Solarregler umbau

[Wernko]

Hallo Ralph,

Da bin ich sicher das der Lade Regler zu dem Schlepp Gen. des Bootes passt.
Es kommt da nur auf eine Sache an, der Gen. darf 100Volt nicht überschreiten. Nach der Gleichrichtung mit B4 oder B6 und Siebung mit Elko.
Und bei unbelastetem Reglerausgang steigt die Generatorspannung erst recht an, dann natürlich auch nicht mehr als 100Volt.
Die Grenze ist durch den n-Kanal Mos Fet IRF 540 gegeben. 100Volt 23A.
Die Leistung des Gen. kann den Regler nicht beschädigen, denn der Regler bestimmt durch seine elektronische Strombegrenzung auf 15A die Leistung.
So sind das als Ausgangsleistung 12Vx15A=180W oder 24Vx15A=360W.
Der Ausgangsstrom kann an den Klemmen des eingebauten Shunt 0.05 Ohm gemessen werden. Mit Voltmeter.
0,75 Volt / 0,05 Ohm = 15Ampere.

mfG
Werner

[Ralph33]

Hallo Werner,
danke für die Daten. Beim Schleppgenerator werde ich diese Grenzbelastungen nicht erreichen.
Aber sehe ich das richtig, das es in diesem Beitrag kein Schaltplan zu dem Regler gibt?
Hast du die Schaltung fertig oder bist du da noch dran?
Ich würde die gern mal besser verstehen, und nachbauen.
Gruß Ralph

[Wernko]

Hallo Ralph,

Die Zeichnung ist fertig, muß aber noch verändert werden, denn die kleine zusätzliche Schaltung die da Spannung >100Volt abblockt muß noch in das Lay Out
hinein. Mit Libre Office Draw ist das leicht.
Ich habe 2 Exemplare des Lade Reglers die diese 100Volt Sperre noch nicht beinhalten.

Wenn Du Dein Zuhause im Raum Bremen Hamburg hast können wir das bereden.

Diese beiden sind in ihrem Aussehen wenig profesionell. Sie sehen so aus wie in den Bildern des Threads. Benötigen sogar zunächst einen Spritzwasserschutz.

Wenn noch Windenergie oder Sonnenenergie genutzt werden soll, so werden in dem Fall 3 Regler parallel geschaltet. Sie beeinflussen sich nicht gegenseitig.

Also Sonnen Energie am Tage--Windenergie des Nachts--Schlepp Gen. immer.

mfG
Werner

[Wernko]

Hallo Alle,
Ich komme noch einmal auf den Lastschalter zurück. Der sollte ja bei Spannungen > 100V Last also Ballastwiderstand an den Generator oder Solarmodul schalten.
So soll die Generatorspannung abgesenkt werden und Drehzahl runterkommen. Ebenso mit den Solarmodulen die Spannung herunter, immer auch den Regler schützen.

Es gibt den npn BF422 u. pnp BF423 nicht mehr
Für den ersten gibt es den Ersatztyp npn MPSA 42 für den zweiten pnp MPSA 92 mit einer zulässigen Spannung die noch höher ist. 300V Uce glaube ich waren das..
Und der Kraftprotz n- Kanal IRFP 250 am Ende kann 200V und 20A bis er durchbricht. Hat aber einen hohen Durchlasswiderstand. Der spielt hierbei wohl kaum eine Rolle.
So kann man leicht andere Spannungen wählen die begrenzt werden sollen 120V , 150V , 180V .

Schönen Gruß
Werner

[Wernko]

MXU8Z.odg

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Hallo,
Wie kann ich die von Solarmodulen oder Windgeneratoren gelieferte Spannung reduzieren und gleichzeitig diese Energie nutzen?
Eventuell einen Akku daneben stellen der diesen Strom aufnimmt. Und dann, was damit machen?
Nicht zu vergessen, der Lade Regler muß auch geschützt werden.
Der End Mos Fet muß ja diese Spannung vertragen. Der Mos Fet mit der größten Spannung Uds den ich gefunden habe ist IRFP 250 mit 200V und 30A.
Ein mit wenig Belastung laufender Wind Gen. oder 4 in serie geschaltete Solarplatten mit wenig Belastung können ja locker über 150V kommen.

Meine Lösung könnte folgende Schaltung sein:
Wie schon mal besprochen ein Schmitt Trigger aus Transistoren.
So schaltet T3 bei >117V durch und bei <113V sperrt T3.
T3 ist auch ein IRFP250 und da geht es jetzt um Leistung besonders um den Strom. Der darf wenn Klemme 5, 7 verbunden ist 30A nicht übersteigen.
Daher in Klemme 7 der 3.9 Ohm 5W als Schutz. Da das ein Schmitt Trigger ist, wird sehr schnell und präzise geschaltet.
Aber ich hoffe mal, daß die Quelle auch genug Innenwiderstand hat . Denn sonst brennt 3.9 Ohm durch und T3 ebenfalls. Zwar kennt T3 nur die Zustände ganz durchgeschaltet oder vollkommen
gesperrt. Die Belastung für T3 liegt in Source darum ist das nicht immer so. Wenn die Spannung an 3.9 Ohm + der Last zu groß wird, macht T3 mehr und mehr zu.
Macht es überhaupt Sinn einen Akku an Klemme 7, 5 zu schalten? Kann er die 117V Impulse vertragen. Ich meine ja, er mit seinem niedrigen Innenwiderstand schluckt das doch und bringt alles auf 14.5 Volt.
Wenn man den Kollektorwiderstand T2 von 100k auf 68k bringt schaltet er zwischen 120V und 110V. Also Hysterese wird größer.
Basiswiderstand von T1 33k größer machen oder 220k kleiner, hebt das Niveau im Ganzen.

mfG Werner

[Wernko]

120 Volt 2.jpg (73.39 KiB) 16451-mal betrachtet

[jb79]

Hallo!

Wie kann ich die von Solarmodulen oder Windgeneratoren gelieferte Spannung reduzieren und gleichzeitig diese Energie nutzen?

Die Modulspannung sollte zur Akkuspannung passen, wenn du also einen 12V Akku hast und ein Modul, das 30V MPP Spannung (und damit ca. 36-37V Leerlaufspannung), so ist das nicht optimal. Bei einer 24V Batterie würde das passen. Wenn du mehrere Module in Reihe hast, so kannst du versuchen, sie anders zu verschalten, so daß du auf die korrekte Spannung kommst, alles was der Laderegler mit DC/DC Wandlung machen muß ist vom Wirkungsgrad her umso schlechter, je größer der Unterschied zwischen Solar- und Akkuspannung ist.

Nicht zu vergessen, der Lade Regler muß auch geschützt werden.
Der End Mos Fet muß ja diese Spannung vertragen. Der Mos Fet mit der größten Spannung Uds den ich gefunden habe ist IRFP 250 mit 200V und 30A.
Ein mit wenig Belastung laufender Wind Gen. oder 4 in serie geschaltete Solarplatten mit wenig Belastung können ja locker über 150V kommen.

Wie schon oben geschrieben: Die Solarmodule am besten parallel schalten. Sollten sie nicht alle im gleichen Winkel von der Sonne angestrahlt werden, so am besten paarweise oder im blödesten Fall einzeln an einen Regler hängen.
Mosfets gibts auch oberhalb von 100V einige, die viel Strom schaffen, allerdings haben Mosfets das Problem, daß bei höheren Spannungen (Uds) meist auch der Rdson höher wird. Deswegen werden bei größeren Spannungen heutzutage meist IGBTs eingesetzt, das sind im Prinzip Bipolartransistoren (NPN/PNP) mit Fet-Eingangsstufe, also gesteuert wie ein Fet mit einer Spannung (+/-20V) und einer Flußspannung von 2-3V, die auch bei hohen Strömen kaum größer wird. IGBTs gibts bis ein paar kV und einigen kA.
Wenn du Mosfets nehmen willst, schalte ein paar davon parallel, das senkt den Gesamt-Rdson und die auf jeden Mosfet entfallende Leistung. Es gibt aber auch Monster wie z.B: den IRFP4568, der könnte theoretisch (bei sehr guter Kühlung) sogar 0,5kW abführen.

[Wernko]

Hallo Jürgen,
Vielen Dank für den Hinweis auf einen Mos Fet, den ich trotz langer Suche, noch nicht gefunden habe. Schöner Ausdruck Monster für den IRFP4568.
Aber der kann den Wirkungsgrad meines Reglers noch ein gutes Stück verbessern. Er hat einen so niedrigen Rdson 4.8 mOhm. Dann noch max 500W 150V.
Der den ich bisher verwendet habe war IRFB4321 mit 15 mOhm. 300W und auch 150V.
Mit dem Strom komme ich bei beiden Typen gut hin. Der IRFP4568 ist allerdings auch beim Preis ein Monster. Aber er hat eben sehr gute innere Werte die auch bezahlt werden müssen.
Ich wollte die Solarmodule in reihe schalten, denn dann habe ich bei diffusem Tageslicht bei 4 Platten vielleicht ca. 45V bei etwa 1A.
Der Lade Regler kann daraus 15V 3A machen. Abgesehen mal vom Wirkungsgrad des Reglers der bisher zwischen 80% u. 85% liegt.
Meine Vorstellung ist immer, außer bei Dunkelheit Ladestrom zu haben. Darum die Reihenschaltung der Platten. Die haben ja diese Dioden die defekte oder abgedunkelte Platten
überbrückt. Wenn die Sonne dann voll einstrahlt darf es jedenfalls nicht über die 120V gehen, deshalb die Begrenzerschaltung.

Aber ich habe noch eine Frage zu den Rdson bei parallel geschalteten Mos Fet ?
Ist es tatsächlich so, daß man sie wie parallele Widerstände behandeln kann? Rdson1 x Rdson2 / Rdson1 + Rdson2 oder ist da noch ein anderer Haken dabei?

mfG Werner

[jb79]

Hallo!

Ja im Prinzip sinkt der Gesamtwiderstand mit jedem weiteren Mosfet. Grade bei so niedrigen Widerständen fällt dann aber irgendwann auch der Leitungswiderstand ins Gewicht.
Zur Parallelschaltung: Mosfets haben gegenüber Bipolartransistoren den Vorteil, daß bei Erwärmung Rdson steigt, der Strom durch den Transistor als abnimmt. Das sorgt für eine gleichmäßige Stromaufteilung, so daß zusätzliche Serienwiderstände wie bei Bipolartransistoren notwendig, entfallen können. Allerdings sollte man dafür sorgen, daß der Strom überall ca. den gleichen Weg = Widerstand hat, damit die gute Stromaufteilung nicht durch unterschiedlich lange/dicke Leiterbahnen oder Kabel, die dann zu unterschiedlichen Stromflüssen und damit suboptimaler Aufteilung auf die einzelnmen Transistoren führt, gestört wird.
Bei perfeker Parallelschaltung gilt: Rgesamt=1/(1/Rdson1+1/Rdson2+1/Rdson3+1/Rdson4) usw. bzw. bei zwei Mosfets Rgesamt=/Rdson1*Rdson2)/(Rdson1+Rdson2), erstere Formel eben bei mehr als 2 Transistoren. Wenn alle Parallel-Widerstände genau gleich sind gilt sogar Rgesamt=Rdson/Transistoranzahl

[Wernko]

Hallo Jürgen,
Gut zu wissen, daß es hier für jedes Problem einen gibt der Auskunft geben kann.
Ich dachte auch Mos Fets haben das Verhalten wie Dioden u. Transistoren, die ja je heißer sie werden den Strom noch besser leiten. Wie ein NTC Widerstand (Heißleiter).
Genau so wie man es in dem Fall gerade nicht will.
Ohne niederohmige Schutzwiderstände brennen Halbleiter einer nach dem anderen durch, wenn die Quelle genug hergibt.

Bei Mos Fets ist es eben nicht so, das habe ich gelernt.
Die haben ein PTC Verhalten ( positiver Temperatur Koeffizient ) Kaltleiterverhalten. Das macht parallel schalten mehrerer Mos Fets leicht möglich.
Aber parallel schalten, das muß ich nicht machen für meinen Lade Regler.
Denn seit ich das Monster IRFP4568 kennengelernt habe erübrigt sich das.
Auch die Berechnung eines Gesamt Rdson bei vielen Mos Fet (mehr als 2) ist leicht und wie von bei den normalen Widerständen bekannt.
Alle Leitwerte der einzelnen Rdson ( 1/Rdson) addieren unter den Bruchstrich und rechnen.
Aber das muß ich auch nicht.

mfG
Werner