Hallo Forengemeinde, ich werde mit Ende des Sommers wohl ein gebrauchtes Niederspannungs-Solarmodul (afaik ungefähr 6V, 40W peak) geschenkt bekommen. Dieses wäre eigentlich ideal, um meine Gartenhütte mit einem kleinen, ansonsten nicht mehr gebrauchten Fernseher (36cm Diagonale, Röhre) auszurüsten. Klar, mit den 40 Watt Spitzenleistung des Moduls wird das nix. Daher habe ich vor, der Gartenhütte noch eine Blei-Vlies-Batterie zu spendieren und mittels günstigem Kfz-Wechselrichter den Fernseher aus dem Akku zu betreiben. Da das ganze günstigst sein soll (das Solarmodul bekomme ich gratis und den Wechselrichter habe ich schon, und so eine Batterie lässt sich sicher auch relativ billig auftreiben - muß ja nicht fabrikneu sein), dachte ich daran, mir das "Zwischenstück" von Solarmodul auf Blei-Batterie selbst zusammenzubasteln. Da ich noch einen Ringkern-Transformator 230V auf 2x12V / 30 VA hier rumliegen habe, für den ich derzeit ebenfalls keinen sinnvollen Verwendungszweck in absehbarer Zeit sehe, würde ich diesen verwenden. Einen ersten, schnell zusammengeschusterten Schaltungsentwurf habe ich angehängt. Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Ein OP-Amp vergleicht eine mittels Poti einstellbare Referenzspannung mit der Spannung des Akkus. Der Ausgang dieser Vergleicherschaltung geht auf einen spannungsgesteuerten Oszillator. Der Oszillator schaltet zwei Transistoren, welche die Wicklungen (hier Primärwicklungen, im vom Hersteller des Transformators vorgesehenem Anwendungsfall die Sekundärwicklungen) meines Ringkerns abwechselnd mit der Spannung aus meinem Solarmodul beaufschlagen. Auf meiner Sekundärseite richte ich gleich und lade den Akku. Falls die Referenzspannung größer als meine Akkuspannung ist, dann gibt der OP mehr Spannung aus, der VCO erhäht seine Frequenz und dadurch sollte mehr Energie ubertragen werden. Wenn der Akku jedoch voll ist, dann ist die Akkuspannunung grösser als die Referenzspannung, der VCO wird langsamer bis langsamst. Nun meine Fragen: Kann man das so machen oder ist meine schnell hingerotzte Schaltung kompletter Murks? Den Glättungskondensator am Ausgang kann ich eigentlich weglassen, oder irre ich in diesem Fall? Lohnt es sich, zwischen dem Ausgang des OPs und der Spannung des Solarmoduls noch einen Komparator einzplanen, damit mein "Schaltregler für Arme" nicht lädt, falls die Spannung vom Solarmodul zu gering ist (weil es dunkel ist, da grade ein Wolkenband Chemtrails vorüberzieht)? kann man noch etwas wesentlich besser machen, ohne die Gesamtausgaben wesentlich zu erhöhen? Ich weiß, daß hier viele kompetente Leute unterwegs sind, ich würde mich freuen, wenn diese Kommentare abgeben würden. Und es soll sich keiner scheuen, auch harsche Kritik anzubringen, ich lerne gerne. Vielen Dank an das Forum.
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Ich habs mir mal durchgesehen. Das Ding sollte funktionieren. Allerdings nicht gut.... Was mir auffällt: -Du brauchst einen Treiber für die Schalter. Du könntest sie allerdings auf die GND-Seite legen, also als Low-Side-MOSFETs nutzen, das könnte dann vielleicht ohne Treiber funktionieren (mal ins Datenblatt des VCO sehen, wie hoch der Ausgangsstrom ist, wenn er zu niedrig ist, schalten die MOSFETs langsam und sie erwärmen sich). -Das übersetzungsverhältnis 12/230 ist zu hoch: Wenn nun an der Primärseite die 6V Leerlaufspannung des PV-Moduls anliegen hast du an der Sekundärseite über 100V. Die Spannung auf der Sekundärseite kackt sofort ab, so dass du auf der Primärseite nur noch ca. 0,7V haben wirst. Dann fließt zwar nach wie vor Strom, aber die Solarzelle ist weit weg vom Maximum Power Point. Das heißt, du bewegst dich dann im folgenden Diagramm auf der linken Seite. Es fließt zwar der volle Solarstrom, allerdings fällt kaum Spannung am Trafo ab, das heißt, es wird kaum Energie übertragen. Besser wäre ein Übersetzungsverhältnis von 1/3 oder so. http://www.volker-quaschning.de/articles/fundamentals3/figure3.gif Ich würde eher eine andere Wandlertopologie vorschlagen. Was du da hast nennt sich "Gegentaktdurchflußwandler". Probiers mal mit einem einfach Boost-Converter oder einem Sperrwandler. Als Drosseln kannst du vielleicht auch dort deine Spule nutzen.
Sperrwandler ist natürlich Blödsinn, dort brauchst du wieder einen Trafo. Falls du mehrere Solarzellen auftreiben kannst, sie in Reihe schaltest, so dass du die 14V Ladespannung für die Batterie erzeugen kannst, dann kann ich dir eine Schaltung geben, die den Akku laden sollte! Dann kannst du einfach Batterie und Solarzellen zusammenschalten, die Batterie wird dann automatisch geladen. Wichtig ist nur eine Logik und ein Schalter, der die Batterie abtrennt, sobald sie voll ist.
Hallo hoderlump, vielen Dank für's Drübergucken! Ich bin ja schon 'mal beruhigt, daß meine Schaltung zumindest grundsätzlich funktionieren sollte. Vielen Dank auch für Deine Bemerkungen und Verbesserungsvorschläge. Hier möchte ich nochmal genauer nachfragen: > Das übersetzungsverhältnis 12/230 ist zu hoch Lohnt es sich, den Kern neu zu wickeln? Bringt man das überhaupt selbst halbwegs so gut hin wie die Profis, oder verschlimmbessert man da mehr, weil man gegenüber einer fabrikmäßig hergestellten Wicklung nur eine mangelhafte Kopplung zusammenbringt. > Die Spannung auf der Sekundärseite kackt sofort ab, so dass du auf der > Primärseite nur noch ca. 0,7V haben wirst. Das verstehe ich ehrlich gesagt nicht ganz. Kann denn die Primärseite überhaupt auf weniger als die Spannung vom Solarmodul abfallen? Würden zusätzliche Kondensatoren über den Primärwindungen Abhilfe schaffen? > Du brauchst einen Treiber für die Schalter. Du könntest sie allerdings > auf die GND-Seite legen, also als Low-Side-MOSFETs nutzen Stimmt, das wäre sowiso besser, danke für den Rat. Übrigens habe ich heute beim Herumstöbern den Fairchild FAN7387 gefunden, das ist ein Halbbrückentreiber, der schon einen Oszillator integriert hat. Natürlich hat sich jetzt die Frage aufgetan, welche Schaltfrequenz ich wählen soll. So aus dem Bauch heraus hätte ich für meinen Anwendungsfall die Frequenz zwischen 1/3 Hz bei vollem Akku rauf bis zu vielleicht 1 kHz bei leerem Akku variieren lassen. Also ziemlich langsam im Vergleich zu "echten" Schaltnetzteilen, damit die Schalt- und Ummagnetisierungsverluste gering bleiben. Gibt's da eine Faustregel, wie man die brauchbarste Frequenz überschlagsmässig rausbekommt? Vielen Dank und Sorry, daß ich jetzt noch mehr Fragen habe.
Puuuhhh.... Ich schreib grad in meiner Masterarbeit ein Kapitel zu Trafos in Schaltnetzteilen. Eigentlich ist die Geschichte nicht schwierig, es gibt nur eine Hand voll Formeln, die beachtet werden müssen. Wenn dein Trafo bisher für 50Hz ausgelegt war, dann sollte man ihn auf keinen Fall mit einer kleineren Frequenz betreiben, da er sonst in die Sättigung geht. Im kHz-Bereich kann es sein, dass die Streuinduktivität zu hoch wird und kein Strom mehr fließt..... Besser wäre, das Tastverhältnis, also die PWM zu regeln und die Frequenz fest auf z.B. 50Hz einzustellen... Das habe ich gestern nicht bedacht, aber ich glaube, mit einem VCO klappt das nicht. Neu wickeln sollte kein Problem sein. Ein gutes Buch dazu ist die Kories-Schmidt-Walter: Taschenbuch der Elektrotechnik, S. 597. Die Wicklungszahl ist abhängig von der Frequenz. Wenn sie zu gering ist, geht der Trafo in die Sättigung. Also am besten an der Original-Wicklungszahl orientieren. Die optimale Frequenz für deinen Trafo ist 50Hz. (Nehm ich mal an) Wenn du die Frequenz halbierst musst du auch die Wicklungszahl halbieren. Wenn du die Spannung erhöhst, musst die Wicklungszahl erhöhen. Z.B. wenn du die Spg. der 12V-Seite auf z.B. 120V erhöhen willst, dann musst du einfach nur 10 so viele Windungen aufbringen. Wenn du statt 50Hz 200Hz nutzen willst, dann nimmst du 3/4 Windungen weniger. Vorsicht: Im kHz-Bereich kanns eben Probleme geben, wenn die Steuinduktivität zu hoch ist, was bei dieser Bauform ziemlich sicher ist. Das heißt, dann werden deine Schalter auch stark gefordert. Lieber bei einer niedrigen Frequenz bleiben. Und du kannst den Primärwicklungen noch Freilaufdioden spendieren, damit deine MOSFETs nicht durchschlagen. Solaris(t) schrieb: > Das verstehe ich ehrlich gesagt nicht ganz. Kann denn die Primärseite > überhaupt auf weniger als die Spannung vom Solarmodul abfallen? Ja, das Solarmodul ist keine Spannungsquelle wie eine Batterie. Eigentlich ist ein Solarmodul eine Stromquelle. Ich hab dir oben ein Bild verlinkt, der Arbeitspunkt der Solarzelle stellt sich nach der Last ein und wandert zwischen links (U=0, I=max, "Kurzschluss") und rechts (U=max, I=0, "Leerlauf"). Wenn die Last eine Spannung von 0,7V hat, dann wird sich der Arbeitspunkt auch an dieser Stelle einpegeln. Du musst dafür sorgen, dass du dich in der Nähe des Maximum Power Point (MPP) einfindest. Solarwechselrichter machen genau das. Schau doch nochmal genau nach, wie hoch die Leerlaufspannung deiner Solarzelle sein wird. > Würden zusätzliche Kondensatoren über den Primärwindungen Abhilfe > schaffen? Nein, wenn diese sich entladen haben, sind sie wirkungslos.
Vielen Dank für die ausführlichen Erklärungen, nun ist mir eigentlich alles klar. Also alles so, wie ich eigentlich vermutet habe. Bis auf die Kondensatoren über die Primärwicklungen, obwohl eigentlich klar ist, daß sich die entladen. Und wenn man dann dann noch Dioden reinbauen würde, dann würde der Wirkungsgrad ja noch bescheidener. Danke auch für die Aufklärung, daß die Spannung aus dem Solarmodul sehr wohl gegen 0 gehen kann, ich dachte immer, da gibt's so eine Art Mindestspannung. Solar und Schalnetzzeugs ist bis jetzt nicht mein Spezialbereich, ich werde mich da 'mal in nächster Zeit einlesen. Da es sich sowiso nur um ein Bastel- und Hobbyprojekt handelt, werde ich mit meiner Schaltung einfach 'mal herumprobieren, sobald ich das Modul bekommen habe. Wie gesagt, vielen Dank für Deine Hilfe. Möge der Herr Dich segnen (oder etwas in Deinem Weltbild vergleichbar Gutes geschehen, sei es besseres Karma, weniger Leben bis zur Wiedergeburt, eine Besondere Heizleistung durch den heiligen Heizkörper, etc). Ich danke Dir und wünsche viel Erfolg bei Deiner Arbeit!
Solaris(t) schrieb: > Wie gesagt, vielen Dank für Deine Hilfe. Möge der Herr Dich segnen (oder > etwas in Deinem Weltbild vergleichbar Gutes geschehen, sei es besseres > Karma, weniger Leben bis zur Wiedergeburt, eine Besondere Heizleistung > durch den heiligen Heizkörper, etc). Ich liebe deinen Humor, Sonniger! Danke und viel Erfolg! :-D
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