Universelles Wandlerprojekt

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
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#1
Habe soeben meinen neuen 3500 Watt 12-230-Voltwandler einem ersten Test unterzogen. 100 Watt Aufnahme bei 60 Watt Ausgang...
Zum Basteln liegen noch drei defekte und jetzt zerlegte 1500 Wattwandler da...
Meine Projekte dazu:
1. Vereinfachte Ansteuerung für unsere Zwecke (dauerbelastungssicher)
2. Umbau zum Ladegerät
3. Verbindung von beiden = auch Rekuperationsbetrieb
4. Ersetzen des Fahrtreglers durch PWM-Steuerung des Wandlers, also ein Universalwandler
5.Entfernteres Projekt: Das gleiche als Sperrwandlerprojekt, mit Kommutation eines Mehrphasensynchronmotors. Sperrwandler sind universeller einsetzbar, benötigen aber leistungsfähigere Halbleiter und größere und teurere Spulen/Kondensatoren.

Jetzt fehlt nur noch das Elektroauto ohne Elektronik...
Bernd
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
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#2
Habe jetzt einige Wandler zerlegt und auf Brauchbarkeit getestet. Es geht um die Verwendbarkeit von Akkus mit wenigen Zellen (12 Volt, Lithium) für Hochvolt-E-Autos, wie das Twike mit gut 400 Volt.
Also, die neueren Wandler von Froron sind ja einerseits sehr preisgünstig, andererseits haben die neueren aus Taiwan eine weitaus bessere Qualität als die früheren aus der Volksrepublik mit oft derben Fehlern.
Alle Wandler bestehen aus parallelen kleineren von je ca 300 Watt Leistung, mit enormer Kurzzeitüberlastbarkeit. Das schwächste Glied sind für längere Belastung die Trafos von gleicher Größe und Art unserer Compternetzteiltrafos. Der Wirkungsgrad ist gut.

Zunächst wird über einen Gegentaktwandler eine Gleichspannung von über 280 Volt im Leerlauf erzeugt, bei den kleineren ist diese fest, bei den größeren wird diese über Impulsbreitenregelung und eine Glättungsdrossel konstant gehalten, während die kleineren durch ein reines Rechreck gesteuert werden.
Die nachfolgende Wechselrichterschaltung mit zwei Vollbrücken verwenden wir nicht, obwohl sich diese impulsweitengeregelten Endstufen hervorragend für eine Motorsteuerung und sogar Kommutierung eignen.
Die Wandlerfrequenz liegt bei knapp 30 kHz und lässt sich wegen der Verlustwärme nicht beliebig erhöhen. So ist auch die Ausgangsspannung wegen der eintretenden Sättigung bei vollem Rechteck begrenzt und für das Twike müssen wir schon zwei Wandler hintereinanderbauen (davon einer mit Spannungsregelung) oder, was überhaupt nicht schwer ist, wir müssen die Ausgangsspannung verdoppeln oder veranderthalbfachen. Das ist vor allem deshalb nicht schwer, weil die Sekundärseite im Gegensatz zu den volksrepublikanischen total potentialgetrennt ist.
Ehe ich hier Dauertests machen kann, muss ich mir erst einmal ein Netzgerät basteln, das 230 Volt auf 12 Volt Gleichspannung umsetzt. Glücklicherweise reicht da ein einziges mit ca. 700 Watt, da sich die einzelnen Wandler über die Sicherungen getrennt und wenigstens in Paaren, betreiben lassen (auch einzeln).
Die Universalität der Ausgangsspannungen ist dadurch gegeben, weil je zwei Trafos hintereinandergeschaltet sind (für 240 Volt), jeder aber eine Mittelanzapfung besitzt, was sich sehr leicht beliebig umstricken lässt, zum Nulltarif, abgesehen von Messer, Lötzinn und etwas Draht.
Während ich nur ausschließlich ungeregelte Gleichspannungswandler enthaltende von Froron bekommen habe, hat Wolfgang Jenne zwei geregelte von je 2500 Watt (siehe weiter hinten!). Wir wünschen uns gegenseitig, gewissen Klemmen nicht zu nahe zu kommen.
Möglicherweise wichtige Anmerkung von mir: Ich vertrete die These, dass Lithiumakkus um so gefährlicher werden, je größer die einzelnen Zellen sind, da die Oberfläche zur Ableitung der bei Defekten freiwerdenden Wärme relativ kleiner wird. Ich las irgendwo im Forum, dass bisher nur Lithium-Akkus mit bis zu 20 Ampere Zellengröße zugelassen wurden.
Als Ausgangsspannungen bei den größeren Wandlern kommen ca. 60 Volt und alle 2,3,4,6,8,12,18 und andere Vielfache ohne großen Umbau in Frage. Durch die Regelung aber auch alle Zwischenwerte ab 40 Volt, lückenlos. Falls Interesse, bitte fragen, wir sollten das dann unter "Projekte" außerhalb des Forums, einstellen.

Roland, sag mal was dazu!
 
R

reinhold

Guest
#3
Hallo Bernd!
Ich hätte da ein paar Bastelteile rumliegen:
Wandlertravos in der 2 Kw Kategorie; teils schon bewickelt. (sec-2x5Wdg~25mmQ Interesse?
Des weiteren könnte ich mir da schon ein Konzept vorstellen:
den Gleichstromzwischenkreis mit Ultracaps puffern!
Tschau
Reinhold
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
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#4
Und ob so etwas passen würde. Ich wurde soeben nämlich bei Oppermann fündig bei Ferritkernen E55 mit 3,7 cm² Querschnitt, da würde bei 30 kHz und 12 Volt eine Windung primär passen, Kupferblech oder parallele Drähte mit 130 Ampere-Transistoren.
2 KW hört sich ja noch viel interessanter an. Mail? An die Ultracaps hatte ich schon gar nicht mehr gedacht, da könnten wir einen ganzen Flottentest von unserem Forum aus starten, um zu testen, ob die schon erschwinglich bzw. alltagstauglich sind. (Cityel oder ähnliche).
Ja, das sieht wirklich nach einem Sperrwandlerkonzept aus. Beliebige Batterien, auch Brennstoffzellen, beliebige Motoren, und ein Notstromaggregat direkt anschließbar, und, falls die Ultracaps nicht halten sollten, was wir uns von ihnen versprechen, ein Schwungrad im Vakuum..
Ich fühle mich, seit ich nach einem Jahrzehnt mal wieder in den Halbleitermarkt geschaut habe, wie im Schlaraffenland. Dann war die Idee mit der teuren Halbleiterschmiede in Dresden ja gar nicht so schlecht?
Also, irgendwie geht an den E-Autos kein Weg mehr vorbei, und warum sollten nicht alle Hilfsaggregate eines Verbrenners auch über solch eine zentrale Wandlerstation laufen? Auch für unsere Haushalt sehe ich schöne Anwendungen, mit Niederspannungskonstantern, drehzahlgeregelten Kühl- und Heizpumpen und das kleine Spitzenlastheizkraftwerk in Form unserer dauerhaften E-Mobil-"Not"-stromversorgung für Flauten unseres Wind- und Sonnenrades in unserer Siedlungsgemeinde..
Also, ein Schritt nach dem anderen, erst mal die hochfrequenzmäßige Beherrschung unserer Wandlertrafos und -Spulen...
Also, ich wohne in Düsseldorf...und wer einen geeigneten Standort für solch ein größeres Projekt wüsste, da würde ich gerne sofort einsteigen. Ganz privat.
Bernd
 
W

wotan

Guest
#5
Ich könnte ev. jede Menge Glockenkerne (N27?, Luftspalt etc. müsste ich noch mal nachgucken) und ev. HF-Litze beisteuern.
wotan
 
11.12.2004
120
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#6
Hallo

Zu den Ultra-caps nur noch eine Anmerkung: erstens können die nur 2,5V, also brauchst du bei nem Zwischenkreis von (angenommenen) 400V so etwa 160 Stück... Ausserdem ist der ESR (Innenwiderstand) nicht so richtig prickelnd, oder?zumal, wenn du die alle in Reihe schaltest, was du wegen der Spannung ja musst - oh weh!
Aber wozu überhaupt so große Kapazität für den Zwischenkreis? Der wird doch ziemlich schnell nachgeregelt.

Viele Grüße

Gunther
 
W

wotan

Guest
#7
Hallo Gunther
Es kann nur ein durch wenigstens einige µF abgestützter Zwischenkreis, auch mit dem schnellsten Control -IC funktionieren. Ist die Kapazität weg, versucht der Controller vergeblich am 50- oder 100Hz Ripple entlang zu regeln. Zumindest bei State of the Art-Technologie noch nicht möglich.
wotan
 
11.12.2004
120
0
#8
Klar, ein paar µF brauchts schon, das habe ich ja nicht bezweifelt. Aber warum ultraCaps? die gehen doch erst im F-Bereich los, und da liegen Dimensionen dazwischen...
Ich behaupte mal, dass der Wirkungsgrad deutlich(!) besser wird, wenn man normale Hochspannungs- (Low-ESR) Elkos oder Folienkondensatoren benutzt. Mal ganz davon abgesehen, dass man eine Menge Platz spart. Und wie gesagt, einige (hundert) µF reichen.

Viele Grüße

Gunther
 

John

Neues Mitglied
14.04.2006
42
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#9
Hallo

Also wenn man ultracaps einsetzen will muss man
natürlich trotzdem "normale" Elkos einbauen !
Die Ultracaps funktionieren eher so wie ein Akku im Zwischenkreis.
Wenn man genug Ultracaps einbaut kann man damit das Auto beschleunigen !
Man müsste aber ca bis zur halben Zwischenkreisspannung
entladen damit man die Leistung aus den Ultracaps nutzen kann (75%)
Für die Zeit darf die Regelung natürlich nicht nachregeln !

Problematisch würde es wenn man die Bremsenergie in die
Ultracaps laden will ... Dazu müssten die Ultracaps vor dem
Bremsen auch leer sein.

Ultracaps kann man nicht benutzen um die Stromspitzen eines
Schaltreglers zu puffern !!!

MFG
 
R

Reinhold, Wotan

Guest
#10
Ja, natürlich habe ich Interesse. Der Wandlertrafo sollte aus Ferrit, allenfalls aus Eisenpulver sein (email?) . Wotan, ja, HF-Litze ist sehr gut geeigne. Ideal wären dicke Bündel aus isoliertem 0,3mm Draht...
Glockenkerne? Für Lautsprecherdrosseln? Oder meinst Du halbe Schalenkerne? Ohne inneren Kern wären das ja praktisch Luftspulen. Auf jeden Fall wären die ja wegen ihrer Abschirmwirkung sehr geeignet...Größe?
Zu den Epcos: Die Filterung von Stromspitzen geschieht natürlich getrennt, über die Drosselspulen. Die Epcosse haben nur Sinn, wenn tatsächlich auch ein guter Teil der Bewegungsenergie zwischengespeichert werden kann. Bei normalen Betrieb wären die nur sinnvoll, wenn Epcoss seine Preisziele nur annähernd erreicht hätte.Epcos kann man zu den neuen Werten zählen, da war man zu optimistisch, der Vorstand wird gerade umgruppiert. Auch bei den Zuverlässigkeitswerten wurde einiges zurückgenommen.
Ich vermute mal, die zehn Jahre Maximallebensdauer sind auch nur ein theoretischer Wert und werden zumindest bei Belastung noch leicht verringert. Die hypothetische Zyklenzahl von 500.000 wird bei uns auch nicht annäherungsweise erreicht. Die Kondensatoren wären allenfalls als Kurzzeitleistungsreserve denkbar.
Bei der angegebenen Mindestzyklendauer müsste man 1 Jahr, 7 Monate lang, Tag und Nacht ununterbrochen jeweils eine Minute lang voll auf der Motorbremse stehen und dann wieder voll beschleunigen, bis die Zyklenzahl erreicht ist. Im praktischen Betrieb dürfte aber nach 10 Jahren erst eine Energiemenge von 2000 kWh zwischengespeichert worden sein, sodaß ein Preis von ca. 1500 Euro deutlich zu hoch ist, und besser in zusätzlichen Akkus angelegt wäre. Der Wirkungsgrad der Speicherung ist allenfalls um 30% besser, sodaß den 1500 Euro nur 500 Euro Gewinn gegenüberstünden. Vom Gewicht und von der Literleistung aus gesehen, sind sie allerdings sehr interessant. Wird ein Fahrzeug fast rund um die Uhr im extremen Stadtverkehr bewegt, kommen die Epcosse, wenn die Versprechen gehalten werden, durchaus in die Gewinnzone. Bei Nicad-Batterien mit ausgeprägtem Memory-Effekt beginnt die Gewinnzone berits viel früher. Diese werden dann ja geschont, während andere Akkutypen wechselnde Betriebsweise guttut.
Wer weiß noch Bezugsquellen für Magnetmaterial, Ferrit und Pulvereisen?
Reinhold? Wotan? Email?
Gunther Kufner: Auf keinen Fall fürs Twike. Ich würde schon bei 36 Volt Schluss machen, um die Symmetrierschaltung in Grenzen zu halten. Die würde ich nicht mit Widerständen realisieren. Die verbrauchen zu viel.Die großen Typen 2300 Farad+ sind im Preis am wenigsten hoch, 2,5 Wh Speicherfähigkeit zum mächtigen Preis von 110 Euro. 0,1 kWh also 4500 Euro. Nicads sind billiger, haben weitaus mehr Energie- und Leistungsreserven.

Zum Puffern eines Verbrennungsgenerators, der ca. zweiminütlich dauernd ein-und ausschaltet, sind sie allerdings schon geeignet. Schwungräder sind eine Alternative. Mit zwei Minuten wird die mindeste Zyklendauer angegeben, bei der im Nennstrombetrieb die zulässige Erwärmung unterschritten wird.
Bernd
 
W

wotan

Guest
#11
Hallo Reinhold
Natürlich halbe Schalenkerne PM 62/49 N27. Aber davon doch nicht soviel wie ich dachte. Dafür reichlich an E65/32/27 N67 Ferriten mit 0,5mm Luftspalt. Sollten für mindestens 2500W ausreichen.
wotan
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
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#13
Also, Wotan, von den E65-Kernen könnte ich einige gebrauchen. Die taugen mit dem Luftspalt zwar eher für Sperrwandler. In den Flusswandlern würden die Transistoren mit zusätzlichen, nutzlosen 160 Ampere belastet, die vor allem beim Umschalten ihre zerstörerische Wirkung entfalten, und den Luftspalt kann man ja nicht abschleifen. Für den Sperrwandler mit 24 Volt Primärspannung bei 30 kHz bekämen wir gerade mal 400 Watt heraus, bei Verdoppelung des Luftspaltes und 650 Ampere Spitzenstrom 800 Watt. Mehr ist wohl kaum drin. Mit 6 solchen Trafos käme also bei 24 Volt schon etwas Vernünftiges heraus. Bei 12 Volt und 15 kHz wäre es gerade nur die Hälfte. Außerdem quietscht es dann und unter eine Windung können wir ja aus logischen Gründen nicht gehen. Da wäre ein halb so großer Trafo bei 30 kHz sinnvoller (Polin). Jetzt ist mir erst mal klar, warum man bei hohen Frequenzen die Sperrwandlertrafos in kleinere aufteilt. Wenn ich das Ding doch als Flußwandler missbrauche, arbeiten zwei Transistorpaare nur für die große schwarze Katze.
Ich wäre trotzdem an einigen der kerne für Sperrwandler interessiert.
Die Glockenkerne sehen da viel interessanter aus, sie sind von den Leistungsdaten ähnlich und ohne Luftspalt, da verspreche ich mir bei 30 kHz schon 2 kW, allerdings nur , wenn das vorliegende Steuergerät einen sicheren, sogenannten Softanlauf besitzt. Wir kennen den Effekt, wenn wir einen eigentlich nicht zu starken Trafo unmagnetisiert ans Netz anschließen, dann haut es manchmal eine zehnfach stärkere Sicherung heraus, weil die erste Halbwelle über die Eisensättigung hinausfährt und die Gegeninduktionsspannung fehlt. Das würde hier die Transistoren zerhauen.
Sag mal was zu Preis und auch zu den Abmessungen der Litze. Reinhold, Deine Trafos sehen ja optimal aus. Willst Du nicht selbst damit experimentieren?
Ich habe bei Jens Bildern weiter hinten noch etwas zum Chinesen geschrieben! Die Wandler sind so billig, da sollten wir wirklich jetzt ein Projekt am anderen Ort starten. Mal sehen, wo der Roland seine Projekte versammelt hat!
Gruß
Bernd
 
W

wotan

Guest
#14
Hallo Bernd
Gibst du mir deine Adresse,send ich dir diverse Ferrite direkt zu.
Gibst du mir die Adresse von guten Bekannten liegen die Ferrite bei dir unterm Weihnachtsbaum.
wotan
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
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#15
Wie ich bin Laden so sehe, bekommen wir dann ja bald alle unsere Miniwandler, die in beide Richtungen alle möglichen Batterien anpassen. Zwischen 10,5 und 500 Volt.

Fast unendlich viel Leistung (>5 kW) ließe sich aus einem einzigen solchen Wandlertrafo mit geringem Aufwand herausholen, wenn wir die Batterien , ohne, dass diese Schaden nehmen, mit 100% "ripple"-Strom betreiben könnten.

DESHALB FRAGE AN ALLE:
ES WURDE HIER BEHAUPTET; SCHON EINE GERINGFÜGIGE BEIMISCHUNG EINES WECHSELSTROMANTEILES BEI LADUNG ODER ENTLADUNG WÜRDE BATTERIEN ZERSTÖREN:
ICH HALTE DAS FÜR NICHT RICHTIG:
WER WEISS GENAUES UND GESICHERTES?

In diesem Fall wäre es von Vorteil, wenn eine 100%ige "ripple"-Belastung zulässig wäre, sprich, 30 kHz Frequenz 50% jeder Periode völlig stromlos, 50% doppelte, volle Durchschnittsbelastung. Die Frage ist deshalb so wichtig, weil hier auch behauptet wurde, dass Ultracaps und Elektrolytkondensatoren bei z.B. 30 kHz nicht ihren Nennstrom aushalten würden. Ich bin auch davon nicht ganz überzeugt, weil diese Minikondensatoren in den Schaltnetzteilen unserer Computer immerhin bis 25 Ampere unter 50 kHz aushalten (wenn es nicht die weltweit mit jener ominösen taiwanesischen Flüssigkeit gefüllten sind, die schon Raketen abstürzen ließ und unzählige unserer motherboards, Modems und Netzteile zerstörte). Bei uns geht es um 400 Ampere Dauerbelastung.(12Volt-5kW-Wandler).

Es gibt doch auch Impulsnetzteile und solche, die absichtlich eine starke Hochfrequenz aufgeprägt bekommen.
Also, Allchemisten dieses Forums, "Butter bei die Fische"!
Bitte nicht jenen Artikel aus Kiwi- oder England zitieren, der hier schon einmal herumgeisterte. Da vermutete ich ganz stark, dass deren Spannungsmessung durch das "ripple" durcheinandergeraten war.

Das noch hypothetische Problem ließe sich auch, unter mehr Aufwand, umgehen. (Flußwandler ohne Impulsbreitenmodulation, die dann ja verboten wäre).

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Die Fraron-Netzteile lassen sich, nicht umgebaut, auch hervorragend für eine Solarstromversorgung im Inselbetrieb verwenden (nicht zur Einspeisung). Aber auch solch ein Umbau wäre möglich, wenn auch nur über einen Handwerksmeister zulässig. Man müsste also ins Ausland ziehen, um dem Meisterzwang zu entgehen.
Ich warte noch auf den Schaltplan für den Umbau. Die einfacheren Fraron-wandler werden durch einen einzigen Mikroprozessor gesteuert und haben den großen Vorteil, dass die Platine nur einseitig kaschiert ist. Wichtig für den Umbau. Wer sich solch ein Ding zulegt, möge bitte ein einfaches Foto vom Innenleben schicken. Dann kann man sagen, ob es zum Umbau geeignet ist. Ich habe nur die 150- und 300-Watttypen (neue Rechtschreibung?). Dazu noch defekte aus China, die nicht mehr vertrieben werden. Die größeren sind nur sinnvoll, wenn sich die Spannung regeln lässt (bei mir nicht). Bei Wolfgang Jennes Teilen ist das der Fall. Bei den kleinen muss umgewickelt werden (anderer Trafo, allerdings nur einer statt bis zu 14 Stück).
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