Grid Tie Inverter 300W Reverse Engineering

[hammer2000]

Hi,

das einfachste wäre doch einen VDR (Varistor) parallel zur DS Strecke, um die Spannungsspitze zu unterdrücken.


Gruß Manuel

[bernhard8]

Hallo Herbert,

danke für den Tipp mit den RC Gliedern. Ich hab gestern schon ein bissl drüber gelesen (RCD Snubber Netzwerk) und auch kurz probiert. Das gab aber keine Verbesserung.

Ich sollte demnächst vernünftige Mosfets mit 100V maximaler Spannung bei gleichem oder kleinerem RDSon bekommen. Die werde ich zur Sicherheit einbauen.

Danach werde ich RCD Dämpfungsglieder versuchen. Ich hab mir auch ein paar Varistoren bestellt weil mir das auch logisch erscheinen würde. Diese Methode dürfte wohl nicht klappen, sonst würde es ja jeder so einfach machen. Habe gelesen dass Varistoren durch Beanspruchung altern, vielleicht ist das ja der Grund.

lG
Bernhard

[bernhard8]

Ich melde mich nun zurück mit den ersten Versuchen die Spannungspitzen an den Mosfets zu kappen. Wie gesagt: die softwaremässige Einschränkung der Spannungsgrenzen sind mittlerweile kein Problem mehr. Jetzt geht es darum die Hardware zu verbessern damit die auch höhere Spannungen verträgt.

Mit RCD (Widerstand, Kondensator und Diode) Gliedern hatte ich bisher keine Verbesserung feststellen können.

Mit einem Varistor genausowenig. Die schalten vermutlich erst bei viel höheren Spannungen als Nennspannung (zb. 30V) ordentlich durch.

Darum habe ich die folgende Schaltung mit Mosfet probiert. Im Prinzip verwende ich eine Zenerdiode die ab einer gewissen Spannung den Mosfet zum Leiten bringt. Die Leistung muss der Mosfet aufnehmen (und in Wärme umwandeln). Hier die Schaltung:

schutzschaltung-mosfet.gif (5.12 KiB) 10365-mal betrachtet

Das Ergebnis ist am Oszi Bild zu sehen:

Oben sieht man das Signal an den ungeschützten Mosfets, unten das Signal an den geschützten. Die Spannung wird auf ca. 60V begrenzt. Oben sieht man eine Spitze bis 80V.

Der Nachteil ist natürlich: der Mosfet muss die Energie aufnehmen und wird warm. Kann sein dass die Schutz-Mosfets dadurch Kühlung brauchen. Vielleicht gibts von euch noch bessere Vorschläge. Ich habe generell vor 100V Mosfets zu verbauen, damit sollte man zumindest bis 40V Eingangsspannung gehen können.

[andreas]

Hallo Bernhard,

vielleicht schaust Du auch hier mal rein:

http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap9/Kapitel9.html

Ansonsten liegt es in der Natur dieser Schaltung, daß sie Spannungsspitzen von gut doppelter Eingangsspannung an den Schaltern produziert. Vielleicht wäre ein Umbau auf ein anderes Schaltungsprinzip sinnvoll, wo dieser Effekt entfällt. Nachzulesen unter:

http://de.wikipedia.org/wiki/Gegentaktflusswandler

MfG. Andreas

[miniwindi]

Hallo Andreas,

einen guten Link von Rehrmann, den Du da gepostet hast.

Da kommen wieder Erinnerungen hoch und ich mußte jetzt doch mal suchen und das Foto einscannen. 22 Jahre sind es her, da habe ich dies mal entwickelt. Hat damals schon bis 150 KHz getaktet. Damals was besonderes: Kurzschlußfest (es ist keine Sicherung geflogen und es ist auch nichts hochgeraucht). Leider konnte man damals schon kein Geld damit verdienen, da Asien preisgünstiger war.

Schaltnetzteil-1988-1000pc.jpg (85.45 KiB) 10341-mal betrachtet

Zu der Zeit mußten die Platinen noch mit dem schwarzen Klebeband und Rubbelsymbolen geklebt werden.

Viele Grüße Herbert

[bernhard8]

Danke für den Link, ich hab sogar das Buch von Rehrmann daheim. Das Wandlerprinzip lässt sich nicht umbauen, ich fürchte mit der Streufeldentsorgung bzw. Vernichtung muss ich wohl leben. Werd das ganze mal fix einbauen und 100V Transistoren verwenden. Wenn alles klappt teste ich den endgültigen Wirkungsgrad. Mal sehen wie's ausgeht.

[bernhard8]

Ich habe nun einen Assembler Code wo man die Spannungen in Zehntel Volt eingeben kann. Sollte nun selbsterklärend sein. Siehe Anhang.
@Andreas: einen Fehler in deiner Code Analyse hab ich gefunden: bei Label L0342 wird die Spannung 13,97V (nicht 21,59V) verglichen. Hier gehts um die untere untere Einschalt-Spannung.

Ich habe die Werte mehrmals verändert, nun dürfte alles stimmen und einfach verwaltbar sein.

Compiliert habe ich das Programm mit dem Assembler vom AVR Studio (Pfade anpassen):

"C:\Programme\Atmel\AVR Tools\AvrAssembler2\avrasm2.exe" -S "D:\Projekte\Windrad\Grid Tie Inverter\ASM-TEST\labels.tmp" -fI -W+ie -C V2E -o "D:\Projekte\Windrad\Grid Tie Inverter\ASM-TEST\test.hex" -d "D:\Projekte\Windrad\Grid Tie Inverter\ASM-TEST\test.obj" -e "D:\Projekte\Windrad\Grid Tie Inverter\ASM-TEST\test.eep" -m "D:\Projekte\Windrad\Grid Tie Inverter\ASM-TEST\test.map" "D:\Projekte\Windrad\Grid Tie Inverter\ASM-TEST\test.asm"

[andreas]

Hallo Bernhard,

danke für die Korrektur. Da muß mir beim manuellen Übertragen der Hex-Werte in den Rechner ein Vertipper unterlaufen sein. Ich habs noch mal gemacht, da kommt dann der von Dir angegebene Wert raus. Funktionell paßt es auch; abhängig von diesen vier Eckspannungswerten wird dann Eear.6 gesetzt oder rückgesetzt.

MfG. Andreas

[bernhard8]

Ich habe heute die 100V Mosfets eingebaut und den Inverter nochmal durchgetestet. Habe zusammengefasst nun folgendes getan:
* Elko am Eingang durch 2x 2200µF/50V parallel getauscht
* Mosfet am Eingang (Verpolungsschutz) kurzgeschlossen
* 4 Mosfets an der Primärseite getauscht gegen 100V Typen mit halbem RDSon von ca. 4mOhm (irfb4115gpb)
* in der Software die untere Spannungsgreze auf 12V / 13,5V runtergesetzt
* in der Software die obere Spannungsgrenze auf 32V / 35V hinaufgesetzt

Diese neuen Mosfets bleiben gefühlt sicher etwas kühler. Dieser Tausch macht das Gerät ganz sicher betriebssicherer und etwas effizienter. Spannungsspitzen konnte ich am Oszi bei der maximalen Eingangsspannung bis etwa 100V (manchmal) beobachten.

Der Inverter machte zumindest jetzt im Büro einen guten Eindruck. Ich werde ihn in den nächsten Tagen mal an den Generator hängen.

Problematisch bleibt die zähe MPP Regelung. Habe nun nachgemessen: der Inverter schraubt den Strom um ca. 0,3Ampere pro Sekunde rauf. Das heisst: um auf den maximalen Strom von 10 Ampere raufzuregeln braucht er etwa 30 Sekunden! Was je nach Spannung bedeutet dass er die Leistung pro Sekunde nur um 4-8W verändern kann. Bei Windböen ändert sich die Leistung am Rotor schätzungsweise um das Zehnfache pro Sekunde. Daraus folgere ich dass dieser Inverter meinem Windrad nie und nimmer folgen kann.

[bernhard8]

Nur Zur Information: alle Informationen zur Schaltung selbst habe ich jeweils immer im ersten Eintrag dieses Threads ergänzt. Dort sammle ich alle relevanten Informationen damit man sie gesammelt schnell findet. Das wäre dann genau dieser Post:
viewtopic.php?f=19&t=797&start=0#p10737