Solarregler umbau

Ladeelektronik, Messgeräte, Steuerungen etc.

Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » So 10. Mär 2019, 17:16

PaPeRe ETD44FerNeu.odg
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Tab 2. 4. 8 ETD44 Kap.odt
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Hallo!
Hier noch die letzten Zahlen und Grafiken von dem Laderegler. Damit ist die Arbeit am Ende angelangt.
Leider ohne vernünftiges Gehäuse, weil es nur ein Versuchsaufbau ist. Aber der hat mir viele Erkenntnisse über die Ansteuerung des Mos Fet IRFP4568 gebracht.
Besonders wie man die Ladung Q = C * U^2 schnell auf die Strecke Gate-Source bekommt und anschließend schnell wieder abbaut. Das ist ja für das Verhalten dieses Schalters sehr wichtig.
Möglich waren mir nur Messungen mit der Belastung 72W bei 12V und 72W bei 24V mit Halogenlampen. Und nicht 180W bei 12V und 360W bei 24V. Ich hätte da gerne gewußt
ob der Kühlkörper für IRFP4568 in dem Fall ausreicht.
Denn das kann der Laderegler, aber dazu fehlte mir eine Spannungsversorgung von 134V 4A.
Die Eingangsspannung -Ue- stieg in 8 Stufen von 60V auf 134V und dazu habe -Ie- Eingangsstrom gemessen. Und am Ausgang -Ua- Ausgangsspannung, -Ia- Ausgangsstrom.
Alles was noch ist gerechnet:

Ue * Ie = Pe Eingangsleistung. Ua * Ia = Pa Ausgangsleistung
Ue / Ie = Re Eingangswiderstand.
-Re- steigt quadratisch. Weil bei Erhöhung der Spannung der Strom im gleichen Verhältnis heruntergeht.

Ebenfalls den Wirkungsgrad eta% = 100% * Pa / Pe

mfG
Werner
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Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Mo 11. Mär 2019, 09:07

Gestern ein Fehler von mir:

Die Ladung Coulomb Q auf der kleinen Kapazität zwischen Gate und Source beim Leistungs Mos Fet ist nicht:

Q = C * U^2 denn das sind ja Ws

sondern:

Q = C * U das sind As

Bevor es jemand gelesen hat.

Gruß
Werner
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Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Sa 25. Mai 2019, 16:18

Hallo,
Wie kann man auf eine weitere oder bessere Art die Steuerspannung Ugs für einen Leistungs n-Kanal Mos Fet IRFP4568 erzeugen?
Ich habe von einer Art Gegentaktschaltung gehört die niederohmig das Gate ansteuert.
Damit ist wohl schneller Auf- u.Abbau der Ladung Q am Gate garantiert, aber wie kommt die erhöhte Spannung von mindestens 10Volt zustande.
10Volt mehr als Ub braucht der T4 doch um vollkommen durchzuschalten.

Mein Weg war, eine Induktivität zu schalten und deren Selbstinduktionsspannung zu nutzen. Leistung wird da ja kaum gebraucht.
Aber diese Möglichkeit hatte den Vorteil, dass die Spannung schon gegen Ub liegt. Ich nenne diese mal Uc.
Da die Betriebsspannung Ub gegen gnd 0V gemessen wird, musste diese neue Spannung Uc aus Induktionspitzen gegen Ub zu messen sein.
An einem Elko 100uF 200V liegt diese Uc.
Also Ub + Uc = Ugs
Mit Ugs wird der T4 Mos Fet IRFP4568 nun aufgesteuert.

Auf der Zeichnung ist zu sehen:
T1 schaltet ständig mit 10kHz über einen Vorwiderstand die Induktivität L. Die Induktionsspitzen gehen über Z91 auf den Elko und zurück auf die Induktivität.
Am Collektor von T3 liegt jetzt Ub + Uc = Ugs
Wird T2 vom P-W-M Impuls nun gesperrt, so wird der Emitterfolger T3 niederohmig leitend und damit wird T4 der IRFP4568 leitend.
Durch Z15 ist gesichert dass Ugs nicht grösser als 15V werden kann.
Soweit läuft das alles sehr gut, aber wie wird die Ladung Q an der Gate Source Kapazität wieder abgebaut wenn T4 wieder sperren soll?
Das sehe ich nicht. Ich denke vielleicht über den Innenwiderstand der Quelle oder die Kapazitäten die rund um den T4 noch vorhanden sind.
Oder über die innere Kapazität der einen Schottkydiode, die da an der Source von T4 liegt.

mfG
Werner
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Aus Ub wird Uc erzeugt.odg
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Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Sa 13. Jul 2019, 12:32

Hallo!
Zum Schutz meines Lade Reglers gegen Überspannung habe ich diese Lösung angedacht.
Das ist ein Spannungsteiler der bei Überspannung einen weiteren Mos Fet ansteuert und so die Spannungsquelle belastet. Der Strom der sich daraus ergibt geht zusätzlich
in die Akkubank 12V oder 24V.
Von oben nach unten besteht der Spannungsteiler aus:
Z68, 1k, DIAC 35V, LED ge, Diode, 3.3k. Mit anderen Zenerdioden kann man andere Ub zulassen.

Fast immer geht bei Überspannung der Leistungs Mos Fet in die Binsen. Hier ist das ein IRFP4568. Bei 150V ist bei ihm Schluß. Aber da er einen sehr niedrigen Rdson hat
habe ich den ausgewählt.

Die Zeichnung geht von dem Moment aus, an dem die Triggerdiode DIAC ihre Kippspannung 35V erreicht hat.
Sie bricht durch und bringt an das Gate von T 30V. Dieser IRFP250PBF kann 200V und 30A.
Der DIAC ist jetzt niederohmig der T ist jetzt niederohmig und bringt die Betriebsspannung Ub auf die Akkubank.

Da die niedrige Akkuspannung 12V und die Ub 133V eine völlige Fehlanpassung ist, wird Ub auf das Niveau von 12V heruntergezogen.
12V mit ca Ri 0.5 Ohm---und 133V mit angenommen Ri 20 Ohm.
Schlimmer geht es nicht was Leistungsanpassung betrifft, aber das ist so gewollt.
Das ist ein Kurzschluß für Ub, aber mit Strom in den Akku.

So ein DIAC ersetzt hier einen ganzen discret aufgebauten Schmitt Trigger und ist dazu sehr klein.
Die Betriebsspannung Ub geht durch die Belastung des Akkus herunter. Etwa auf 110V.
Jetzt wird der Haltestrom des DIAC unterschritten. DIAC sperrt wieder und Gate von T ist wieder 0V und sperrt ebenfalls. Ub steigt wieder an usw.usw.
Eine Schwingung ist das. Ist abhängig ua.von den Elkos die da im Spiel sind.

mfG
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Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Sa 13. Jul 2019, 12:38

Die Schaltzeichnung noch
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9mA Strecke Drain-Source von T4.odg
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Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Mi 31. Jul 2019, 14:52

9mA Strecke Drain-Source von T4.odg
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Da habe ich noch etwas vergessen. Ohne Strombegrenzung für T den Mos Fet IRFP250 PBF würde auch dieser bald defekt sein.
Dieser soll ja den Mos Fet IRFB4568 gegen Überspannung schützen indem er die zu hohe Spannung Ub in Akku Block ableitet.
Auch ein bischen Gewinn von Leistung für den Akku .

T schaltet sehr schnell sodass der Strom in T ebenfalls sehr kurz aber sehr hoch sein würde. IRFP250 PBF kann zwar kurzzeitig 170A.
Im Eingang des Lade Reglers befindet sich ja ein Elko 100uF 200V der kann Unheil anrichten wenn
er sich über T entläd.
Daher der Widerstand 2.2 Ohm 5Watt in der Drain Leitung.
Das ergibt dann in dem Fall:
138V / 2.2 Ohm = 63 A
Dieser Strom fliesst zeitlich etwas länger aber ist nun begrenzt.

beste Grüsse
Werner
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Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Sa 15. Feb 2020, 14:25

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CIMG1733 Irfan verkl.jpg
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Moin Allerseits!
Der Laderegler ist nun fertig, aber er hat bisher noch nicht in der rauen Wirklichkeit gearbeitet. Weder an einer PV Platte noch an
einem Windgenerator mit ungefähr 200Watt. Gleichzeitig dürfen es aber auch nicht mehr als 120VDC sein. Sonst gibt der letzte Mos Fet auf.
Ein Netztrafo machte für meine Messungen 135VDC 2A nach der Gleichrichtung.
Mit Trafo 230V auf 115V dann mit Phasenanschnitt auf der Sekundärseite sowie B4 Gleichrichtung und Glättung mit 2200uF Elko.
In dieser provisorischen Bauweise konnte ich die Spannung einstellen von 40VDC bis 135VDC.
Die Prüfung der Strombegrenzung 15 Ampere mit eine Autobatterie und den Ausgang im Kurzschluss..

Jetzt aber brauche ich einen Kontakt um reelle Ergebnisse zu bekommen.
Ich wohne in Hamburg und denke da besonders an Praktiker u. Spezies.
Im Anhang zwei Fotos.
In dieser Bauweise (abgedeckt mit einer Plexiglasplatte) darf man den Regler sowieso nur bis max 60VDC betreiben.
Ladeschlussspannung einstellen am Poti.

mfG Werner
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Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Sa 15. Feb 2020, 14:29

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Mit dem 2 Photos hochladen ist es so eine Sache??
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Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Mo 17. Feb 2020, 13:29

CIMGbessverkleinern.pdf
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Den Anschlussplan des Ladereglers hier nocheinmal
in PDF statt in Libre Office
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Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » So 24. Mai 2020, 07:55

Hochsetzer Z ForumYVX.odg
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Hallo,
Nachdem ich lang u. breit meinen Laderegler (Abwärtswandler Buck-Converter) beschrieben habe, soll nun der umgekehrte Weg kommen.Ersterer soll ja eine hohe Eingangsspannung
wandeln auf einen tiefen Wert. z.B. 100V auf 12V.
Die 12V sind dann geeignet einen Akku zu laden und dazu ist noch der im Verhältnis höhere Strom bei der kleiner Spannung da.
So ein Buck-Converter hat einen sehr guten Wirkungsgrad, meiner in etwa 92%. Je nach Belastung und Grösse der Eingangsspannung.

Umgekehrt geht es mit dem Aufwärtswandler Boost-Converter aber auch.: (Im Anhang die Schaltung)
z.B. 11V auf 120V bringen. Wozu braucht man den überhaupt? Das ist mir gar nicht ganz klar.

Bei dem wird der Wirkungsgrad wohl eher schlecht sein, denn alles was da an Energie bei hoher Spannung erzeugt wird muss immer über die Induktivität über den Magnetfluss.
Der Strom wird periodisch geschaltet und durch Selbstinduktion kommt es zu der entsprechend hohen Spannung. f ist dabei ca. 8kHz
Die Spannung wird mit Schottky D26/27 gleichgerichtet und in in einem Kondensator C9 gesammelt.
Ein bischen gefährlich ist es, denn ohne Belastung steigt die Spannung ganz schön hoch. Der Elko C9 470uF 200V ist zwar eine Belastung aber meldet sich bei 200V bestimmt ab.
Besser sind die beiden Suppressionsdioden D11, D12. Sie lassen zusammen eine Spannung von 124V zu. Zwischen Klemme 1 und 4 kann dann höchstens 124V + Ub stehen.

Die Induktivität L ist ein E44 Ferritkern mit Luftspalt 1.5mm, 60 Wdg mit 2 x 1mm Cu Lackdraht. Das ergibt 350uH.

delta Spannung = delta magn.Fluss / delta Zeit

Eigentlich ist das ein Umweg, denn die gesamte Energie kommt über die geschaltete Induktivität, was dem Wirkungsgrad schlecht bekommt. Ich schätze mal 70% werden es doch.

Die aufgebaute Schaltung hat diese Werte:

Eingangspannung 11.5 Volt vom Bleiakku. Ausgangspannung im Leerlauf 120V. Mit Belastung 2 Halogen 12V 36W in Serie machte am Ausgang 27V (Lampen fast durchgebrannt)
Eingangsstrom nicht gemessen. Also noch kein Hinweis auf Wirkungsgrad.

Die Ansteuerung von n-Kanal Mos Fet T14:
Dafür habe ich die bekannte A stabile Kippschaltung (Multivibrator) geändert. Das ist das, was sich um T3, T4 befindet, zusammen mit den Zeitgliedern C3, R20 sowie C4, R22.
Die beiden pnp Transistoren T1,T2 werden durch die andere Grundschaltung den Differenzverstärker aus T7,T8 angesteuert und ergeben eine veränderte Zeit. Der verstärkt nur die
Differenz zweier Eingangssignale. Sind sie gleich gibt es keine Verstärkung.
So ergibt sich am Collektor von T5 und dem Gate von T14 eine Rechteckspannung mit veränderter Frequenz f und verändertem Tastverhältnis T
Damit soll es jetzt auch gut sein.

Mit dem Poti wird die Spannung eingestellt die man am Ausgang erwartet. Stellt man da 9V ein bekommt man an Klemme 1 90V.
Weil R32 / R31 sich wie 10 / 1 verhalten.
C31 ist fraglich denn daraus kann sich eine Schwingung ergeben.
Vielleicht noch ein paar Angaben zur Dimensionierung:
10k---- R1,R4,R28,R24, R31
220k----R5,R8
22k----R2,R3
47k----R20,R22
3.3k----R21,R23, R11
100k----R32
Z15----D19
2.2nF----C3,C4
47uF 50V----C31
pnp Transistor BC557C----T1,T2
npn Transistor BC547C----T3,T4,T7,T8,T5
n-Kanal MOS FET IRFB4115PBF----T14

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