Hallo Leute,
eigentlich war das als Antwort auf Tonis Wechselrichterproblem gedacht, aber vielleicht ists auch für Andere interessant. Bei Einsatz eines Sinuswechselrichters erkennt man ganz schnell das die meisten Verbraucher im Haushalt mittlerweile Schaltnetzteile haben. Und diese Netzteile klopfen von den mühsam erzeugten Sinuswellen die Kuppen platt . Da stellt sich die Frage, wozu der Aufwand mit dem Sinus? Problem bei den "sinusähnlichen"- Wechselrichtern mit DC Zwischenkreis sind die steilen Flanken, hervorgerufen durch hartes Durchschalten des Zwischenkreiselkos auf die armen Verbraucher .
Nun also ein Kompromiß: die hier vorgestellte Schaltung verwendet einen Transformator mit ü=230V/10V um eine Batteriespannung von 12V DC auf 230 Veff AC 50 Hz zu wandeln. Der Taktgeber ( z.B. ein SG3524 ) erzeugt für die MOSFET ein Steuersignal mit festem Tastverhältnis. Der Trafo ist so bemessen, das er bei sagen wir 12,5 V Batteriespannung ausgangsseitig ca. 280 Vspitze erzeugt. Das Tastverhältnis wird mittels Trimmpoti so justiert das am Ausgang unter mittlerer Last 230 Veff anliegen. Die Kurvenform der Ausgangsspannung wird dann im Leerlauf durch einen parallelgeschalteten Kondensator (dessen genauer Wert durch Versuche zu ermitteln ist) so geglättet das bei den ansteigenden Flanken möglichst keine Überschwinger mehr auftreten. Das kann man auch am Betriebsgeräusch des Trafos hören. Das harte Brummgeräusch wird dann ein sanftes Summen. Auf eine Ausgangsspannungregelung durch verändern des Tastverhältnisses wird verzichtet. Wird der Wechselrichter zur Notstromversorgung aus einem Bleiakku eingesetzt dann liegt die Eingangsspannung irgendwo zwischen >10,5 V und 12,5 V, die dadurch verursachten Schwankungen der Ausgangsspannung sollten die Verbraucher wegstecken können. Der hier beschriebene Wechselrichter kommt auch mit induktiven Verbrauchern klar. Das kann man sogar noch verbessern indem man diesen Verbrauchern einen Kompensationskondensator parallelschaltet. Der Wert dieses Kondensators muß im Test an diesem Wechselrichter durch ein Oszilloguck ermittelt werden. Den Wert so wählen das am Schirmbild möglichst keine Überschwinger auftreten. Der Kondensator kann dann fest in das Gerät eingebaut werden, er stört nicht beim Netzbetrieb. Die MOSFET für den Wechselrichter würde ich so bemessen, das für fünf bis zehn Sekunden die max. Leistung des Trafos ausgeschöpft werden kann, danach wird hart abgeschaltet (oder wenn der Kühlkörper zu heiß wird). Bloß nicht die Leistung zurückregeln, das mögen viele Verbraucher nicht. Im Anhang noch ein paar Bilder von einem Versuchsaufbau.
Dateianhänge
Wer quarzgenaue 50 Hz braucht, bitteschön: der NE555 arbeitet als Monoflop. Mit dem Trimmpoti wird das Tastverhältnis und damit die Effektivspannung des Wechselrichters eingestellt.
Hier ein SG3524 als Taktgeber. Auf dem dicken Kühlkörper ein IRFP2907 als Linearregler. Ab 13V regelt er die Eingangsspannung ab.
Hier mit Glühlampe als ohmsche Last. Man sieht das die Lampe den Kondensator leert.
Das wesentliche Problem dieser Anordnung wird sein, dass irgendwo versteckte Kondensatornetzteile und eingeschränkt auch Netzfilter mit den immer noch relativ steilen Flanken nicht so recht klarkommen. induktive verbraucher waren an ruppig schaltenden Wechselrichtern noch nie ein so wirklich großes Problem.
Das ist sicher nicht so schlimm, wie bei "echten" Rechteckwechselrichtern, die den Zwischenkreis auf den Verbraucher ballern - das könnte man aber in gleichem Maße auch durch Reihenschaltung einer geeigneten Drossel erzielen.
Ebenso gibt es das sehr interessante Konzept, den Zwischenkreis einen "gleichgerichteten Sinus" abfahren zu lassen. Das hat LTC irgendwann mal vorgestellt...
Hallo ferdimh,
natürlich gibts immer eine "bessere" Lösung. Wer schon einen funktionierenden DC Zwischenkreiswechselrichter hat kann das gerne mit einer nachgeschalteten Drossel versuchen. Hab diese Experimente schon hinter mir. Die Ergebnisse waren aber auch nicht wirklich überzeugend: ist die Drossel so groß das angeschlossene Verbraucher nicht mehr so hart knurren, dann wird die Ausgangsspannung stark lastabhängig und einige Wechselrichter hab ich mit derlei Versuchen schon gekillt .
Viele Grüße
Luftwatz
ferdimh hat geschrieben: ↑Sa 13. Jun 2020, 09:57
Ebenso gibt es das sehr interessante Konzept, den Zwischenkreis einen "gleichgerichteten Sinus" abfahren zu lassen
Hab einen WR der nach dem Prinzip arbeitet. Von Siemens 1000VA 1980er Jahre aus dem Telephoniebereich.
Zwei Eintakt-Sperrwandler füllen (180°phasenversetzt) einen Zwischenkreis (ohne nennenswerten Speicherkondensator) mit 100Hz Sinushalbwellen.
Dahinter hängt eine Vollbrücke aus 2 Thyristoren und zwei NPN Darlinton die den Ausgang periodisch umpolt.
Schaltungstechnisch jetzt nicht unbedingt weniger aufwändig als die Vollbrücke vor den hochtransformierenden Trafo zu setzen.
Nur die Trafogröße/-art unterscheidet sich geringfügig...
Wegen dem von ferdimh beschrieben Konzept: wenn man die billigen WR mit „modifiziertem Sinus“ sieht, das wäre doch kaum Mehraufwand damit einen echten Sinus zu erzeugen
Zwischenkreis mit Sinushalbwellen zu laden ist doch nur Softwaresache (falls uC drin ist). Brücke zum Umpolen ist eh vorm Ausgang.
oder mache ich einen Denkfehler?
Ja, der Teufel bei den Chinesiumwechselrichtern steckt im Detail:
Dort fehlt die Speicherdrossel; wirksam ist nur die Streuinduktivität des schwer hochgezüchteten Übertragers. Eine Regelung unter (geschätzt) 97,375% der Maximalspannung fällt daher flach. Daher haben die Chinesenwechselrichter auch keine Regelung der Ausgangsspitzenspannung, sondern steuern, wie der hier vorgestellte Wechselrichter, das Tastverhältnis. Bei kleiner Last und hoher Batteriespannung (z.B. parallel geklemmtes Ladegerät oder laufender Motor) wird das schon verdammt knapp (Ein Versuchsaufbau Gleichrichter-Elko-Lastwiderstand 5W lud sich bis auf 360V DC auf).
Ein weiterer Nachteil der Schaltung mit den erzeugten Halbwellen ist, dass kein Elko da ist, der einen kurzen Spitzenstrom liefern kann. Einschaltströme müssen komplett von der 12V-Seite erbracht werden.
@ sysconsol:
der nackte Wechselrichter oben regelt gar nichts, das Tastverhältnis (und damit Ueff der Ausgangsspannung) wird einmal eingestellt und das wars. Halten sich die Schwankungen der Eingangsspannung in Grenzen (z.B. zwischen 11 und 12,5 V) wird das zwar auf den Ausgang durchgereicht, aber das müßten die Verbraucher am Netz auch aushalten. Der oben abgebildete Wechselrichter soll jedoch auch mal am PKW bei laufender Lichtmaschine oder ladender Solaranlage einsatzfähig sein, deswegen hat er noch einen dicken MOSFET als eingangsseitige Spannungsbegrenzung spendiert bekommen. Für stärkere Wechselrichter würde ich jedoch eine Sekundärwicklung mit Anzapf empfehlen. Umgeschaltet wird dann wenn die Akkuspannung einen festzulegenden Wert überschreitet.
Habe hier eine derartige Schaltung im Einsatz, hat sich seit Jahren bewährt. Als Lichtquelle dienen einige Leuchtstofflampen mit KVG. Denen hab ich allen einen kleinen Kompensationskondensator spendiert. Das ganze wirkt sich auf das Inselnetz äußerst positiv aus, kein Rauschen oder andere Empfangsstörungen im Radio. Geräte mit Netztrafo brummen sanft wie bei Sinuswellenbetrieb. Hatte Anfangs mal einen "sinusähnlichen" Chinawechselrichter mit DC Zwischenkreis genutzt. Wenn man dann den Heizstrahler im Bad eingeschaltet hat dann haben die Leitungsadern im Rohr gebrummt - beängstigend !
@ Toni:
so einfach ist es leider nicht, da übliche "sinusähnliche" Wechselrichter den Zwischenkreiselko meist nur bis auf 270 - 280 V aufpumpen. Wenn, dann müßte man auch noch den Ferritübertragern ein paar zusätzliche Windungen spendieren um auf 340 - 350 V zu kommen.
Wenn Interesse besteht, dann zeichne ich bei Gelegenheit einen Schaltplan vom 50 Hz Quarztaktgeber.
Ich würde den SG3524 durch einen ersetzten der eine Sinus PWM macht.
Typischer Vertreter wäre da ein EG8010 mittels Vollbrücke sollte man dann hinten einen richtigen Sinus rausbekommen.
Das ganze hat dann sogar eine Rückführung und korrigiert die Ausgangsspannung wenn nötig.
Siehe Seite 9 von dem Datenblatt oben.
Die China Sinus Wechselrichter haben wie ferdimh schon geschrieben hat keinen geregelten Zwischenkreis, aber die Schaltung die danach einen Sinus daraus bastelt hält die Spannung dann konstant.
Zumindest soweit ihr das möglich ist. wenn die Eingangsspannung zu weit absinkt reicht es auch nicht mehr.
Problematisch sehe ich so einen nicht Sinus Wechselrichter für Netzteile die eine aktive PFC haben, der gefällt das möglicherweise nicht so gut.
Der SG8010 lässt sich doch sicher auch verwenden, um einen 12V AC Motor an einer Batterie zu betreiben. Oder ist das schon Overkill? Als Treiber soll dann ein BTN7960 Brückenblock zum Einsatz kommen. Ist das realistisch?
. Da stellt sich die Frage, wozu der Aufwand mit dem Sinus? Problem bei den "sinusähnlichen"- Wechselrichtern mit DC Zwischenkreis sind die steilen Flanken, hervorgerufen durch hartes Durchschalten des Zwischenkreiselkos auf die armen Verbraucher 
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