300W Grid Tie Inverter

[Wolle]

Das der Darlington den nötigen Strom Ice (=f(Ib)) verträgt, habe ich den Datenblatt entnommen.
Und auch die Uce sat, bloß wenn ich die Spannungsbegrenzung auf z.B. 55V einstellen könnte,
würde ich doch sehr schnell an die Grenzen (bezogen auf die Verlustleistung) stoßen. z.B. 55V x 2A = 110W
Ich weiß nicht wie viel Strom die Solarzellen von corny_ww in dem Moment liefern...
Durch die Parallelschaltung hatte ich gedacht die Verlustleistung, die laut verschiedenen Datenblättern zw. 125 und 150W liegt, verteilen zu können.
Als ich das mal mit 36V und 2A getestet habe, sind mir doch nach ca. 3-5min die Teile abgefackelt.
Und ja, mein KK war ziemlich groß (http://www.reichelt.de/?ACTION=3;GROUP= ... a4aa14004a) und Wärmeleitpaste hatte ich auch verwendet.
(Hatte nicht eine seperate KK-Berechnung vorgenommen, vllt. hätte ich das mal machen sollen .)

So könnte mal die Verlustleistung auf mehrere Transistoren verteilen.

Vllt. kennst du ja einen ADJUSTABLE PRECISION SHUNT REGULATORS, der eine höhere Spannung verträt, als der TL431...

[bernhard8]

Grundsätzlich sollte der Transistor nur für kurze Momente einschreiten. Maximal sollten das etwa 30 Sekunden sein bis der Inverter volle Leistung abnimmt.

Probleme können aber auftauchen:
* wenn die Sonne ständig zwischen voller Bestrahlung und weniger wechselt
* wenn der Inverter nicht funktioniert oder kein 230V Netz vorhanden ist

Zum Kühlkörper: die Leistung kann auch ein Lastwiderstand im Kollektorzweig aufnehmen der mehr verträgt (zB Kupferkabel mit zB 5-10 Ohm).

Das vorrangige Ziel sollte ohnehin sein einen passenden Inverter zu verwenden.

[andreas]

Hallo Wolle,

der verwendete Kühlkörper hat 0,7K/W, der Transistor 0,96, zusammen also fast 1,7 K/W. Deine Schaltung verbrät 36 V * 2 A = 72 W. Das macht eine Temperaturerhöhung am Chip von ca. 120 Grad aus. Plus idealer Umgebungstemperatur von 25 Grad C sind das schon fast die Grenztemperatur des Transistors (150 Grad C). Nun reicht schon die geringste Schwäche im Wärmeübergang vom Transistor zum Kühlkörper, wie etwa ein Isolierstück ohne Wärmeleitpaste, die Grenztemperatur deutlich zu überschreiten.

Das Datenblatt hat bei diesen hohen Strömen noch ein Sternchen dran, es wird unter der Tabelle erklärt: extrem kurze Impulse mit einer langen Pausenzeit. Du hast Dauerstrom gezogen, da laufen dann auch diese Werte in Richtung schlechter davon.

Als Faustregel sollte man die Leistungsgrenzen nie antasten, besser höchstens die Hälfte ansetzen.

In diesem Fall könnte man sogar darüber nachdenken, keine analoge Leistungsvernichtung zu benutzen, sondern eine getaktete. Der geschaltete Transistor erfährt dann bei weitem nicht so viel Verlustleistung...

MfG. Andreas

[jb79]

Schraub doch einfach noch einen Lüfter auf den Kühlkörper, das verbessert die Wärmeabgabe enorm.

[Wolle]

Hallo,

vllt. könnte man den Spannungsbereich des TL431 mit einer Z-Diode erweitern.
Einstellbereich wäre dann: ca. 47,5V bis 60V
Funktioniert das?

[andreas]

Hallo Wolle,

im Prinzip funktioniert das, auch wenn die Regeleigenschaften etwas schlechter werden. Aber auch hier gilt es, eine Leistungsbetrachtung durchzuführen. Der Tl431 ist für etwa 600 mW gut, die übliche Z-Diode für 500 mW. Rechne mit dem schlimmsten Fall, also mit 60 V. 22 V fallen über der Z-Diode ab, verbleiben 38V für den Tl431. Damit darf der Tl431 nur noch 15 mA ziehen! Für die Z-Diode sind dann ca. 350 mW erreicht, also noch im zulässigen Rahmen.

Dummerweise wirst Du mit 15 mA selbst diesen Darlington nicht mehr bei hohen Strömen durchsteuern können. Der von Dir angesetzte Transistor braucht etwa den zehnfachen Strom... Versuche mal den Tip147, der ist etwas besser in der Verstärkung bei hohen Strömen.

Man kann das Pferd auch von hinten aufzäumen und den maximalen Steuerstrom des Tl431 erreichen. Dazu setzt man den Maximalstrom des Tl431 (100 mA) an und bekommt über die Leistung einen maximalen Spannungsabfall von 6 V. Die 100 mA auf die Z-Diode angesetzt, darf sie maximal 5 V vernichten. Also sind dann mehrere Z-Dioden in Reihe einzusetzen. Mit 11 Z-Dioden a 5,1 V kommt man auf 56 V über den Z-Dioden, plus den 6 V über dem Tl431 ist damit die Grenze von 60 V erreichbar. Über dieser langen Kette werden dann im Grenzfall 6 W verheizt. Für kleinere Spannungen sind dann jeweils weniger Z-Dioden anzusetzen. Der von Dir angepeilten Einstellbereich der Spannung ist jedenfalls nicht nur mit einem Regler erreichbar. Der Regler macht dann nur noch die Feineinstellung, grob wird durch die Anzahl der Z-Dioden eingestellt.

Praktisch fragt man sich allerdings, ob dieser Aufwand gerechtfertigt ist. Vielleicht wäre es besser, noch einen weiteren Transistor als Stromverstärker einzusetzen.

MfG. Andreas

[Wolle]

Hallo Andreas,

danke für die ausführliche Erklärung!!

Auf die Schnelle hätte ich dazu noch zwei Fragen.
Begrenzt der R4 mit den 1k nicht den Strom für den TL431?
Wenn ich mal 55V ansetze, dann fließen doch nur max. 55mA oder mach in hier nen Fehler?

Und zweitens:
Wenn ich den Basisstrom für den Darlington über einen Transistor verstärken will, brauch ich doch ein PNP-Transistor und der Darlington müsste dann ein NPN sein?

Grüße

[andreas]

Hallo Wolle,

der Widerstand begrenzt den Strom nicht. Der Hauptanteil des Stromes fließt aus der Basis des Transistors. Der Widerstand kommt in der Leistungsbetrachtung nur erschwerend für die Z-Diode-Tl431-Kette hinzu - ich habe ihn in meiner vorherigen Mail schlicht ignoriert.

Berechnet wird der Widerstand allein nach der Basis-Emitter-Spannung des Transistors (beim Darlington um 1,2 V, Datenblatt befragen) und dem minimalen Strom durch den Tl431. Letzterer beträgt etwa ein halbes Milliampere, also ergibt sich der Widerstand zu höchstens 2,2 kOhm, damit der Transistor sicher geschlossen bleibt, bis dann der Tl431 anfängt zu regeln und mehr als nur den "Ruhestrom" zu ziehen.

Die Aufwertung des Pnp-Darlingtons ist natürlich durch einen weiteren Pnp-Transistor plus Widerstand möglich. An normalen Darlingtons findet man meist aufgestockte Kollektorschaltungen, also hat jeder Einzel-Transistor an der Basis den Emitter des Vorgängers. So eine Kombination invertiert nicht, kann also prinzipiell beliebig aufgestockt werden. Vergiß bitte nicht, daß jeder zusätzliche Transistor die Basis-Emitter-Spannung des "angebauten" Darlingtons um eine weitere B-E-Strecke a 0,6 V ergänzt; die Berechnung des Widerstandes muß darauf Rücksicht nehmen.

Prinzipiell sind dort auch andere Pnp-Npn-Kombinationen als Verstärker denkbar, sofern sie die korrekte Phasenlage haben, also nicht invertieren.

MfG. Andreas

[fritzlii]

Hallo zusammen,

wollte hier das nochmal aufgreifen.
Bin elektronisch so ziemlich ein Laie, aber im Zuge der steigende Energiepreise spiele ich auch mit dem Gedanken mich teilweise mit Strom selbst zu versorgen.

Also nun zum konkreten Problem.

Wenn ich mir nun so ein sagen wir mal 300W Inverter zulege, den per Solar/Windenergie versorge und je nach Witterung speise ich dann sagen wir mal 200W in mein Hausnetz ein. Wenn ich aber an dem Stromkreis Verbraucher hängen habe, die sagen wir mal 800W ziehen, geht mir dann der Inverter in Flammen auf ? Oder werden dann 200W vom Inverter genommen und die restlichen 600 vom örtlichen Stromanbieter ?
Wäre toll wenn mich hier jemand aufklären könnte.

Danköööö

[Bernd]

Der Inverter gibt nur soviel ins Stromnetz ab wie er kann bzw. wie im zugeliefert wird.
Es ist dabei egal wieviele Verbraucher du gerade im Haus betreibst.
Es ist also so wie du vermutet hast das der Rest deines Verbrauchs dann auf herkömmliche
Weise vom Stromlieferanten bezogen wird. Das geschieht alles automatisch und du musst
dafür nicht einstellen oder regeln.

Grüsse

Bernd