Filterkondensator 600A

[bearing]

Jag funderar på att bygga en elmotorcykel och vill bygga likströmsmotorstyrningen själv.

Här är principen:


Batteriet kommer ha en spänning på ca 80 V, inre resistans på 20-30 milliohm och klara att ge ca 300A.

Med hjälp av filterkondensatorn är det möjligt att driva motorn med hög ström på låga varv trots att batteriet inte kan ge så hög ström. Motorn jag planerar att använda klarar 200A kontinuerligt och har i test klarat 600A, jag tänkte därför lägga strömgränsen på 600A. Rippelströmmen i kondensatorn borde bli ungefär 600A + det som batteriet laddar kondensatorn med (300A ?). 900A låter fasligt högt och gör mig osäker på om det stämmer. Behöver kondensatorn verkligen klara så hög rippelström?

Jag vill att kondensatorns ESR ska vara max 1/10-del av batteriets IR för att få lågt rippel på batteriströmmen. Med 2 milliohm blir ripplet ca 1,2 V vid 600A, vilket ger ca 60A rippel i batteriet.

Eftersom att kondensatorn tappar laddning under varje puls kommer ripplet bli större. Jag vill att kapacitansen ska vara så hög att kapacitanssripplet blir samma eller lägre än resistansripplet. Med 10kW motoreffekt och 20kHz switchfrekvens laddar varje puls ur kondensatorn med ungefär 0,5 J. Med 1V tillåtet rippel krävs följande kapacitans:
C = 0,5J * 2 / ( (80V)² - (79V)² )
C = 1 / 159
C = 6300 uF

Sammanfattning:
Jag tror att jag behöver en (så billig som möjligt) kondensator (eller flera parallellkopplade) med följande krav:
U > 80 V
ESR < 2 milliohm
C > 6300 uF
Rippelström > 900A (osäker på om så hög rippelström krävs?)
Under 1 kg tung

Har själv letat bland elektrolytkondensatorer. Den bästa kombination jag hittat är att parallelkoppla 25 st 67-197-10 vilket ger knappt 2milliohm, 11750 uF, 100V, 500kr + moms. Kombinationen klarar dock bara knappt 50A rippelström.

Är polyesterkondensatorer eller annan "icke elektrolytkondensator" val att överväga? hittar ingen ESR-uppgift på dem.

Vilken kondensator/kondensatorkombination tror ni blir bra val?

[Thallion]

På grund av den höga spänningen kommer du att vara tvungen att välja någon typ av elektrolytkondensator, annars hade det varit lätt ordnat med en bank med keramiska kondensatorer (och att seriekoppla 5st 16V-element tror jag skulle leda till stora problem med spänningsobalans dem emellan i längden).

Ditt bästa alternativ tror jag skulle vara att parallellkoppla ett antal bultelektrolyter - ELFA har ett flertal på 100V / >30A rippel / <10 mohm. Det faller dock på priset, men ifall du söker dig vidare till en mer prisvärd leverantör så är det väldigt troligt att du kan hitta det du söker för en överkomlig summa pengar.

Du missade tyvärr den här auktionen med tre timmar: http://www.tradera.com/auction/auction.asp?aid=87074833

[bearing]

Keramiska kondensatorer - intressant. Vad är det för typ av keramiska kondensatorer?

Batteripacket kommer att bestå av 20-30st battericeller i serie. Om kondensatorerna inte tål 100V skulle de kunna kopplas in över en grupp battericeller med lämplig spänning (kom jag på nu). Då kan de inte hamna i större obalans än battericellerna.

[nihilim-j]

Jag har ett gäng surplus kondingar som du kan få köpa. De är lite special (100V 3000uF), men liknar PEH169PD433VM i övrigt, de är nya och designade för att sitta i för motorstyrningar.

[bearing]

Vet du vilken rippelström de klarar och vilken ESR de har?
PEH169PD433VM klarar 18 A rippel vid 40 °C / 10 kHz och har 29 milliohm ESR vid 20 °C / 10 kHz. Om dina har samma data behövs ungefär 50 st behövs för att klara rippelströmmen. Vet du vad de väger?

[bearing]

Kom på en sak. Eftersom att 600A motorström är intermittent borde inte kondensatorerna behöva dimensioneras för full rippelström kontinuerligt. Min uppfattning efter nätläsande om kondensatorer är att värmen skapad i ESR är vad som begränsar kontinuerlig rippelström.

Eftersom att motorns kontinuerliga ström är 1/3 av max tycker jag det borde räcka att dimensionera kondensatorbanken att klara till 1/3 av maxripplet. Fast, jag vill ändå att ESR ska vara max 1/10 av batteriets IR.

EDIT: Efter mer läsande inser jag att både tillåten rippelström och ESR är starkt frekvens- och temperaturberoende. För att kunna göra en korrekt dimensionering behövs mer data om kondensatorn och driftläget än jag har tillgång till.

[nihilim-j]

Modellnummret är peh169pg430amb0, men databladet är inte lätt att hitta. Jag har någonstans 10 st, kan förmodligen skrapa fram fler. Drygt hälften av av dem har termo-k givare fastlimmade.

Om 63V varianter är aktuellt har jag betydligt fler.

[kimmen]

Uträkningen på rippelströmmen stämmer inte riktigt.

Worst case är max utström vid 50% duty cycle, och då blir det 300A RMS rippel vid 600A motorström. Tänk så här: Motorström 600A DC, batteriström 300A DC. Strömmen som dras av PWM-en är en fyrkantvåg som slår om mellan 0 och 600A. Detta subtraheras från batteriströmmen så i kondensatorn går strömmen mellan +300A och -300A (fyrkantvåg utan paus) vilket är 300A RMS.

Men sen så är ju den kontinuerliga motorströmmen lägre och det räcker troligtvis att dimensionera efter denna bara du har lite marginal. Rippelströmsbegränsningen är ju av termisk natur. Den termiska tidskonstanten för kondensatorerna är ju i minuter-området så högre ström under acceleration bör inte vara något större problem inom rimliga gränser.

Induktans i batterislingan hjälper till (troligtvis mycket mer än ESR i batteriet) att jämna ut strömmen som dras ur batteriet så ESR för kondingarna är inte så kritiskt ur det perspektivet. Prova lägg in 1 eller 2 mikrohenry där för att simulera batterislingans induktans och se vilken effekt det får!

[bearing]

=) tack för hjälpen.

Jag har krånglat till det. Nu förstår jag.

Fixade ett spice-program så att jag kunde verifiera strömmarna. Kunde se att 1uH minskar ripplet betydligt. >1 uH i batterislingan verkar även rimligt med tanke på längden på ledningarna mellan alla seriekopplade celler.