DC-Wandler Leistungsbedarf anpassen Balancierte Stromverteilung mit DC-Wandlern

Redakteur: Johann Wiesböck

Ein Schaltungskonzept zur gleichmäßigen Stromverteilung mit DC-Wandlern hat Schams Electronic entwickelt. Ein Ziel dieser reinen Hardwarelösung ist mehr Betriebssicherheit.

Firmen zum Thema

Der Solarregler SMR2000 MPPT besteht aus 4 Basiseinheiten zu je 500 W bzw. 20 A Maximalstrom. Der Strom wird aufgrund der Strombalanceregelung gleichmäßig auf die 4 Einheiten verteilt.
Der Solarregler SMR2000 MPPT besteht aus 4 Basiseinheiten zu je 500 W bzw. 20 A Maximalstrom. Der Strom wird aufgrund der Strombalanceregelung gleichmäßig auf die 4 Einheiten verteilt.
(Bild: Schams Electronic)

Schams Electronic GmbH hat ein einfaches Schaltungskonzept zur gleichmäßigen Stromverteilung mit DC-Wandlern entwickelt. Es handelt sich um eine reine Hardwarelösung, was die Betriebssicherheit erhöht. Die parallelgeschalteten Elemente können theoretisch beliebig erhöht werden. Prinzipiell ist eine Erweiterung „on the fly“ auch möglich. Bei Erweiterung des Systems durch Hinzufügen eines weiteren DC-Wandlers regelt sich das System automatisch ins Stromgleichgewicht. Es handelt sich um ein patentiertes System.

Um hohe Leistungen von Energiequellen auf eine Batterie oder andere Verbraucher zu übertragen, sind DC-Wandler (Aufwärts- oder Abwärtswandler oder Inverswandler, Sepic-Wandler) wichtige Schaltungskonzepte, da sich damit die elektrische Leistung mit hohem Wirkungsgrad übertragen lässt. Diese DC-Wandler sind so auszulegen, dass diese imstande sind, die gewünschte Leistung zu übertragen.

Modulares Konzept ermöglicht Anpassung an Leistungsbedarf

Wenn aber das Leistungsangebot sehr stark variiert, ist ein leistungsstarker DC-Wandler oder ein Schaltnetzteil unter Umständen überdimensioniert, was wiederum in überhöhten Kosten und geringerem Wirkungsgrad resultiert. Daher ist es sinnvoll ein Konzept zu haben, bei dem durch modularen Aufbau, je nach Bedarf der DC-Wandler dem Leistungsbedarf angepasst werden kann.

Beispielsweise kann ein Master-DC-Wandler (Master) neben der Leistungsübertragung noch die Regelungs- und Steuerungsaufgaben übernehmen, der dann diverse Slave-DC-Wandler (Slave) ansteuert, die einfacher aufgebaut sein können. Die Slaves können beliebig, je nach Leistungsbedarf dazu geschalten werden. Das Problem ist jedoch, dass die Slaves durch Bauteiletoleranzen und unterschiedlich lange Stromzuführungsleitungen oder Leiterbahnen und Stecker niemals die gleiche Leistung übertragen.

Häufig überträgt der am nächsten gelegene Slave die meiste Leistung und der am entferntesten überträgt die geringste Leistung. Unter Umständen könnte man nun durch Abgleich eine annähernd gleiche Stromübertragung herbeiführen. Jedoch sind DC-Wandler mit nichtlinearen Bauteilen wie Mosfets und Dioden bestückt, die dazu führen, dass ein Abgleich über den gesamten Leistungsbereich kaum erreichbar ist. Auch Temperatureinflüsse und Alterung der Komponenten führen zu unbalancierter Übertragung.

Jeder DC-Wandler überträgt die gleiche Leistung

Um die genannten Probleme zu beheben, ist eine Regelung notwendig, die fortwährend im Betrieb gewährleistet, dass jeder DC-Wandler die gleiche Leistung überträgt, unabhängig von der zu übertragenden Gesamtleistung, der Temperatur und der Betriebsdauer. Ebenso muss gewährleistet sein, dass ein Hinzufügen einer neuen Komponente (Slave) der Strom weiterhin gleichmäßig verteilt bleibt.

Wenn die genannten Bedingungen erfüllt sind, lassen sich beispielsweise Leistungsanforderungen von 500 W bis 20 kW durch Master-Slave-Technik ausführen. Die DC-Wandler können dann in einem gemeinsamen Rahmen (19'') je nach Bedarf vom Kunden an Ort und Stelle, eingesteckt werden.

(ID:47444202)