Ist ein 24V-48V 40A Aufwärtswandler möglich?

Ich möchte einen Abwärts- / Aufwärtswandler herstellen, der 24 V in 48 V mit maximal 40 A umwandeln kann. Ausgangsstrom. Es würde verwendet, um einen Gleichstrommotor zu steuern, insbesondere den Gleichstrommotor MY1016Z3.
Ich kann eine 48-V-Quelle nicht direkt verwenden, da es sich um einen Wettbewerb handelt, der eine Batteriespannung von 24 V erfordert.
Ich habe einige Tests mit dem Power Stage Designer von Texas Instruments durchgeführt, und demnach würde ich bei 20 kHz PWM mindestens eine 100-A-Induktivität von ~45 μH benötigen, die ich bekommen kann.
Ich würde einen Buck-Boost-Wandler mit 4 Schaltern verwenden, damit ich Verluste und auch die Ausgangsspannung verringern kann.

Ich möchte nur prüfen, ob ein solcher Konverter mit einem angemessen hohen Wirkungsgrad möglich ist.

Auch die anderen Bedingungen des Gewinnspiels sollten Sie gründlich prüfen. Die Begrenzung der Batteriespannung hat höchstwahrscheinlich einen Grund. Es kann sein, dass hinter dieser Grenze eine Gesamtbegrenzung der Spannungen im System steht. Vermutlich aus Sicherheitsgründen.

Antworten (2)

Wenn ich mir den Motor ansehe, den Sie verwenden möchten, würde ich aus einigen Gründen nicht raten, das zu tun, was Sie geplant haben:

  1. Die Umwandlungseffizienz kann bis zu 90-95 % betragen, aber 5 % Verlust bei der Leistung, von der Sie sprechen, ist eine Menge Wärme.
  2. Die Motornennspannung beträgt 24 V. Wenn Sie ihn mit 48 V betreiben, um mehr Leistung/Drehzahl zu erzielen, führt dies höchstwahrscheinlich zu einer Überhitzung der Wicklung. Besser ist es, das Getriebe auszutauschen, um dessen Nenndrehzahl/Drehmoment an Ihre Bedürfnisse anzupassen.
  3. Zuverlässigkeit, wenn Sie vorhaben, ein Fahrzeug zu bauen, wird ein solcher Ladedruckregler später die Quelle vieler möglicher Probleme sein.
  4. Gewicht, wenn wir wieder von einem Fahrzeug sprechen, wird das zusätzliche Gewicht Ihres Boost-Geräts neben der erforderlichen Kühlung Ihr Fahrzeug belasten (vielleicht mehr als das, was Sie durch Übersteuern Ihres Motors gewinnen).

Wenn die Effizienz Ihr ultimatives Ziel ist, würde ich nicht raten, die Batteriespannung bei einem solchen Leistungsniveau zu erhöhen. Haben Sie sich mit dem Umspulen der Motorwicklungen oder dem Anpassen des Getriebes befasst? Ich würde das zuerst tun, bevor ich mich mit Ihrem Lösungsvorschlag befasse. Auch wenn wir über ein Fahrzeug sprechen (Sie müssen Gewicht sparen !!)

Leider lässt die Konkurrenz keine Modifikationen am Motor zu. Ich glaube nicht, dass die Erwärmung ein Problem sein wird, da ich den Konverter nur für kurze Zeit verwenden möchte, z. B. als Nitro in einem Benzinauto. Es würde nur maximal 5 Sekunden lang mit seiner maximalen Leistung betrieben. Die Ereignisse sind auch sehr kurz, so dass der Aufwärtsregler nicht für längere Zeit dauern müsste. Ich schätze auch, dass der Controller nur etwa 750 g wiegen würde, was nicht sehr ins Gewicht fallen wird. Ich mache mir eher Sorgen, ob der Wandler bei so einer hohen Leistung überhaupt funktionieren würde.
Aus irgendeinem Grund habe ich in Ihrem ersten Beitrag die Atmosphäre von Langstreckenrennen gespürt, daher drehte sich meine Antwort um die Effizienz/Gewichtsleistung des Systems. Mit den neuen Erkenntnissen im Hinterkopf und ohne Überhitzung des Motors würde ich sagen, dass es durchaus machbar ist. Der Konverter würde höchstwahrscheinlich funktionieren, aber Sie sollten den Einfluss des Stoßstroms beim Einschalten bewerten. Ich würde eine Kondensatorbank vorladen, die von parallel (24 Volt) auf seriell (48 Volt) geht, um den Wandler beim Start oder so zu unterstützen. Das ist ein sehr mutiges Unterfangen!
Vielen Dank für den Rat!

Es ist möglich. Sie benötigen jedoch einen großen Akku. Unten finden Sie ein einfaches Boost-Design. Achten Sie auf den Eingangsstrom. Auf dem Markt sind MOSFETs/IGBTs und Dioden erhältlich, die mit diesem Strom umgehen können. Allerdings kann die Wärmeableitung ein Problem sein.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Spuren

Vielen Dank dafür, ich plane, dass der Konverter nur als schneller Boost arbeitet, der maximal etwa 10 Sekunden dauert. Ich plane, die Diode durch einen synchronen Mosfet zu ersetzen und für jeden Schalter 2 hy4008-Mosfets parallel zu verwenden. Dies würde einen Rdson von 1,5 mOhm ergeben, was mir bei einem Eingangsstrom von etwa 80 A 4,8 W pro Mosfet geben würde, und da 2 Sätze von 2 Mosfets zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet werden, 19,2 W Mosfet-Verluste bei voller Leistung, was ich Denke, mit anständigem Kühlkörper wäre es in Ordnung. Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob dieser Mosfet aufgrund der hohen Gate-Ladung ideal ist.
Ich würde mich NICHT nur auf eine so schnelle Simulation verlassen , um zu dem Schluss zu kommen, dass es möglich ist! In dieser Simulation wurde vieles weggelassen und als ideal angesehen. Es gibt zum Beispiel keinen Serienwiderstand in der Verdrahtung, der Stromquelle, der Induktivität und der Diode. Im Simulator sieht alles gut aus und funktioniert. Dann bauen Sie es tatsächlich und all diese "vergessenen" Widerstände und Verluste werden Sie beißen . Sehen Sie sich bestehende Designs für Ströme von 40 A an und erkennen Sie, was getan werden muss, um zu hohe Verluste zu vermeiden. Es ist eine häufige Falle, in die Anfänger tappen!
Das ist absolut richtig. Dieses Modell ist keine Grundlage für ein tatsächliches Design. Dies dient lediglich dazu, die Größe des Stroms und der Leistung anzugeben, mit der wir es zu tun haben. Es ist jedoch ein Indiz dafür, dass ein Konzept (zB 24/48V mit 40A Last) machbar ist.
@Krzych, das ist so nett von dir, darüber hinauszugehen und eine schnelle Simulation zu machen! LTspice für den Sieg! Eine Sache, die mich beim Umgang mit Spannungsreglern jeglicher Art immer gestört hat, ist, dass Sie beim Ansteuern einer induktiven Last (z. B. eines Motors) beim Start immer eine Art Kurzschluss haben. Und es kann, wenn es nicht berücksichtigt wird, verhindern, dass Ihre Lieferung überhaupt beginnt. Aber ich bin kein Experte, es ist nur etwas, das ich bemerkt hatte. Jetzt achte ich sehr darauf, alle meine Systeme mit der Batteriespannung als Spannungsquelle für alle Motoren zu entwerfen, damit ich die Probleme der hohen Leistungswandlung vermeide.
Ist ein 24V-48V 40A Aufwärtswandler möglich?
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