DCDC's seriell verschalten - Was funktioniert, was nicht?

[L.S.]

Hallo zusammen,

ich hab mal eine generellere theoretische Frage:
Kann man mehrere DCDC-Wandler eingangsseitig in Reihe verschalten? (Siehe Bild 1)

Könnte man dann auch unterschiedliche DCDC-Wandler in Reihe betreiben? Wie wirkt sich das auf die jeweiligen einzelnen Spannungen aus?
Kann man davon ausgehen, dass die Nennleistungen (ungefähr annähernd) proportional zu den jeweiligen Innenwiderständen sind oder sind die Abweichungen zu hoch?

Ich gehe mal davon aus, dass falls es geht, die Wandler galvanisch getrennt sein müssten. Könnte man dann auch das Gesamtsystem wieder mit gemeinsamer Masse verschalten? (Siehe Bild 2)



Viele Grüße,
Leon

 

[matzetronics]

Könnte man dann auch unterschiedliche DCDC-Wandler in Reihe betreiben?

Ich würds nicht wagen, selbst bei gleichartigen Wandlern sind Unterschiede vorhanden und der primäre Strom wird sich unterschiedlich auf die Wandler verteilen. Es ist aber evtl. sinnvoller, das Problem zu schildern, als abenteuerliche Lösungen zu vermuten. Bei deinem Vorhaben wird irgendwas immer aus dem Ruder laufen, selbst wenn es theoretisch so etwas nicht geben soll.
Normalerweise ist es sinnvoller, hier einen einzigen kräftigen 48V Wandler einzusetzen, als viele kleine. Einer der kleinen wird immer den Hauptanteil übernehmen und deswegen an seine Grenzen kommen. Die Regelung der Ausgangsspannung wird sich auch aufschaukeln, denn der eine Wandler wird vom anderen irritiert.

Ich gehe mal davon aus, dass falls es geht, die Wandler galvanisch getrennt sein müssten. Könnte man dann auch das Gesamtsystem wieder mit gemeinsamer Masse verschalten? (Siehe Bild 2)

Müssten auf jeden Fal galvanisch getrennt sein. Falls das der Fall ist, könnte man die Masse auch wieder zusammenführen. Aber aus den o.a. Gründen ist das alles nicht ratsam.

 

[Werni]

Hi,

die Ausgangsspannungen zusammenzuschalten, können viele Wandler - siehe die Servernetzteile zum EL-Laden...

Galvanisch getrennte Ein-/Ausgänge sind ein Muss, sonst schliesst der obere Wandler mit dem Ausgangsminus nach vorne durch den unteren Eingang kurz.

Zu Bild 1:

Die Reihenschaltung der Eingänge dürfte zu Problemen führen: Die Eingänge sind ja gepulst, und die werden nicht immer genau gleich pulsen - die Reihenschaltung erzwingt aber in beiden Wandlern gleichen Stromfluss. Ladekondensatoren im Eingang können diesen Effekt abmildern, damit springen die Eingangsspannungen der Wandler aber wild hoch und runter, ich sehe daher da keinen stabilen Betrieb.

Ein Ausweg wäre, bei identischen Wandlern die Taktung des zweiten Wandlers aus der Taktquelle des ersten zu betreiben. Dann laufen sie genau synchron getaktet, dann _könnte_ es gehen, wenn die Bauteiltoleranzen einem nicht den Tag vermiesen.

Zu Bild 2:

Die verschiendenen Leistungen lassen sich nur erreichen, wenn sich die Eingangsspannung entsprechend im Verhältnis aufteilen (man erinnere sich, in der Reihenschaltung muss der Stromflusss ja prinzipbedingt gleich sein...). Am zweiten Wandler sollten sich dann so 20-25 Volt am Eingang einstellen. Nur ist das Leistungsverhältniss am Ausgang ja etwa eins zu fünf. Damit sich die Leistung auch freiwillig so aufteilt, müssten sich auch die (virtuellen) Innenwiderstände der Ausgänge so aufteilen. Die Ausgänge von Schaltreglern haben aber keine linearen Widerstandskurven, die Leistungsaufteilung wird daher in 99,9% der Lastfälle schiefgehen. Im ersten Fall haben wir ja zwei gleiche Regler, daher sind auch die Innenwiderstände gleich (egal wie groß sie letztlich sind), daher ist auch die Lastaufteilung vorraussichtlich etwa gleich.


Zusammengefasst: Bild 1 könnte funktionieren, ist aber wahrscheinlich ohne weitere Eingriffe nicht stabil, Bild 2 sehe ich keinen Weg für.


Gruß,

Werner

 

[L.S.]

Alles klar, vielen Dank für eure Antworten!
Ich dachte mir schon, dass das in der Praxis nicht hinhaut.
Die Kurzzusammenfassung ist also: In der Praxis nicht machbar...


Kurz zur Erklärung:
Ich mache mir Gedanken zum bidirektionalen Laden. Evtl. ist irgendwann wieder ein fahrtauglicher Saxo vorhanden mit Batteriespannung 118-157V. Dieser sollte dann in einen 48V-Solarspeicher rückeinspeisen (ohne Umweg ins 230VAC-Stromnetz).
Leider gibt es aber kaum DCDC-Wandler mit dieser Eingangsspannung, v.a. nicht günstig (meistens entweder bis max 144V oder erst ab min 150V/160V). Daher die Idee aus geläufiger Fließbandware die richtige Eingangsspannung zusammenzubasteln, das hat sich aber hiermit erübrigt. Muss wohl doch ein Speziellerer her... ;-)

 

[Werni]

Hmm,

"meistens entweder bis max 144V"...

Das ist von 157 (sagen wir mal max 175) nicht so weit weg. Also Ladekondensatoren am Eingang entsprechend spannungsfest machen und den Schalthalbleiter auch... Dann sollte das machbar sein. Schalthalbleiter gibts da ja heute genug Typen, da findet sich schon was.

Gruß,

Werner

 

[matzetronics]

Leider gibt es aber kaum DCDC-Wandler mit dieser Eingangsspannung, v.a. nicht günstig (meistens entweder bis max 144V oder erst ab min 150V/160V)

Doch, sowas gibt es sogar massenweise, allerdings eher unter dem Namen Solarregler. Die sind oft genau für diesen Eingangsspannungsbereich gemacht. Da kommen die Panels ran und am Ausgang gibts dann je nach Modell 12V, 24V oder eben auch 48V.
Statt der Panels kannst du den Saxo andocken. Ich würde mir allerdings zweimal überlegen, ob ich die seltenen und teuren Fahrbatterien des Saxo dafür verwenden wollte.

 

[L.S.]

Da habe ich auch schon drangedacht, dann findet der MPPT-Regler eben immer den gleichen "Maximum Power Point". Der Saxo hätte dann (standard) LiFePo4 und das würde auch nur in Einzelfällen verwendet, wenn der Strom im Hausspeicher wirklich mal knapp wird.
Mal sehen was dann schlussendlich daraus wird, ich schreib auf alle Fälle hier rein welche Lösung es dann geworden ist ;-)

 

[matzetronics]

Der Saxo hätte dann (standard) LiFePo4

Ah, ok, ich dachte, du hättest noch die NiCd Klassiker.

 

[citicar75]

Den Aufwand zwei Inverter seriell zu verschalten brauch man nicht treiben.
Nach einiger Suche im „Internetz“ fand ich das abgebildete Teil.
Ist ideal für meine NiCd „Schätzchen“ und meinem 48V Speicher. Man muß nur noch
dem Teil sagen, daß es unter 90V Input „aufhören“ soll zu arbeiten.
Obwohl es laut Datenblatt nur AC will, ist es auch mit DC zufrieden zu stellen.