Hallo Leute, ich bin zusammen mit einem Freund gerade dabei, selber eine Photovoltaikanlage zu entwerfen. Den Umrichter zur Netzeinspeisung bauen wir natürlich auch selber. Mittels eines Aufwärtswandlers wandle ich die Spannung der Solarzellen in eine Zwischenkreisspannung, das ganze dient als MPP Tracking. Diese Zwischenkreisspannung wird dann mit einer IGBT-Vollbrücke wieder zerhackt und eine sinusförmige Netzspannung daraus generiert, die ich einspeisen kann. Der Aufwärstwandler sollte natürlich wenns geht so konstruiert sein, dass die Zellen vom Netz galvanisch getrennt sind. Deshalb möchte ich ihn als Gegentaktdurchflusswandler realisieren, wozu ich einen Trafo benötige. Die Frage ist jetzt: woher kriege ich einen geeigneten Kern, der meine ca. 100 kHz noch mitmacht, und 3kW verträgt? 800W hatte ich schon mal realisiert, das ging noch relativ gut, aber ein Kern, der 3kW übertragen kann, ist mir bisher noch nicht untergekommen. Weiss einer Rat?
Bei spulen.com hast du schon mal? Dort gibt es auch opulenter Kerne, ob es aber für deine Bedürfnisse reicht hab ich nicht geprüft.
Hallo Tobias, schau mal bei Schmidt-Walter nach was für einen Kern Du benötigst und dann gehe nach Spulen.com . http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html http://www.spulen.com/ Warum willst Du nicht mehr als 100KHz schalten? Du brauchst vermutlich diesen Kern ETD 59 Kernhälfte Material: GL87/N87 AL-Wert 5300, ohne Luftspalt Bevorzugter Frequenzbereich: bis 500kHz Ich denke, auch bei 100KHz wäre HF-Litze schon angebracht. Die hat Spulen.com ebenfalls. Gruss klaus.
Danke euch beiden. Die 100 kHz habe ich einfach mal so aus dem Bauch; aber stimmt, natürlich könnte ich höher gehen. EMV wird dann einfach immer wie kritischer... Und ob ich überhaupt einen guten MOSFET für die Spannung finde, ist auch noch nicht sicher, denn bei 400VDC einen MOSFET, der typisch 600V kann, zu betreiben, behagt mir nicht so - das raucht garantiert ab! Aber ein Versuchsaufbau wird hier bestimmt näheres zeigen. Dass N87 übrigens 500 kHz kann, wusste ich nicht - das Datenblatt das ich hier habe, ist uuuuuuur alt, da steht was von 100 kHz :o aber auf der Epcos Site habe ich nun ein aktuelles gefunden. Ich hatte mal eine schöne Tabelle, wo gängige Ferritmaterialien plus deren maximal übertragbare Leistung bei DCDC-Wandler-Anwendungen aufgeführt waren, aber ich finde sie nicht mehr :(
Hallo Tobias, > eine schöne Tabelle, wo gängige Ferritmaterialien plus > deren maximal übertragbare Leistung bei DCDC-Wandler-Anwendungen > aufgeführt waren http://www.spulen.com/ , Technische Informationen. Gruss Klaus.
> Den Umrichter zur Netzeinspeisung bauen wir natürlich auch selber.
wenn ihr das hinbekommt wäre ich an dem schaltplan interessiert. ich
schlag mich auch schon eine weile damit rum, habe aber noch nicht
probiert sowas zu bauen weil ich nicht weiß ob ich es hinbekomme. das
kernproblem sehe ich darin, die ausgangsleistung einer vollbrücke mit
nachgeschaltetem LC-kreis (class-D) z.b. mit 50Hz synchron zur
netzspannung zu modulieren. das ding muß sich ja am netz wie eine
negative ohmische last verhalten. wenn da was schiefgeht machen sofort
alle FETs und deren treiber den deckel auf...
was ich empfehlen würde, wäre die anlage in 3-6 strings aufzuteilen, die
alle mit einem eigenen step-up-wandler/MPP tracker auf einen gemeinsamen
zwischenkreis arbeiten. dann hast du drei 1kw wandler oder sechs mit je
500W, das läßt sich dann schon einfacher bewerkstelligen. als bonus
bekommst du auch eine höhere leistung bei teilabschattung. mit einer
ausreichend hohen MPP-spannung bekommt man dann auch den strom in
handhabbare größen. eines der leistungsteile sieht dann aus wie eine
aktive 1-2kW PFC und man kann auch die drossel von sowas verwenden.
Tobias schrieb: > Dass N87 übrigens 500 kHz kann, wusste ich nicht - das Datenblatt das > ich hier habe, ist uuuuuuur alt, da steht was von 100 kHz :o aber auf > der Epcos Site habe ich nun ein aktuelles gefunden. Das ganze ist halt ein Tradeoff zwischen Schaltverlusten (steigen bei höherer Frequenz) und Kernverlusten (sinken bei höherer Frequenz). Bei den Leistungen, die Dir vorschweben, ist es sicher sinnvoll, diese erst mal auszurechnen und die Frequenz mit dem optimalen Wirkungsgrad zu ermitteln. Der Ansatz, die Wandlung auf mehrere einzelne DC/DC-Wandler aufzuteilen, klingt eigentlich sehr sinnvoll.
Tobias schrieb: > Die Frage ist jetzt: woher kriege ich einen geeigneten Kern, der meine > ca. 100 kHz noch mitmacht, und 3kW verträgt? http://www.tauscher-transformatoren.de/assets/pdf/hf_65.pdf
@ Max G. (l0wside)
>Kernverlusten (sinken bei höherer Frequenz).
Das wäre mir neu. Die steigen auch mit der Frequenz!
Falk Brunner schrieb: > @ Max G. (l0wside) > >>Kernverlusten (sinken bei höherer Frequenz). > > Das wäre mir neu. Die steigen auch mit der Frequenz! Du hast recht. Der Kern kann bei höheren Frequenzen kleiner werden, aber die Kernverluste durch die Ummagnetisierung gehen nach oben.
Tobias schrieb: > selber eine > Photovoltaikanlage zu entwerfen. Den Umrichter zur Netzeinspeisung bauen > wir natürlich auch selber. Ist ja alles gut und schön. Lernt man auch viel dabei. Aber wenn du die Anlage mit dem selbst gebauten Wechselrichter hier in Deutschland an das Netz anschließen und einspeisen willst, wird dir der Netzbetreiber einen Strich durch die Rechnung machen.
Danke vielmals für eure Beiträge. Den Kern habe ich nun neu gerechnet für eine höhere Schaltfrequenz, übers WE werde ich dann mal einen Testaufbau machen. Bei interesse werde ich dann dazu auch hier mal gelegentlich noch was veröffentlichen. Wegen Netzbetreiber, und ob das ganze erlaubt ist oder nicht: Nun, der Typ, mit dem ich das Ding baue, hat durchaus die Zulassung und die Messmittel, das Gerät abzunehmen. Des Weiteren ist hier in der Schweiz glücklicherweise nich alles ganz so streng reglementiert wie in D, und ich sehe da wenig Probleme, den selbergebauten Umrichter zu betreiben, wenn ich ja nachweisen kann, dass das Ding Funktioniert und dass die Oberwellen und dergleichen Kram innerhalb der zulässigen Toleranzen sind. Mein Kollege wird das dann schon irgendwie deichseln, dass das klappt ;-) Und übrigens geht es uns tatsächlich nicht darum, das Zeug billiger herzustellen, als ein gekauftes Gerät. Sondern es geht nur ums Basteln und experimentieren ;-) Aber danke trotzdem für den Hinweis.
Tobias schrieb: > Des Weiteren ist hier in der > Schweiz glücklicherweise nich alles ganz so streng reglementiert wie in > D, Ihr Glücklichen :) Tobias schrieb: > Und übrigens geht es uns tatsächlich nicht darum, das Zeug billiger > herzustellen, als ein gekauftes Gerät. Naja, eine 3kW Fotovoltaikanlage ist ja nun auch gerade in der Schweiz eine nicht unerhebliche Investition. Insofern wäre mein Bestreben, die Teile dafür möglichst Preisgünstig zu erwerben. Mit dem gesparten Geld würde ich mir dann andere Träume erfüllen.
Nun, es kann natürlich schon sein, dass man beim Selbstbau das Ding ein wenig günstiger hin bekommt. Denn immerhin muss man keine Entwicklungskosten berappen, und Gewinn muss man auch keinen machen damit. Insofern ist es sicher möglich, das selber günstiger hin zu bekommen (jedenfalls was den Umrichter angeht). Aber es ist nicht das Ziel. Allerdings soll es auch nicht wesentlich teurer werden ;)
@ Tobias (Gast) >Nun, es kann natürlich schon sein, dass man beim Selbstbau das Ding ein >wenig günstiger hin bekommt. Denn immerhin muss man keine >Entwicklungskosten berappen, Ach nein? > und Gewinn muss man auch keinen machen >damit. Insofern ist es sicher möglich, das selber günstiger hin zu >bekommen Wirklich? Dieser Aussage geht von der naviven Überlegung aus, dass so ein Aufbau rein auf Bauteilkosten beschränkt ist. Was mitnichten der Fall ist. Gerade bei Leistungselektronik werden einige Bauteile drauf gehen. Man wird auch einige Tage, WOchen oder Monate brauchen, das Ding stabil zum laufen zu bringen. Es ist ja kein Fertigbausatz. Selbst wenn man Arbeitszeit etc. nicht mit einreichtnet, wird das Ding im Selbstbau als Einzelstück nicht billiger. Und BESSER wird es nur, den die Leute in dem Thema TOPFIT sind. MFG Falk
Falk, natürlich hast du recht. Aber die Entwicklungszeit kostet mich ja nichts. Das ist meine Freizeit, wo ich sonst eh was in die Richtung machen würde. Und es ist auch nicht so, dass ich im Thema Leistungselektronik nicht fit wäre. In der Firma baue ich Leistungsbaugruppen, die mit bis zu 120A arbeiten, bei Spannungen von 400..600VDC. Mein Kollege arbeitet im selben Betrieb und macht die dazugehörige Software.
@ Tobias (Gast) >fit wäre. In der Firma baue ich Leistungsbaugruppen, die mit bis zu 120A >arbeiten, bei Spannungen von 400..600VDC. Mein Kollege arbeitet im >selben Betrieb und macht die dazugehörige Software. Wenn das so ist, wird das schon was werden. Aber es gibt (hier) eben nur allzuoft Möchtegernbastler, die mal was Tolles gehört haben und dann meinen, mit ein paar tollen Bauteilen und ein paar Appnotes was auf die Reihe zu kriegen. Viel Spass bei eurem Projekt. MFG Falk
Danke Falk, den werd ich haben ;-) Hab gerade mal einen ETD59 Kern geordert und werde übers WE einen Testaufbau machen. Dann weiss ich näheres. Eventuell müsste man wohl auch einen PM114 Kern nehmen.... :/
Hallo Tobias, mich würde es mal interessieren ob Du mit CU-Volldraht oder HF-Litze arbeiten wirst. Oder kommen auch dünne Kupferbänder infrage? Gruss Klaus.
Ich würde da Kupferband nehmen denke ich. Hab vorhin überschlagsmässig mal gerechnet, bin auf ca. 5 Windungen gekommen. Da Litze zu nehmen ist wohl suboptimal ;)
Hier mal eine Tabelle über die Leistungsdaten und Einsatzfrequenzen von Ferritkernen der Fa. elcar (CH). http://www.elcar.ch/Ferrite/frames92.htm
Premo hat einen Planar-Trafo für 3kW und 100 kHz: http://www.grupopremo.com/in/technology/114/planartransformers.html Der wird von der Spannung her vermutlich nicht für deine Anwendung passen, aber du kannst Dir vielleicht etwas für einen Eigenbau-Trafo abschauen. Die verwenden einen ELP64-Planarkern; der hat den Vorteil, dass man ihn relativ gut an einen Kühler anbinden kann. Mit einem ETD59 könnte es aber auch funktionieren. Zur Schaltfrequenz würde ich dir den Rat geben, versuche es mit möglichst kleiner Frequenz zu machen. Beim Gegentakt-Durchflusswandler werden die Schaltverluste in den Transistoren sehr hoch, egal ob man Mosfets oder IGBTs einsetzt. Auch wenn für N87 500 kHz als maximale Frequenz angegeben ist, ist das bei großen Kernen und hoher Leistungen nicht sinnvoll, da dann entweder die Erwärmung sehr groß wird oder die Flussdichte sehr klein sein muss. Evtl. könntest Du über ZVS nachdenken, damit werden die Schaltverluste deutlich reduziert. Wenn du einen "normalen" Gegentakt-Wandler (hart schaltend) bauen möchtest, dann könntest du auch einen Übertrager aus einem Nanokristallinem FE-Werkstoff verwenden (z.B. Nanoperm von www.magnetec.de). Den muss man zwar langsamer takten (ca. 30 kHz), dafür hat er eine deutlich größere Sättigungsflussdichte, so dass sich das wieder ungefähr ausgleicht. Als Transistoren kann man dann IGBTs mit schnellen Dioden einsetzen, die sind etwas robuster als Mosfets.
Das finde ich cool. http://www.grupopremo.com/in/product/526/features/powertransformers/planartransformers/hpc-highpowerplanarchokesforhvapplications.html Flachkupfer hochkant gewickelt. Wie macht man sowas, ohne das es reißt? Mit Wärme? Schmieden? Walzen? MFG Falk
Versuche es doch ersteinmal mit einer Simulation mit der oder einer ähnlichen Topologie. Hier findest Du ein kostenloses Simulationstool das für eine ganze Reihe von Anwendungen feste Topologien anbietet mit denen Du dann herumspielen kannst. Insbesondere kannst Du aus einer ganzen Reihe schon bestehender Bauteile auswählen und dir (nach Einloggen für einen Sponsor) auch sämtliche Verluste anzeigen lassen kannst. http://poweresim.com/ (Klick auf MyDesign => Auswahl z.B. Push/Pull DC/DC) Allerdings würde ich euch als galvanische Trennung zu einer weichschaltenden resonanten Vollbrücke raten.
Hallo Michael, ich habe den Link schon einmal getestet und bin nicht klar gekommen. Wie kann man denn dort seine eigenen Werte vorgeben? Mit Schmidt-Walter und LTSpice bin ich da wesentlich weitergekommen. Gruss Klaus.
In der oberen Reihe wo die Spannungs/Stromwerte stehen ist rechts ein Button "New Design". Dann werden die Felder für die Spanungs- und Stromwerte weiss und Du kannst die eigenen Werte eintragen. Anschließend auf den Button rechts oben "Initialize Design" klicken. Anschließend kannst Du zum Beispiel auf den Trafo klicken. Dort kannst Du aus einer ganzen Reihe Materialen und Kernen auswählen (wie ETD59). Außerdem alle Windungen ändern (Anzahl, Lagenaufbau, Wicklungsmaterial (Litze, Flachkupfer, Vollmaterial), Isolationen), den Luftspalt/Induktion einstellen. Dafür bekommst Du zu jeder Konfiguration die Kernverluste, Kupferverluste sowie Skin/Fringe Verluste angezeigt. Zudem überprüft das Tool, ob Deine Ausgangsspannung noch stimmt. Auch kannst Du aus einer Reihe MOSFETs auwählen (Schalt- &, Durchlassverluste) sowie Ausgangsdioden und Filterdrosseln. Bei den AC-Eingängen ist auch jeweils noch ein Netzfilter mit Einhaltung der Normen dabei... Das tool ist wohl in Java programmiert und ein bischen tricky zu bedienen. Für mich hat es sich allemal gelohnt! PS: PSice habe ich auch probiert. Aber die Verluste vernünftig abzuschätzen....
Wenn es läuft, schreibt bitte einen Artikel darüber. Da sind bestimmt eine Menge Leute drann intressiert. Ich auf jeden Fall. Axel
wenn es nicht läuft solltest Du ebenfalls berichten. Das wäre nett von Dir. Gruss Klaus.
Angehängte Dateien:
-
Solar.PNG
91 KB -
Solar1.PNG
390 KB
Tobias schrieb: > Mittels eines Aufwärtswandlers wandle ich die Spannung der Solarzellen Wieso meinst du einen Aufwärtswandler benutzen zu müssen? In der Regel liefern Fotovoltaik.Panels um die 45V. Da die Panels eh in Reihe geschaltet werden bist du bei einem 3kW-Generator schnell bei 250-700V. Ich habe hier eine 3,4kW Fotovoltaikanlage, deren Generator aus 16 Sanyo HIP210NHE5-Modulen besteht. Jeweils 8 Module sind in Reihe geschaltet und die beiden Gruppen dann parallel. An sonnigen Tagen liegt zur Zeit die Generatorspannung am Umrichter zwischen 344V und 294V. Anbei ein paar Bilder.
... schrieb: > In der Regel liefern Fotovoltaik.Panels um die 45V. Da die Panels eh in > Reihe geschaltet werden bist du bei einem 3kW-Generator schnell bei > 250-700V. Diese Lösung funktioniert nur gut, wenn alle Panels ein gleiches elektrisches Verhalten zeigen. Das MPP würde dann auch nur mit dem kompletten Strang funktionieren. Insbesondere aufgrund von Exemplarstreuung, Alterung oder Teilabschattungen können sich einzelne Panels der Reihenschaltung völlig anders verhalten. Eine Serienschaltung von Akkus funktioniert auch nur solange gut, wenn alle Zellen ähnlich fitt sind.
Michael O. schrieb: > Insbesondere aufgrund von Exemplarstreuung, Alterung oder > Teilabschattungen können sich einzelne Panels der Reihenschaltung völlig > anders verhalten. Grundsätzlich gebe ich dir Recht. Im Fotovoltaik-Anlagenbau ist aber die Reihenschaltung bzw. Reihen-Parallelschaltung der Panels üblich. Erstens gibt es keine Umrichter für so kleine Eingangsspannungen <=50V. Zweitens werden möglichst gepaarte Panels verbaut. Drittens werden über eingebaute Dioden, mittlerweile auch über spezielle elektronische Schaltungen, die in den Modulen verbaut sind, die Nachteile der Teilabschattung und Alterung gemindert. Es gab mal eine Firma die eine reine parallelschaltung der Module favorisiert hat, das hat sich aber nicht durchgesetzt.
... schrieb: > Michael O. schrieb: >> Insbesondere aufgrund von Exemplarstreuung, Alterung oder >> Teilabschattungen können sich einzelne Panels der Reihenschaltung völlig >> anders verhalten. > > Grundsätzlich gebe ich dir Recht. > Im Fotovoltaik-Anlagenbau ist aber die Reihenschaltung bzw. > Reihen-Parallelschaltung der Panels üblich. > Erstens gibt es keine Umrichter für so kleine Eingangsspannungen <=50V. Der TE wollte doch selbst einen bauen. Dann kann er auch für jedes Panel einen einzelnen bauen. Dürfte dem Gesamtwirkungsgrad deutlich guttun, denn ein nicht matchendes Panel (Strom zu klein) liefert bei Serienschaltung einfach gar nichts, denn: die Diode/Schaltung schließt das Panel einfach kurz, so dass es gar nichts mehr beiträgt (die Alternative wäre, dass das Panel eine negative Spannung liefert - was soll die arme Stromquelle auch machen, wenn man ihr einen größeren Strom einprägt). > Es gab mal eine Firma die eine reine parallelschaltung der Module > favorisiert hat, das hat sich aber nicht durchgesetzt. Vermutlich waren die Wandler zu teuer und der Drahtverhau auf dem Dach zu groß. Elektrisch ist es eigentlich viel sinnvoller. Die Zellen lassen sich als Stromquellen betrachten, und die in Reihe zu schalten ist eingeschränkt sinnhaft.
> Der TE wollte doch selbst einen bauen. Dann kann er auch für jedes Panel > einen einzelnen bauen. Dürfte dem Gesamtwirkungsgrad deutlich guttun, Das halte ich auch für einen guten Ansatz. Dann braucht man auch nicht einen einzelnen großen Wandler mit 3kW, sondern die einzelnen Wandler könne wesentlich kleiner aufgebaut werden. Evtl gelingt es, die Wnadler so klein zu machen, dass man sie direkt am bzw. unterm Panel montieren kann. Damit würde der Verkabelungsaufwand wesentlich einfacher werden, man braucht dann nur noch eine Sammel-Leitung mit ca. 400V, an der alle Panels parallel dran hängen.
Max G. schrieb: > Der TE wollte doch selbst einen bauen. Dann kann er auch für jedes Panel > einen einzelnen bauen Johannes schrieb: > Evtl gelingt es, die Wnadler > so klein zu machen, dass man sie direkt am bzw. unterm Panel montieren > kann. Ja, nee, is klar. Dann baut er bei einem 3kW-Generator ca.15 Umrichter, die jeweils 230V/50Hz liefern...? Wie will er die denn synchronisieren, damit er keine Phasenverschiebung bekommt? Wie will er die denn auf dem Dach zwischen Panel und Umrichter unterbrechen, wie es z.B. in Deutschland Vorschrift ist? usw. Die Grundidee ist ja ganz nett, nur nicht zu Ende gedacht. Max G. schrieb: > Vermutlich waren die Wandler zu teuer und der Drahtverhau auf dem Dach > zu groß. Das einmal und dann natürlich der dazugehörige Preis. Auch hatte man festgestellt, dass die nur relativ höheren Erträge nicht annähernd den höheren Aufwand und damit Preis auf wogen. Max G. schrieb: > denn ein nicht matchendes Panel (Strom zu klein) Es wird nicht auf den Strom bei genormter Einstrahlung gematched sonder auf die Leistung. Sicher wird ein Strang nur so gut sein wie das schlechteste Panel in dem Strang.
>> Evtl gelingt es, die Wnadler >> so klein zu machen, dass man sie direkt am bzw. unterm Panel montieren >> kann. > Ja, nee, is klar. Dann baut er bei einem 3kW-Generator ca.15 Umrichter, > die jeweils 230V/50Hz liefern...? So war das natürlich nicht gemeint, nur der potentialgetrennte DC/DC-Wandler kommt ans Panel, so dass alle an einen gemeinsamen DC-Zwischenkreis angeschlossen werden können. Der Wechselrichter ist dann zentral, aber das ist ja eher das kleinere Problem.
Frag mal hier http://www.himag.co.uk Da gibt es kundenspezifische Planartrafos bis ca. 35KW. Kosten so ab ca. 100€.
... schrieb: > Ja, nee, is klar. Dann baut er bei einem 3kW-Generator ca.15 Umrichter, > die jeweils 230V/50Hz liefern...? > Wie will er die denn synchronisieren, damit er keine Phasenverschiebung > bekommt? Wenn es möglich ist, einen Umrichter auf die Netzfrequenz zu synchronisieren, geht das auch mit mehreren. Es hat keiner behauptet, dass das Ganze trivial sei, aber der TE scheint zu wissen, was er tut. [Einzelwandler auf dem Dach] > Das einmal und dann natürlich der dazugehörige Preis. Auch hatte man > festgestellt, dass die nur relativ höheren Erträge nicht annähernd den > höheren Aufwand und damit Preis auf wogen. Ja, das alte Lied: technisch spannend, aber kommerziell nicht sinnvoll. > Sicher wird ein Strang nur so gut sein wie das schlechteste Panel in dem > Strang. Wenn es nur das wäre. Durch die Serienschaltung von Stromquellen (Panels sind Strom-, keine Spannungsquellen) wird ein Panel, das den von außen eingeprägten Strom nicht liefern kann, eine negative Spannung liefern. Deswegen schließt man es über eine Diode kurz, damit es wenigstens nicht negativ wirkt.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.