Soyosource Current Limiter Sensor auf drei Phasen umbauen mit externer Schaltung

Hallo, ich trage schon eine ganze Weile eine Idee mit mir herum, die ich gerne diskutieren würde.
Die Idee ist für den Soyosource Current Limiter Sensor eine Schaltung zu bauen, damit drei Stromwandler angeschlossen werden können.
Da die Ströme wegen der Phasenverschiebung nicht einfach addiert werden können ist die Idee, diese zunächst jeweils mit einem Präzisionsgleichrichter zu gleichzurichten, um 1:1000 zu verstärken und zu glätten.
In der nächsten Stufe sollen sie dann addiert und um 1:1000 wieder zurück gesetzt und ausgegeben werden.
Wenn ich mich richtig erinnere habe ich am Eingang der Limitersensors einen Eingangswiderstand 3 Ohm gemessen und bei 3 kW Verbrauch eine Spannung von 3 mV.
Nachfolgend schlage ich folgende Schaltung vor, die ich auch eine Lochstreifenplatine übertragen habe.

In der Theorie funktioniert das alles und auch wenn ich es simuliere. Jetzt habe ich schon 30 Jahre keine Platinen mehr gebaut.
Hat vielleicht jemand Ideen die Schaltung noch zu optimieren?
Hat jemand Lust die Schaltung aufzubauen und zu probieren?
Hat jemand eine ähnliche Idee und schon Erfahrungen damit gemacht?

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Hast du das ausprobiert?

Verstehe ich richtig, dass bei dir eine Gleichspannung (bzw. ein Wechselstrom) rauskommt?

Dann wird das imho nicht klappen.

Der Soyo bekommt ja (vom Stromwandler) eine Wechselspannung, die für kleine Ströme immer kleiner wird.

Ich habe hier im Board eine Idee von mir für da gleiche Thema veröffentlicht:

Drei Stromwandler, wie bei dir. Die werden durch mehrere zweipolige Filter geschickt. Einer original, einer durch ein Filter, einer durch zwei Filter. Die Filter haben haben eine Grenzfrequenz von 28 Hz, bei 50 Hz dann etwas 60 120 Grad Phasenverschiebung und 12 dB Dämpfung. Nach den Filtern haben die drei Phasensignale also garkeine Phasenverschiebung untereinander mehr. Dann kann man sie addieren, gleich als Wechselspannung. Die gefilterten brauchen natürlich Spannungsverstärkung, da das Filter etwa 12 dB weggenommen hat.

Insgesamt ne reine Analogschaltung. Ich liebe sowas.

Aufgebaut hab ich es noch nicht - keine Zeit und noch keinen Bedarf.

Update: falsche Phasenangaben korrigiert.

Hallo Carolus, Danke für deine Antwort

Schon einmal gut zu wissen, dass ich nicht der einzige bin, der auf solche Ideen kommt. Ich werde mir deine Lösung auf jeden Fall ansehen. Es ist halt schon Aufwand solche Schaltungen zum laufen zu bekommen. Wenn es mal läuft, ist das nachbauen einfach und für ein pass Euro machbar. Probiert habe ich es noch nicht. Mal sehen ob und wann ich Zeit finde das zu testen. Ist bei mir auch so ... kein Bedarf im Moment.

Ich werde meine Version bestimmt aufbauen, weil ich sie irgendwann brauche. Für eine Saldierung an einem Soyo oder GTI ideal.

@carolus

Du hast recht, ich habe es ausprobiert: mit DC- Eingang keine Anzeige am Display. Damit wären wir bei deiner Schaltung.

Die müsste dann in der Art aussehen:

https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-202.pdf#:~:text=Another%20type%20of%20filter%20that%20leaves%20the%20amplitude

Da steckt die Verstärkung ja gleich im filter mit drin ?das aufgebaut, Cool !

also, das aufgebaut, 4fach op in einem gehhäuse, die Bauteile drumrum, Endstufe dran. ( der CT eingang ist niederohmig)

Wo sind den die simulatorfreaks, kann das nicht mal jemand simulieren ?

Weiterhin hatte ich noch einen Eingangswiderstand von ca. 1,7 Ohm gemessen. Ich habe in meiner Schaltung jetzt 2 Ohm eingetragen.

Es gibt einen Onlinerechner zum berechnen des Phasenschiebers:

https://www.electronicdeveloper.de/FilterAktivAllPass.aspx

Mit diesem komme ich auf folgende Werte für R und C:

Für 60° ca. 185 Ohm und 10uF und für 120° ca. 555 Ohm und 10uF.

Mit ein bisschen herumprobieren komme ich auf folgende Schaltung:

https://tinyurl.com/2a7r6g2x

Die Verstärkung von 1 zu 1000 ist völlig willkürlich und ich weiß auch nicht wie sich ein realer Operationsverstärker im Vergleich zum Idealen verhält. Insgesamt zum aufbauen zu wage. Bei vertauschter Drehrichtung funktioniert das ganze nicht.

Vielleicht hat noch jemand Tipps?

Damit würdest du die Ströme der Phasen addieren. Damit hast du aber keine Wirkleistung!! Wenn du zum Beispiel an jede Phase einen Kondensator mit einem Strom von 1A anschließt, ermittelt deine Schaltung 3A und errechnet eine Leitung von 230V x 3A worauf dann 690W eingespeist werden. Die verbrauchte Wirkleistung ist aber Null und es gibt keine Veranlassung dazu! Du musst also für jede Phase die Wirkleistung ermitteln und dann addieren. Die Wirkleistung ist allerdings auch nicht einfach Strom mal Spannung wenn die Belastung kein ohmscher Widerstand ist.

wie kommst du mit 2 filtern hin ? machst du in einem Filter 240 Grad Phasenverschiebung ?

(ich glaube, ich hab mich da in der ersten Post verschrieben. Die Phasen haben 120 Grad Phasenverschiebung. Und 2 Filter 120 Grad haben dann 240 Grad)

Ich hatte gedanklich:

  • eine Phase 2 Filter 120 Grad plus 120 Grad

  • eine Phaseb1 Filter 120 Grad

  • eine Phase garkein Filter.

Danach solten alle drei Signale in Phase sein.

Und das dann summiert.

Und ja, die Phasenreihenfolge muss stimmen. Und gerade fällt es mir ein, der Wandler muss auf der Phase einspeisen, die Ohne Verschiebung in die Summe eingeht.

Wenn du das für den ersten Vorschlag schreibst, hast du recht.

Danach gibt es aber den Vorschlag, die Phasen durch Phasenverschiebung in Phase zu bringen, den Strom durch (phasenrichtige) Addition zu summieren, und dann als Signal auszugeben. Dann werden Ströme phasenrichtig addiert, und somit auch Blindleistung richtig abgebildet.

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wie kommst du mit 2 filtern hin ? machst du in einem Filter 240 Grad Phasenverschiebung ?

[/quote]

Wie gesagt durch probieren in der Simulation herausgefunden...

Zur Info berechnet : Xc= 318 Ohm

Ich kann es mir nur so erklären:

Eine Phase direkt verstärkt = 0°

Eine Phase um 120° verschoben

und eine Phase invertiert = 180° und um 60° verschoben = 240°

Bei den Vorschlägen werden die Signale der Stromsensoren durch Filter geschickt. Das funktioniert aber nur bei sinusförmigen Signalen mit 50Hz. Der Strom ist aber nicht unbedingt sinusförmig. Dann setzt er sich aus vielen Frequenzen zusammen, die andere Winkel zur Folge haben. Durchdenke das mal für einen Fön, der in der kleinen Stufe über eine Diode mit nur einer Halbwelle gespeist wird.

Zum einen ist der Energieinhalt der Oberwellen ziemlich klein. Und soweit man den innerhalb einer Halbwelle betrachtet, ist er wie Rauschen, welches sich grob herausmittelt. Was heißt, dass die eine der drei Phasen nicht genau richtig ist. das ist aber vollkommen wurscht, weil der Strom garnicht gemessen werden soll.

Was ändert das? Gleichstromanteil mag der Versorger garnicht, aus sehr sehr gutem Grund.

Aber da hier der Strom der drei Phasen in jeweils beiden Halbwellen getrennt summit wird , ist alle richtig.

Selbst dann, wenn eine Phase invertiert wird, wie hier vorgeschlagen.

lass das mal den Phasenschieber durchlaufen. Dann sieht man es. Bei allen Verbrauchern die keinen sinusförmigen Strom aufnehmen, wird die Leistung nicht stimmen. Davon gibt es recht viele. Ein Oszilloskop an der Spule zeigt es.

wie kommst du mit 2 filtern hin ? machst du in einem Filter 240 Grad Phasenverschiebung ?

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Wie gesagt durch probieren in der Simulation herausgefunden...

Zur Info berechnet : Xc= 318 Ohm

Ich kann es mir nur so erklären:

Eine Phase direkt verstärkt = 0°

Eine Phase um 120° verschoben

und eine Phase invertiert = 180° und um 60° verschoben = 240°

[/quote]

Mein Vorschlag war 2 Filter für eine Phase, sind 240 grad.

2 Filter, weil: so sind alle drei Filter gleich bezüglich Bauteilwerte. natülich geht ein Vierpoliges auch, hat dann aber andere Bauteilwerte.

Und ein Filter für eine Phase, sind 120 Grad.

Auf deinen Trick mit der invertierung bin ich nicht gekommen, das müsste tatsächlich funktionieren. Allerdings hast du dann für 60 Grad ein andere Flankensteilheit der Filterkurve. Exakt gleich wäre ein einpoliges Filter mit 28 Hz....

Was aber keinen nennenswerten Unterschied macht. Tolle Lösung, ich verneige mich!

Ich sage es nochmal: es geht garnicht darum, die Leistung zu messen.

Der Wandler benutzt das als Eingang in eine Regelschleife: er bringt die Leistung auf den gleichen Wert wie ein Verbrauch. Es ist eine Nullpunktregelung. Und dann ist der genaue Leistungswert egal.

PS: das Problem ist einer der schönen Fälle, wo man das Gesamtsystem betrachten muß. Natürlich ist deine Kritik technisch richtig. Sie macht aber hier nichts aus.

Überleg Mal, ob es was ausmacht, wenn die Filterfrequenz nicht genau gleich der Netzfrequenz bist. Die Antwort ist schwierig, und das Ergebnis, im Gesamtsystem, spannend.

PS2: und ein Tip dazu: die Subtraktion der Leistung findet in den Stromwandlern statt.

Der Limiter ermittelt die Wirkleistung und veranlasst den Soyo, genau diese Leistung einzuspeisen. Das Problem ist, dass man nichtsinusförmige Spannungen nicht einfach mit RC-Gleidern schieben kann. Das würde besteenfalls mit Verzögerungsleitungen gehen. Nichtsinusförmige Spannungen bestehen aus vielen Frequenzen, die in dem Fall nicht um 120° verschoben werden, sondern um irgend einen anderen Winkel,. Folge ist, dass der Limiter eine falsche Wirkleistung kalkuliert und dass dann die falsche Leistung eingespeist wird. Entweder sie ist zu gering oder zu hoch.

Ich sags nur noch einmal.

Der STROMSENSOR ermittelt die Differenz aus VerbraucherSTROM und EinspeiseSTROM.

In beiden Fällen Strom und NICHT Wirkleistung.

Das ist theoretisch richtig, in der Praxis eine Frage der erforderlichen Genauigkeit. Du beschäftigst dich nicht einmal mit der Frage, welcher NICHT-Sinusanteil zum Problem werden würde.

Des weiteren beschäftigst du dich nicht mit der Frage, wieviel NICHT-Sinusanteil das Netz hat, und wieviel NICHT-Sinusanteil der Wandlerausgang. Ich kann dir versichern, der ist beim Wandler höher als beim Netz selber.

Und letztlich ist hier Frage, welchen Nicht-Sinusanteil der STROM hat. und nichts anderes.

Richtig ist, dass es mit Verzögerungsleitungen geht. Sowas habe ich schon eingesetzt, etwa um 1974. Hiess damals Eimerketten speicher. Die waren noch analog.....

Das ist wieder faktisch richtig, und wieder beschäftigst du dich NICHT Mit der Frage, wieviel STROM-Nichtsinusanteil in den Signalen drin ist. NUR das ist im Stromwandler von Interesse.

Und es ist falsch, weil Oberwellen Vielfache der Originalfrequenz sind, und genau in Phase.

Du übergehst hier einige elektrische Stationen.

Der, genauer: die drei Stromwandler bilden jeweils die Differenz zwischen den eingespeisten Strom und dem des Wandlers.

Da bei 2 Wandlern der eingespeiste Strom null ist, geben die einfach den Strom aus. der dritte Wandler bildet die DIFFERENZ aus Einspeisestrom ( der natürlich keine Oberwellen enthält , oder etwa doch ??) und dem Verbraucherstrom.

Die Filter "filtert" die Oberwellen aus.... was nichts anderes als einer dämpfung um 12 db entspricht. Es bleibt die Frage, wieviel Leistungsanteil geht dadurch verloeren? Wieviel Anteil an Stromschwankungen haben diese Oberwellen? Und welchen Fehler an LEISTUNGSanteil hat man aufgrund dieser fehlenden Oberwellen?

Du hast ja offensichtlich elektrische Ausbildung oder Studium. Da gibt es doch Theorie über die Leistungssprektren eines RECHTECKsignals. Und um wieviel niedriger, als Faktor oder in db bezogen auf STROM (nicht Leistung) liegen dann die Oberwellen eines Sinussignals, solange das noch als sinus erkennbar ist und nicht einem Rechteck ähnelt ?

Und diese Signale werden addiert.

Der Wechselrichter hält das Summensignal der drei Stromwandler für das, was er von einer Phase als Verbraucherstrom erwartet. Und schickt über einen Stromwandler geanu diese Leistung raus. Das regelt er so, dass er das Minimum des Summensignals erhält, einschliesslich der Berücksichtigung der Phasenlage, aus der er die Richtung der Abweichungen bestimmen kann.

Du bist aufgefordert, dich u erklären, welchen Anteil an stromUNTERSCHIED diese Oberwellen haben sollen. Davon wird dann nur ein Zehntel vom Wandler ausgeglichen. Und um diesen Anteil ist dasn die ausgeglichene SummenLEISTUNG nicht null.


Komisch, dass es soviele Wechselrichter mit Stromwandlern gibt.

Denn es ist ja extra komisch, dass der Wechselricher das Differenzsignal aus Netz mit Oberwellen und sein eigenes ( ohne Oberwellen) so genau abstimmen kann, dass die Einspeisung und verbrauch sich ausgleichen. Meinst du im Ernst, dass ein WR in seinem Ausgangssignal die Oberwellen ausgleicht ??

Rechteck500.svg

Quelle Wikipedia.

Wie gross ist der Leistungsanteil (im Bild sieht man SPANNUNG) zwischen dem RECHTECKsignal oben

und den SPANNUNGS- SPITZEN unten ab der zweiten Spitze ?

Und DAS ist ein Rechteck.

Mich interessiert deine Schaltung sehr, du bist schon so weit.

Falls du mitmachst, folgende Vorschläge :

  • Bau das ganze um auf 3 Filter, wie ich vorgeschlagen habe.

  • eine Phase 2 Filter hintereinander, die Filter deiner Schaltung, die die Dämpfung ausgleichen können. Oder habe ich mich dabei verguckt ?

  • eine Phaese ein Filter

  • Eine Phase ohne Filter

  • Die Filter mit dem Kondensator entweder 100 nF oder 300 nF. Die gibts als Keramikkondesator bequem in SMD, und die sind bipolar. Mit Elkos oder Tantal gibts ggf. Ärger, auch wegen der Stabilität. Allerdings sind die sMD pads verschieden, man müsste den grossn vorsehen.

  • Die Widerstände als Reihenschaltung von 2 Widerständen, Das müsste schon genaug gebnug sein, wenn man E12 Werte nimmt. Alternativ dazu auch einen Trimmer bestückbar, der parallel zu einem der Widerstände liegt. Damit könnte man die Phasenlage genau hintrimmen. Wenn man das denn genau genug messen kann.

bei 300 nF ist der Widerstand bei bequemen 15 kOhm, im Kopf gerechnet.

Ob der OP als Endstufe gegen 2 Ohm Genug Strom liefert, weiss ich nicht. ggf entewder ein beliebiges Verstärker IC oder eine bipolare Klasse A Endstufe nach dem Edwin prinzip.

-OP Verstärkung im leerlauf kannst du üblicherweise mizt 1:100000 annehmen. Wird aber kaum einen Unterschhied machen.

Was meinst du ?