MPPT analog gesteuert

[Frank N. (element)]

Hallo ins Forum,

Bin neu hier, hab aber schon einige Zeit immer mal wieder reingelesen. 
Als Laie und Hobby-Bastler bitte ich vorab um Gnade für mein 
"gefährliches Halbwissen.

Mein Projekt und meine Frage:

Hab mir von Pololu einen Step-up-Step-down-Wandler gekauft um damit 
einen selbstgebastelten Li-Ionen-Akku aufzuladen. Per Solarmodul.

Nun kann ich über Poti die Ausgangsspannung das Wandlers einstellen 
(12.3 V für 3s Li-Ion). Allerdings bricht natürlich bei schwachem Licht 
dauernd die PV-Spannung zusammen, wenn die Batterie etwas mehr Strom zum 
Laden zieht.

Ich habe mir gedacht, wenn ich das Poti durch einen Spannungsgesteuerten 
Widerstand ersetze, der den EIngang am Wandler immer in der Nähe des MPP 
hält (ca. 17 V) dann müsste ich eigentlich den Ladestrom maximieren 
können.

Mit einer einfachen Transistorschaltung (s. Bild) geht das wohl nicht. 
Vielleicht mit FET?

Für Tipps wäre ich dankbar

Thanks

element

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Frank N. schrieb:
> Allerdings bricht natürlich bei schwachem Licht dauernd die PV-Spannung
> zusammen, wenn die Batterie etwas mehr Strom zum Laden zieht.
Das dürfte klar sein, denn dann ist einfach nicht ausreichend 
Energie/Leistung da. Definiere "schwaches Licht": wieviel Strom bekommst 
du dann noch bei 17V aus der Zelle? Wieviel Leistung bekämst du maximal 
aus der Zelle und wieviel Leistung braucht dein DC-Wandler, dass er 
losläuft und funktioniert?

> der den EIngang am Wandler immer in der Nähe des MPP hält (ca. 17 V)
Wenn du nicht ausreichend viel Strom aus der Solarzelle herausbekommst, 
um den Strombedarf abzudecken, dann hilft auch so ein drangebastelter 
"Regler" nichts mehr.

Und vor Allem: der MPP verschieb sich ja mit der Einstrahlung. Einfach 
mal bei Wikipedia reinschauen. 
http://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Power_Point

Der Witz an der ganzen Sache ist der, dass dein Schaltregler eigentlich 
der MPP-Tracker sein muss. Er muss deshalb aus dem Akku versorgt werden 
und darauf basierend möglichst viel Energie aus der Solarzelle "ernten". 
Dein Ansatz ist derzeit noch

> Hab mir von Pololu einen Step-up-Step-down-Wandler gekauft um damit
> einen selbstgebastelten Li-Ionen-Akku aufzuladen. Per Solarmodul.
Es wäre viel, viel einfacher, wenn du nur in eine Richtung wandeln 
müsstest: z.B. ein 50V Modul herunter auf 22V.

BTW: wenn dir nicht jede gelieferte As unbedingt brauchst (z.B. bei 
einer Gartenlaube), dann schließ ein spannungsmäßig überdimensioniertes 
Panel direkt an den Akku an und begrenze dort einfach die Spannung.

Ein anderer Ansatz wäre, es so zu machen, wie es die Energie-Harvester 
machen: mit der Solarzelle einen dicken Elko laden. Und wenn der genug 
Energie eingespeichert hat, diese Energie mit einem kurzen Ladeimpuls 
zum Akku zu schicken.

Aber wie gesagt: ohne Messwerte ist alles nur Gestochere im Nebel...

> Mit einer einfachen Transistorschaltung (s. Bild) geht das wohl nicht. 
Vielleicht mit FET?
Ein FET ist nur ein moderner Transistor...

[Frank N. (element)]

Hallo Lothar,

Danke für deine Infos!
Im Prinzip ist meine Idee tatsächlich so was wie einen Energy-Harvester 
aufzubauen. Der Wandler ist sehr effizient, wenn die Eingangsspannung 
nahe oder größer der Ausgangsspannung ist. Der Wandler

http://www.watterott.com/de/Pololu-Adjustable-4-12V-Step-Up/Step-Down-Voltage-Regulator-S18V20ALV


arbeitet ab 3 V und und einem PV-Strom von 2... 3 mA.

Ich kann manuell mit dem Poti der Ausgangsspannung so justieren, daß die 
Solarzelle (5 W, MPPT bei ca. 17 V) am Eingang die passende Impedanz 
"sieht", um an ihren MPP zu kommen.
Steigt die Einstrahlung, dann steigt auch die Spannung am Eingang und 
ich kann den Ausgang höher drehen, sinkt die Einstrahlung, drehe ich das 
Poti zurück.
Aber statt mit dem Schraubenzieher am Poti zu drehen, müsste man das 
doch auch mit der Solarspannung steuern können. Wenn Solarspannung 
niedrig-> Widerstand erhöhen. Wenn > 17 V, Widerstand senken.


Das ist kein echtes MPP-tracking, aber der Ladestrom ist deutlich höher, 
als wenn der Wandler die Solarzelle ständig maximal belastet.

Das ganze soll letztlich zur Versorgung einer Klimastation dienen, muss 
also klein, leicht und billig sein, soll aber auch keine große Leistung 
liefern.

[MaWin (Gast)]

Du hast schon richtig geschrieben: Wenn Spannung > dann Widerstand 
verringern.

Das sind Schritte, also digital. Nimm ein digitales Poti wie AD5115, ein 
Takt aus einem NE555 an CLK und einen Komparator der die Spannung muit 
17V vergleicht an U/D und du hast deinen MPP Regler ohne uC.

Frank N. schrieb:
> Im Prinzip ist meine Idee tatsächlich so was wie einen Energy-Harvester
> aufzubauen

Dafür braucht es aber zu viel Strom. Suche ein digital Poti ohne EEPROM.

[Frank N. (element)]

Ja, Digital-Poti hatte ich auch schon überlegt. Das AD5115 liegt auch 
vom Stromverbauch im akzeptablen Bereich. Aber eigentlich denke ich, es 
müsste doch einfacher gehen. Vielleicht hätte ich auch den Begriff MPPT 
weglassen sollen, das verwirrt in diesem Kontext nur.

Was ich eigentlich will, ist das Solarmodul auf einen vernünftigen 
Arbeitspunkt heben. Der Wandler versucht immer auf die eingestellte 
Ausgangsspannung zu wandeln und holt sich dafür so viel Strom, wie er 
kriegen kann. Wenn der Akku nun relativ leer ist, ist das zu viel Strom 
bei schwachem Licht. Regele ich den Wandler aber runter auf einen 
kleinen Ladestrom (Ausgangsspannung wenig über Akkuspannung), dann 
bleibt auch der Eingang hinreichend hochohmig, damit die Solarzelle nahe 
am MPP bleibt. Manuell geht das Prima und der Ladestrom geht fast auf 
den 4 fachen wert.


Ich hab nochmal eine Zeichnung gemacht mit Zahlenwerten, wie ich mir das 
vorgestellt hatte. Über Schwingungen mache ich mir noch keine Gedanken, 
will nur wissen ob das prinzipiell möglich wäre und wenn ja, was für 
einen Transistor ich wählen sollte, um wenig Strom für die Regelung zu 
verbrauchen.

grüße und Danke

element

[Frank N. (element)]

sodele. Prinzipiell hat das funktioniert, wie gedacht und gezeichnet. 
Bevor ichs aber richtig abgestimmt hatte, ist mir der Spannungswandler 
abgeraucht. anyway, war ein nettes Experiment. Nun such ich nach 
richtigen Harvesting-Lösungen

saludos

Element