Aktuelle Elektorausgabe (Wechselrichter)

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo zusammen!
Schon seit ein paar Ausgaben, wird den Lesern ein Wechselrichterprojekt verprochen. Jetzt ist es endlich da! Aber die totale Enttäuschung. Immerhin hat man jetzt einmal eine grobe Vorstellung wie das gehen soll, aber wenn der RIngkerntrafo mit einem Rechtecksignal gespeist wird und mit der Schaltung, wird sekundärseitig mehr ein Trapez- als ein Sinussignal ankommen. Wenn man ein paar mehr von den MOSFETs nehmen würde und einen intelligenteren IC, müsste man doch primärseitig einen stufenförmigen Sinus erzeugen können. Die Stufen sollte der Trafo dann schlucken und das sekundärseitige Signal mehr einem Sinus ähnlen. Hat jemand dazu im Netz was veröffentlicht? Ich suche schon lange nach einer Wechselrichterschaltung, aber mir scheint es als ob ich ständig die falschen Suchbegriffe eingebe.

Christian

#2

Hallo,
wie versiert bist Du als Elektroniker. Hast Du fundierte Erfahrungen
mit Leistungselektronik?
Ich nehme nicht an, daß Du ein Profi auf diesen Gebiet bist,
sonst wären Deine Fragen andere. Es ist nicht ein mehr an
Transistoren, was die Signalform verbessert!

So ein Wechselrichter ist schon ein anspruchsvolles Thema.
Allerdings nicht, wegen zu komplizierter Schaltungen, als vielmehr
wegen vieler Dreckeffekte und daraus resultierenden Schwierigkeiten.
Letzendlich geht es um Spannungen von bis ca. 400V und Strömen
von zig- Ampere. Dabei auch noch rel. hohe Frequenzen und
ausreichend Leistung. Das ist absolut nix mehr für den
0815-Hobbybastler.
Was Du dann willst ist aber noch einen Zahn schärfer, weil wegen
der gewünschten Signalform die Ansprüche an Schaltfrequenzen und
allen daraus resultierenden Problemen noch größer werden.
Im Prinzip kannst Du einen Wechselrichter, der einen halbwegs
sauberen Sinus abgeben soll, als D-Verstärker für 50Hz verstehen.
Das aber im Leistungsbereich von KW umzusetzen erfordert erheblichen
Aufwand, viel Erfahrung und einige Voraussetzungen an Technik.
Falls Du tatsächlich eine Schaltung zum laufen bekommst, wird
diese vermutlich eine richtige EM-Dreckschleuder sein, so daß
unter Umständen die bentzung nur eingeschränkt möglich ist.

Fazit: Versuch erstmal den einfachen Wechselrichter, dann weisst
Du ungefähr was mit dem nächsten Projekt auf Dich zukommt.
Lohnen tut das aber eh nicht, weil es sowas als fertiges Gerät
so bilig gibt, daß sich selber bauen kaum lohnt.
Gruß Uwi

Schon seit ein paar Ausgaben, wird den Lesern ein
Wechselrichterprojekt verprochen. Jetzt ist es endlich da!
Aber die totale Enttäuschung. Immerhin hat man jetzt einmal
eine grobe Vorstellung wie das gehen soll, aber wenn der
RIngkerntrafo mit einem Rechtecksignal gespeist wird und mit
der Schaltung, wird sekundärseitig mehr ein Trapez- als ein
Sinussignal ankommen. Wenn man ein paar mehr von den MOSFETs
nehmen würde und einen intelligenteren IC, müsste man doch
primärseitig einen stufenförmigen Sinus erzeugen können. Die
Stufen sollte der Trafo dann schlucken und das sekundärseitige
Signal mehr einem Sinus ähnlen. Hat jemand dazu im Netz was
veröffentlicht? Ich suche schon lange nach einer
Wechselrichterschaltung, aber mir scheint es als ob ich
ständig die falschen Suchbegriffe eingebe.

Christian

#3

Hallo Uwi!
Also meine Erfahrungen mit Leistungselektronik sind eher durchwachsen. Aber ich habe mal einen defekten commerziellen Wechselrichter unter die upe genommen. Dort war wie beschrieben eine Reihe von MOSFETs die entsprechend durch eine Logikschaltung angesteuert waren eingebaut. Die haben dann dieses stufenförmige Signal geliefert. Zumindest war das einwandfrei auf dem Oszi zu erkennen. Die Leistungsbauteile sind in der Regel auch etwas größer als die anderen Elektronikteile für TTL-Basis. Vielleicht Relais und so, aber das erkennt man ja meist. Also viel mehr als diese MOSFETs war darum auch nicht zu erkennen, dass große Leistungen schaltet. Da waren noch eine Hand voll Widerstände und zwei größere Elkos. Also ich stelle mir das echt nicht so schwierig vor. Aber da meine Erfahrungen mit Leistungselektronik eher durchwachsen sind wie bereits erwähnt, glaube ich dir jetzt mal und lasse die Finger davon, da die Leistungsbauteile auch oft nicht ganz billig sind, wenn sie nur durchbrennen auf Dauer.
Christian

#4

Hallo,
es ist tatsächlich oft so, daß Leistungselektronik oft einfach
aussieht. Der Eindruck täuscht, weil die Probleme eben nicht anhand
der Vielzahl von BE festgemacht werden können. Eine digitale
Schaltung mit 200 IC kann im Prinzip sehr einfach sein, obwohl das
wahnsinnig kompliziert aussieht.
Zurück zum Problem: Bei der Leistungselektronik kommt mann mit
viel Erfahrung und heute auch mittels Simulationen zu guten
anwendungsreifen Geräten. Dem Bastler ist nicht klar, welche
Probleme er durch die Spannungsspitzen der geschalteten
Induktivitäten und die Belastung der Transistoren auf Grund der
hohen Impulsströme bekommen kann. Selbst wenn diese Probleme
halbwegs beherrscht werden, kommt das Problem der EMV.
Nicht zuletzt muß muß die Steuerung/Regelung ja eine def. Signal-
form bringen. Das geht in Richtung hoher Schaltfrequenzen, was
bei kleinen Strömen noch kein Problem darstellt, aber eben bei
großen zur unlösbaren Aufgabe werden kann.

Ich kann mich zwar als Profi in der Elektronik bezeichnen, und
habe auch viele Erfahrungen im Bereich analoger Schaltungen,
z.B. Sensorverstärker, Lasersteuerungen und vor allem auch bei
Stromversorgungen, aber von Schaltnetzteilen mit Netzspannung
lasse ich die Finger. Da was selber entwickeln zu wollen wäre mir
zu mühselig und zu langwierig. Das kaufe ich lieber von Profis,
die was davon verstehen.
Was anderes sind Stromversorgungen im Kleinspannungsbereich,
wo Schaltregler als integrierte IC (z.B. Step-Down-Regler) fast
so leicht wie einfache Längsregler zu applizieren sind.
Gruß Uwi

Also meine Erfahrungen mit Leistungselektronik sind eher
durchwachsen. Aber ich habe mal einen defekten commerziellen
Wechselrichter unter die upe genommen. Dort war wie
beschrieben eine Reihe von MOSFETs die entsprechend durch eine
Logikschaltung angesteuert waren eingebaut. Die haben dann
dieses stufenförmige Signal geliefert. Zumindest war das
einwandfrei auf dem Oszi zu erkennen. Die Leistungsbauteile
sind in der Regel auch etwas größer als die anderen
Elektronikteile für TTL-Basis. Vielleicht Relais und so, aber
das erkennt man ja meist. Also viel mehr als diese MOSFETs war
darum auch nicht zu erkennen, dass große Leistungen schaltet.
Da waren noch eine Hand voll Widerstände und zwei größere
Elkos. Also ich stelle mir das echt nicht so schwierig vor.
Aber da meine Erfahrungen mit Leistungselektronik eher
durchwachsen sind wie bereits erwähnt, glaube ich dir jetzt
mal und lasse die Finger davon, da die Leistungsbauteile auch
oft nicht ganz billig sind, wenn sie nur durchbrennen auf
Dauer.
Christian

#5

Hallo Christian,

Also meine Erfahrungen mit Leistungselektronik sind eher
durchwachsen. Aber ich habe mal einen defekten commerziellen
Wechselrichter unter die upe genommen. Dort war wie
beschrieben eine Reihe von MOSFETs die entsprechend durch eine
Logikschaltung angesteuert waren eingebaut. Die haben dann
dieses stufenförmige Signal geliefert. Zumindest war das
einwandfrei auf dem Oszi zu erkennen. Die Leistungsbauteile
sind in der Regel auch etwas größer als die anderen
Elektronikteile für TTL-Basis. Vielleicht Relais und so, aber
das erkennt man ja meist. Also viel mehr als diese MOSFETs war
darum auch nicht zu erkennen, dass große Leistungen schaltet.
Da waren noch eine Hand voll Widerstände und zwei größere
Elkos. Also ich stelle mir das echt nicht so schwierig vor.

Wie meist im Leben, ist fast alles was einfach aussieht, meist sehr schwierig.

Bereits bei einem Netzteil bestehend aus Trafo, Brückengleichrichter und Elco kann man jede Menge Fehler machen.

Ein einfacher Draht besitzt, neben dem Ohmschen Widerstand, noch eine Induktivität und eine Kapazität (gegen den Rest der Welt). Bei einem Trafo sind diese Werte schon um einiges grösser.
Eine SChaltung aus Widerstand, Kapazität und Induktivität, nennt man Schwingkreis. Normalerweise ist das nicht so tragisch, aber wenn du grosse Strome mit Steilen Flanken kombinierst, haben die Oberwellen auch recht Energie, und damit beginnen die Probleme.

Eines der Hauptprobleme ist meist der Schwingkreis welcher sich aus der Source-Drain-Kapazität ergiebt. Die Gate-Kapazität, zusammen mit dem Innenwiederstand der Ansteuerschaltung, bestimmt meist die Flankensteilheit und somit auch die Oberwellen, welche erzeugt werden.
Ein Problem besteht nun darin, die Oberwellen und die Resonanzfrequenzen so festzulegen, dass sich das Ganze nicht aufschaukelt. Dabei spielt der Aufbau des Trafos und das Layout der Schaltung schon eine grosse Rolle.

Wir hatten vor etwa 10 Jahren einmal das Problem bei einem primär getakteten Netzteil (ca. 10 Watt), dass Hitachi den von uns verwendeten FET „verbessert“ (Die-Shrink und ein anderer Process) hat. Danach starben unse FETs gleich reihenweise, als Problem stellte sich die durch den Prozess-Wechsel veränderte Darin-Source-Kapazität heraus. Auch der von Hitachi vorgeschlagene Ersatztyp funktionierte nicht, also blieb uns nur übrig die ganze Stufe komplett neu zu dimensionieren.

MfG Peter(TOO)