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DC/DC Wandler Spannungsregler (Elektronik)

verfasst von Lioner E-Mail, 26.08.2019, 18:11 Uhr

Hallo,
ich probiere an dieser Stelle mal mein Glück: vielleicht kann mir jemand beim Verstehen des Benutzerhandbuchs eines DC/DC-Wandlermoduls helfen. Es geht konkret um Betriebsarten im bidirektionalen Wechselspiel bzw. das Zusammenspiel der Regler an Aus- und Eingang des Moduls (Anhang 2).

Anhang 1 definiert Aus- und Eingang, bzw. die Zwischenkreis- und Variable Spannungsseite. Der Strom vs_isoll kann je nach Leistungsflussrichtung positiv (VS --> ZK) oder negativ (ZK -->VS) sein.

Anhang 2 zeigt nun das verhalten der Regler (je VS- und ZK-Seite ein digitaler PIDT1 Spannungsregler verbaut) in einer Tabelle und deren Zusammenspiel in den zwei unterschiedlichen Betriebsarten. Dabei wird entweder der maximale (Betriebsart 0) oder der minimale (Betriebsart 1) Wert der beiden Regler als Stromvorgabe (vs_isoll) genommen.

Nun ist mir nicht klar: Die Tendenz auf VS-Seite (Isoll_V) zeigt immer das Gegenteil der ZK-Seite an. Dabei kann ich mir das Verhalten nur so erklären, dass keine Beträge sondern ein negativer Strom auf VS-Seite angenommen werden. D.h., im Falle vs_uist < vs_usoll soll Isoll_V noch "negativer" werden (also einen größeren Betrag bekommen) um die Spannung wieder auf den Sollwert anzuheben. Ist nun vs_uist > vs_usoll, soll Isoll_V größer werden (also einen kleineren Betrag haben) um die Spannung auf den Sollwert zu senken. Ergibt das Sinn oder wie muss ich die Tabelle interpretiere?

Oder wie kann ich mir Spannungsregelung vereinfacht vorstellen: eine Modulseite wird stärker belastet -> Spannung fällt ab -> Stromfluss wird erhöht -> mehr Leistung (also Strom) wird auch von der anderen Wandlerseite gezogen?

Im Handbuch steht dazu:

"Funktionsweise: Das DC/DC-Wandlermodul kann Leistung zwischen einem Zwischenkreis mit einer Spannung von 350V..400V und einer Seite mit variabler Spannung bidirektional transferieren. Da sich dadurch mehrere Freiheitsgrade ergeben, ist dazu eine etwas umfangreichere Parametrierung erforderlich. Um hierbei eine maximale Flexibilität zu erreichen, ist die Regelung für Zwischenkreisspannung und Ausgangsspannung digital realisiert. Für Zwischenkreis und Ausgang existiert je ein PIDT1-Regler. Diese werden je nach Betriebsart unterschiedlich verknüpft. Der Ausgangswert dieser Verknüpfung wird auf die entsprechenden Maximalwerte begrenzt und mittels DAC an die Hardware ausgegeben (vs_isoll). Weiterhin werden die I-Anteile der Regler während der Begrenzung ebenfalls so begrenzt, dass sie nicht bis zu den Maximalwerten laufen. Sie werden auf dem Begrenzungswert gehalten, so dass ein lückenloser Wechsel von einem auf den anderen Regler erfolgen kann.

Betriebsarten: Um die Ausgangswerte von Ausgangsspannungsregler und Zwischenkreisspannungsregler (Isoll_V, Isoll_Z) zu verknüpfen, stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung. In der Betriebsart 0 wird der maximale Wert der beiden Regler benutzt. Diese eignet sich zum Betrieb als Ausgangswandler, d.h. es fließt nur Leistung aus dem Modul heraus in eine Last, oder zur Anwendung eines Puffers z.B. eines Doppelschichtkondensators oder Akkumulators. Die Verknüpfung der Regler arbeitet wie folgt: Ist die Zwischenkreisspannung größer als ihr eingestellter Sollwert, ist der Ausgangsspannungsregler aktiv und hält vs_uist konstant. Sinkt nun die Spannung am Zwischenkreis ab, gewinnt der Zwischenkreisspannungsregler die Oberhand und versucht, die Zwischenkreisspannung konstant zu halten.
Daraus ergeben sich für diese Betriebsart folgende Eigenschaften: die Ausgangsspannung wird nach oben begrenzt, was z.B. ein Überladen des Puffers verhindert
die Zwischenkreisspannung wird nach unten begrenzt, was einen Zusammenbruch des Zwischenkreises bei zu großer Last verhindert. In Betriebsart 1 wird der minimale Wert der beiden Regler als Stromvorgabewert benutzt. Dies ist günstig für die Ankopplung von Quellen, z.B. einer Brennstoffzelle. In dieser Betriebsart wird verhindert, dass die Ausgangsspannung den Sollwert unterschreitet und somit z.B. einem Brennstoffzellenstack schaden kann. Im Normalfall ist also der Zwischenkreisspannungsregler in Betrieb und hält die Zwischenkreisspannung konstant. Erst wenn die Ausgangsspannung unter den Sollwert fällt, wird der Ausgangsspannungsregler aktiv und reduziert den Strom, so dass der Sollwert nicht unterschritten werden kann."


Anhang 3 zeigt noch mal das Blockschaltbild der Regelung, was ich auch nicht 100%ig verstehe (z.B. ist k_vkomp nirgends erklärt). Und dazu steht
"Grundverstärkungen (nicht im Blockschaltbild dargestellt): 30V-Modul: 0,833A/V". Prio hat aber erstmal diese "Tendenz" in der Tabelle PNG 2 zu verstehen. Wäre super da Klarheit zu bekommen.










Gesamter Thread:

DC/DC Wandler Spannungsregler - Lioner, 26.08.2019, 18:11 (Elektronik)
DC/DC Wandler Spannungsregler - xy(R), 26.08.2019, 21:45
DC/DC Wandler Spannungsregler - Lioner, 27.08.2019, 00:43
DC/DC Wandler Spannungsregler - Lioner, 27.08.2019, 14:23