Solarregler umbau

Ladeelektronik, Messgeräte, Steuerungen etc.

Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Do 20. Okt 2016, 08:31

Hallo,
Hier neue Daten zu meinem Lade Regler. Die sind zwar nicht besser als die alten, aber richtiger.

Eingangsspannung max 120V Gleichspannung

Ladebeginn 15V (12V Akku)
---------------27V (24V Akku)

Ausgangsspannung 12V oder 24V

Ladeschlußspannung 13V--16V oder 26V--32V

Ausgangsstrom u. elektronisch begrenzter Kurzschlußstrom 15A

Ausgangsleistung 180W (12V) oder 360W (24V)

Leerlaufstrom in den Eingang
bei Ue 60V (13mA)
-----Ue 100V (29mA)
-----Ue 135V (33mA)

Leerlaufstrom in den Ausgang
bei Ua 12V (1mA)
----Ua 24V (2mA)

Bei mehreren Leistungsquellen kann man die Reglerausgänge parallel betreiben, da jeder durch eine Schottky Diode entkoppelt ist.

Im Anhang:
1. Leistungskurven Ausgang 12V
2. ---------------------Ausgang 24V
3. Verhalten bei Kurzschluß des Ausgangs
Wernko
 
Beiträge: 82
Registriert: Sa 14. Feb 2015, 11:42

Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Do 20. Okt 2016, 08:39

Graphic 2x32W parallel 12V.odg
(15.86 KiB) 121-mal heruntergeladen
Graphik 2x32W serie 24V.odg
(15 KiB) 144-mal heruntergeladen
Verhalten bei Kurzschluß.odt
(13 KiB) 141-mal heruntergeladen
Hallo,
Hier neue Daten zu meinem Lade Regler. Die sind zwar nicht besser als die alten, aber richtiger.

Eingangsspannung max 120V Gleichspannung

Ladebeginn 15V (12V Akku)
---------------27V (24V Akku)

Ausgangsspannung 12V oder 24V

Ladeschlußspannung 13V--16V oder 26V--32V

Ausgangsstrom u. elektronisch begrenzter Kurzschlußstrom 15A

Ausgangsleistung 180W (12V) oder 360W (24V)

Leerlaufstrom in den Eingang
bei Ue 60V (13mA)
-----Ue 100V (29mA)
-----Ue 135V (33mA)

Leerlaufstrom in den Ausgang
bei Ua 12V (1mA)
----Ua 24V (2mA)

Bei mehreren Leistungsquellen kann man die Reglerausgänge parallel betreiben, da jeder durch eine Schottky Diode entkoppelt ist.

Im Anhang:
1. Leistungskurven Ausgang 12V
2. ---------------------Ausgang 24V
3. Verhalten bei Kurzschluß des Ausgangs
Wernko
 
Beiträge: 82
Registriert: Sa 14. Feb 2015, 11:42

Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » So 23. Okt 2016, 13:01

Graphic Re Ra 2x35W parallel 12V.odg
Graphik Re Ra 2x35W in serie 24V.odg
Hallo hier noch ein Nachtrag zum Lade Regler,

1. Graphic Eingangswiderstand Re in Abhängigkeit von der ---Eingangsspannung Ue ---Belastung Belastung des Ausgangs.---hier 2 x 35W (12V) parallel geschaltet an 12V.

2. Dasselbe.
---aber Belastung des Ausgangs.---2 x 35W (12V) in serie geschaltet 24V.

Was mich freut ist, daß tatsächlich der Eingangswiderstand Re nahezu quadratisch steigt mit dem Anstieg der Eingangsspannung Ue.

2Ue * 1/2Ie = 4Re
3Ue * 1/3Ie = 9Re
5Ue * 1/5Ie = 25Re usw.usw.

Aber kann man das auch ohne Induktivität (Drossel) im Lastkreis erreichen? Geht es auch wenn man die Pulsweitenmodulation (PWM) ohne Drossel
betreibt?
Das ist für mich nicht vollkommen klar. Ich glaube man kann es nicht erreichen ohne Induktivität.

Bei den Messungen habe ich die Drossel auch kurz geschlossen. Dann ist diese sozusagen entfernt. Und dann geprüft wie die Verteilung der Wärme sich nun verändert hat.

Das Ergebnis war: Drossel bleibt kalt, n-Kanal Mos Fet (der Schalter) wird sehr viel heißer und die Doppel Schottkydiode BYV 32/200 bleibt kalt. (das ist die Freilaufdiode an der Induktivität)
Wirkungsgrad eta% viel schlechter.

Diese Drossel hier hat 480uH mit 2 x 1mm Durchmesser Cu und 2mm Luftspalt. Für 15A als Dauerbelastung ist der Draht zu schwach. 1.1 Durchmesser Cu reichen aber.

So eine Drossel hat ja einige wirklich interessante Eigenschaften.

Jeder Spannungsänderung nach oben bietet sie Widerstand für einen Moment.
----------------------------------nach unten macht sie Selbstinduktion um den letzten Zustand, den Strom zu erhalten.
Sie ist nostalgisch veranlagt und will immer nur den letzten Zustand beibehalten. Speichert für einen Moment.

mfG
Werner
Wernko
 
Beiträge: 82
Registriert: Sa 14. Feb 2015, 11:42

Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » So 23. Okt 2016, 13:03

Graphic Re Ra 2x35W parallel 12V.odg
(15.02 KiB) 105-mal heruntergeladen
Graphik Re Ra 2x35W in serie 24V.odg
(14.45 KiB) 107-mal heruntergeladen
Wernko
 
Beiträge: 82
Registriert: Sa 14. Feb 2015, 11:42

Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Do 2. Mär 2017, 17:13

Ein bischen Algebra,
So einfach ist es gar nicht eine Gleichung umzustellen. Wenn du das lange nicht gemacht hast und keine Formelsammlung zur Hand hast, schaust du erstmal blöde.
Die Formel zur Berechnung des Gesamtwiderstandes Rg aus den Einzelwiderständen R1,R2 ist ja bekannt Rg = R1*R2 / R1+R2 . Aber stelle sie mal um auf R1 = ?

Man kann die Berechnung auch über die Addition der Leitwerte zu machen. Am Ende dann den Kehrwert machen, dann hast du nicht den Leitwert L sondern den Widerstand R. Das ist fast leichter und es geht mit vielen Widerständen R1,R2,R3,Rx,Ry. Aber wo kommt das mal vor?
Der Leitwert L eines Widerstandes R ist: L = 1 / R
Es ist bekanntlich noch lange keine Mathematik nur ein bischen Algebra.

Multplizieren, kürzen, erweitern, dividieren, ausklammern, Summen hin und herschieben, Vorzeichen ändern, Hauptnenner suchen.
Da ein Gleichheitszeichen = vorhanden ist, muß links davon u. rechts davon immer gleich sein u. bleiben.
Was du links tust mußt auch rechts tun.
Du kannst alles damit veranstalten, aber die Werte links u. rechts müssen gleich bleiben.

mfG
Werner
Formelumstellung.odg
(17.27 KiB) 107-mal heruntergeladen
Wernko
 
Beiträge: 82
Registriert: Sa 14. Feb 2015, 11:42

Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Sa 1. Apr 2017, 16:21

Diese Karrikatur über Mathematiker habe ich vor einiger Zeit gesehen und sie mal aus dem Gedächtnis nachgezeichnet.
Das ist zum schmunzeln.
Aber den Hut ziehe ich wirklich vor diesen Könnern.

Gruß
Werner
Wernko
 
Beiträge: 82
Registriert: Sa 14. Feb 2015, 11:42

Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Sa 1. Apr 2017, 16:22

Diese Karrikatur über Mathematiker habe ich vor einiger Zeit gesehen und sie mal aus dem Gedächtnis nachgezeichnet.
Das ist zum schmunzeln.
Aber den Hut ziehe ich wirklich vor diesen Könnern.

Gruß
Werner
Mathe 1.jpg
Mathe 1.jpg (91.09 KiB) 12765-mal betrachtet
Wernko
 
Beiträge: 82
Registriert: Sa 14. Feb 2015, 11:42

Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Di 4. Apr 2017, 12:33

Laderegler parallel betreiben:

Wenn man das will, muß man die Laderegler entkoppeln. Ich habe es gemacht mit einer Diode die im Stromweg des Ausgangs liegt. (+ Klemme 1)
So ist es wohl die einfachste Methode. Aber leider auch wieder mit Verlust an der Diode. 0.8 V * 15 A = 12 W gehen durch Wärme flöten. Aber bei 12V * 15 A = 180 W hält es sich doch in Grenzen. Das ist die Leistung die der Regler kann.
Der Akku verliert nicht seine Ladung in die eigene Schaltung oder in die Schaltung der anderen Regler. Mit 3 Ladereglern habe ich das realisiert.

Es ist eine Parallelschaltung und es erhöht sich darum der mögliche Ausgangsstrom. Jeder einzelne Ausgang kann 12V/24V bei 15A. Max. sind also 45A möglich.
Wenn jede Quelle ordentlich etwas beisteuert. Aber es genügt auch wenn nur Wind oder Sonne gegeben ist. Falls ein Regler versagt kann dieser bei laufender Anlage abgeklemmt werden (ausgetauscht repariert) ohne daß die Anlage zusammenbricht. So ist mit mehreren Reglern und unterschiedlichen Quellen gleichmäßiger Energiefluß gegeben.

Diese hier ist eine Schottkydiode. Eine Doppelte, mit gemeinsamer Kathode ( DSA70C150HB ). 150V und 35A kann jede davon. Das andere Doppel ist die Freilaufdiode für die Induktivität.
Alles auf einem Kühlkörper.

Die Einstellung der Ladeschlußspannung wird im Leerlauf, also ohne Ladestrom gemacht. Dazu Schalter S öffnen mit Trimmer einstellen und am Voltmeter ablesen.
Bei jedem Regler gleichermaßen.

Ich gehe mal von Bleiakkus mit 12V aus, die ich laden will. Der Trimmer zum justieren hat einen Bereich von 13V bis 16V.
Bei 14.3V liegt etwa die Ladeschlußspannung.
.
Die gemeinsame Plusleitung ist ein Problem bei der Einstellung der Ladeschlußspannung. Denn man weiß nicht von welchem der 3 Regler die (14.3V) kommen, die man auf der Leitung
gegen Minus mißt.
Die Möglichkeiten sich Klarheit zu verschaffen sind:

1. Nur den für die Einstellung benötigten Eingang (Solarmodul) belegen (Klemme 6) und an (+ Klemme 1) 14.3V einstellen.
2. Nur den für die Einstellung benötigten Ausgang belegen und an (+ Klemme 1) 14.3V einstellen.
3. Oder nichts abklemmen und für jeden Regler 14.4V einstellen und dann mit etwas Gefühl einen Tick zurückgehen ( ist nicht ganz optimal, reicht aber vielleicht )

mfG
Werner
Blockschaltbild mit 3 Ladereglern.odg
(18.24 KiB) 87-mal heruntergeladen
Blockschaltbild mit 3 Ladereglern.odg
(18.24 KiB) 87-mal heruntergeladen
Wernko
 
Beiträge: 82
Registriert: Sa 14. Feb 2015, 11:42

Re: Solarregler umbau

Beitragvon jb79 » Mo 24. Apr 2017, 14:33

Hallo!

12W Verlust bei 180W nutzbarer Leisung, also 192W Gesamtleistung sind nur ca. 93,8% Wirkungsgrad, also gut 6% Verlust

Dioden mit so hoher Strombelastung sollte man in diesem Fall besser durch einen Mosfet samt Steuerung ersetzen.
Das nennt sich "ideale Diode". Per "OR-ing" kann man mehrere Quellen per idealer Diode zusammenzufassen.

Als Mosfet kommt irgendwas mit möglichst kleinem RDSon zur Anwendung, z.B. ein IRL3705 mit 10mOhm.
Der muß bei 15A nur noch 2,25W Wärme abführen, Wirkungsgrad ca. 98,8%, also ca. 1,2% Verlust.

Schaltet man noch jeweils einen zweiten parallel, so sinkt die Abwärme nochmal auf die Hälfte, wobei dann auf einen Mosfet nur noch knapp 0,6W entfallen, ohne Kühlkörper wird der dann ca. 37°C wärmer als die Umgebung, kommt also, wenn nicht grade in einem geschlossenen Gehäuse ohne Extra-Kühlung aus.

Zur Steuerung: da gibt es viele ICs von vielen Herstellern mit diversen Spezialitäten. Es genügt aber schon was relativ einfaches, z.B. ein LM5050.
lg Jürgen
jb79
 
Beiträge: 1136
Registriert: Di 10. Feb 2009, 22:24
Wohnort: Niederösterreich

Re: Solarregler umbau

Beitragvon Wernko » Fr 28. Apr 2017, 13:06

Mos Fet als Gleichrichter.jpg
Mos Fet als Gleichrichter.jpg (56.64 KiB) 12392-mal betrachtet
Hallo Jürgen!
Dieser sehr optimale Gleichrichter aus Mos Fet ist es Wert sich mehr Gedanken zu machen. Das habe ich gemacht.
Mit diesen geringen Verlusten ist er sehr interessant. Der eine Mos Fet im Inversbetrieb verhindert, daß die Akkus sich beständig über die eigene Schaltung
entladen.
Und der andere Mos Fet im Inversbetrieb ist die Freilaufdiode die den Stromfluß in der Last aufrecht erhält, wenn die in (L) gespeicherten Energie sich wieder abbaut.

Ist es so, daß im Inversbetrieb die S D Ströme gleich den D S Strömen bei gegebener G S Spannung z.B. 6V sind ? Dann sind Ausgangs Kennlinien invers u. nichtinvers gleich?

Mich stört gedanklich immer die Bulkdiode, die wohl eine normale Siliziumdiode ist, oder eine Schottkydiode?
Aber in Wirklichkeit stört sie nicht. In der einen Richtung sperrt sie, in der anderen hat sie wohl auch eine Spannung von 800mV wie jede. Wogegen RDS( on) 10mOhm x 15 Ampere nur 150mV ergeben.
Das bedeutet die Bulkdiode zieht keinen Strom. Sie ist nur Beiwerk aber sie existiert eben nur.
Aber die Bilanz der Verluste ist schon sehr beeindruckend, wie du vorgerechnet hast.

Schottkydiode----15A x 800mV = 12000mW----12W
oder Mos Fet----15A x 15A x 10mOhm = 2250mW----2.25W

Der Wirkungsgrad meines Laderreglers würde sich weiter verbessen. Aber der Aufwand ist auch ganz schön groß.
Ich mag nicht mehr das Lay Out wieder umstricken. Ich könnte den Cu Querschnitt von (L) erhöhen und den max Ausgangsstrom vielleicht von 15A auf 20A bringen.

mfG
Werner
Wernko
 
Beiträge: 82
Registriert: Sa 14. Feb 2015, 11:42

VorherigeNächste

Zurück zu Elektronik für Windkraftanlagen



Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 2 Gäste

cron