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Thema: Projekt: Sinuswechselrichter [12V --> 230V]

  1. #11
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Praxistest und DIY Projekte
    Hallo,

    vielen Dank.

    Der Wirkungsgrad des Wechselrichters, so geplant, wird vom Kontroller permanent errechnet, und ausgegeben. Der von mir gemessene Wirkungsgrad, bei einer ohmschen 60W Last, beläuft sich auf ca. 85%. Wobei die Messung nicht exakt war, da ich nur ein Multimeter zu Verfügung hatte, und somit, bedingt durch den Innenwiderstand des Amperemeters, die Werte, speziell Eingangsseitig, nicht genau gemessen wurden. Weiters ist noch anzumerken, dass die verwendeten Speicherdrosseln mit herkömmlichen Ringkernen, wie sie für 50Hz Anwendungen (Dimmer) verwendet werden, aufgebaut sind, und extrem heiß werden (hohe Magnetisierungsverluste bei 30KHz), was dem Wirkungsgrad senkt. Spezielle Speicherdrosseln (Kerne) für hohe Frequenzen habe ich bereits, jedoch noch nicht bewickelt.

    Das Gameboy Oszilloskop "GBDSO" war ein Projekt der Zeitschrift "Elektor" aus dem Jahre 2000. Den Link zur offiziellen Seite findest du hier: Gameboy Oszilloskop

    mfg
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  2. #12
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Cool. Danke

    Andun
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  3. #13
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Hallo!

    Ein Schaltplan würde mich auch interessieren, ich bin auch dabei, ein solches Gerät zu entwickeln!

    Einige Tips habe ich für dich noch an Board:

    - Wie hast du denn die Lagenisolation des Übertragers durchgeführt?

    - Es ist gut sichtbar, dass im Übertrager noch Raum für dickere Windungen ist, man könnte überlegen, den Drahtquerschnitt zu vergrößern um so die Verluste etwas zu senken.

    - Weiters hast du den Trafo und die Induktivitäten mit dickem Kupferlackdraht gewickelt. Hier ist es empfehlenswerter, auf die etwas teurere Kupferlackdrahtlitze auszuweichen, da auf Grund des Skin-Effekts, der ab etwa 20 KHz einsetzt, der Strom nicht mehr den gesamten Leiter durchfließt, sondern nur mehr eine bestimmte Eindringtiefe hat. Somit fließt hochfrequenter Strom dann nur mehr am Rande des Leiters. Dies wird durch die Verwendung vieler, dünner Drähte vermieden.

    Wenn du Hilfe für den Schaltplan brauchst, ich stehe gerne zur Verfügung. Weiters denke ich, dass es ein schönes Pdf auch tut ... die Software des µC's würde mich auch brennend interessieren

    Liebe Grüße

    Michael

  4. #14
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    Bei der Software mache ich mit!
    Sag bitte, die ist in Assembler...

  5. #15
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Hallo Michael,

    ich finde es nett, dass du dich wegen meinem Projekt hier im Forum angemeldet hast
    Nein, scherz beiseite…

    Möchtest du auch einen Wechselrichter mit (echt) sinusförmiger Ausgangsspannung entwerfen, und in welcher Leistungsklasse soll dieses Gerät arbeiten? Hast du schon angefangen, dies zu verwirklichen?

    Der HF Trafo ist bis dato leider nur mit einer Behelfswicklung bewickelt, da ich zuwenig Kupferdraht besorgt habe. Aus diesem Grund muss ich, um 340V (spitze) zu erreichen, den Wechselrichter mit 15V versorgen. Dasselbe gilt für die Isolierung zwischen Primär- und Sekundärwicklung, welche aus einem gewöhnliches Isolierband besteht. Bei der nächsten Bewicklung habe ich vor, die Wicklungen durch ein Gewebsband zu trennen.

    Ich bin mir durchaus bewusst, dass eine HF Litze, speziell bei diesen Frequenzen, gewisse Vorteile hätte, jedoch fand ich weder bei Farnell, RS noch bei einigen lokalen Geschäften, und schon gar nicht bei Conrad, besagte Litzen im Lieferprogramm.
    Ich denke jedoch, dass der HF Trafo ein marginaler wirkungsgrad Dämpfer ist, da er nur geringfügig warm wird.

    Den Schaltplan habe ich mittlerweile fertig gestellt, welcher jedoch bereits die geplante Messeinrichtung für den Sekundärstrom beinhaltet.

    Schaltplan

    Tja, die Software habe ich, oh wunder, in C geschrieben, wobei ich sagen muss, das es ja kaum zeitkritische Bedingungen gibt, und die, die es gibt, werden mittels Timer Interrupt abgehandelt. Ich kann die Software schon online stellen, jedoch ist die zurzeit noch wenig aussagekräftig, da ich die Regelung (I Regler) aus Testzwecken wider entfernt habe, um den Wechselrichter per UART zu steuern.

    Mfg
    Roland
    Geändert von locked (29.10.2013 um 21:59 Uhr) Grund: Linkkorrektur
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  6. #16
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Eine Idee zu deiner EMV Sache.
    Es gibt js so Lack auf Kupferbasis, der eine leitende Oberfläche bildet.
    Versuch doch mal ein Gehäuse über die Spule zu stecken und das damit zu lackieren. Kann natürlich sein, dass dann der Wirkungsgrad leidet, wegen Wirbelströmen.
    Chuck Norris kann Windows Vista auf einem Atmel in Assembler implementieren!
    Chuck Norris coded mit 3 Tasten:"1","0" und "compile"

  7. #17
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Zitat Zitat von locked
    ich finde es nett, dass du dich wegen meinem Projekt hier im Forum angemeldet hast
    Nein, scherz beiseite…
    Hallo!

    Tatsächlich, ich habe mich wegen dieses Projektes angemeldet

    Ich habe vor, den Wechselrichter in einer Leistungsklasse von etwa 300-400 Watt auszulegen, mit 12 oder 24 Volt Eingangsspannung, das steht noch nicht fest derzeit. Echte Sinusform ist wichtig, und auch eine stabile Ausgangsspannung.

    Wenn ich das richtig ansehe, dann stellst du zuerst deine konstanten 340 V DC her, die du dann über die Brücke wieder "zerhackst", um die 50 Hz Sinus herauszubekommen, oder? Somit wärst du von schwankenden Eingangsspannungen unabhängig.

    Schau dir mal die Webseite an, hier ist ein Application Note für ein UPS (uninterruptible power supply), die ist sehr ähnlich deinem Wechselrichter aufgebaut.

    http://www.microchip.com/stellent/id...pnote=en010947

    Für den HF-Trafo ist eine gute Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung wichtig, daher würde ich weniger Gewebeband nehmen (zu dick), sondern eher Trafofolie (ich glaube Hostaphan oder so heißt die).

    Und beim Spulen-Shop kriegst du jede Menge Folien und Drähte, alles was du für den Trafo brauchst.

    http://shop.spulen.com

    Das mit der marginalen Dämpfung mag zwar stimmen, aber durch schlechte Kopplung erhältst du auch Streuinduktivitäten, und die machen sich dann z.B. in Form von Überschwingern oder Überspannungen bemerkbar. Daher würde ich auf gute Kopplung Wert legen.

    Die Software in C ist ja eh nicht schlecht

    Wegen der EMV würde ich eventuell noch eine Drossel am Eingang platzieren (ist dort wirklich ein 10mOhm-Widerstand nötig? Geht das nicht kleiner und ev. mit einem Opamp verstärken?) und am Ausgang nicht nur die eine Drossel, sondern eventuell noch eine Pulverkern-Drossel und eine stromkompensierte Drossel, so dämpfst du noch symmetrische und unsymmetrische Störungen etwas.

    LG, Michael

    PS: Habe kommenden Mittwoch Diplomprüfung, danach kann ich mich mehr dem Projekt widmen

  8. #18
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Was mich noch interessieren würde:

    Wie viele Werte hast du in der Sinustabelle gespeichert? Und wie groß ist die Auflösung der PWM-Signale (also minimale und maximale Schrittweite), die du digital erstellst?

    Wäre es zB möglich, die Frequenz des Wandlers etwas in die Höhe zu treiben, so auf 50 oder 60 KHz (64?)? Dann würde die Dimensionierung des Trafos schon kleiner ausfallen, wir hätten weniger Windungen und somit weniger Widerstand. Wie hast du denn die Windungszahlen berechnet?

    Als Zuckerl könnte man ja noch cos phi für den Ausgang berechnen, dann wüsstest du sogar über Wirk- und Scheinleistung Bescheid! Und als über-drüber-Zuckerl könnte man ein LCD-Display auch noch in Erwägung ziehen

    Liebe Grüße

    Michael

  9. #19
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    Zitat Zitat von The Man
    Eine Idee zu deiner EMV Sache.
    Es gibt js so Lack auf Kupferbasis, der eine leitende Oberfläche bildet.
    Versuch doch mal ein Gehäuse über die Spule zu stecken und das damit zu lackieren. Kann natürlich sein, dass dann der Wirkungsgrad leidet, wegen Wirbelströmen.
    Entweder das, oder einfach eine Schirmwicklung ganz außen über den Trafo zu legen (diese stellt ja keinen Windungsschluss mehr dar), die man dann erden könnte. So bekommt man das auch etwas besser in den Griff!

    LG, Michael

  10. #20
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    Hallo,

    Zitat Zitat von The Man
    Eine Idee zu deiner EMV Sache.
    Es gibt js so Lack auf Kupferbasis, der eine leitende Oberfläche bildet.
    Versuch doch mal ein Gehäuse über die Spule zu stecken und das damit zu lackieren. Kann natürlich sein, dass dann der Wirkungsgrad leidet, wegen Wirbelströmen.
    Ja, so etwas in der Art hab ich mir auch schon überlegt, und zwar wollte ich zwischen dem Hochvoltteil und dem Logikteil eine aufgestellte Masseplatte (Normal zur Platine) montieren, um eine EM Einstreuung in den Logikteil zu verhindern.

    Eine Schirmung des Trafos alleine, wird leider nicht ausreichen, da die EMV Problematik erst mit der zerhacken der 340V Gleichspannung auftritt, nicht jedoch bei alleiniger Generierung selbiger. Daraus schließe ich, dass die Hochvolt MOSFETs massiv EM Wellen emittieren.

    Zitat Zitat von Bazillus
    Wenn ich das richtig ansehe, dann stellst du zuerst deine konstanten 340 V DC her, die du dann über die Brücke wieder "zerhackst", um die 50 Hz Sinus herauszubekommen, oder? Somit wärst du von schwankenden Eingangsspannungen unabhängig.
    Stimmt genau, da mir das Messen der Sinusförmigen Ausgangsspannung zu kompliziert war. Dadurch muss ich zwar die Verluste der MOSFETs und des Filters vernachlässigen, was mich jedoch nicht weiter stört.

    Zitat Zitat von Bazillus
    Und beim Spulen-Shop kriegst du jede Menge Folien und Drähte, alles was du für den Trafo brauchst.
    Tja, wenn ich das gewusst hätte, hätte ich gleich alles dort bestellt (Draht, Spulenkörper, Kerne)

    Ich hab bereits versucht, am Eingang eine Induktivität zu Störungsunterdrückung einzubauen, jedoch ohne Erfolg. Eine Stromkompensierte Drossel macht ja nur bei asymmetrischen Störspannungen (gegen die Schutzerde wirkende Störspannungen) Sinn, welche ich, in einem in sich abgeschlossenen System, nicht habe.
    Ein kleinerer Messshunt wäre durchaus möglich, jedoch fallen am diesem 10mOhm Widerstand "nur" 200mV unter Vorlast ab, was nicht so schlimm ist.

    Der Sinus wird mit 256 8bit PWM Werten pro Halbwelle generiert, danach wird die Hochvolt H - Brücke umgepolt, und die negative Halbwelle ausgegeben. Eine höhere Frequenz würde durchaus einige Vorteile, jedoch auch massive Nachteile, wie etwa höhere Schaltverluste, mit sich bringen. Ein erhöhen der PWM Frequenz ist nur noch bei der Sinusausgabe, mit diesem Controller, möglich. Die Schaltfrequenz der Trafo PWM ist bereits, mit 32KHz an ihre Grenzen gestoßen.

    Die Messung der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, wäre natürlich eine feine Sache, jedoch ist mir das eindeutig zu kompliziert (obwohl es dafür sogar eigene ICs gäbe...)
    Die Ausgabe diverser Parameter auf ein LCD habe ich sogar noch vor.

    In diesem Sinne, alles Gute für die Diplomprüfung

    mfg
    Roland
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