Inverter/elverk vid strömavbrott för att driva hus.

[cpalm]

Här skapar supraharmonics bekymmer i samband med startström
”Inverters don't like power tools”

Ja jag såg den där tidigare. Ironiskt nog så testar han ett gäng USB-laddare och konstaterar att de inte verkar påverkas av störningarna, men energimätaren och LED-drivaren(?) som han teoretiserar är känsliga för störningarna testar han ju aldrig?!
Så det blir ju liksom bara ett teoretiskt resonemang utifrån vad han ser på oscilloskopet.
Eller missade jag någon del av videon?

 

[Martin Lundmark]

Ja jag såg den där tidigare. Ironiskt nog så testar han ett gäng USB-laddare och konstaterar att de inte verkar påverkas av störningarna, men energimätaren och LED-drivaren(?) som han teoretiserar är känsliga för störningarna testar han ju aldrig?!
Så det blir ju liksom bara ett teoretiskt resonemang utifrån vad han ser på oscilloskopet.
Eller missade jag någon del av videon?

Jag hittade mer information om vad som hänt på en annan video från samma person

 

[Martin Lundmark]

Ja jag såg den där tidigare. Ironiskt nog så testar han ett gäng USB-laddare och konstaterar att de inte verkar påverkas av störningarna, men energimätaren och LED-drivaren(?) som han teoretiserar är känsliga för störningarna testar han ju aldrig?!
Så det blir ju liksom bara ett teoretiskt resonemang utifrån vad han ser på oscilloskopet.
Eller missade jag någon del av videon?

Jag hittade mer information om vad som hänt på en annan video från samma person

Hej cpalm

Nu har jag sökt igen var jag tidigare skrev om detta ämne, se inlägg #1040 och #1041 på denna tråd:
https://www.byggahus.se/forum/threads/elavbrott-hur-goer-man-klarar-man-en-vecka.403877/page-70

Det ser ut att vara "överströmsskyddet" (den funktionen) för invertern i hans UPS som snabbt switchar från-till för att skydda elektronikkomponenterna i invertern mot överström.

Han (Matthias) mäter frekvensen på oscillationen 5,6 kHz. Det är en switchfrekvens i ett (bortglömt) frekvensområde (2-150 kHz) där normer fortfarande saknas och där tillverkarna nog inte är duktiga på att hantera störningar.

Invertern i hans UPS har här ersatt det matande (vanliga) elnätet och sänder nu bl.a. ut en spänning med hög amplitud med 5,6 kHz.

En nätdel som bl.a. använder en kondensator som serieimpedans för att sänka nätets inspänning (230 V 50 Hz) släpper nu igenom ström med frekvensen 5,6 kHz. Vid 5,6 kHz är serieimpedansen i kondensatorn ca 100 gånger mindre än för 50 Hz och spänningsamplituden vid 5,6 kHz är inte långt från nätspänningens amplitud.

Det här är ett exempel på, att vi måste lära oss att tänka på, att när vi ersätter vår vanliga matning via elnätet med reservkraftmatning, så innebär det vissa andra förutsättningar som vi bör hantera.

 

[martin43]

Hej cpalm

Nu har jag sökt igen var jag tidigare skrev om detta ämne, se inlägg #1040 och #1041 på denna tråd:
[länk]

Det ser ut att vara "överströmsskyddet" (den funktionen) för invertern i hans UPS som snabbt switchar från-till för att skydda elektronikkomponenterna i invertern mot överström.

Han (Matthias) mäter frekvensen på oscillationen 5,6 kHz. Det är en switchfrekvens i ett (bortglömt) frekvensområde (2-150 kHz) där normer fortfarande saknas och där tillverkarna nog inte är duktiga på att hantera störningar.

Invertern i hans UPS har här ersatt det matande (vanliga) elnätet och sänder nu bl.a. ut en spänning med hög amplitud med 5,6 kHz.

En nätdel som bl.a. använder en kondensator som serieimpedans för att sänka nätets inspänning (230 V 50 Hz) släpper nu igenom ström med frekvensen 5,6 kHz. Vid 5,6 kHz är serieimpedansen i kondensatorn ca 100 gånger mindre än för 50 Hz och spänningsamplituden vid 5,6 kHz är inte långt från nätspänningens amplitud.

Det här är ett exempel på, att vi måste lära oss att tänka på, att när vi ersätter vår vanliga matning via elnätet med reservkraftmatning, så innebär det vissa andra förutsättningar som vi bör hantera.

Och den frekvensen är egentligen inte en fast switchfrekvens utan den blir vad den blir beroende på lasten (dvs hur snabbt strömmen rusar upp).

 

[Martin Lundmark]

Och den frekvensen är egentligen inte en fast switchfrekvens utan den blir vad den blir beroende på lasten (dvs hur snabbt strömmen rusar upp).

Hej martin43

Hur överströmsskyddet är konstruerat, vet tillverkaren och vi kan göra (kvalificerade) gissningar. Det viktiga här är att förstå, att om man verkligen önskar att reservkraften skall fungera i ”skarpt läge” då kan det krävas förberedelser och prov.

Jag vill varken överdriva svårigheterna (komplexiteten) eller försköna (förenkla) användning av reservkraft i ett hus med modern teknik. Men det är nog inte alltid bara att koppla ihop utrustning och räkna med att det fungerat problemfritt som ”livbåt” i ett ”nödläge”.

Det är därför jag uppmanar att genomföra tester och att om möjligt ha en backup även till den primära reservkraftslösningen. Och att vara förtrogen med hur reservkraftslösningen fungerar i olika omständigheter.

 

[martin43]

Hej martin43

Hur överströmsskyddet är konstruerat, vet tillverkaren och vi kan göra (kvalificerade) gissningar. Det viktiga här är att förstå, att om man verkligen önskar att reservkraften skall fungera i ”skarpt läge” då kan det krävas förberedelser och prov.

Jag vill varken överdriva svårigheterna (komplexiteten) eller försköna (förenkla) användning av reservkraft i ett hus med modern teknik. Men det är nog inte alltid bara att koppla ihop utrustning och räkna med att det fungerat problemfritt som ”livbåt” i ett ”nödläge”.

Det är därför jag uppmanar att genomföra tester och att om möjligt ha en backup även till den primära reservkraftslösningen. Och att vara förtrogen med hur reservkraftslösningen fungerar i olika omständigheter.

Vi vet ej om tröskelnivå och hålltid varierar med derivatan och/eller nivån men det är inte en fast modulering. Vid nåt tillfälle var det ca 7 kHz.
Eftersom syftet med skyddet är att förhindra transistorerna i bryggan från att explodera är det sannolikt en "hard-cut" vid viss fast nivå plus en hålltid som är fast eller variabel.
Värt att komma ihåg är att detta händer när belastningen är lååångt utanför specifikation.

 

[Cambudgie]

Löses problemen (som ni diskuterar nu) om man istället skaffar en ups (med inte alltför stort batteri) och endast har elverket att ladda upsens batterier?

UPS storlek: ungefär 5kW effekt samt 5 kWh batteri?

 

[cpalm]

Löses problemen (som ni diskuterar nu) om man istället skaffar en ups (med inte alltför stort batteri) och endast har elverket att ladda upsens batterier?

Skulle vilja påstå att enheten som testades i videon är just en UPS. Eller snarare en av dessa jätte-powerbanks som kommit senaste åren. Och inte ett elverk.

Men inverter som inverter är väl resonemanget, även om det bör påpekas att alla inverters inte är konstruerade på exakt samma sätt, och därmed lär bete sig olika i detta avseende.

 

[Martin Lundmark]

Vi vet ej om tröskelnivå och hålltid varierar med derivatan och/eller nivån men det är inte en fast modulering. Vid nåt tillfälle var det ca 7 kHz.
Eftersom syftet med skyddet är att förhindra transistorerna i bryggan från att explodera är det sannolikt en "hard-cut" vid viss fast nivå plus en hålltid som är fast eller variabel.
Värt att komma ihåg är att detta händer när belastningen är lååångt utanför specifikation.

Hej martin43

Det är många samtidiga parametrar som ingår i problematiken.

Tar man till och köper en extra stor reservkraftanläggning minskar naturligtvis risken att det vi här diskuterar händer, men vi vill ogärna betala 5–20 gånger extra, för att minska den risken. En stor del av problematiken är att hantera, det faktum, att reservkraftanläggningen är betydligt ”klenare” än den ordinarie matningen ”styrka”.

En annan del av frågeställningen är vilka komponenter (apparater) skall drivas i en reservkraftsituation. Satsar vi även där på bättre men dyrare lösningar?

Den militära elektroniska utrustning jag mötte under min grundutbildning ansågs, stor, klumpig och energikrävande, men var byggd för att tåla tuffa tag

 

[Martin Lundmark]

Skulle vilja påstå att enheten som testades i videon är just en UPS. Eller snarare en av dessa jätte-powerbanks som kommit senaste åren. Och inte ett elverk.

Men inverter som inverter är väl resonemanget, även om det bör påpekas att alla inverters inte är konstruerade på exakt samma sätt, och därmed lär bete sig olika i detta avseende.

Hej cpalm

Jag håller med om att ”alla inverters inte är konstruerade på exakt samma sätt” och agerar därmed olika om de t.ex. utsätts för överlast och kortslutning. Men problemet att veta hur just de apparater du vill driva i en reservkraftsituation, undviker haverier och störningsbekymmer, kvarstår.

Rimligen så ”rundar” man mycket av dessa frågeställningar om man kör ett antal ”skarpa” prov med all den utrustning som man tänker driva tillsammans.

Men jag upprepar; Reservkraft är inte bara ”plug and play”

 

[cpalm]

Rimligen så ”rundar” man mycket av dessa frågeställningar om man kör ett antal ”skarpa” prov med all den utrustning som man tänker driva tillsammans.

Japp, instämmer. Det här är saker som måste provköras så att man vet att det funkar när det behövs. Så dags att plocka fram och dra igång grejorna när ljuset redan slocknat.

Men ni som har elverk och har provkört. Vilka grejor har ni kört sönder? Dvs. vad är känslig elektronik enligt er erfarenhet?

 

[martin43]

Löses problemen (som ni diskuterar nu) om man istället skaffar en ups (med inte alltför stort batteri) och endast har elverket att ladda upsens batterier?

UPS storlek: ungefär 5kW effekt samt 5 kWh batteri?

Det beror på hur UPS-en är byggd.

Det finns två sätt att tillverka 230 V AC från t.ex. 24 V DC.
1. Batteri->LVDC kondensatorbank->DC/DC högfrekvent step-up omvandlare med HF-trafo->HVDC kondensatorbank->H-brygga el. dyl som "hackar upp" högspänd DC till 230V 50 Hz AC med övertoner->Filter->UT
Nollan är ofta inte alls noll, utan båda utgångar växlar istället mellan halva utspänningen.

2. Batteri->LVDC kondensatorbank->H-brygga el.dyl som tillverkar 50 Hz lågvolts-AC->50 Hz transformator->(filter)-UT.

Metod 1 är modern och så fungerar det där batteripacket. Eftersom utgångstransistorerna har en hög DC-spänning som är buffrad med en stor kondensatorbank är kortslutningsströmmen skadligt hög och utgångstransistorerna måste skyddas från överström annars smäller det! Det räcker inte att stänga av DC/DC-omvandlaren.
Metod 2 är mer robust och tålig eftersom man lagrar energi transformatorns järnkärna och belastningen når aldrig transistorerna på samma direkta sätt. Transformatorn begränsar strömmen. Men den innebär också högre förluster. Den är också enkel att köra baklänges.

Mina äldre UPSer från APC använder metod 2. En UPS är inte avsedd för flera timmars reservdrift, den ska ta hand om transienter och mindre bortfall. Vid längre strömavbrott skall utrustningen (t.ex. en server) göra en säker avstängning innan batteriet är helt slut, UPSen stänger sedan av sig själv och UPSen slår på utgången först när nätet är tillbaka och UPS-batteriet har en viss nivå. ELLER så skall UPSen bara hålla utrustningen i gång i t.ex. fem minuter, därefter startar reservkraft typ dieselgenerator. UPSen kan också statiskt reglera ner eller reglera upp nätspänningen genom att transformatorn i den har flera utgångar.
För detta ändamål gör det inget att metod 2 har lägre effektivitet eftersom den samtidigt andra fördelar.

System med metod 2 är bättre på att starta induktiva laster. Det säger "bong" om transformatorn, sinuskurvan blir deformerad i några cykler och sedan är lasten igång. Det blir inga elaka högfrekvenskomponenter.
Vid för hög överlast är enda alternativet att stänga av.

Med metod 1 kan man välja att omedelbart stänga av helt, eller som Ecoflow har gjort: De stänger helt av utgången när strömmen når ett visst maxvärde, och sedan sätter på den igen efter en mycket kort tid (åtskilliga gånger inom varje 50Hz-cykel). Har strömmen inte sjunkigt efter några cykler stänger den av. Fördelen är naturligtvis att det går att starta betydligt större laster än vad som annars hade fungerat. Man kan tycka att en omedelbar anpassning av styrningen till H-bryggan, dvs att man aktivt sänker nätspänningen på mindre än millisekundnivå vore mer optimalt men det kanske är svårt att få till detta robust och tillräckligt snabbt i praktiken. Det finns troligen energi lagrad i utgångsfiltret också. Så de har nån slags hårdvarublockering på utgången över ett momentant strömvärde. Kanske med två separata transistorer på utgången som är helt skiljda från resten av omvandlaren.

Ecoflow och alla andra som säljer direkt till amatörer står i ett taskigt läge: Antingen kommer folk att klaga på att "den orkar ju inte starta min borrmaskin ens" eller så kommer 99,99% vara nöjda och lyckligt ovetande medan 0,01% upptäcker att "utspänningen innehåller högfrekvens-skräp vid kraftig överlast så när man ska köra cirkelsåg bör man bara ha den ensamt inkopplad, eller så köper man bara kvalitetsverktyg med mjukstart och undviker både överlast och det det säger *pang* varje gång man startar sågen".

Så UPSer använder metod 2 av en bra anledning (robust, bra elkvalitet, möjlighet till statisk spänningsjustering, tungt och utrymmeskrävande) och Ecoflow (och gissningsvis många andra portabla batterier) använder metod 1 av en bra anledning (verkningsgrad, låg vikt, kompakt).

Mina UPSer är gamla så hur topologin ser ut i nya vet jag inte.
Är din tilltänkta UPS stor, tung och säger "bong" när du kopplar in den till nätet eller när den går över i reservdrift är det en sådan med stor transformator som är säker. I alla andra fall får man kolla upp beteendet.

Man kan också fråga sig om man har som krav att gå ut i garaget och köra cirkelsåg under strömavbrottet samtidigt som övriga huset matas av samma reservkraft.

Det finns färdiga produkter som redan gör allt:
https://www.victronenergy.se/inverters-chargers/multiplus-12v-24v-48v-800va-3kva

De laddar batterier från nätet eller generator, switchar över utan att datorer stänger av, är väldigt fritt konfigurerbara med öppet interface och 3 st kan kombineras för tre-fas.
Finns även med inbyggd MPPT för solceller: https://www.victronenergy.se/inverters-chargers/multiplus-12v-24v-48v-800va-3kva

Victron är stora och används flitigt i off-grid sammanhang för stugor, husbilar, båtar etc.

 

[Martin Lundmark]

Det beror på hur UPS-en är byggd.

Det finns två sätt att tillverka 230 V AC från t.ex. 24 V DC.
1. Batteri->LVDC kondensatorbank->DC/DC högfrekvent step-up omvandlare med HF-trafo->HVDC kondensatorbank->H-brygga el. dyl som "hackar upp" högspänd DC till 230V 50 Hz AC med övertoner->Filter->UT
Nollan är ofta inte alls noll, utan båda utgångar växlar istället mellan halva utspänningen.

2. Batteri->LVDC kondensatorbank->H-brygga el.dyl som tillverkar 50 Hz lågvolts-AC->50 Hz transformator->(filter)-UT.

Metod 1 är modern och så fungerar det där batteripacket. Eftersom utgångstransistorerna har en hög DC-spänning som är buffrad med en stor kondensatorbank är kortslutningsströmmen skadligt hög och utgångstransistorerna måste skyddas från överström annars smäller det! Det räcker inte att stänga av DC/DC-omvandlaren.
Metod 2 är mer robust och tålig eftersom man lagrar energi transformatorns järnkärna och belastningen når aldrig transistorerna på samma direkta sätt. Transformatorn begränsar strömmen. Men den innebär också högre förluster. Den är också enkel att köra baklänges.

Mina äldre UPSer från APC använder metod 2. En UPS är inte avsedd för flera timmars reservdrift, den ska ta hand om transienter och mindre bortfall. Vid längre strömavbrott skall utrustningen (t.ex. en server) göra en säker avstängning innan batteriet är helt slut, UPSen stänger sedan av sig själv och UPSen slår på utgången först när nätet är tillbaka och UPS-batteriet har en viss nivå. ELLER så skall UPSen bara hålla utrustningen i gång i t.ex. fem minuter, därefter startar reservkraft typ dieselgenerator. UPSen kan också statiskt reglera ner eller reglera upp nätspänningen genom att transformatorn i den har flera utgångar.
För detta ändamål gör det inget att metod 2 har lägre effektivitet eftersom den samtidigt andra fördelar.

System med metod 2 är bättre på att starta induktiva laster. Det säger "bong" om transformatorn, sinuskurvan blir deformerad i några cykler och sedan är lasten igång. Det blir inga elaka högfrekvenskomponenter.
Vid för hög överlast är enda alternativet att stänga av.

Med metod 1 kan man välja att omedelbart stänga av helt, eller som Ecoflow har gjort: De stänger helt av utgången när strömmen når ett visst maxvärde, och sedan sätter på den igen efter en mycket kort tid (åtskilliga gånger inom varje 50Hz-cykel). Har strömmen inte sjunkigt efter några cykler stänger den av. Fördelen är naturligtvis att det går att starta betydligt större laster än vad som annars hade fungerat. Man kan tycka att en omedelbar anpassning av styrningen till H-bryggan, dvs att man aktivt sänker nätspänningen på mindre än millisekundnivå vore mer optimalt men det kanske är svårt att få till detta robust och tillräckligt snabbt i praktiken. Det finns troligen energi lagrad i utgångsfiltret också. Så de har nån slags hårdvarublockering på utgången över ett momentant strömvärde. Kanske med två separata transistorer på utgången som är helt skiljda från resten av omvandlaren.

Ecoflow och alla andra som säljer direkt till amatörer står i ett taskigt läge: Antingen kommer folk att klaga på att "den orkar ju inte starta min borrmaskin ens" eller så kommer 99,99% vara nöjda och lyckligt ovetande medan 0,01% upptäcker att "utspänningen innehåller högfrekvens-skräp vid kraftig överlast så när man ska köra cirkelsåg bör man bara ha den ensamt inkopplad, eller så köper man bara kvalitetsverktyg med mjukstart och undviker både överlast och det det säger *pang* varje gång man startar sågen".

Så UPSer använder metod 2 av en bra anledning (robust, bra elkvalitet, möjlighet till statisk spänningsjustering, tungt och utrymmeskrävande) och Ecoflow (och gissningsvis många andra portabla batterier) använder metod 1 av en bra anledning (verkningsgrad, låg vikt, kompakt).

Mina UPSer är gamla så hur topologin ser ut i nya vet jag inte.
Är din tilltänkta UPS stor, tung och säger "bong" när du kopplar in den till nätet eller när den går över i reservdrift är det en sådan med stor transformator som är säker. I alla andra fall får man kolla upp beteendet.

Man kan också fråga sig om man har som krav att gå ut i garaget och köra cirkelsåg under strömavbrottet samtidigt som övriga huset matas av samma reservkraft.

Det finns färdiga produkter som redan gör allt:
[länk]

De laddar batterier från nätet eller generator, switchar över utan att datorer stänger av, är väldigt fritt konfigurerbara med öppet interface och 3 st kan kombineras för tre-fas.
Finns även med inbyggd MPPT för solceller: [länk]

Victron är stora och används flitigt i off-grid sammanhang för stugor, husbilar, båtar etc.

Hej martin43

Tack för det du skrev, det stämmer bra med de jag försöker förmedla.

Om vi byter ut cirkelsåg mot enfas vattenpump så stämmer det nog bättre, med vad många skulle vilja driva med reservkraft. Jag misstänker att många har vattenpump med en startström som litegrann liknar ett elverktyg med motor.

 

[Xanthopteryx]

Japp, instämmer. Det här är saker som måste provköras så att man vet att det funkar när det behövs. Så dags att plocka fram och dra igång grejorna när ljuset redan slocknat.

Men ni som har elverk och har provkört. Vilka grejor har ni kört sönder? Dvs. vad är känslig elektronik enligt er erfarenhet?

Det jag har är en inverter från Champion, som skall höra till toppskiktet vad jag lyckats läsa mig till. Typ Honda, Champion och sedan fortsätter det med övriga.
Har inte testat med oscilloskop men känns väldigt stabil och hanterar variationer i laster tämligen bra.
En sak jag fick problem med vid något tillfälle var kylskåpet.
Det fungerade som det skulle men kunde inte göra något med knappanelen. Dessa knappar var tydligen känsliga för något, vilket jag såg att andra varit med om. Skulle kunna ha att göra med att man saknar egentlig jord på ett sådant här portabelt elverk. Det är ju inte heller neutral och fas utan delad fas med förenklast +115/120 och -115/120 V (istället för ditt vanliga vägguttag som har 230/240 V och 0).

 

[Martin Lundmark]

Hej Xanthopteryx

Det jag har är en inverter från Champion, som skall höra till toppskiktet vad jag lyckats läsa mig till. Typ Honda, Champion och sedan fortsätter det med övriga.
Har inte testat med oscilloskop men känns väldigt stabil och hanterar variationer i laster tämligen bra.
En sak jag fick problem med vid något tillfälle var kylskåpet.
Det fungerade som det skulle men kunde inte göra något med knappanelen. Dessa knappar var tydligen känsliga för något, vilket jag såg att andra varit med om. Skulle kunna ha att göra med att man saknar egentlig jord på ett sådant här portabelt elverk. Det är ju inte heller neutral och fas utan splittad fas med +120 och -120 V (istället för ditt vanliga vägguttag som har +240 och 0).

Nu blev jag nyfiken!

Har själv ett Honda elverk med ”splittad fas med +120 och -120 V”
Elverket saknar inte jord, jorden ansluten till mittpunkten.

Tidigare var det vanligt att köpa transformatorer utförda och provade enligt SEMKO 115X-1985 och ansluta datorer till dessa för att hålla nere ledningsbundna störningar.

Bl.a. här diskuteras användning av störskyddstransformator av fabrikat RKA ”Utförda och provade enligt SEMKO 115X-1985.”
https://www.euphonia-audioforum.se/forums/index.php?/forums/topic/1388-strömprodukter/

Ett elnät matat med ”delad fas” (blir ett elsystem balanserat mot jord) kan byggas mera störningssäkert genom att det går att sätta in kraftigare störningsfilter utan att det uppstår läckströmmar som begränsar användning av jordfelsskydd och jordfelsövervakning.

Ett elsystem med ”delad fas” reducerar kraftigt elfältet runt elsystemet och läckrtrömmar

Varför stördes utrustningen du talar om?

Nyttjade de elfältet runt elsystemet för funktionen?