Experimente mit einem Step-Down-Wandler

 
Che
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 15.12.2022 - 15:35 Uhr  ·  #81
Da es für Dich wahrscheinlich Alltag ist, die beiden Fragezeichen. Aber lass gut sein! Hier wird neben Gleichstrom vielleicht PauTe noch mitverstehen können, Du natürlich. Habe ich jemanden vergessen?

Ist also etwa das, was in PWM-Schaltkreisen implementiert ist. Mit dem Vorteil, dass man hier die Schleifenverstärkung für jeden OPV einzeln anpassen könnte. Wurde nicht gemacht, daher am Eingang enorme Spannungsteilung, aber gut

Überstrom-Schutz auch quasi diskret gestaltet, über Shunt R11 und an den Minus- Eingang der Eingangs-OPV.
Ob energische PW-Abregelung erst ab vorgesehenem Max.-Strom ?

IC3 hier nur ein OPV, mit Gatewid. 220 Ohm. Mag für geringe FET-Eingangskapazitäten gehen.
Für "dicke Dinger", die auch mal 30A Ladestrom oder mehr zulassen, würde man heute einen FET-Treiber nehmen.

Ausgang ein UP-Converter, auch Booster genannt.
Respektive der chinesischen Vorstellungen von der Nennspannung wohl notwendig.
Gesondertes Kapitel:
Da beträgt also die DC-Spannung hinter dem Generator bei Ladebeginn um 3 V. An den Dioden zuvor Flussspannungen abgefallen, die nur Shotky-Dioden akzeptabel erscheinen lassen, oder Aktivgleichrichter mit FETs (So kommt eins zum Anderen).
Haben die in CN, bei Ista inzwischen auch, sich überlegt, dass niedrige Spannungen hohe Ströme bedeuten, welche durch Kabel durch müssen und vor allem durch Kohlebürsten und Schleifringe?
Sonderbare Mode nenne ich das.

Die Gesamtschaltung aber wohl immerhin mit steigungsbehafteter Gerade als ÜB-Kennlinie. Besser als direkt an Batterie klebend.

MPPT ist es aber nicht. Auch nicht Fahren nach Idealkurve, der WEA angepasst.

PS: Wo wird eigentlich die Taktfrequenz für den Booster erzeugt?
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 15.12.2022 - 16:29 Uhr  ·  #82
PS: https://www.elektroniktutor.de/analogtechnik/anpass.html

... "Der Kurzschlussbetrieb

Ein Lastwiderstand mit 0 Ohm schließt die Quelle kurz und die Klemmenspannung beträgt 0 Volt. Der Kurzschlussstrom wird nur vom Wert des Innenwiderstands der Quelle bestimmt. Die gesamte Leistung wird in der Quelle am Innenwiderstand umgesetzt. Nach außen wird keine Leistung abgegeben, daher ist der Wirkungsgrad null. Die letzte Zeile der Tabelle kommt dem Kurzschlussbetrieb sehr nahe. Im Kurzschlussfall ist der Wert der Gesamtleistung doppelt so hoch wie bei Leistungsanpassung und viermal größer als die Leistung, die maximal nach außen abgegeben werden kann."

Das frequenzbestimmende Teil ist das RC- C2 R11 R12 als Rückkopplung an die OPV -
Erdorf
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 15.12.2022 - 17:52 Uhr  ·  #83
Zitat geschrieben von Che
Hier wird neben Gleichstrom vielleicht PauTe noch mitverstehen können, Du natürlich. Habe ich jemanden vergessen?

Vermutlich ja, z.B. Zypherus, der den Thread erstellt hat.

Ich finde es beachtlich das hier so viele mitreden und verstehen können.
Klar da hat jeder seine eigene Grenzen und nicht alle das selbe Level.
Das muss ja auch nicht.

Ich finde es gut und ja, wenn es so in die Details geht, sollte man von den anderen nicht zu viel erwarten.

Grüße
Gleichstrom
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 15.12.2022 - 18:20 Uhr  ·  #84
Ich halte mich bei der Schaltungsbeschreibung weitgehend an das Original. Der Inverter besteht im Wesentlichen aus der Speicherdrossel L1 und dem Mosfet T2. Jedes Mal wenn T2 sperrt, liefert die Drossel die während der 180us langen Einschaltzeit (ja, C2 R12) gespeicherte Energie über D2 in den Akku. Während der leitenden Phase des T2 wird der Strom aus dem Generator in die Drossel mit R11 gemessen und den beiden Komparatoren IC2b und IC2c zugeführt. Ausgehend von einer Eingangsspannung Vi von 3V schaltet der erste Komparator bei einem Strom größer 10,4A und der Zweite bei einem Strom kleiner 0,9A. Diese Werte werden durch den Spannungsteiler R1e R3 R4 bestimmt, welche proportional zu Vi sind. Vom Generator aus gesehen verhält sich der Inverter wie ein Lastwiderstand von 0,57 Ohm. Die Ausgänge von IC1b und IC1c steuern (setzen und resetten) das aus den NAND´s IC2b und IC2c bestehende Flipflop. Der Set-Puls kommt aus einem dritten NAND IC2a, dessen zweiter Eingang so lange über den Komparator IC1a auf high liegt, bis Vi über 2V ansteigt. Wenn das Flipflop gesetzt wird leitet T1, so daß die Spannung am Kollektor auf null sinkt. Dieses Signal geht auf die parallel geschalteten Inverter IC3, die als Fet-Treiber wirken. Einschaltzeit mit dem BUZ11 ca 2us. Wenn Vi ansteigt, bleibt der Ausgang von IC1a zuerst noch auf low,da die Spannung an Pin6 anfänglich noch höher ist als an Pin7. Die Ausgänge von IC1b und IC1c sind high, da durch R11 kein Strom fließt. Das FF bleibt zurück gesetzt, weil R5 und R6 Pin9 von IC2b auf low halten.Das ändert sich, wenn Vi einen Spannung von 2V erreicht. Der Ausgang von IC1a geht auf high, das FF wird gesetzt, und der erste Arbeitszyklus beginnt. Solange Vi unter 2V bleibt, wird der Generator praktisch nicht belastet. Durch T1, IC3, C5 und D2 fließt ein minimaler Leckstrom.
Der Autor schlägt vor, R_in geringfügig höher als Rg zu wählen. Zu den Bauteilen: IC1 LM339, IC2 4093, IC3 4049. Drossel ETD39 Luftspalt 0,6mm 16T Draht Dm 2mm. Mein Kommentar: AL ca 280nH und Induktivität ca 71uH. Die Zenerdiode ZD1 ist bei höherer Leistung als Spannungsbegrenzung natürlich überfordert. Ebenso der Fet-Treiber. Ich habe eine modifizierte Schaltung, die ich morgen fotografiere. Übrigens kommen die komischen Bezeichnungen wie R1e daher, das der Autor ein Widerstands-Netzwerk verwendet hat. Ich sehe keinen Grund, weshalb der Inverter die Arbeit bei Ug größer U_Batt einstellt. Das wäre aber wünschenswert.
Gruß, Heinz
Che
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 15.12.2022 - 23:20 Uhr  ·  #85
Heute Abend nur soviel:
Zitat
Ich sehe keinen Grund, weshalb der Inverter die Arbeit bei Ug größer U_Batt einstellt. Das wäre aber wünschenswert.
Und was dann? Wohin mit der Leistung? Auch, wenn der Akku voll ist.

Der cerco ist ja so glücklich über seinen Boost, da die eben "durchreichen" wenn die Ee > als die Ua wird.
Dann fängt das Leben einer WEA am Akku ansich erst an. Und ab da müssen andere Maßnahmen her, nämlich Down-Converter, Kennlinien-gesteuert oder per MPPT.

@ Vitis: Wie berechnet sich also die Taktfrequenz mit C2 R11 R12? Erscheint doch der C2 eher als Glättung, so groß wie er vergleichsweise ist. Außerdem, ist das nicht eher ne Gegenkopplung, wenn positives Potential auf einen neg.-Eingang eines OPV trifft?

Das mit dem verlinkten Anpassfall ist mir bekannt. Nur geht das tunlichst nicht für die Leistungselektik.
Weil da eben der Cp nur 0,5 ist.
Oder willste bei Quellwid. um 1 Ohm am 230V-Netz wirklich mit 1 Ohm belasten?

Aber dem Zephyrus habe ich mit Excel 2 solche Beispiele generiert, erweiterbar. Damit er sich für MPPs Beispiele schaffen kann,
die sein Tracking zügig finden sollte. Da ist der Cp dann sekundär.
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 16.12.2022 - 06:36 Uhr  ·  #86
Zitat geschrieben von Che


@ Vitis: Wie berechnet sich also die Taktfrequenz mit C2 R11 R12? Erscheint doch der C2 eher als Glättung, so groß wie er vergleichsweise ist. Außerdem, ist das nicht eher ne Gegenkopplung, wenn positives Potential auf einen neg.-Eingang eines OPV trifft?

Das mit dem verlinkten Anpassfall ist mir bekannt. Nur geht das tunlichst nicht für die Leistungselektik.
Weil da eben der Cp nur 0,5 ist.
Oder willste bei Quellwid. um 1 Ohm am 230V-Netz wirklich mit 1 Ohm belasten?

Aber dem Zephyrus habe ich mit Excel 2 solche Beispiele generiert, erweiterbar. Damit er sich für MPPs Beispiele schaffen kann,
die sein Tracking zügig finden sollte. Da ist der Cp dann sekundär.


Tau = R * C … Versuch halt nur EINMAL Deinen eigenen Kopf zu benutzen … nicht mein Problem aber interessant.
Gleichstrom
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 16.12.2022 - 07:44 Uhr  ·  #87
@Che zur Pulsdauer. Das Ergebnis der Multiplikation ergibt 680ns. Das macht mich auch stutzig. Zu erwarten wären 180us. Ich denke es liegt daran, dass hier nicht bei Vi/2 geschaltet wird. Es ist das einzige Zeitglied in der Schaltung.
Wenn der Akku voll ist und weiter Energie vom Generator kommt, helfen wir uns als Amateure mit shunt-Reglern. Das wurde an anderer Stelle ausgiebig diskutiert. Der Königsweg wäre Blattverstellung und/oder aus dem Wind drehen plus Bremsen. Das ist zu aufwändig und störanfällig. Was auf keinen Fall hilft ist MPPT, oder den Generator weniger zu belasten.
Ich finde einen Wirkungsgrad von weniger als 50% auch traurig, aber man erhält auch einen Vorteil: Den Ladebeginn bei niedriger Drehzahl. Ich nutze schließlich auch Pv-Module, die nicht einmal 20% Wirkungsgrad haben, und nehme das hin.
Ob der Einsatz einer Leistungsanpassung sinnvoll ist, hängt vlt auch vom Standort ab. An einem Standort, wo es digital nur Flaute oder 10m/s gibt, ist es nicht sinnvoll. Mein Standort (Peloponnes, 20km von der Küste) gehört nicht dazu :-)
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 16.12.2022 - 10:06 Uhr  ·  #88
Der Akku ist auch ne Induktivität (im Ersatzschaltbild) der kommt noch dazu.
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 16.12.2022 - 11:13 Uhr  ·  #89
@vitis. Tatsächlich eine Induktivität? In welcher Größenordnung? Am Ausgang liegt ein Elko C5 mit 1000uF. Der bügelt den Einfluss des Akkus evt völlig weg. Die Messungen habe ich an einer Spannungs-Senke gemacht.
FamZim
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 16.12.2022 - 11:24 Uhr  ·  #90
Hallo

Noch etwas zu kuzschlüssen am Generator.
Es zeigt sich das die Frequenz bei höherer Drehzahl eine starke Einflußnahme auf das Drehmoment hat .
Der G wiegt übrigens nur 650 g.

Kurzschlußstrom !

Hallo zusammen

Ich habe den Motorgenerator noch ein mal gequält und folgendes heraus gefunden .

Drehzahl--Kurzschlußstrom-- Drehmoment !
1000 U/min-----43 A-------------164 Ncm
2000 U/min-----66,2A-----------146 Ncm
3000 U/min-----71 A------------111 Ncm
4000 U/min-----72,3A-----------88,8 Ncm
5000 U/min-----72 A------------75,2 Ncm
6000 U/min-----72 A------------65,8 Ncm

Wie man sieht, steigt der Strom nicht weiter an, auch bei erheblich höherer Drehzahl.
Wobei "erheblich", das DREIFACHE ist, und nicht einzelne Prozente !!!!!!
Das Drehmoment sinkt aber fast so stark wie die Drehzahl zu nimmt .

(Der gemessene Strom ist Gleichstrom hinter dem 3 Phasen Gleichrichter am Generator.)

Wenn gewünscht kann Ich den Link zu allen Messungen und der Entwicklung mal einstellen.

Gruß Aloys.
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 16.12.2022 - 13:47 Uhr  ·  #91
Zitat geschrieben von Gleichstrom

@vitis. Tatsächlich eine Induktivität? In welcher Größenordnung? Am Ausgang liegt ein Elko C5 mit 1000uF. Der bügelt den Einfluss des Akkus evt völlig weg. Die Messungen habe ich an einer Spannungs-Senke gemacht.


Wie jedes Bauelement, Ersatzschaltbild -> Innenwiderstand, Reihe Induktivität, parallel Kapazität, welcher Faktor wie groß ist steht entweder im Datenblatt oder man muss es messen.
wieso
 
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 16.12.2022 - 15:10 Uhr  ·  #92
Mit Verlaub ,.... sind die Testergebnisse von Zephyrus recht intresannt aus der ersten Post ....

Zumindest scheint es so dass etwas ähnliches erziehlt wird wie bei Mpp Ideen

Grossartige Forschung !

Ich mag aber trotzdem mitteilen , dass wir sowas kennen und ein generelle s Ausschlussverfahren von "Experten" hier unangebracht ist , da ja auch andere hier sich unabhännig ihrer verbalen/technischen Möglichkeiten schon mit der effizienteren Idee bezüglich einer Koppelung von Windturbinen an eine Batterie , beschäftigt haben .

Zitat
Das Mikrokontroller gesteuerte System besteht aus DC-Abwärtswandlern, die stets die
Nennspannung des Windkraftgenerators in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit
erhalten (Powertracking) und die gesamte Leistung auf das Akkuniveau transformieren. Daraus
ergibt sich eine Erhöhung des Ladestromes


https://www.schams-solar.de/files/prospekt-WMR-MS_DE.pdf


Ist ja gut das Mensch dies hier durchkaut , nur für wen ?
Che
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 17.12.2022 - 14:15 Uhr  ·  #93
An zu heften wäre hier noch die Dokumentation der Arbeitsweise des MPPT, s. Anhang.
War vor einiger Zeit auf deren Homepage. Inzwischen machen sie wohl nicht mehr Halt bei U_Gen (DC) = 2* U_Batt, sondern man kann z.B. mit einem (echten) 24V-Windrad auch einen 12V Akku laden, mit jeweils bestem Arbeitspunkt.

Was aber ersichtlich ist: Alle 0,2s ändern sich die Werte. Soweit zum Thema Taktzeit bei Windanwendung.

Warum sich Leute dennoch um Eigenbau bemühen?
Weil so ein WindMaxx 500 nicht unter 400 EUR zu haben war, ältere Preise.
Und für Display und Ersatzlast waren auch noch je 200 EUR zu löhnen.
Anhänge an diesem Beitrag
Dateiname: MPPT windMax (Repariert).xls
Dateigröße: 56 KB
Titel:
Heruntergeladen: 76
wieso
 
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 18.12.2022 - 14:59 Uhr  ·  #94
Das "Experiment " ist klar klasse , ich will eher nur verstehen ob es in etwa diese Richtung geht, wie zb der erwähnte Laderegler von Schams
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 23.12.2022 - 16:14 Uhr  ·  #95
Zitat geschrieben von FamZim

Hallo

Noch etwas zu kuzschlüssen am Generator.
Es zeigt sich das die Frequenz bei höherer Drehzahl eine starke Einflußnahme auf das Drehmoment hat .
Der G wiegt übrigens nur 650 g.

Kurzschlußstrom !

Hallo zusammen

Ich habe den Motorgenerator noch ein mal gequält und folgendes heraus gefunden .

Drehzahl--Kurzschlußstrom-- Drehmoment !
1000 U/min-----43 A-------------164 Ncm
2000 U/min-----66,2A-----------146 Ncm
3000 U/min-----71 A------------111 Ncm
4000 U/min-----72,3A-----------88,8 Ncm
5000 U/min-----72 A------------75,2 Ncm
6000 U/min-----72 A------------65,8 Ncm

Wie man sieht, steigt der Strom nicht weiter an, auch bei erheblich höherer Drehzahl.
Wobei "erheblich", das DREIFACHE ist, und nicht einzelne Prozente !!!!!!
Das Drehmoment sinkt aber fast so stark wie die Drehzahl zu nimmt .

(Der gemessene Strom ist Gleichstrom hinter dem 3 Phasen Gleichrichter am Generator.)

Wenn gewünscht kann Ich den Link zu allen Messungen und der Entwicklung mal einstellen.

Gruß Aloys.


Heißt Innenwiderstand des Gleichrichters, Kontakte, Kabel etc. gehen in die Messung ein, B6-Brücke? Also 2-mal Diodenspannung?
Klar das das Material Frequenzabhängig ist, spätestens beim Eisen in Spulenkernen ist n Frequenzgang ... ob 6000 RPM in der Praxis vorkommen?


PS: Seit ich die postfaschistischen Penner und Schaumschläger in meiner Nutzerverwaltung sperrte ist das Forum fast wieder gut.
FamZim
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 24.12.2022 - 11:20 Uhr  ·  #96
Hallo Vitis

Mein Problem oder meine Ansicht ist, das das elektrische Gegenfeld sich übermässig stark auf das normale Magnetfeld auswirkt.
Wenn also kein Gegenstrom oder nur eine sehr geringe Drehzahl vorliegt, ist das Feld stark und durchdringt das ganze System.
Steigt das Gegenfeld wie bei Kurzschluß, oder die Frequenz, wirt es stark zurückgedrängt und nicht so wirksam .
Ich habe immer schon mit Motoren versuche gemacht, zb mit Faulhabermotoren und einem Bremsgenerator.
Dazu eine sehr verblüffende Wirkung erfahren.
Auf dem Prüfstand, eben ein Faulhaber und als Bremse ein 100 Spalltpolmotor.
Das ist ein Kurzschlußläufer mit gegenüberliegenden Spulen.
Die wurden über ein Poti mit bis zu 20 V Gleichstrom erregt.

Das ging sehr zufriedenstellent.

Bei einem Versuch drehte der Motor aber sehr hoch, und ich suchte nach der Ursache.
Versehentlich war der Bremsmotor nicht erregt worden.
Das änderte ich dann bei laufendem Versuch, aber ohne Wirkung.
Bremse also auf 20 V gelasen und den Motor abgeschaltet.
Das Bremsen setzte erst wieder bei sinkender Drehzahl ein,, alles kam dann mit einem starken Ruck , wie blockiert, zum Stillstand und der Prüfstand kippte komplett um .
Der Kurzschlußläufer lies sich nur schwer drehen solange der Strom eingeschaltet war.
Das Feld hat dann keinen Gegner und hat seine max Stärke.
Der Motor hat keine Möglichkeit das zu drehen.
Dreht alles sehr hoch, hat die Bremse und damit die Magnete keine Möglichkeit noch runter zu Bremsen, aber bei sinkender Drehzahl wirt das Gegendrehmoment immer stärker.
Ich füre das alles auf Feldschwächung zurück.
Im Gegensatz zu Lehrlauf-Drehzahl und Spannung, die ja Synkron verlaufen, ein völlig anderer Betriebszustand.
Das müste für jeden Generator einzeln ermittelt werden.
Ein kurzgeschlossenes Windrad hat daher von Stillstand ab, das höchste Drehmoment trotz geringerem Generatorstrom.
Das ist meine Schlußfolgerung.-

Gruß Aloys.
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