High Power Charging (HPC): So funktionieren die 350kW-Ladestationen

Re: High Power Charging (HPC): So funktionieren die 350kW-Ladestationen

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  • E-lmo
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ello hat geschrieben:

aktuell ist es so, dass ein 7-wickler-Trafo mit 1,25 MVA verbaut wird. Daran hängen dann 4 (+2 Reserve) Leistungsteile mit je 350 kW (2 Leistungsteile in einem Schrank).
Wie die Sekundärwicklungen auf die Leistungsteile geschalten sind weiß ich leider nicht. Es klingt erstmal so wie eine Sekundärwicklung pro Leistungsteil.
Vielleicht kann man die selektiv parallel schalten.
Habe leider keine Schaltpläne, nur Bilder von den Typenschildern.
Bei größeren Gleichrichtern werden meist Trafos mit mehreren Sekundärwicklungen eingesetzt. Die Wicklungen wiederum sind untereinander 30 Grad phasenverschoben. Dadurch erreicht man eine geringere Restwelligkeit.
Stichwort: "Zwölfpulsgleichrichter"
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Dreiphasengleichrichter
Die Zwölfpulsschaltung wird über einen Phasenschwenktrafo mit sechs Sekundärwicklungen gespeist, wobei zur Erzeugung der Phasenverschiebung zwischen den beiden Brücken die (primär- oder sekundärseitigen) Windungen der einen Brücke nach dem Stern-Stern-, und die der anderen Brücke nach dem Stern-Dreieck-Prinzip geschaltet sind. Die Spannungen zwischen den Außenleitern eines Dreiphasensystems bzw. die Dreiecksspannungen sind dabei grundsätzlich um 30° gegenüber den Strangspannungen phasenversetzt. Die Windungsverhältnisse des Transformators müssen dabei so ausgelegt sein, dass die verschiedenen Spannungen der Stern- bzw. Dreieckschaltung ausgeglichen werden.[10][11]

Die Vorteile der Zwölfpulsschaltung sind die geringe Restwelligkeit beim Gleichrichterbetrieb bzw. der geringe Oberschwingungsanteil beim Wechselrichterbetrieb. Insbesondere treten nur Harmonische mit Frequenzen der zwölffachen Frequenz der Netzfrequenz (bei 50 Hz Netzfrequenz sind das 600 Hz) auf. Die Zwölfpulsschaltung kann mit zwei B6U Gleichrichtern in Reihen- oder Parallelschaltung aufgebaut werden:
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Re: High Power Charging (HPC): So funktionieren die 350kW-Ladestationen

150kW
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Aus Norwegen sind auch Schaltpläne eines Ionity Trafos bekannt.

Re: High Power Charging (HPC): So funktionieren die 350kW-Ladestationen

ello
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E-lmo hat geschrieben: Bei größeren Gleichrichtern werden meist Trafos mit mehreren Sekundärwicklungen eingesetzt. Die Wicklungen wiederum sind untereinander 30 Grad phasenverschoben.
Das geht aus dem Typenschild des Trafos nicht hervor.
Es scheint ein normaler Dy5 zu sein.
Ein weiteres Übersichtsschaltbild deutet an, dass jede Sekundärwicklung auf ein Leistungsteil geht. Das hatte ich wohl neulich nicht mehr vor Augen.
Wenn ich im Drehstromsystem von sechs Sekundärwicklungen spreche, dann meine ich natürlich sechs Wicklungen mit je drei Phasen. Der 12Puls-Gleichrichter verwendet also zwei Sekundärwicklungen.

Weiterhin ist so ein Ladegerät ein bisschen mehr als ein Brückengleichrichter.
Verabschiedet euch doch mal bitte davon, die Leistungsteile "Gleichrichter" zu nennen. Da steckt mehr drin als 6 Leistungsdioden.

Die Restwelligkeit im Zwischenkreis der Geräte ist auch nicht so super interessant. Wichtiger ist die Restweilligkeit der Ausgansspannung und des Ausgangsstromes.

Entschuldigt bitte, dass ich das nur mit Worten beschreibe. Ich weiß nicht, ob ich solche Sachen hier veröffentlichen darf. Desshalb lass ich es lieber.

Re: High Power Charging (HPC): So funktionieren die 350kW-Ladestationen

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Hallo,

eine 12 oder bei größeren Leistungen sogar 18 Puls Gleichrichterschaltung hat weniger mit der Restwelligkeit der Ausgangsspannung und Strom zu tun, sondern mit der Wirkung auf der Netzseite.

Eine klassische 3 Phasenbrücke mit 6 Dioden kann aus den Anforderungen der Netzstörungen nur für kleine Leistungen angewandt werden.

Für die von euch, die den Begriff Fourier Analyse kennen, bedeute es das ins besondere die 5. und 7. Oberwellen bei einer klassischen B6 Gleichrichterbrücke vom Energiegehalt zu hoch sind.

Deshalb ist es in Industrieanlagen hier üblich 12/18 Pulsgleichrichterschaltungen zu verwenden.

2. Hürde ist das man bei diesen Leistungen auch schnell ans Ende der klassisch im Niederspannungsnetz ( bis 1000Vac) übertragbaren Leistung ankommt.

Man wird zwangsläufig ans Mittelspannungsnetz ( ab 1000Vac bis 25kVac) anschliessen müssen.

Das passiert normalerweise an einem Ortsnetztrafo, der für Haushalte die 3ph. 230Vac bereit stellt oder am Hauptanschlusseingangstrafo bei Industrieanlagen mit eigenem Mittelspannungsanschluss.

Bereits ab 64kVA sind die Kabel bei 3ph 230Vac so unhandlich und die Stecker so schwer sind, das man schon richtig hin langen muss. Wer mal die CEE Stecker für 64 oder 127 Ampere in der Hand hatte weis von was ich rede.

Deshalb geht hier der Trend zu höheren Spannungen. Statt den klassischen 400Vdc auf 800Vdc oder noch höher.
Das bedeutet kleiner Leiterquerschnitt bei erhöhtem Isolationsaufwand.

Da aber diese 12/18 Puls Transformatoren und Gleichrichter den Nachteil haben die Energie nur in eine Richtung fliessen zu lassen, gibt es als nächste Stufe 3 ph. aktive Frontends sprich Gleichrichterstufen mit Leistungshalbleiterschaltern.

Das wiederum löst nur die Hälfte des Problems. Beim.Laden benötigt man aus Sicherheitsgründen eine galvanische Isolierung. Diese würde ja sonst direkt mit dem Transformator mitgeliefert.

Um das jetzt wieder zu erhalten und dabei möglichst klein zu Bauen, wird heute in den Ladern die Isolation mittels Hochfrequenz Transformatoren bereitgestellt.
Hierzu wird die Gleichspannung wieder mittel Leistungshalbleiter im KHz Bereich zerhackt und über einen speziellen Hochfrequenztransformator geführt und auf dessen Sekundärseite wieder aktiv gleichgerichtet.
Hierbei kann dann auch bereits eine Regelung der Spannung und des Stroms erfolgen.

Diese Informationen werden jetzt bestimmt für die Meisten zu technisch gewesen sein, doch wer hat gesagt das Elektromobilität leicht ist.

Dazu kommen noch weitere nette Sachen wie Lastregelung und Gleichzeitigkeitsfaktor usw.

Mal ein Denkanstoss, wenn ein Ortsnetzverteiler 400kVA Ausgangsleistung hat und dort 30 Haushalte mit einer Anschlussleistung bis jetzt von 16kVA angeschlossen sind, was passiert wenn die jetzt alle einen 22KW Lader oder teilweise auch nur einen 100kW Schnelllader in der Straße bekommen?

Ihr seht die Rechnung geht nicht ganz auf. Es fehlt an der Infrastruktur oder man muss eine Ebene höher im MV Bereich anschliessen.

Jetzt hätte ich noch fast vergessen zu erwähnen, dass natürlich die Hochfrequenztransformatoren modular aufgebaut sein können.
am Eingangsgleichrichter versucht man hingegen möglichst aus Energieeffizient gründen nur einen zu haben.

Die isolierten module können dann Ausgangsseitig je nach Bedarf parallelgeschalten oder in Reihe geschälten werden somit sind alle Spannungsanforderungen erfüllbar.

LG
Jochen
smart fortwo 451er ED3 3,7kW-Lader, EZ 01/2013; >53.000km
smart fortwo 451er ED3 22kW-Lader; EZ 03/2015; >21.000km
OVMS, BMSdiag und .... :thumb: beyond 60kW Bye Bye Brabus :mrgreen:

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