Moin Zusammen, ich sitze aktuell an meiner Masterthesis und bin auf ein Problem gestoßen: Ich haben ein Solarpanel und einen Mikrowechselrichter zur Einspeisung in's Netz. Es soll eine Steuerung entwickelt werden, die alle Solarenergie größer Betrag X in eine Batterie lädt. *Vorab:* Ich weiß das Thema wurde oft besprochen, aber so ne richtige Lösung findet sich halt auch nicht. Was ich mir hier erhoffe ist zunächst mal den Fehler zu finden/zu verstehen. Ich möchte hier auch nicht über Wirtschaftlichkeit oder ähnliches diskutieren, es ist primär eine Forschungsarbeit. *Folgende Geräte habe ich:* - PV-Panel (Statt des PV-Panels habe ich aktuell zum Testen ein Labornetzteil verwendet, mir ist klar, dass sich das Netzteil als Quelle nicht wie ein Solarpanel verhält) - MPPT Mikrowechselrichter - MPPT Solarladeregler (alternativ PWM Laderegler) - DC/DC Buck Converter (Spannungseinstellung, Strombegrenzung) *Aufbau:* (1) - Am PV-Panel hängen Wechselrichter und DC/DC parallel - Am Ausgang des DC/DC hängt ein Laderegler - Am Laderegler die Batterie (2) - Laderegler am PV-Panel - DC/DC und Batterie parallel am Laderegler - Wechselrichter an DC/DC Ich habe auch noch einige andere Aufbauten getestet (DC/DC vor Wechselrichter, Laderegler an PV mit DC/DC und Wechselrichter an Lastausgang) *Der Plan:* (1) Der DC/DC soll sich so viel Leistung ziehen, dass am Wechselrichter noch X Watt eingespeist werden. (2) Laderegler lädt die Batterie, DC/DC Regelt die Leistung von Laderegler/Batterie an den Wechselrichter. *Problem:* Keine der Verschaltungen ist stabil. Teilweise schwanken Strom und Spannung einfach sehr stark, am Netzteil wird nicht die verfügbare Leistung abgerufen (Spannung/Strom brechen ein). In den angegebenen Schaltung passiert folgendes (zyklisch): - Strom (am Wechselrichter) steigt, erreicht Strombegrenzung am Netzteil, - Spannung bricht ein, Strom sinkt, - Spannung stabilisiert sich, - Strom steigt wieder In einem gewissen Arbeitspunkt funktioniert alles einigermaßen so wie man sich's vorstellt, aber ein bisschen zu sehr am Poti (DC/DC) gedreht schon ist der Arbeitspunkt futsch. So nicht stabil genug. Klar, die verschiedenen Regelungen kommen sich in's Gehege. Der Wechselrichter verändert seine Last um den MPP zu finden, auf eine Laständerung (an Ein- oder Ausgang) muss der DC/DC irgendwie reagieren um seine Spannung zu regeln, ich vermute das schaukelt sich hoch. Die Frage ist erstmal warum und dann wie kann ich das verhindern? Vielleicht hat ja der Ein- oder Andere eine Idee die mich in die richtige Richtung schubsen könnte. Viele Grüße, Pit
Über welche Leistungsklasse reden wir denn hier? Datenblätter wären auch hilfreich. Und welche Frequenz steht den hinter dem Begriff "zyklisch"? Mikrosekunden oder Minuten? Dein Beitrag ist sehr lang, enthält aber weder Zahlen noch ein Blockschaltbild oder ähnliches. So kann man schwer helfen. Gruß Möwe
Pide P. schrieb: > Keine der Verschaltungen ist stabil. Natürlich nicht. Ein (spannungsgeregelter) DC/DC funktioniert nicht an Solarzellen (Stromquellen) und MPPT. Du schaltest die Solarzellen über den MPPT Lader an den Akku, und brauchst einen leistungssteuerbaren Wechselrichter (z.B. GTN1000), versorgt vom Akku. Es wird von den Solarzellen aus also immer direkt und nur der Akku geladen, ABZÜGLICH der aktuell vom Akku eingespeisten Energie. Die Steuerung musst du, durch geeignete Messung, selber bauen. Der MPPT Mikrowechselrichter hilft dir nicht, wenn er (aus dem Akku versorgt) nicht leistungssteuerbar ist, z.B. per RS485 oder Analogsignal. Dass ein DC/DC am Akku durch Spannungsregelung am Ausgang den MPPT Arbeitspunkt so beeinflussen kann, dass dieser leistungssteuerbar wird, ist Wunschdenken, der DC/DC ist viel zu spannungskonstant, der MPPT würde versuchen immer mehr Strom zu ziehen, bis Abschaltung oder kaputt
Wenn man als angehender Master so eine einfache Aufgabe nicht selbstständig lösen kann, sollte man evtl ein paar Bewerbungen in Richtung Systemgastronomie in Betracht ziehen... Ansatz 2 ist schon in die richtige Richtung. Batterie aus Paneel laden und an der Batterie den Verbraucher anklemmen. Zwei mal messen, einmal stellen. Fertig. Kann jeder 8Biter. Sonderfall: Paneel dunkel, Batterie (teil)geladen nicht vergessen. Spoiler: Gibts für schmalen Euro fertig aus Chinesien zu kaufen...
Roland E. schrieb: > Spoiler: > Gibts für schmalen Euro fertig aus Chinesien zu kaufen... So so, her damit.
Pide P. schrieb: > - PV-Panel (Statt des PV-Panels habe ich aktuell zum Testen ein > Labornetzteil verwendet, mir ist klar, dass sich das Netzteil als Quelle > nicht wie ein Solarpanel verhält) Warum machst du es dann. Ein MPPT Tracking versucht den idealen Arbeitspunkt zu finden. Ds Labornetzteil liefert für alle Ströme konstante Spannung bis zum eingestellten Maximalstrom. Ob damit der MPPT Regler zurechtkommt ist ungewiss. Pide P. schrieb: > In den angegebenen Schaltung passiert folgendes (zyklisch): > - Strom (am Wechselrichter) steigt, erreicht Strombegrenzung am > Netzteil, > - Spannung bricht ein, Strom sinkt, > - Spannung stabilisiert sich, > - Strom steigt wieder Das ist genau der Effekt. Der MPPT Regler versucht den besten Arbeitspunkt zu finden aber der harte Knick in der Kennlinie des Labornetzteils passt nicht zu dem MPPT Tracking.
Ein Labornetzteil mit gerade aktiver Strombegrenzung ist auch ne Stromquelle aka Solarzelle. Notfalls noch einen kleinen Widerstand in Reihe schalten.
Abdul K. schrieb: > Ein Labornetzteil mit gerade aktiver Strombegrenzung ist auch ne > Stromquelle aka Solarzelle. Notfalls noch einen kleinen Widerstand in > Reihe schalten. Müsste der nicht parallel zur „Stromquelle“ liegen?
Nein, hier nicht.
Vielen Dank für die Rückmeldungen. Möwe schrieb: > Über welche Leistungsklasse reden wir denn hier? Datenblätter wären auch > hilfreich. - Solarmodul: 370Wp, 34,9V, 10,61A - DC/DC: XL4016, 7-40V --> 0,8-35V, 8A - Laderegler: VictronEnergy SmartSolar 75|15, 75V, 15A - Wechselrichter: EVT300, 54V, 15A > Und welche Frequenz steht den hinter dem Begriff "zyklisch"? > Mikrosekunden oder Minuten? Ein Zyklus dauert geschätzt etwa 2s. MaWin schrieb: > Du schaltest die Solarzellen über den MPPT Lader an den Akku, und > brauchst einen leistungssteuerbaren Wechselrichter (z.B. GTN1000), > versorgt vom Akku. Das wäre die beste Variante, ich habe aber leider keinen regelbaren Wechselrichter. Für meine Arbeit nicht kriegsentscheidend, aber im Idealfall sollte der Aufbau relativ unabhängig vom Modell des Wechselrichters und des Solarpanels funktionieren. MaWin schrieb: > Dass ein DC/DC am Akku durch Spannungsregelung am Ausgang den MPPT > Arbeitspunkt so beeinflussen kann, dass dieser leistungssteuerbar wird, > ist Wunschdenken, der DC/DC ist viel zu spannungskonstant, der MPPT > würde versuchen immer mehr Strom zu ziehen, bis Abschaltung oder kaputt Der DC/DC begrenzt auch den Strom (über Poti einstellbar). Der verhält sich am Ausgang im Prinzip wie ein Netzteil, mit dem harten Knick in der U-I-Kennlinie. Udo S. schrieb: > Ds Labornetzteil liefert für alle Ströme konstante Spannung bis zum > eingestellten Maximalstrom. Ob damit der MPPT Regler zurechtkommt ist > ungewiss. Die Kombination Netzteil -> Wechselrichter ohne weitere Geräte funktioniert wie man sich's vorstellt. Wechselrichter speist bis zu seiner maximalen Leistung die Leistung die das NT hergibt ein. Sobald auf irgendeine Weise der DC/DC in's Spiel kommt wird's instabil. Wie bereits erwähnt funktioniert auch Variante (1) an einem Gewissen Punkt, nämlich etwa bei einer eigestellten Ausgangsspannung die der Spannung entspricht bei der der Laderegler anfängt zu laden (Batteriespannung + 5V). Dreht man dann vorsichtig an Spannung und Strom (DC/DC) lässt sich sogar in gewissem Rahmen die Leistung an den Laderegler einstellen. Der Wechselrichter nimmt sich den Rest. Nur wie gesagt, ein bisschen zu weit gedreht und es fängt wieder an zu "pumpen". Ich schätze die Leistungsbegrenzung bei einem Regelbaren Solarwechselrichter sitzt irgendwo zwischen MPPT und DC/AC Wandlung. Weiß jemand wie das genau funktioniert? Da sich ja anscheinend der Wechselrichter nicht mit dem DC/DC verträgt war eine Überlegung die Leistung ohne diesen zu begrenzen. Konstantstromquelle, z.B. mit MOSFET? Viele Grüße, Pit
Nur ein kleiner Beitrag: "relativ unabhängig vom Wechselrichtermodell" -> das wird nahezu unmöglich. Ich habe inzwischen mehrere kleine Wechselrichter schonmal am Netzteil getestet, man bekommt nie eine definierte, konstante Leistung über den MPPT Bereich eingestellt. Und fast jeder MPPT verhält sich anders. Was ein manchmal geht ist den Maximalstrom des Wechselrichters zu fahren und nur über die Spannung zu regeln, das geht aber natürlich bei weitem nicht bis 0. Und manchmal ist auch dort der Wechselrichter der Meinung den MPPT neu suchen zu müssen wenn man die Spannung gerade verstellt hat, sodass dort evtl. Leistungslücken entstehen. --> Also wenn der Wechselrichter es nicht begrenzen kann, sehe ich da keine Chance Modellunabhängig eine konstante Begrenzung zu implementieren.
Pide P. schrieb: > ich habe aber leider keinen regelbaren Wechselrichter. Dann kauf dir einen, und nicht das Falsche Pide P. schrieb: > mit dem harten Knick in der U-I-Kennlinie. Ja nun, das kann MPPT eben nicht. Und jetzt: Kopf, Wand, Beule.
Was soll dieses Konstrukt aus DC/DC vor dem Solarwechselrichter?.
Man nimmt:
PV-Modul->MPPT-Solarladeregler->Batterie->12/24/48V-Wechselrichter
oder
PV-Modul->MPPT-Mikrowechselrichter->Netz<-Wechselrichter<-Batterie
->Batterieladeregler->
Das ist doch keine Forschungsarbeit.
MPPT-Mikroinverter werden direkt an das PV-Modul geschaltet und erwarten
auch nur das.
MPPT-Solarladeregler werden direkt an das PV-Modul und eine Batterie
geschaltet und erwarten auch nur das.
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