Ideen zum Bau einer variablen (Leistungs)Wechselstromquelle

[FranzDA]

Hallo liebe Foren-Crew,

ich habe vor, eine Leistungswechselstromquelle zu bauen.
Genauer gesagt möchte ich einen Konstantstrom realisieren, der in der Frequenz änderbar ist.
Zunächst ist für mich 50Hz und 60Hz interessant, mit dem ich eine Konstantstromquelle zwischen 25-40A mit sinusförmigen Signal aufbauen will).

Ein Kumpel von mir hat sowas mal mit einem Motor realisiert, der an einem Stelltrafo angekoppelt war und so durch Regelung der Spannung sich dies gebaut hat. Allerdings ist das Regelverhalten sehr sehr träge.

Mir schwebt eine elektronische Regelung vor.
Hier zunächst meine Gedankenansätze, vielleicht kommentiert ihr diese oder schreibt eueren Vorschlag zur Realisierung. Es soll ein rein ohmischer Widerstand von bis zu 0,2Ohm anschließbar sein => (I*I)*R = 320W.
Nun zu den Ideen:
1.) Sinusgenerator-Modul habe ich als fertige Schaltung. Diese über einen Leistungsverstärker schicken... hm, erste Idee : Linearverstärker wird viiiel Verlustleistung erzeugen, wäre aber das kleinere Übel.

2.) Eine regelbare Gleichspannungsquelle, daran angeschlossen eine MOSFET-Schaltung, die über meine eingestellte Frequenzen (50/60Hz) mir entsprechend eine Rechteck-Spannung erzeuge, die ich über einen Tiefpass sinusförmig forme. Natürlich habe ich hier auch Verluste, die aber im Verleich zu der ersten Idee geringer sein müßten.

3.) Ein Trafo so wählen, dass bei 0,2Ohm die 40A fließen können. (0,2*40A = 8V). Dann zur Verminderung des Stroms auf bis zu 25A eine MOSFET-Stufe als Längsregler einbauen. Vorteil wäre, dass bei ca. 40A kaum Verlustleistung entsteht, bei 25A nur 75W (8V/25A = 0,32Ohm. 0,32Ohm - 0,2Ohm= 0,12Ohm. 25A*25A*0,12Ohm=75W.

4.) Ich weiss nicht, ob phasenanschnitt oder abschnitt akzeptabel wäre, da ich ein sinusförmiges Signal brauche *grübel*


Freue mich auf Euere Ideen.

[Hubert.G]

Du schreibst nicht welche Eingangsspannung du verwenden willst, aber es gibt doch jede Menge Wechselrichterschaltungen. Anstatt des Trafo nach 230V verwendest du einen nach 8V, den wirst du dir allerdings selbst wickeln müssen, da ich mit nicht vorstellen kann das es sowas fertig gibt.

[FranzDA]

Hallo Hubert,

vielen Dank für Deine Antwort. Die Eingangsspannung ist mir noch generell egal, letzten Endes wird das Gesamtsystem von 230V gespeist.
Je nach Lösung würde ich halt auf eine bestehende Gleichspannungsquelle zurückgreifen, die mir für die Ansätze 1.) und 2.) die Vorarbeit leistet.

Für die Trafolösung 3.) würde ich natürlich einfach einen entsprechenden Trafo wählen, da ist die Auswahl ja riiiesengross.


Insgesamt möchte ich mir ein Gerät bauen, welches ein Kabel oder Leitungsabschnitt hinsichtlich normativer Anforderung prüft.
Siehe http://www.conformity.com/0606/0606_F02.html gaaanz unten
"An Additional Note on Ground Bond Testing"
The Canadian Standards Association’s document CSA 22.2 No. 0.4-04: “The Bonding of Electrical Equipment” calls out a 40A ground bond requirement in paragraph 4.1.2.2. This requirement states that “the current used for the impedance measurement for cord-connected equipment be twice the rating of the attachment plug but not less than 40A.”
In der Norm steht drin, dass die Prüfung mit der Netzfrequenz des zu prüfenden Gerätes vorgenommen werden muss. Daher ist die Prüfung leider mit Gleichstrom nicht möglich *snief*

Weitere ideen sind gerne willkommen


LG,
Franz

[shaun]

Ich würde eine H-Brücke mit PWM und Tiefpass benutzen, da alle Lösungen, die direkt bei 50Hz arbeiten, zu viele Verluste mit sich bringen. PWM-Frequenz irgendwo bei einigen 10kHz, versorgt wird das Ganze aus einem Schaltnetzteil. Die Ausgangsspannung des SNTs könnte dabei fix bei 8V+Spannungsabfall liegen oder variabel sein, ob es letztlich günstiger ist, die Zwischenkreisspannung zu regeln oder die Ansteuerung der Brücke müsste man mal klären, ich tippe auf Zwischenkreis. Die PWM, die die Brücke steuert, würde dann zur Approximation des gewünschten Sinus benutzt.

[FranzDA]

Hallo Shaun,

*äääähm* ich brauche 50 bzw. 60Hz sinus.. Ich denke dass die PWM mit 10kHz nicht normativ erlaubt sein wird.

[ranke]

Shaun hat das so gemeint:
Du erzeugst eine hohe Rechteckfrequenz (einige zig kHz), aber mit variablem Puls-Pauseverhältnis (Pulsweitenmodulation, PWM). Die Modulationsfrequenz sind die 50 oder 60Hz.
Mit diesem Signal schaltest Du die Leistungshalbleiter.
Damit die hohe Frequenz nicht auf den Prüfling kommt, kommt noch ein Tiefpass dahinter.
Der Vorteil gegenüber Deiner Lösung 2 ist, daß der Tiefpass wesentlich weniger Energie speichern muß und daß man den Strom über den Modulationsgrad der PWM einstellen kann.

[Rage_Empire]

Um so höher die PWM-Frequenz, um so kleiner wird der Übertagende Trafo! Ich würde auch shauns methode wählen.

[FranzDA]

irgendwie stehe ich auf der Leitung, werde es mal in pSpice simulieren *grübel*
Weiss noch nicht, wie ihr was modulieren wollt.

Habe leider derzeit keinen Scanner um eine Skizze meiner verstandenen Version (euere Schilderung) hier mit einzubinden, vielleicht könnt ihr dies tun?

Beste Grüße und vielen Dank schonmal,
Franz

[shaun]

Die Pulsweite so, dass sich nach Filterung ein Sinus ergibt. Mal Dir mal ein PWM-Signal auf, bei dem die Impulse von ganz schmal immer breiter werden und dann wieder schmal und dann mittele die Amplituden der Impulse grafisch. So erzeugen alle heutigen Wechselrichter, USVen usw. den Sinus. Da selbst Grid-Tie-Inverter (Netzeinspeisung) so aufgebaut sein dürfen, ist die Filterung der Oberwellen offenbar beherrscht.