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Schaltungskonzept fuer plugin-Elektrofahrzeug |
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BID = 587550
marinator
Gerade angekommen
Beiträge: 7
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Hallo!
Ich beschaeftige mich zur Zeit mit einem Schaltungskonzept fuer ein Projekt zu meinem Studium. Ich habe einen DC/AC Inverter, mit dem ich meinen Motor versorge. Der Motor befindet sich dabei in einer Sternschaltung. Der Inverter wird dabei von einer Batterie versorgt. Die Elektronik funktioniert bidirektional, die Batterie kann also auch durch den Motor aufgeladen werden. Nun moechte ich eine Ergaenzung hinzufuegen: Ich moechte nicht nur den Motor als Energielieferant nehmen, sondern auch das Drehstromnetz. Dazu moechte ich die drei Phasen unseres Drehstromnetzes einfach an die Motorzuleitungen anklemmen. Allerdings muss man dazu auch innerhalb des Motors den Sternpunkt "auftrennen. Dazu folgendes Schaltbild:
U' V' W'
o o o
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L1| | L2| | L3| |
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--- --- ---
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| s1 | s2 |
|____/_____|____/_____|
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s3 / s4 / s5 /
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o o o
U V W
- U'/V'/W': Phasen zum Inverter (Angeschlossen an Batterie)
- L1-L3 : Motorspulen
- s1/s2 : Schalter zum auftrennen des Sternpunktes
- s3-s5 : Schalter zum Anschluss des Drehstromnetzes
In diesem Konzept sollen die Motorwicklungen als Teil eines Boost-Wandlers benutzt werden. Daher kann ich das Drehstromnetz nicht einfach "vor" dem Motor anklemmen.
Nun meine Fragen:
- Welcher Schaltertyp waere am besten geeignet? Langsame IGBT, Relais, SSR, Schuetz?
Die Schalterstellungen wuerden nur gewechselt, wenn die Batterie geladen werden muss: Keine Schaltfrequenz, nur geringer Leistungsverlust wichtig.
- Gibt es schon jemanden, der solche oder aehnliche Motoren mit integriertem Relais, Schalter etc. baut?
- Gibt es Hersteller, die Relais bauen, welche extra dafuer konstruiert sind, solche Sternpunkte einer Sternschaltung aufzutrennen?
Ich bin mir bewusst, dass der Drehstrommotor ein Drehmoment abgeben koennte, wenn er wie oben direkt an das Drehstromnetz angeschlossen wird (s1/s2 offen, s3-s5 geschlossen). Das ist allerdings nicht weiter tragisch.
Vielen Danke fuer Eure Hilfe!
Mario |
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BID = 587560
berufsbastler
Schriftsteller
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Ist der Motor denn ein handeslüblicher Drehstrommotor?
Wenn ja, verträgt er überhaupt die hohen Schaltfrequenzen eines Wandlers? Mein damaliger Prof. hat immer gesagt, dass die isolationen eines alten Drehstrommotors das getacker nicht so lange aushalten.
Wie willst du denn eine booster damit aufbauen? Wozu? Batterie laden?
Wie hoch ist die Batteriespannung?
Wenn du das Teil ans Drehstromnetz anschließen willst, dann musst du aber auch die Anschlüsse die jetzt am Inverter liegen anklemmen, bzw, beide Wicklungsenden müssen verdrahtet sein.
Sinniger wäre vielleicht den Inverter mit einem entsprechenden Netzgerät zu speisen. Damit könnte evtl. sowohl den Akku laden, als auch den Inverter versorgen. |
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BID = 587722
marinator
Gerade angekommen
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Hallo berufsbastler,
danke fuer deine Antwort.
Wir planen, da einen Permanentmagnet-Synchronmotor mit 3 Phasen zu nehmen. Die Isolationen sind ein guter Punkt, auf den werden wir Acht geben.
Wir versuchen unser Fahrzeug so auszulegen, dass es
- an das uebliche Dreh-/Stromnetz angeschlossen werden kann
- ein moeglichst geringes Gewicht und damit groesste Reichweite hat
Das bedeutet, wir benoetigen so wenig Einzelteile wie moeglich. Deswegen wollen wir alles integrieren.
Wir haben eine Batteriespannung von ca. 350V. Daher muessen wir die Eingangsspannung u.U. herauf transformieren (Hier in den USA haben wir nur 120VAC). Daher der Boost-Wandler.
Hier ein Bild des Inverters:
Bild eingefügt
Hier siehst Du das Konzept eines 3-Phasen single-step Boost-Gleichrichters. Wir wollen unseren Inverter zu der selben Funktion ausbauen, mit den Motorspulen alnstelle der drei L. Natuerlich sitzt dann anstelle der Last (load) (wie auf der Zeichnung) unsere Batterie.
Kennst du Schaltertypen, welche da einsetzbar waeren?
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BID = 587737
marinator
Gerade angekommen
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BID = 587745
berufsbastler
Schriftsteller
Beiträge: 615
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Ihr wollt den Motor aber nicht direkt hart ans Netz schalten, oder? Dann hättet ihr ja gar keine Regelmöglichkeiten.
Also müsst ihr mit dem Netz den Akku laden und auch fahren können, oder wie? Oder nur laden, da man mit Kabel dran schlecht fahren kann. Wäre jedenfalls logisch.
Dann bräuchtet ihr einen Wandler, der zum einen den Motor aus der Batterie versorgen kann und zum anderen aus dem Netz die Batterie laden kann.
Ist das so?
Dein Link funtktioniert leider nicht.
Wie viel Leistung soll das ganze denn haben?
Für welche Netze? Sind in den USA nicht 3ph eher selten und 2ph gebräuchlicher? dann müsstest du ja nur von 208V auf 350V boosten, wie bei einer normalen PFC. Bei 3ph musst du ja schon gucken, dass du nicht zu hoch bist, jedenfalls wenn du es auch in Europa betrieben möchtest.
Also mit den Motorinduktivitäten als Boosterdrosseln, dem stehe ich eher skeptisch gegenüber. Aber wenn du das Bild noch mal irgenwo posten kannst dann kann ich mir das ja noch mal angucken und noch weitere Gedanken zu machen.
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BID = 587786
marinator
Gerade angekommen
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Hier nochmals das Bild:
Bild eingefügt
Ich hoffe, es funktioniert nun. Die auf dem Bild dargestellten Spulen sind in unserem Fall die Motorspulen. Zusammen mit den Schaltern in den Halbbruecken des Inverters und der Kapazitaet rechts ist damit ein Boost-Converter moeglich.
Weitere Arbeiten zu dem Thema findet man unter dem Thema "three-phase single-step boost rectifier" bei google. Hier ist ein Beispiel, aus dem ich auch mein Bild entnommen hab, allerdings auf englisch:
Link
Ja, das Aufladen geschieht natuerlich nur im Stillstand. Bidirektionalen Inverter werden heute auf breiter Front bei Hybridfahrzeugen und Elektroautos eingesetzt. Und wir wollen jetzt weitergehen und fuer einen plug-in die Ladeelektronik quasi mit dem DC/AC- Inverter kombinieren.
Ja, das Stromnetz in den USA hat im lokalen Bereich zwei Phasen, ja. Allerdings ist die Anzahl der Phasen variabel, denn solche boost-inverter koennen in verschiedenen Konfigurationen arbeiten, im Prinzip auch 2/1-phasig.
Wir dachten an eine Ladeleistung von ca. 2kW.
Vielen Dank nochmal fuer Deine Muehe! Ach ja, ich wollte nochmals fragen, welchen Schaltertyp oder welche Technologie du empfehlen kannst. Das Material muss hohe Stroeme vertragen koennen und dabei eine minimale Verlustleistung haben.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: marinator am 12 Feb 2009 22:39 ]
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BID = 587795
sam2
Urgestein
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Wohnort: Franken (bairisch besetzte Zone)
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Offtopic :
| Sach ma, zahlt Daimler USA seine Entwickler jetzt schon so schlecht, daß Du hier Arbeitszeit für lau abgereifen mußt...?  |
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BID = 587822
marinator
Gerade angekommen
Beiträge: 7
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Hi,
ich bin kein Entwickler. Ich bin Praktikant und studiere an der dualen Hochschule. Im Moment mache ich eine Studienarbeit zu dem Thema und muss mich selbst um alle Infos kuemmern.
Hast Du auch was Produktives zu dem Thema beizutragen?
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BID = 587827
perl
Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach
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Offtopic :
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Zitat :
| | Hast Du auch was Produktives zu dem Thema beizutragen? |
Das war eine sehr kontraproduktive Frage!
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BID = 587828
marinator
Gerade angekommen
Beiträge: 7
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perl, alles in allem war Deines ein relativ unproduktives Posting.
Wollte zum Thema zurueckkommen. Das war alles.
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BID = 587846
berufsbastler
Schriftsteller
Beiträge: 615
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Bezüglich des Aufbaus bin ich zwar immer noch skeptisch, aberwegen der Schalter würde ich Relais nehmen. Bei 2kW halten sich die Ströme in Grenzen. Allerdings um den Sternpunkt aufzutrennen sollte es was mit öffner sein, und man braucht eine Verriegelung zu den anderen Relais.
Am US-Netz kann man gut 1-1,5kW aus einer Phase ziehen, da wären die Induktivitäten bei nem einzelnen Booster allerdings auch nicht so groß.
Ich denke immer noch ein einzelner Wandler ist sinnvoller. Der braucht auch nicht viel Platz/Gewicht und ist wahrscheinlich effektiver und einfacher zu realisieren. Dann musst du auch gar keinen Sternpunkt auftrennen. Dann bräuchtest du eigentlich nur ne modifizierte PFC, wenn du keine galvanische Trennung brauchst.
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BID = 588009
Lupin III.
Schriftsteller
Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg
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Offtopic :
| Tschuldigung, aber ich muss jetzt auch was unproduktives sagen.
Ich würde aufpassen, mit wem du wie redest. perl, der mir selbst schon unzählige Male wirklich geholfen hat und dessen Beiträge gar nicht mehr gezählt werden, zähle ich hier zum Fundament des Forums. sam ist mit 25000 Beiträgen auch nicht schlecht unterwegs. Du kannst dir vorstellen, dass die beiden oft angemotzt werden, soviel wie sie hier unterwegs sind. Und das, obwohl sie hier freiwillig mitarbeiten. Es wäre ein riesen Verlust, wenn einer der beiden hier nicht mehr posten würde, weil sie genervt sind.
sams Beitrag war als OT markiert und sowas solltest du einfach ignorieren, so wie du meinen zwar lesen und kurz drüber nachdenken solltest, aber danach am besten auch ignorierst und einfach mit dem Thema weiter machst.
Dein Thema ist ein sehr spezielles, da ist es auch schwer schnell mal eine Lösung hinzuschreiben.
Ich muss auch dir eins zu Gute halten: du hast das Problem gut beschrieben und verwendest gut lesbare Groß-/Klein-/Recht-Schreibung. Leider oft eine Seltenheit hier.
Nichts für ungut und jetzt ignorier mich!  |
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BID = 588111
marinator
Gerade angekommen
Beiträge: 7
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Zitat :
berufsbastler hat am 13 Feb 2009 07:10 geschrieben :
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Bezüglich des Aufbaus bin ich zwar immer noch skeptisch, aberwegen der Schalter würde ich Relais nehmen. Bei 2kW halten sich die Ströme in Grenzen. Allerdings um den Sternpunkt aufzutrennen sollte es was mit öffner sein, und man braucht eine Verriegelung zu den anderen Relais.
Am US-Netz kann man gut 1-1,5kW aus einer Phase ziehen, da wären die Induktivitäten bei nem einzelnen Booster allerdings auch nicht so groß.
Ich denke immer noch ein einzelner Wandler ist sinnvoller. Der braucht auch nicht viel Platz/Gewicht und ist wahrscheinlich effektiver und einfacher zu realisieren. Dann musst du auch gar keinen Sternpunkt auftrennen. Dann bräuchtest du eigentlich nur ne modifizierte PFC, wenn du keine galvanische Trennung brauchst.
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Hallo,
ok. Vielen Dank fuer Deine Hilfe soweit. Hat mir einige neue Denkansaetze gegeben.
Mario
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BID = 588820
thomas_at
Gelegenheitsposter
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Wohnort: Mattighofen Oberösterreich
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Hallo!
Ich habe da meine Bedenken.
Ihr wollt die Phasen eines Drehstrom-Motors an das Netz anschliessen und darüber den Strom zum Laden der Batterie führen.
Da fallen mir doch glatt die Begriffe "Magnetfeld", "stromdurchflossener Leiter" und "Kraft" ein.
-> Rechte (oder doch Linke??) - Hand Regel!!!
Ausserdem wird durch den Stromfluss ein magnetisches Feld erzeugt, das sinusförmig zwischen max und min schwankt.
Dadurch werden die Magneten (es ist die Rede von einem Permanentmagnet-Synchronmotor) in ihrer Kraft entweder gestärkt oder geschwächt.
Wenn da irgendetwas nicht passt (Strom zu hoch ..) können die Magneten leicht entmagnetisiert werden (entweder teilweise oder vollständig) - das passiert bei uns in der Firma manchmal, spreche also aus Erfahrung
mfG Thomas
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