DC-DC Wandler

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jmetzkow
Neuling
#1 erstellt: 24. Sep 2013, 16:27
Hallo liebe Gemeinde

Bin lange auf der suche im Netz unterwegs und denke hier für mein anstehendes Projekt die passenden Ansprechpartner gefunden zu haben.

Ich habe vor ein MPPT-Regler zu bauen, möglichst effizient und einfach.
Also ein Buck-Konverter muss her.
Das erste Problem vor welchen ich stehe ist die Auswahl der passenden Drossel.
Folgende grobe Vorgaben habe ich.
Vin 18 Volt
Vout 12-16,5 Volt
Iout = 80 Ampere
Schaltfrequenz werde ich über einen Atmega32 regeln, für mich ist die Wahl der passenden
Drossel für derartig hohe Ströme sehr fraglich bei Schaltfrequenzen unter 100Khz.

Hat wer eine Idee welche Drossel, TYP / Hersteller dafür in Frage kämme ?

Zu meiner:
Mit ein Lötkolben kann ich umgehen, ein einfaches Oszi für Diagnosezwecke steht mir auch zur Verfügung.
Schaltregler sind Neuland für mich, habe sonst nur mit Linear geregelten Schaltungen zu tun gehabt.
Eine einfache Berechnung der Induktivität bei gegebener Frequenz und Strom habe ich bereits durchgeführt, Ergebniss lag bei ~ 22µ. Aber ich denke die ein oder andere Erfahrung eurerseits hat mehr Wert.
mfg jens
audiophilanthrop
Inventar
#2 erstellt: 24. Sep 2013, 19:21
80 A ist aber mal 'ne ganz schöne Hausnummer. Für den Anfang in Sachen Schaltregler würde ich zuerst einmal was einfaches mit ~1 A in Betracht ziehen und erst danach das Großprojekt angehen.

Allein sowas vernünftig HF-entstören... ogottogott. Richte dich schon mal auf ein Metallgehäuse und diverse Filtermaßnahmen am Ein- und Ausgang ein.
audio-fanat
Stammgast
#3 erstellt: 24. Sep 2013, 19:25
Interesantes Thema- wird verfolgt.

Darf man den Einsatz für den Regler erfragen?
Bertl100
Inventar
#4 erstellt: 24. Sep 2013, 19:40
Hallo zusammen,

womöglich geht es um sowas:
Link

Also ich habe beruflich mit solchen Wandlern zu tun (nicht für Solar).
Ich kann auch nur sagen: 80A, das kriegst du nicht so einfach zum laufen.
Da ist die Speicherdrossel vielleicht ein finanzielles Problem, aber technisch nicht das größte.
Die Steuerung des Schalttransistors über einen µC ist selten von richtigem Erfolg gekrönt.
Lass da mal den Schalttransistor versehentlich doppelt oder dreimal so lange eingeschaltet, weil die PWM-Einheit sich verschluckt, oder dreimal hintereinander nur mal zulange. Dann werden aus den 80A mal schnell 300A. Und dann rappelts in der Kiste!
Für sowas mußt du schon ein richtige Hardwareschaltung nehmen, die den Wandler sauber z.b. im Current-Mode betreibt.
Ohne Shunt am Schalttransistor (der dann vermutlich 1 oder 2mOhm haben muß :-) ) würd ich sowas nicht in Betrieb nehmen.

Gruß
Bernhard
jmetzkow
Neuling
#5 erstellt: 25. Sep 2013, 04:44
Hallo
Ja der Regler soll die Maxleistung aus den Modulen raus holen.
Zur Zeit werden 20 Module in Abhängigkeit der Spannung einfach auf die Akkubank geschaltet,
jeweils 10 Module einzeln und einmal 10 Module zusammen, der IXFX180N10 verträgt so einiges :-)
und der IRF1404 ist auch nicht schlecht.
Ströme über 120 Ampere habe ich jetzt schon zeitweise.
Da die Module aber auch im Kurzschlussfall nicht mehr als je 8 Ampere bringen, "10 Parallel" werden sich die Ströme begrenzen, habe auch noch vor gehabt den Regler ohne PWM zu betreiben wenn Vin nahe Vout liegt, daher müsste die Drossel auch einen niedrigen Widerstand haben.
Bei 80 Ampere gehört die Schaltung natürlich nur in ein Metallgehäuse schon allein wegen den Brandschutz.
Okay wenn die Drossel das Problem jetzt ist, was wäre denn von einen Schaltregler zu halten welcher mehrer kleine Schaltregler enthält und durch Parallelschaltung die Ströme liefern könnte ?
Ich stell mir vier kleinere 20 A Regler vor.
Ich denke mit 20 Ampere könnte man noch gut experimentieren, die Solarmodule begrenzen ja den Strom.
mfg jens
Soundscape9255
Inventar
#6 erstellt: 25. Sep 2013, 11:59

jmetzkow (Beitrag #1) schrieb:

Schaltregler sind Neuland für mich, habe sonst nur mit Linear geregelten Schaltungen zu tun gehabt.


Vergiss es, du wirst grandios scheitern.
pelowski
Hat sich gelöscht
#7 erstellt: 25. Sep 2013, 12:39

Soundscape9255 (Beitrag #6) schrieb:
Vergiss es, du wirst grandios scheitern. :Y

Genau so sehe ich das auch.

Warum ich das so sehe: In dem Entwicklungsbetrieb, in dem ich früher tätig war, besschäftigt sich ein Kollege
seit ca.20Jahren nur mit der Entwicklung der SNT.
(Ich weiß, dass es bei dir nicht direkt um diese geht. Die Probleme sind aber ähnlich und v.a. bedingt durch die großen Ströme,
wesentlich umfangreicher. Vom MPPT ganz abgesehen)
Da hat sich ein großer Erfahrungsschatz angesammelt. Und dennoch sagt er, dass er immer wieder dazulernt.
Und in diesem Falle geht es um die Entwicklung von SNT mit einem Ausgangsstrom von
meist deutlich unter 10A!


Grüße - Manfred


[Beitrag von pelowski am 26. Sep 2013, 11:08 bearbeitet]
-3dB
Stammgast
#8 erstellt: 25. Sep 2013, 16:36
Hallo Jens,

der (die) Buck-Converter müsste(n) aber einen sehr guten Wirkungsgrad haben um den Vorteil
einer MPPT-Regelung optimal auszureizen.

Warum nicht quick and dirty?
Die 80W-Solarmodule über N-Fets mit einem Rdson von 1mOhm direkt auf die Batterie schalten.

Gruß Wilhelm
jmetzkow
Neuling
#9 erstellt: 25. Sep 2013, 16:51
Hallo

der (die) Buck-Converter müsste(n) aber einen sehr guten Wirkungsgrad haben um den Vorteil
einer MPPT-Regelung optimal auszureizen.

Ich weis, aber der Spannungsunterschied zwischen Vin und Vout ist nicht so groß daher denke ich sollte
es auch möglich sein.


Warum nicht quick and dirty?
Die 80W-Solarmodule über N-Fets mit einem Rdson von 1mOhm direkt auf die Batterie schalten.

So ist es momentan, ein wenig mehr Leistung und Kostengünstig wäre aber auch nicht schlecht.


Vergiss es, du wirst grandios scheitern.

Mmmm, ist wohl jetzt erst recht eine Herausforderung und wird umso interessanter.

Hatte auch schon eine Sim in LTSpice, die Ergebnisse waren vielversprechend.
mit den in einer Lib vorhandenen Drossel.
Eigentlich dachte ich das ihr mir ein Tip geben könntet für DIE idealle Drossel.
Okay, werde nochmal ein Plan entwerfen und hier einstellen, mal schauen vielleicht findet sich ja jemand der mir den Kopf waschen kann :-)
mfg jens
NoobXL
Stammgast
#10 erstellt: 25. Sep 2013, 18:54
In LT-Spice geht auch ein 10kW-Wandler mit einem Kleinsignaltransistor und einem NE555...

Ich glaube es wird pfeiffen, rauchen und ein paar mal knallen. Dann, vermute ich, wirst du aufgeben....wenn du an all das verpuffte Geld denkst.
Einen guten, effizienter Schaltwandler für 80A schüttelt man nicht aus dem Ärmel. Allein an der Hardware gibts, bei den Strömen, einige Fragen zum Konzept. Gateantrieb per Impulstrafo, Gatetransformator, Bootstrap, oder lieber eine floatende Versorgung mit Optokoppler?
Wo misst du den Strom, Plus oder Masse, Batterie- oder Modulseitig? Was ist richtiger, was führt zu weniger Problemen?

Wie misst man richtig, an welcher Stelle, und was ist interessant? Ist das Bild auf dem Oszi die elektrische "Wahrheit" oder nur eine Störung?
Wie führt man die Masse und seine Signale? Wo setzt man sich den 0V-Bezug? EMV...?

Und dann, ein digitaler Regler....wie schnell kann denn der ADC werden? Welche Grenzfrequenz muss in die Schleife, wie groß P, I und D? Wie stark filtert man die Messleitungen? Wie willst du Failsave-Mechanismen implementieren? Rechnet der Prozessor überhaupt schnell genug? Wie lange ist die Durchlaufzeit von so einem Regler? Was ist mit der Totzeit, die dadurch entsteht...?

Das Ziel ist für das erste mal eindeutig zu hoch gesteckt...

(Edit: Ganz abgesehen von Themen die dann die Effizienz betreffen....hart geschaltete Topologie, ZVS? Mechanischer Aufbau, wie viel Querschnitt wo, wie führst du den Laststrom? Welche Transistoren? Usw, usf....)


[Beitrag von NoobXL am 25. Sep 2013, 18:56 bearbeitet]
killersnake
Stammgast
#11 erstellt: 25. Sep 2013, 19:01
Hi,
es gibt doch auch vernünftige 80A MPPT Laderegler für knapp unter nem Tausender. Inklusive Temperaturüberwachung der Batterie und Schnickschnack.
Billiger kriegt du das nicht hin.
Wenn es dir ums Basteln geht, kannst du dich bei LT umsehen. Die DC-DC Controller sind sehr gut dokumentiert.
Black_Tigra
Ist häufiger hier
#12 erstellt: 26. Sep 2013, 10:59
Ich bin auch so jemand der am liebsten alles selber bastelt, einfach auch der Erfahrung wegen, meistens ist der erste Gedanke, das man da vielleicht etwas günstiger hinbekommt ein Trugschluss. Am Ende addieren sich die Kosten dann so auf, das man es auch gleich hätte fix und fertig mit Garantie kaufen können.

Was man probieren könnte, sofern man in der Lage ist eine Drossel zu berechnen, also was für einen Ferrit, welche Wicklungszehl, Drahtstärke etc. kann man da vielleicht was selber wickeln, aber ich glaube das ist nicht ohne. Da die Spannung ja nur sehr gering ist würde Kupferlackdraht genügen, nur obs den auch in 1,5 oder 2,5mm² zu kaufen gibt...

Vielleicht guckst du dir mal die Netzteile von Leistungsstarken Car-Hifi Endstufen an, das sind ja im Prinzip auch nur Step-Up Wandler mit ordentlich Bums.

Auch vielleicht interessant wäre das IRAUDPS1, ein DCDC Endstufennetzteil mit bis zu 1000W und sehr gut Dokumentiert http://ec.irf.com/v6...ctQueryName=IRAUDPS1

mfg. Flo
NoobXL
Stammgast
#13 erstellt: 26. Sep 2013, 19:42
Das IR-SNT ist ungeregelt...
jmetzkow
Neuling
#14 erstellt: 27. Sep 2013, 04:38
Okay, Asche auf mein Haupt
ich denke ich werde damit anfangen fertige Schaltungen (Demos vom Hersteller) zu verändern und mit ein 20A SNT anfangen, Demos gibt es bei Linear ja zu genügend.
Eure Vorschläge werden von mir natürlich gern gelesen, auch wenn diese besonders kritisch sind.
mfg jens
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