoße da gerade auf eine etwas ältere Literatur:

[www.iset.uni-kassel.de]

Kennt jemand ein anderes Forum, in dem man an einem solchen Projekt arbeitet? Ideal erscheint mir diese Stelle hier nicht?

Antworten:

Hallo,

meinst Du sowas hier:


Fotoalbum


Beitrag


Gruß

Uwe

von Lecki - am 25.05.2009 22:54
Ok, das sieht ja simpel aus.

Das Brett hab ich schon, damit ist die erste Hürde gemeistert... ;-)
Olaf

von Max E. - am 26.05.2009 10:06
ungünstig ist bei der Brettbastelei, wenn ein Fet abraucht liegen dauerhaft 240V am Ausgang an, somit wäre die komplette Boadrelektronik hinüber.....
Desweiteren sit der von ihm verwendete Fet mitnichten billig :-)

von Sven Salbach - am 26.05.2009 13:59
Hallo Bernd,

mich interessiert die Konzeption eines Lader auch. Hast Du die Entwicklung in ein anderes Forum verlagert ?

Grüße,
Lukas


von Lukas Simma - am 08.06.2009 12:42
Nein, ich beginne nach einigen Jahrzehnten wieder bei Null. Deshalb muss ich mich erst einmal vortasten, welche FETs geeignet sind, bis zu welcher Frequenz diese zuverlässig arbeiten. Einige Teile habe ich schon. Ich bin zuversichtlich, weil Fets, wenn sie nicht allzu wuchtig sind, sehr preiswert zu haben sind. Oder IGBTs, da ist die Ansteuerung etwas störsicherer und die Durchschlagsfestigkeit etwas gutmütiger. Vor den 300 Volt fürchte ich mich nicht, jeder Transistor wird mit wenigen Ampere abgesichert, Davor gibt es keine Ladekondensatoren, die Schaden anrichten könnten, sondern nur ein Tiefpassfilter. Die Stromversorgung geschieht bei den PFC-Schaltreglern mittels pulsierendem Gleichstrom, sodass spätestens nach 20 ms ein Lichtbogen verlöscht, also sehr normale Sicherungen.
Dann denke ich daran, Dutzende Transistoren und Ladedrosseln parallel arbeiten zu lassen, um die Kondensatoren in den Tiefpassfiltern so klein wie möglich zu halten. Zudem die Frequenz nicht zu hoch, um mit mäßig schnellen Dioden auszukommen.
Ich denke daran, meinen Durchlauferhitzer zunächst einmal auf eine teilelektronische Regelung umzubauen, um in die entsprechende Leistungsklasse vorzudringen...20 kW ist schließlich das Ziel!
IGBTs haben gerne weit über 1000 Volt Sperrspannung, da lohnt es sich, auch wegen des höheren Durchlasswiderstands, mit den vollen 400 Volt, sprich 560 Volt Spitze, zu arbeiten. Dann ist ein Heruntertransformieren Pflicht.
Der Lader soll keinerlei Schnickschnack bekommen, keine Kennlinie. Laden bis zu einer bestimmten Spannung, dann knall aus, ebenso bei Überschreitung einer Temperatur, zur Sicherheit. Messung von Fehlerstrom zur Karosserie, bei Laugenaustritt, dann ebenso, knall aus. Ebenso bei stärkeren Ladespannungsschwankungen (Wackelkontakt, Zellenkurzschluss, Kochen) Roter Notknopf und Sirene. Hab ich was vergessen? Klar, die Feuerwehr.
Endladung und Spezialkennlinien: das überlasse ich anderen Spielzeugladern, die von mir aus auch parallel werkeln dürfen.
Das Ding darf dann auch an Lithium. Aber nur mit einer Spannungsüberwachung jeder einzelnen Zelle. Nur eine einzige Spannungsgrenze oder Temperatur überschritten: knall, aus.
Ausgleichsladung von Hand. Warum? Ich gehe davon aus, dass man sehr gleiche Zellen bekommt, abweichende werden aussortiert und dann reicht es für viele Zyklen, bis ausgeglichen werden muss.
Die Akkus werden gruppenweise sortiert, einzelne Gruppen von Hand, unter Aufsicht, nachgeladen. so lernt man seine Schätzchen auch richtig kennen und braucht kein unzuverlässiges BMS.



von Bernd Schlueter - am 08.06.2009 15:26

Geeignete Transistoren gesucht

Manch einer arbeitet an einer geeigneten Stelle, wo man gute Erfahrung mit Mosfets oder IGBTs hat. Da gibt es Unterschiede, was den Preis, die Schaltgeschwindigkeit und die Zuverlässigkeit angeht.
Wenn mir jemand Foren oder Webseiten nennen könnte, wo ich mein Wissen auf den neuesten Stand bringen kann, würde ich mich sehr freuen.
Ziel: der elweb-Volkswandler mit 20 kW für 100 Euro.

Ein paar links:

[www.gva-leistungselektronik.de]

Zu diesem Gebiet der Ansteuerung von IGBTs hatte auch unsere Raucher-Dagmar Schimpanski eine Arbeit verfasst.

Geeignete Foren?

[www.mikrocontroller.net]

geeignet?

Die Curtis-Mosfets werden bekanntlich durch einen extrem hohen Gatewiderstand geschaltet, der die Verluste gewaltig in die Höhe treibt. Inzwischen gibt es Ansteuerchips, die die Ansteuerung optimieren. Hat da jemand ein wenig Überblick?

Frage: 50 kHz bei 20 kW Leistung eines Drehstromladers mit vollem PFC, ist das zu hoch gegriffen, insbesondere in Hinblick auf den Gestehungspreis der aktiven Leistungshalbleiter und der Dioden?

Eine weitere Frage, die mich bewegt, ist die, ob die Lebensdauer von Akkus darunter leidet, wenn ich im Wesentlichen ungefilterte Ladenadeln mit vierfacher Höhe des Durchschnittsstromes direkt in die Akkus "pfeffere". Dann könnte ich niederfrequenter arbeiten, ohne größere Glättungskondensatoren.
Hat da schon jemand Versuche zu angestellt? Wenn ich mir da sogenannte Reflex-Ladeverfahren ansehe, muss dazu schon der größte und widersprüchlichste Unsinn erzählt worden sein, sodass ich nichts mehr glaube, was nicht auch schon getestet wurde.
Vom Reflex-Laden redet niemand mehr, aber diese ominösen Desulfatisierer geistern noch immer in der Gegend umher, powerchecks und sonstige Zauberpulser. Selbst, wenn die nichts bringen, aber auch nicht schaden, würde mein Konzept vereinfacht.



von Bernd Schlueter - am 10.06.2009 07:20

Re: Geeignete Transistoren gesucht

Wenn du es billig haben willst, solltest du nicht auf exotische Komponenten zurückgreifen, sondern den Lader modular aufbauen mit Grosserien-Bauteilen. Besser 5x 2kW Lader parallel betreiben und über einen gemeinsamen Controller ansteuern. Auch durch grössere PCB-Anzahl wirds dann billiger. Im Fehlerfall freut man sich dann ebenfalls, dass der Lader dann wenigstens noch mit geminderter Power lädt und man nur eine kleine Leistungslatine ersetzen muss.

Schau dir doch mal den SG6902 von fairchild an: [fairchildsemi.com]

PFC und flyback converter in einem Chip, alle Formeln zur Anpassung der Leistung/Spannung sind erklärt.

Gruss
Olaf


von Max E. - am 10.06.2009 08:37

Re: Geeignete Transistoren gesucht

Gute Idee, die Chinesen bauen auch die Wandler nicht anders. Sogar nur 200 bis 300 Watt pro Stufe, die Anstiegsflanken werden entschärft, indem sie in die Ansteuerleitung Spannungsfolger mit geringfügiger Verzögerung einbauen. Vor allem könnte ich dann über eine Art Ringzähler-Ansteuerung die Ladeimpulse zeitlich so verteilen, dass nur ein minimaler Filteraufwand getrieben werden muss.
Das Fairshild-Chip käme dann allerdings nicht richtig zum Zuge. Oder vielleicht doch?
Kleine Einzelstufen wären wohl deutlich störunanfälliger, wegen der geringeren Stromanstiegsgeschwindigkeiten. Die Leitungsinduktivitäten lassen sich ja nicht beliebig reduzieren und sind um so gefährlicher, je höher der Stromfluss ist.. Dann wäre evtl. sogar das Ansteuerchip verzichtbar. Klar, so wirds gemacht.
400 Volt mal 2,5 Ampere, macht 1 kW , 3 mal 6 davon, macht 18 kW. Ja, so wirds gemacht.
Eine schnelle Überspannungsabschaltung über einen dicken Ladekondensator, die auf alle Wandler wirkt? Das hieße, Dreiecksschaltung, mit Nullleiter, mit Überspannungsableitung direkt an allen drains auf der Primärseite. Dann 230 Volt, 2,5 Ampere, 3 mal 8 Wandler, passt auch besser wegen des Ringzählers. Controller-Ausgänge sind meist Vielfache von 8.
Mosfets oder IGBTs?
Vor der Abschaltüberspannung fürchte ich mich noch ein wenig. Damit habe ich schon eimerweise Germaniumtransistoren verschossen . Sollten nur 90 Volt vertragen, vertrugen aber teilweise 300, nachdem ich langsam genug ausschaltete.
Und jetzt leg mal los, denn wir wollen endlich Thorr fahren!

Sucht jemand eine passende Tapete? Bitte schön:
[www.thorr.eu]
Mit dem Kicken auf das gelbe Töff-Töff erhält man das Recht, seine Wand damit zu tapezieren, wenn ich das richtig verstanden habe.

von Bernd Schlueter - am 10.06.2009 10:40

"Schimpansen"-Schaltung und Rechnerei

Mit der Aufteilung in kleine Einheiten ist vielleicht auch das Fairchild-Chip nicht erforderlich und es reichen des Atmels bordeigene Mittel? Ich muss die Beschreibung nochmal durchgehen, aber definitiv habe ich da nichts von verlangsamter Ausschaltung zum Ende der Ausräumung der Gateladung des Mosfetsoder des IGBT gelesen. Aber mit den Amifachbegriffen kenne ich mich nicht so aus und habe vielleicht darüber hinweg gelesen. Unsere Beinahe-Bundespräsidentin und Raucherin Prof. Dr. Dagmar Schipanski hat das in ihrer Arbeit sehr viel verständlicher geschrieben, ihre Schaltungsvorschläge waren aber auch nicht gerade einfach. Curtis verzichtet darauf und 4 QD ebenso.
Nehmen wir lieber größere Drosseln und setzen die Frequenz etwas herab, mal rechnen, also, 700 Watt pro Modul, macht bei 0,4 Tesla und 1 cm³ Luftspaltvolumen eine Schaltfrequenz von fast genau 10 kHz. Damit müssten wir doch leben können? Alternativ könnten wir auch einen feingeblätterten Eisenkern nehmen und bei 1,6 Tesla Sättigungsinduktionsdichte mit ca 700 Hz Schaltfrequenz auskommen? Was erzähle ich da? 1 cm³ Luftspalt und mindestens das Zehnfache an Eisenvolumen, das wären alleine schon 100 Gramm, dazu das Gleiche in Kupfer. Alleine 5 kg für unsere Drosseln. Kommt gar nicht in Frage, also, doch Ferrit und die 10 kHz, mindestens.
3cm² Ferritquerschnitt und 3,3 mm Luftspalt, macht bei 10 Ampere und 0,4 Tesla 106 Windungen. Auch nicht von Pappe und die Sekundärwicklung muss auch noch drauf.
Also, langsam verstehe ich, warum sich die leistungsfähigen Lader alle "HF"-Lader schimpfen. Eine hohe Frequenz ist wohl tatsächlich erforderlich. Flusswandler stellen übrigens weit weniger Ansprüche an die Halbleiter und Trafos. Gibt es dafür auch ein geeignetes Ansteuerchip mit vollem PFC, Olav?
Also, doch nach schnellen Transistoren umsehen. Das heißt ja wohl, Mosfets, nicht IGBTs, oder wenn, dann mit der "Schipanski"-Optimierung?
Wenn die Frau nicht so an der Fluppe gehangen hätte, hätten wir statt Köhler und Kohl heute zwei Physikerinnen an der Regierung und es wäre völlig klar gewesen, wohin die Opelmilliarden geflossen wären...
Da an der Entwicklung leistungsfähiger Ladegeräte eine Menge Zukunft für uns hängt, schlage ich vor, dass wir einmal zusammentragen, was Stand der Technik bei Ladern ist. Mit Bezugsquellen, Preisen usw..


von Bernd Schlueter - am 10.06.2009 12:53

Re: Geeignete Transistoren gesucht

...ich weiss wie immer nicht wovon du redest, Bernd :confused:

War nicht immer die Rede von einem Sperrwandler? 3.3mm Luftspalt macht mich jedenfalls stirnrunzelnd in die Kataloge blinzeln.

Und was willst du mit 400V/2.5A? Schick doch mal den Bierdeckel rüber, auf dem du das gekritzelt hast :D

Gruss
Olaf


von Max E. - am 10.06.2009 13:34

Re: Geeignete Transistoren gesucht

Ladespule von Null auf 10 Ampere aufladen, bis 0,4 Tesla Sättigung, bei 230 Volt im Schnitt, macht ca 10 kHz, um 700 Watt zu erzeugen. Entladezeit der Spule = Ladezeit, jeweils mit 5 Ampere Durchschnittsstrom, macht Durchschnittsentnahme von 2,5 Ampere aus dem Netz, also ca 600 Watt. Stimmt, da fehlt ein wenig. 3,3 mm, weil meine Ferritkerne 3 cm² Querschnitt haben, sonst bekomme ich nicht genug Feldenergie.
Wenn ich richtig gerechnet hätte, käme die Induktionsspannung automatisch hin. Das wäre dann die rechnerische Probe. Schließlich führen viele Wege nach Ruppichteroth, äh, Rom.
Luftspalt: 1,65mm Pappe, ist dann einzustellen. Kannst Du nicht so fertig kaufen, brauchst Du eine Schere und Pattex.
Aber, wie ich schon dargestellt habe, ist das mir eigentlich ein wenig viel Kupfer und Magnetmaterial. Lieber schnellere Transistoren: Doppelte Frequenz: ungefähr 1/4 Kupfer und Eisen oder Ferrit.

Eine Probe: 0,25 mal 1/10.000s mal U = 0,4 Tesla mal 3cm³. U = 4,8 Volt. mal 106 Windungen, macht 508 Volt, mmmh, liegt für 230 Volt etwas hoch, für 400 Volt etwas niedrig. Macht nix, habe Reserve eingeplant, die Entladezeit würde ich, bei hinreichender Spannungsfestigkeit der Transistoren, entsprechend verkürzen oder verlängern, stellt sich ja automatisch ein. Hauptsache, die 10 Ampere und die 1 cm² stimmen bei meinen Ferritkernen von 3 cm² Querschnitt. Ansonsten, andere Grundfrequenz. Das ist ja meine Rede.
Aber, da spricht ja doch vieles für einen Flusswandler. Gibt es dafür auch ein chip mit vollem PFC?
Der Aufwand, ein PFC für einen Flusswandler selbst zu stricken, wäre mir etwas zun groß.
Die PC-Netzteile, die ich bisher mit PFC gesehen hatte, hatten alle den Sperrwandlertyp.
Eine Frage des Halbleiterpreises, ob sich das lohnt. Du hast die aktuellen Preise und Leistungen besser im Blick als ich. Seit die Firmen nichts mehr veröffentlichen, muss ich telefonieren. Früher kannte in Kölle jedes Kind die aktuellen Typen.

von Bernd Schlueter - am 11.06.2009 04:13

Re: Geeignete Transistoren gesucht

Ich musste doch tatsächlich erstmal die deutschen Begriffe für boost- und flyback-converter suchen ;)

Vor den Flusswandler musst du einen Aufwärtswandler setzen für die PFC. Der macht die PFC fast von allein, weil der Spulenstrom ja proportional zur momentanen Sinusspannung ist ( Halbwelle vom Gleichrichter )

Dann nimmst du den SG6902, wie oben schon vorgeschlagen. Der mag es am liebsten zwischen 30 und 100kHz.

Herstellerpreise sind immer stark von der Bestellmenge abhängig. Wenn du pro Fahrzeug schon 30Stk. 600W Wandler rechnest, kommst du schnell auf günstige Preise. Aber 100EUR komplett ist ein bisschen tiefgestapelt.

Falls du informationen über die neueste Chipentwicklung möchtest, frag einfach mal bei den Herstellern nach Samples. Natürlich bekommst du keine, aber du bist automatisch in den Newsletter-Verteilerlisten drin :D

Gruss
Olaf


von Max E. - am 11.06.2009 07:44

Re: Geeignete Transistoren gesucht

Ja, und ich habe gerade das NCP1653 gefunden. Möglicherweise kann das, anders eingesetzt, alles, wovon ich träume. Jetzt erst mal zum SG6902...könnte es sein, dass die sehr ähnlich sind. Werde gleich mal in Klausur gehen, und überlegen, ob man das Chip nicht auch zur Ansteuerung eines Abwärtswandlers verwenden kann, das ist doch schon halbwegs ein Flusswandler...
Ich mach alles ohne Bierdeckel, die Spulenberechnung im Kopf und allenfalls mit Taschenrechner.
Oh, die Ulla ist unten, dann werde ich schnell noch ein paar Kartoffeln pflanzen, ehe es wieder schüttet...

von Bernd Schlueter - am 11.06.2009 12:10
Max, ich stelle fest, alle diese Regler entsprechen genau meinem Konzept. Keinerlei aktive PFC-Korrektur, alles vorwärtsgeregelt (bis auf die Ausgangsspannung). Alles Aufwärtsregeler, wie auch mein Konzept.
Was ich suchte, einen solchen mit aktiver Korrektur, im Regelkreis. Dann wäre auch ein preiswerterer Abwärtsregler möglich, bzw. ein Flussregler. Diese Regleransteuerungen bestehen alle, wie mein Konzept, aus einem sturen Rechteckgenerator, verbunden mit einer PWM zur Ausgangsspannungsregelung und einigen Begrenzereingängen, darunter auch für die Rechteckfrequenz bei geringer Leistungsanforderung. Diese benötige ich aber nicht. Wenn, dann wird voll abgeschaltet und ehe eingeschaltet wird, werden alle Randbedingungen überprüft.
Was mir vor allem nicht gefällt an den Chip-Fertiglösungen, ich kann nur schwer 12 oder 18 Teillader miteinander synchronisieren, sodaß sie weder alle zusammenschalten, noch wild durcheinander...Das kann ich wohl nur, indem ich diskret aufbaue, sprich über einen Atmel. Klar, optische Trennung, in Anbetracht der zu erwartenden Induktionsspitzen.

An eine Schaltung, die Strom und Spannung hinter dem Brückengleichrichter vergleichen und aus dem Differenzsignal über eine deutlich komplexere Schaltung die PWM beispielsweise für einen Flusswandler korrigieren kann, wage ich mich nicht heran, die Industrie anscheinend auch nicht.
Deshalb sollten wir weiter machen mit unserer Suche nach genügend leistungsfähigen Transistoren, um die Induktivitäten, ich werde dafür Luftspalttrafos verwenden, nicht allzu üppig ausfallen lassen zu müssen.
Ich benötige dann ja immerhin keinen nachgeschalteten Wandler mehr, alles erledigt die PDF-Stufe. Bis spät in die 80er Jahre arbeiteten schließlich fast alle HF-Wandler für PCs im Freilaufverfahren.
Wenn ich 320 Volt maximale Eingangsspannung am Brückengleichrichter erwarte, muss ich eine Spannungsfestigkeit von mindestens 1200 Volt voraussetzen.

Trotzdem, komme ich angesichts dem Ziel, mehr als 10 kW zuverlässig und preiswert zu schalten, immer wieder darauf zurück, möglichst wirtschaftlich Transistoren und Trafo auszunutzen.
Bei den bisher betrachteten Sperrwandlerkonzepten wird in der Ladephase nur die Primärseite belastet, in der Sperrphase nur die Sekundärseite. Die halbe Zeit ist vergeudet, ferner ist durch den Luftspalt der Einfluss der Streuinduktivität erhöht. Das ist ja der Grund, warum vor der Forderung des PFC fast alle PC-Netzteilhersteller von Sperr- auf Flusswandler umgestiegen waren, was jetzt wieder rückgängig gemacht wurde. Bei den kleineren Netzteilen hat man, um die Hersteller wohl nicht zu sehr in Bedrängnis zu bringen, die Anforderungen an den Oberwellengehalt deutlich erniedrigt, ein Grund mehr für uns, die Ladegeräte aus vielen kleinen Komponenten zusammenzusetzen, wie Olaf (Max) es vorschlägt. Dann sind auch andere PFC-Verfahren möglich, als das, von dem ich wohl nur träume. Einige PFC-controller arbeiten auch anders, aber alle wohl nicht mit der Oberwellenfreiheit, die für unsere Leistungsklasse gefordert ist.
Ich denke inzwischen, wir sollten bei dem von Olaf vorgeschlagenen Wandlertyp bleiben, mit Freilauf, mit den höheren Anforderungen an die Komponenten, auch, wenn deren Leistungsfähigkeit dabei nicht einmal zur Hälfte dabei ausgeschöpft werden kann.
Durch die Unterteilung in kleinere Einzellader haben wir so viele Vorteile, dass die Nachteile mehr als ausgeglichen werden.

Mein simpelstes Konzept ist eigentlich das, einen 12 Volt auf 230 Volt-50 Hz-Spannungswandler in der Weise zu missbrauchen, indem ich lediglich den Primärteil mit seinen Transistoren zur Ansteuerung der Mosfets oder auch IGBTs missbrauche. +/- 12 Volt passt ganz gut, neben dem Überschwingimpuls beim Ausschalten jedes der beiden Gegentakttransistoren, für das timing sorgen Gatewiderstände. Treiberleistung gibt es dann satt und es lassen sich Verzögerungen einbauen, die dafür sorgen, dass nicht alle Leistungstransistoren gleichzeitig schalten. Das ist bei den größeren Wandlern schon eingebaut. Ferner haben wir den PWM-Eingang zur (langsamen) Regelung der Ausgangsspannungen und Ströme.
Was dann nicht funktioniert, ist die optimale Anpassung der Ladezeit der Spule an die fest vorgegebene Schaltzeit der Rechteckschwingung bei verschiedenen Spannungszuständen des Fahrzeugakkus. Am Anfang der Ladung dauert die Entladung der Wandlerspule länger, das Rechteck kann zum Ladeende hin nicht voll ausgenutzt werden.

Das scheint aber das von Olaf genannte SG6902 zu leisten, und wenn ich das richtig verstehe, beginnt die nächste Ladephase bereits, wenn über den Strommesswiderstand (0,1 Ohm?) Strom=0 detektiert wird. Damit wird auch die Taktfrequenz optimal an die Spannung der Akkus angepasst, es entsteht kein Leerlauf. Siehe Cycle by cycle current limiting auf Seite
[fairchildsemi.com]

Ein Nachteil ist, dass das Chip wohl nahe am Leistungshalbleiter angeordnet werden muss und auf die sehr kritische Verlegung der Leitungen wird auf Seite 11 hingewiesen, ebenso auf die wichtige vermeidung von Schwingungen infolge der Streuinduktivität des Trafos auf Seite 10.

Wenn ich mir die vielen Getrennten Erdungspunkte des Chips ansehe, kann mir Angst und bange werden, was da auf einen an Bastelei zukommt...
Ich denke aber, dass die Vorteile des ICs, wie wahrscheinlich auch sein niedriger Preis, die Nachteile überwiegen.
Bei meinem Konzept mit dem missbrauchten Wandler als Treiber, hätte ich die Möglichkeit, längere koaxiale Steuerleitungen mit 50 Ohm abzublocken und auf alle weiteren Rückwirkungen zu verzichten.
Andererseits, wenn ein Aufbau funktioniert, dann tun es auch 12 oder 18 in gleicher Weise...
nur, am Anfang steht, das Chip ist nur geeignet für ein 120 Watt-Netzteil, der Ausgangsstrom ist wohl nicht hoch genug, um das gate eines größeren Mosfets auszuräumen.

Das soll aber wiederum das NCP1653 und 1650 können, die Leistungshalbleiter bis 5 kW ansteuern können sollen und trotzdem billig sind, beispielsweise 1,6 Dollar. SMD-Technik, SOIC16.
Verflixt, ich habe die Seite verloren auf Alldatasheet und vergessen, hier zu posten.

Hier ist eine Adresse wieder zum download:

[pdf1.alldatasheet.com]

Es sind auch andere Wandler mit anderen Verfahren genannt, aber, mir scheint, wir müssen in unserer sehr anspruchvollen Leistungsklasse bei dem auch schon von Olaf herausgesuchten Typ bleiben?
Sonstkönnen wir auf meine "dumme" Ansteuerung zurückgreifen, die keinerlei kritische Elemente enthalten sollte.
Aber, wo es doch die fertigen Ansteuerschaltungen zum niedrigen Preis schon gibt?

Schön wäre es, wenn wir 99% Wirkungsgrad erreichen könnten, denn dann müssten wir nur 100 Watt Wärme abführen, aber den Traum können wir uns wohl nicht erfüllen und kräftige Kühlgebläse oder gar ein Anschluss an meine Saxo-Wasserkühlung müssen wohl schon sein?
Der verbrät jedenfalls in der Endphase des Ladens mächtig Leistung und alle Kühlpumpen und Ventilatoren surren. Das schon bei 3,1 kW Entnahme aus dem Netz!

Demnächst statt Backofen ein Drehstromkabel mit 3 mal 16 Ampere?!

Vielleicht montiere ich dann die Leistungshalbleiter auf Bratpfanne und Wasserkocher, damit ich den Backofen nicht so sehr vermisse? Die Alubratpfanne tuts ohnehin nicht mehr auf dem Induktionsherd.

Uwe, danke für die links, ja das ist auch ein geeignetes Forum und die Bilder sind auch aufschlussreich. Nein, Lukas, mit unserem speziellen Wunsch wollte ich hier bleiben, denn eigentlich schwebt mir ein überaus einfacher Lader vor, der allerdings nur auf unsere speziellen Wünsche zugeschnitten ist. Ich wollte ja mit pulsierendem Gleichstrom laden, obwohl das Pulsieren bei Drehstrom gar nicht mehr so hoch ist. Wenn ich mich nicht irre, sogar 0%!! Ohne jeden Ladekondensator.
Wie ist das ? sin (Phi) +sin (Phi+120°) +sin (Phi+240°) = 0 ? Dank PFC.

Das könnte eine sehr kleine Kiste werden. Gero schleppt so etwas mit sich herum. Was habe ich gehört? Nur so zwei bis drei kg? Ziel: 100 Euro plus Entwicklung.
Wie ich meinen Laden aber so kenne, wird der Prototyp teurer.






von Bernd Schlueter - am 11.06.2009 19:43

Konzept eines "Reservetanks"

Heute habe ich die Idee, einen DC/AC Converter als Notakku zu verwenden, getestet:


Ein 12V/3000W Converter hat mein Clio-Ladegerät mit 2200W gespeist.
Jetzt muss ich nur noch meine 48V Pingping_China_LiFePOs auf 12V/160Ah umstricken und ich habe einen 25kg/2kWh Range-Extender.
Das sollte fuer 8-10km reichen.




Gruss
Olaf



von Max E. - am 12.06.2009 14:08

Max E. mit "Reservetanks"

Na, endlich baut das mal einer und probiert es aus. Olaf ist der Größte. Olaf, manche Wandler haben leider nur 120 und 240 Volt sekundär. Die meisten fetteren, wie Deiner, haben jedoch sekundär 3 bis vier hintereinandergeschaltete Trafos mit entsprechend niedriger und damit höchst variabler Spannung. Den Wechselrichter kannst Du einfach rauswerfen oder damit das Gerät auf relativ einfache Weise zu einem 3 kW-Ladegerät, umschaltbar, umbauen.
Bedenke, Deine Verluste reduzieren sich auf weniger als ein Drittel. Ich habe etliche halbdefekte Lader hier und will das Projekt auch angehen. Ich muss von 48 Volt auf 120 Volt hochtransformieren. Es fehlen als 70 Volt. Unter Hinzuziehung der Primärseite komme ich dann auf 70 Volt sekundär mit vierfacher Leistung, das wären bei Deinem Netzteil 12 kW.
Wolfgang Jennes Projekt kennst Du? Der hat dabei den Fehler gemacht, dass er den geringfügigen Umbau scheute und sein Twike wegen einer neuen Arbeitsstelle verkaufen musste. Der hat noch seine Wandler und wahrscheinlich auch noch die zwölf Batterien vom Johannes-Typ. Braucht er nicht mehr.
Die kommen jetzt ebenso in die Jahre, drei oder mehr, und wir sollten unbedingt nach den Erfahrungen mit den Donnerwolken fragen...

von Bernd Schlueter - am 13.06.2009 09:31

Re: Max E. mit "Reservetanks"

Ich habe mal in den Wandler geschaut und etwa 2 Dutzend mittelgrosse Trafos gesehen. Verteilt auf 2 PCB's so dass man vermutlich auch Leiterbahnen trennen müsste um sie von Seriel auf Parallel zu stricken. Vielleicht habe ich aber Glück und ich kann einfach die beiden PCB's parallelschalten. 115Volt AC x 1.414= 162V DC :eek: Das wäre super, wenn ich die sogar während der Fahrt einspeisen könnte.

Gruss
Olaf



von Max E. - am 13.06.2009 15:44

Re: Max E. mit "Reservetanks"

Die Zwischenkreisgleichspannung ist nur grob geregelt, die Feinregelung für das Rechteck, bzw. mit Induktivität, Trapez, erledigt die Frequenzwandler stufe dahinter, die wir ja tunlichst herauswerfen. Die Zwischengleichspannung bei Wolfgang Jennes Fraron-Wandlern betrug im Leerlauf 360 Volt und sank bei voller Belastung auf 250 Volt herunter, sodass der Wechselrichter statt Trapez ein nahezu perfektes Rechteck liefern musste. Sprich diese Wandler sind relativ "weich", haben einen hohen Innenwiderstand. 24 Volt erhälst Du sozusagen gratis, aus der 12 Volt-Batterie und, wenn du die beiden Primärspuleneneden mit je einer Schottkydiode in Mittelpunktschaltung bestückst. Wenn möglich oder wennDir Spannung fehlt, solltest Du diese Möglichkeit ausschöpfen. Ferner kannst Du über den PWM-Eingang des Chips bzw. des controllers Strom und Spannung steuern.
Zum Beispiel so, dass nie Strom aus den Zusatzakkus in den Fahrakkus fließt...Du willst wohl ganz Holland unsicher machen?
Zwei Dutzend Trafos für 3 kW, das sind ja nur 125 Watt pro Stufe. Bei Fraron sind 200 bis 300 Watt üblich. Ja, dicke Transistoren haben keine besseren Werte und die Kühlkörper und der sonstige Aufwand sind größer, wie Du schon richtig bemerktest.

von Bernd Schlueter - am 13.06.2009 23:04

Re: "Schimpansen"-Schaltung und Rechnerei

Hallo Bernd,

tja die Auf-Ab-und-Irgendwas-Wandlern sind in der HTL vor 15 Jahren schon viel zu kurz gekommen. Deine Gedanken lesen sich gut kann aber nur sehr schwer folgen. Kannst mir gute Unterlagen (bsp. ein Lehrbuch oder so was) empfehlen ?

Falls interessant:
Ich hab mir für mein Modellbauhobby dieses Selbstbauladegerät mit StepUp+StepDown Wandler gebaut (da geht modifiziert auch 800W Ladeleistung drüber).
siehe: [www.opencharge.de]
Habe letztes Jahr nachdem ich die Elektronik verstanden habe auch etwas die Software angepasst. Falls es Dir was bring in der Softwareentwicklung kann ich mich einbringen.

Grüße,
Lukas






von Lukas Simma - am 17.06.2009 22:57

Re: "Schimpansen"-Schaltung und Rechnerei

Meinen ersten Wandler habe ich mir mit 1958 im Alter von 14 Jahren gebaut, weil mein Röhrensender für ein Fernsteuerschiff viel zu teure Anodenbatterien brauchte und der Rtöhrenempfänger einen Ton, damit er gut funktionierte. Das war noch vor der Zeit, als es in Deutschland Transistoren zu kaufen gab, von dem ich selbstverständlich den ersten erhältlichen bei Radio Arlt kaufte. Radiomann und das berühnte Buch von Heinz Richter, Radiobasteln für Jungen, mehr gab es nicht und ich kaufte nie ein weiteres Buch. Alle schaltungen, die ich ergattern konnte, wurden studiert und dann immer selbst entworfen...Also, ich bin da reiner Autodidakt und habe natürlich alle Schaltungen in Zeitschriften in der Stadtbücherei studiert und manchmal auch gebaut. Kurze Zeit später ging es mit den Transistoren los, ich bekam irgendwann einige "OC 615" geschenkt. Das war vielleicht ein toller Typ....

Insofern kann ich Dir gar keinen Rat geben. Ich habe nur einige Bekannte und Verwandte aufs gleiche Gleis geschoben, weil die einfach mitbastelten...

Der "Tschuk"-wandler ist eine prima Idee, die eigentlich schon viel älter ist. Von dessen Vorteilen habe ich erst von Bekannten erfahren, obwohl ich den eigentlich schon gebaut hatte, aber der Vorteil war mir noch nicht klargeworden. So kenne ich mich mit Büchern überhaupt nicht aus. Auf jeden Fall ist das Angebot heute ein viel, viel größeres und auch mehr Mist dabei.
Meine Selbstbauten waren immer eine Sensation. Das motiviert. Der erste Gegentakt-Röhrensender war ohne Lötkolben aus Draht "gewickelt". Haben die armen Amis auch so gemacht. Der Empfänger funktionierte wegen der Störgeräusche der wackelkontakte nicht, da bekam ich einen Lötkolben.
Mein Laden: die vielen "Volksempfänger" und Kriegsüberbleibsel auf den Schrottplätzen.

Das war meist alles gratis.

von Bernd Schlueter - am 21.06.2009 04:58
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