Frequenzabhängig übersetzter Trafo

Ervin Peters schrieb:

Das fasse ich mal so zusammen:

eingangsseitig ist ein sinusförmiger Konstant-Wechselstrom eingeprägt, der ausgangsseitig auf einen Konstant-Wechselstrom abgebildet wird. Das Übersetzungsverhältnis hängt linear von der Signalfrequenz ab, der Frequenzbeeich ist beliebig.

Richtig so?

Es wäre schön wenn man wüsste, worum es geht. Beschreib mal die Anwendung.

- Udo

Am Sat, 04 Nov 2006 11:24:37 +0100 schrieb Udo Piechottka:

Ja, richtig.

Fahrraddynamo: Klauenpolgenerator, SON, sollte aber auch mit anderen gehen, liefert maximal 560mA, wegen der Strombegrenzenden Induktivität und ist auf die gestzlich vorgeschriebene Spannungskennlinie an 12Ohm ausgerichtet.

Die Leerlaufspannung linear mit der Frequenz, die Frequenz logischerweise linear der Geschwindigkeit. Bei SON kann man abschätzen: U0 ~ V wenn man die Einheit km/h durch V ersetzt. f ist dabei proportional U,v mit ca.

2,5Hz/(km/h) oder 2,5Hz/V.

Jetzt kann man aber wenig Strom entnehmen ohne das die Spannung zusammenbricht, was nichts anderes bedeutet als das man eine höhere Leistung entnehmen kann, wenn man sich in der Stromentnahme zurückhält.

Man kann für jedes f (und damit v) eine Kombination (U,I) bestimmen, für die die Leistung maximal wird.

Bei höheren Geschwindigkeiten können das durchaus 15 oder 20W, anstatt der 'Norm 3W' werden.

Für die Verwertungsschaltung bedeutet das sie einen Abschlußwiderstand, der abhängig von der Frequenz ist 'simulieren' muß und ihn nicht unterschreiten darf.

R >= R(f)

Ausgeben soll die Verwertungsschaltung 7V oder 14V =, zur Verwertung als Bleigelakkuladespannung.

Man könnte jetzt überlegen einen Trafo mit mehreren Anzapfungen (10) zu verwenden und die dann mechanisch umzuschalten, fliehkraftregel z.B.

Aber eleganter wäre natürlich eine vollelektronische Schaltung.

ervin

Ervin Peters schrieb:

Die Lösung klingt aniquarisch.

Ein Schaltregler wäre hier wohl angebracht. Ggf. mit einer elektronischen Belastung, die z.B. eine einfache Spannungbegrenzung sein könnte. Die Wicklungsumschaltung klingt aufwendig und fehlerträchtig.

- Udo

Hallo Ervin,

Wieder einmal... Wenn Du ein Schaltnetzteil aufbaust, das Ausgangsseitig 13,7 V oder eben Deine Ladespannung generiert und das aus x-100 V Eingangsspannung tun kann, dann wird sich eingangsseitig genau der Arbeitspunkt einstellen, den Du braucht, um die geforderte Leistung (Sei es vom Akku, um geladen zu werden, oder vom Fernlicht, das nicht zu 100% vom Akku gespeist werden will) bereitzustellen. Je näher x bei 0 ist, desto früher wird sich der Arbeitspunkt finden. Vorher gibts eben keine Ladung. Achtung, manche Netzteile mögen es gar nicht, wenn am Ausgang mehr Spannung liegt, als produziert wird...

Marte

Am Sat, 04 Nov 2006 17:04:35 +0100 schrieb Marte Schwarz:

Natürlich. Ich habe noch keine konkrete Lösung in den Händen.

Die Ausgangsspannung ist natürlich als Obergrenze zu sehen, sonst wäre es keine Leistungsanpassung.

20V/350mA bei 30km/h sind ja mehr Leistung als 7V/550mA bei gleicher Geschwindigkeit und Normlast.

Wenn ich nun mit Deinem skizierten Schaltregler 14V Ausgangsspannung als 'soll' setze, ohne 'lass sie Eingangspannung aber nicht unter U(f) sinken, dann zieht der Schaltregler Ue so weit runter, das eben nichts mehr kommt, weil der Dynamo in die Knie geht. Das ist ja der Knackpunkt.

Hat jemand ein paar Urschleim == Grundlagen Links zu Schaltwandlern, und Energiefluß in Ihnen?

Man müßte wahrscheinlich die Frequenzsteuerung durch etwas Variables ergänzen, das die Bedingung Ue > Uel(f) erfüllt.

ervin

Hallo Ervin,

Das ist so schwer nicht: Der Schaltwandler habe den Wirkungsgrad x (ja, ich weiss, das ist vereinfacht, weil x ist Arbeitspunktabhängig). Die Last ziehe

10 W bei 14 V. Dein Schaltregler wiord nun zusehen, woher er die 10 / x W herbringt. Ist der Dynamo in der Lage diese zu liefern, wird sie am Eingang in Form einer Spannung so einstellen, dass der Strom so geliefert wird, dass eben 10/x W in den Regler hineingehen werden. Kann der Dynamo diese Leistung nicht liefern, dann wird der Regler die Ausgangsspannung nicht aufrechterhalten können und entsprechend geringere Leistung an die Last abgeben, zu der sich dann wieder ein Arbeitspunkt in der Dynamokennlinie bietet. Die Spannungsobergrenze liegt beim SON IMHO bei ca 100 V Leerlaufspannung.

Marte

Da hat sich ein Beitrag an der NG-vorbeigemogelt:

herbringt. Ist

einer

10/x W

so einfach löst sich das Problem IMO nicht. Der OP möchte in jedem Betriebszustand die dann maximal mögliche Leistung aus dem Dynamo herausholen. Er muss also Leistungsanpassung erreichen, d. h. der Eingangswiderstand des Reglers muss konjugiert komplex zum (stark induktiven Innenwiderstand) des Dynamos sein. Der Regler weiß aber absolut nichts über diesen Innenwiderstand und auch nichts über die Spannungsquelle in Dynamoersatzschaltbild - der Regler richtet sich

**nur** nach dem, was er an seinem eigenen Ausgang sieht. Es wäre reiner Zufall, wenn sich dabei ein leistungsoptimaler Arbeitspunkt einstellen würde. Der Regler hat ganz einfach zuwenig Information.

Ich denke, man benötigt (außer einer Regelung) eine digitale Pulssteuerung ähnlich der bei einer aktiven PFC in PC-Netzteilen. In einem Mikroprozessor-ROM könnte man eine Tabelle haben, die dieser Steuerung sagt, was sie bei der jeweiligen Dynamodrehzahl tun muss. Dieses Wissen kann ein Nur-Regler nicht haben. Man könnte das Ganze natürlich selbstlernend machen: Der Prozessor probiert in kleinen Schritten aus, ob eine Verstellung mehr Leistung liefert, und baut sich selbst langsam eine zu dem Dynamomodell passende Tabelle auf, die er dann im Flash speichert.

Die Einrückungen schenk ich mir jetzt ;-)

Leistungsanpassung wird gemäß Aufgabenstellung sicher nicht gehen. Entweder ich will einen Akku laden bzw die Leistung abgeben, die die Last eben fordert, dann wird sich der Arbeitspunkt am Generator finden, oder ich will max Leistung ziehen, dann muss ich aber die Last anderst definieren, als ich das bisher verstanden hatte. Ich weiss, der OP hatte den Begriff "Leistungsanpassung verwendet, aber den Betriebsfall, den er beschreibt, erfordert eine solche nicht.

Marte

Das läuft doch auf das gleiche Problem wie Maximum Power Point Tracking für Solarzellen raus, oder?

Eine gängige Lösung scheint zu sein, den Arbeitspunkt des Wandlers periodisch um einige % zu modulieren und die Eingangsspannung synchron zu demodulieren. An der Polarität kann man erkennen, ob die aktuelle Leistungsaufnahme des Reglers zu hoch oder zu niedrig ist, und passend nachregeln. Zusätzlich braucht man dann noch eine Regelung, die im Fall niedriger Last die Ausgangsspannung begrenzt.

Ich habe hier einen Artikel aus den Design Ideas in Electronic Design,

1998-09-14, Seite 114 - sollte im Web zu finden sein, ist aber ziemlich kaputt im Moment. Die Schaltung ist ein synchroner step-down-Regler als Bleiakkulader mit MPP-Regelung.

Wenn es mal funktioniert, könnte es dieser Link sein:

cu Michael

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Some people have no respect of age unless it is bottled.

Am 12 Nov 2006 11:43:14 GMT schrieb Michael Schwingen :

Beim Dynamo hat man über die Frequenz ein eindeutiges Kriterium für die Drehzahl und daher die erzeugte EMK. Die Quellimpedanz dürfte relativ konstant sein bzw. kann auch nur von der Frequenz abhängen. Ich halte daher einen Ansatz über einen µC gesteuerten Converter für sinnvoller, als den Ansatz des MPPT, den ich eher mit gezieltem Raten vergleiche. Letzterer lässt sich vielleicht aber auch noch mit analoger Elektronik realisieren. Das wird beim Frequenzbasierten Ansatz schwieriger, weil man die Tabellen des µC durch genau ermittelte Filter oder f/U Konversion und Widerstands-Dioden Netzwerke für die Korrekturspannung des Reglers ersetzen müsste.

--
Martin

Das habe nicht ich geschrieben. In meinem Verständnis will der OP nämlich 14 V konstant am Ausgang haben und dann die Leistung vom Dynamo abnehmen, die hierfür nötig ist. Da dies sehr davon abhängen wird, ob bei 14 V gerade geladen und beleuchtet werden soll, oder ein fast voller (Blei-)Akku quasi nichts mehr anfordert, ist es völliger UNsinn, hier immer optimale Leistung entnehmen zu wollen. Ausserdem wird die Leistung sich auf den Rollwiderstand auswirken. Wer möchte schon mehr treten müssen, als nötig?

Ergo: Eingangsseitig ein Weitbereichseingang, danach die Glättungskondensatoren ausrechnen und dann einen Auf/Abwärtswandler ach 14 V und gut ists. Ales darüber hinaus geht an den Anforderungen der Praxis vorbei.

Marte