Wie eine Ladespannung von 120 bis 12 Volt regeln?

[Menelaos]

Nur wo bekommt man sowas für WIndkraftanlagen?

Soweit ich weiß bestand da immer das Problem der relativ langsamen ANpassung wodurch das WIndrad z.B. in starken Böen unkontrolliert hochdrehte da das System so schnell nicht nachkam...ist das nun gelöst worden?
Das wäre dann toll!

[jb79]

Wenn das System sagen wir mal 50 Messungen/s macht und man das Tastverhältnis in 1% Schritten veränderbar macht, dann braucht das Ganze gerade mal 2s um von 0 auf 100% zu kommen.
Zur Ausregelung von Böhen hab ich folgende Theorie: Unter Last kann das Windrad nicht einfach so hochdrehen weil zu dem Zeitpunkt ein bestimmtes Tastverhältnis gilt und somit praktisch ein definierter Lastwiderstand dranhängt.
Damit steigt der Strom im virtuellen Widerstand natürlich auch an, die Ausgangsspannung steigt auch minimal, was einen höheren Ladestrom erzeugt. Das passiert in Sekundenbruchteilen weil sich der Strom recht schnell ändern kann (Schaltfrequenz im kHz Bereich), die Ausregelung durch das System (optimaler Ladestrom) dauert dann natürlich einen kleinen Moment.

Wenn man mehr Messungen, Berechnungen und Anpassungen pro Sekunde schafft, dann wird die Einstellung des optimalen Punkes natürlich schneller gemacht. Das kann durch einen höheren Takt des Prozessors oder einen besseren Prozessor, bei dem die Rechnerei einfacher ist, passieren.

[...]

MPP funktioniert bei Generatoren nicht so gut bis gar nicht im vergleich zu einer PV Anlagen! Das ist auch der Grund warum z.b.SMA (http://www.sma.de) für seine Wechselrichter extra die betriebsart "Turbine" eingabaut hat. MPP wird dann abgeschaltet und es wird nach einer U/I Kennlinie geregelt. Unter Punkt 5 kann man hier http://download.sma.de/smaprosa/dateien/5656/WB11_17-11-FD4205.pdf eine kurze begründung dazu lesen. Auch die "riesen" Anlagen regeln nach U/I kennlinie aber aus dem grund die geräusche zu reduzieren... aber das geht ja jetzt zu weit am thema vorbei.

[Bernd]

Genau, das Thema war nämlich unter anderen ob es etwas gibt wie man aus höherer Spannung
eine konstante Ladespannung macht um die Innenwiderstandsverluste im Generator zu minimieren.
Also gibt es etwas fertiges um aus einer schwankenden Spannung von z.B. 0 - 100 Volt oberhalb
14V am Ausgang der Schaltung immer konstante Ladespannung zu erhalten, während auf der anderen
Seite der Schaltung am Generator die Spannung mit dessen Drehzahl hoch und runter geht. ?
Sowas bräuchten wir. Am besten gleich mit integrierten Laderegler, aber zumindest ersteres
wäre ja schon mal toll.

Grüsse

Bernd

[Menelaos]

Kenne ich ein gerät von ELV USW525. Das kann alles zwichen 6 und 25 V auf eine stabilisierte Ausgangsspannung zwischen diesen beiden werten bringen. Kann allerdings nur 5 A ab das Ding. Ich habe so eines, klappt sehr gut

[Bernd]

Im Grunde macht auch ein schweine teurer Wechselrichter das wonach wir suchen, nämlich eine
schwankende Generatorspannung in einer konstante Ausgangsspannung zu verwandeln.
Leider sind diese Dinger aber extremst teuer und daher für kleine Anwendungen total übertrieben.

So ein Step Down Wandler wie Max in vor schlug geht wohl in die richtige Richtung.
Schön wäre ja, wenn so ein Wandler einen grösseren Spannungsbereich verarbeiten könnte, denn ein
25V Generator direkt am 12V Akku zu betreiben wäre nichtmal sooo schlimm. Mir schwebt da etwas
vor das auch 60- 100V noch mitmacht, am liebsten noch darüber.
Aber ich befürchte da wirds schwierig, oder ?

Grüsse

Bernd

[jb79]

Stimmt, im Bereich oberhalb ca. 50V wirds eher dünn mit Bausteinen, die das ohne Übertrager (=HF Trafo) können. Von National gibts da z.B. den LM5116, der braucht eigentlich nur noch ein paar externe Bauteile und schon kann man ca. 100V auf die 14V für die Batterie runterbringen.
Zur Strombegrenzung muß nur der Shunt korrekt dimensioniert sein und schon lädt man mit definiertem Maximalstrom und Maximalspannung den Akku.
Windspitzen und damit kurzfristige Erhöhungen der Eingangsleistung werden praktisch 1:1 an den Ausgang durchgegeben, die eingestellte Ausgangsspannung bleibt dabei aber konstant, falls der Strom zu hoch werden würde greift die Strombegrenzung.

[Bernd]

Das hört sich genau nach dem an was wir bräuchten
So könnte man jeden beliebigen Generator der bei der max. Windraddrehzahl 100V erzeugt, verwenden.
Man hätte einen sehr frühen Ladebeginn und dennoch sehr weniger
Innenwiderstandverluste im Generator, perfekt.

Ohh ich sehe gerade das dieser Baustein unter 50Hz nicht arbeitet, das ist natürlich schlecht denn
diese Frequenz wird man je nach Generator bei geringeren Drehzahlen nicht immer zur Verfügung haben.

Grüsse

Bernd

[Constant]

Hallo
Genau; die SMA Sunny Boys funktionieren in der normalen Ausführung bei WkA’s ziemlich schlecht. Sie sind einfach zu träge. Anstatt auch wieder die abgenommene Leistung der Wka langsam runter zu schalten, wenn der Wind sinkt, müsste sofort um eine größere Stufe runtergeschaltet werden. Hierzu genügen bei WkA’s mit Netzeinspeisung 4 bis maximal. 6 Stufen. Beim Batterieladen genügen bereits zwei Stufen. Bereits mit zwei Stufen ist sichergestellt, dass bei wenig Wind die Batterien schon geladen werden und bei hohen Windgeschwindigkeiten die Batterien nich zu kochen beginnen. Wir hatten bei der SFER für unsere WkA’s mit PM Generatoren zur Batterieladung einen Trafo eingesetzt, welcher, je nach Wind mittels einem Relais, entweder auf 230 Volt oder 400 Volt geschaltet wurde. Das hat ganz gut funktioniert und brachte tolle Leistung. Dieses System haben wir ebenfalls bei unseren Anlagen in der Karibik eingesetzt. War, soweit ich mich erinnere, nie in Panne. Wir hatten zwei Ingenieure, welche diese Schaltung konzipiert hatten. Ich denke, dass so eine Schaltung für einen begnadeten Elektroniker nicht sehr kompliziert ist.
Ich kann mir auch vorstellen, dass einer unsere Elektroniker aus dem Forum eine Schaltung schafft, welche in vier oder fünf Stufen regelt. Dann wird jeder Solarwechselrichter vernünftig laufen und die WkA verkraftet dies auch ohne Probleme, mit einem fast gleichbleibendem Wirkungsgrad. Es sei nur daran erinnert, dass mehrere Großwindanlagen, auch heute noch, im Netzparallelbetrieb nur auf zwei Stufen laufen, wobei hier allerdings die Umdrehungszahl des Generators umgeschaltet wird.
Genaugenommen beginnt das Problem in den unterschiedlichen Leistungsverhalten vom Generator und der WkA. Ich habe mal Leistungskurven angehängt um die Problematik zu erörtern. Jede WkA gibt bekanntlich seine Leistung im Kubik (in der dritten Potenz) ab (mittlere Kurve). Dagegen erzeugt jeder Generator seine Leistung mehr oder weniger im Quadrat (in der zweiten Potenz). Oder anders ausgedrückt: Dreht man einen Generator doppelt so schnell,gibt er doppelten Strom und doppelte Spannung ab, also eine quadratische Leistungsabgabe. Man kann das natürlich nur an einem Widerstand messen, weil Batterien (fast gleiche Spannung) das Messergebnis stark verfälschen.
Die Leistungskurve 1 gibt einen Generator an, welcher beim Anlauf angepasst ist und die Leistungskurve 2 einen, welcher bei Nennleistung angepasst ist. Ist der Generator beim Anlauf der WkA angepasst (Leistungskurve 1), wird der Generator, sobald der Wind anwächst, nie mehr die Möglichkeit haben, die volle Leistung der WkA zu erreichen. Also, schlechter Gesamtwirkungsgrad, insbesondere in den höheren Windgeschwindigkeiten. Wählt man dagegen den Generator größer oder das Übersetzungsverhältnis höher, erreicht der Generator jetzt die volle Leistung der WkA (Leistungskurve 2),würgt aber in den kleineren Windgeschwindigkeiten die WkA regelrecht ab. Also, auch wieder einen schlechten Gesamtwirkungsgrad, diesmal hauptsächlich in den geringeren Windgeschwindigkeiten.





Die meisten Hersteller der kleinen WkA’s legen deshalb beide Kurven in dem mittleren Bereich etwa gleich. Dann wird immer noch bei wenig Wind die WkA etwas abgewürgt und bei den hohen Geschwindigkeiten Leistung verschenkt, aber damit geben sich die meisten Hersteller von kommerziellen Kleinanlagen (leider) zufrieden.
Gruss
Constant

[jb79]

Ohh ich sehe gerade das dieser Baustein unter 50Hz nicht arbeitet, das ist natürlich schlecht denn
diese Frequenz wird man je nach Generator bei geringeren Drehzahlen nicht immer zur Verfügung haben.

Schau noch mal genau hin Bernd, es sind 50 kHz.
Damit ist die Schaltfrequenz des Transistors bzw. des als Diode verwendenten Transistors gemeint. Die Schaltung hat Gleichspannung als Input.
Mit Gleichrichterbrücke und evtl. einer kleinen Glättung per LC Glied funktioniert das bei jeder Drehzahl.

Für eine einigermaßen kennliniengesteuerte Regelung muß der Baustein aber ein bißchen mehr können, da würde ich eher wieder zu etwas wie einem PIC greifen.
Dem könnte man entweder eine Funktion (Formel) mit ein paar Variablen oder eine Art Wertetabelle geben. In der Wertetabelle wären auch stark nichtlineare Verläufe speicherbar, man müßte aber die Werte manuell errechen/messen und ins Programm eingeben.