Meine Versuchsanlage

[bernhard8]

Ich glaube das wirkliche Problem an der Sache ist dass der MOSFET noch zu flache Steuerflanken bekommt und dadurch beim Schalten Energie verbrädt. Ausserdem wird ein guter Teil vom Rest prinzipbedingt nicht gut laufen (Elkos, Spulen). Aber warm wird nur der MOSFET, also verliere ich dort am meisten Leistung. Die Probleme hatte ich aber beim Stepdown/up Wandler mit der gleichen Ansteuerung nicht, darum bin ich unsicher wie ich noch was verbessern könnte. Vielleicht versuche ich mich in den nächsten Wochen an einer umschaltbaren Stepup/down Schaltung. Die sind wesentlich effizienter.

[jb79]

Ein Tip: entkopple die Versorgungsspannung des Ansteuer-ICs von der Generatorspannung (eine Diode und ein Elko reichen aus), dann kann die Spannung am IC nicht einbrechen wenn der FET einschaltet und die Generatorspannung einbricht. Durch dieses Einschalten bricht dann nämlich auch die Steuerspannung zusammen, was wiederum einen größeren Rdson des FET bedeutet und damit höhere Verluste.

Falls du den IC aber direkkt aus der Batterie speist dürfte das nicht das Problem sein.

Probier vielleicht mal, den FET direkt an den IC zu hängen (mit nem 1k Widerstand oder so) und die beiden Transistoren innen als Gegentaktstufe, so daß die das Gate direkt gegen Masse bzw. Versorgungsspannung schalten.

[bernhard8]

Danke für die Tipps. Der IC hängt direkt an den 12Volt, hat also eine relativ stabile Versorgung.

Der TL494 hat 2 NPN Transistoren als Ausgangstreiber die logisch identisch angesteuert sind. Ich werd mir diese Ausgangsstufe nochmal anschauen, vielleicht lässt sich da was verbessern (möglichst steile Schaltflanken).

Heute habe ich die Schaltung in Betrieb genommen. Ich versuche nun schon ab 60 U/min bzw. 6Volt Eingangsspannung zu laden. Die Ansteuerung macht der µController.

Aufs Erste schauts aus als ob das ganze klappt. Aufgefallen ist mir aber dass meine Regelung zu kräftig drauffährt und dadurch leicht schwingt. Das heisst, es kommt der Befehl zu laden, dann springt der Mosfet an und beginnt kurzzuschliessen, es fliesst sofort ein hoher Ladestrom, die Regelung schaltet wieder ab. Man hört den Vorgang in der Spule, hier knacksen die Drähte sobald der Vorgang startet.

Hier muss ich jedenfalls noch Verbesserungen vornehmen!

Ich denke dadurch verliere ich auch viel Energie in der Spule (das Geräusch zeigt ja dass sich die Drähte in der Spule bewegen). Soll ich die Spule eingiessen? (zb. mit Wachs oder sonstigem Kleber)

[bernhard8]

Die Ladeschaltung funktionierte leider nicht wie erwartet. Die Leistungsaufnahme liess sich zwar ganz gut regeln und vor allem per Steuerspannung super lastabhängig ansteuern. Der Wirkungsgrad ist aber wohl zu schlecht. Ich brachte kaum Saft Richtung Akkus. Beim letzten stärkeren Wind gestern starb dann der MOSFET.

Ich bemerkte auch folgendes Problem: der Ladebeginn ging so ruckelig los. Ich hörte ständig die Spule knacksen bzw. prasseln. Man hat fast die Kurzschlüsse durch den MOSFET hören können.

Ich werde es als nächstes mit einem Flyback Wandler probieren. Der ist ja recht einfach aufgebaut: die Primärseite des Trafos hat eine Mittelanzapfung, die Sekundärseite braucht das nicht. Weiss jemand wie man hier den Trafo auslegen sollte?
Ich hab noch einen alten Eisenkern rumliegen, da möchte ich primärseitig 2x10 Windungen draufbringen und sekundärseitig 10 Windungen.

Meine Spannungsverhältnisse sehen ungefähr so aus:
Generatorspg DC: 6-50V, soll transformiert werden auf Ladespannung, also ca. 14V.
Darum hätte ich es mit ca. 1:1 Windungsverhältnis probiert. Die exakte Regelung der Spannung soll wieder der PWM Controller Chip (TL494) erledigen.

[Bernd]

der Ladebeginn ging so ruckelig los.

Ich vermute das liegt daran das bei Ladebeginn die Spannung durch das Laden einbricht und dann unter
den Schwellwert für den Wandler fällt. Der Wandler schaltet ab, die Spannung steigt wieder, Wandler
arbeitet wieder, Spannung bricht wieder ein und so weiter....

Grüsse

Bernd

[jb79]

Sehe das genau wie Bernd, evtl. solltest du den Schwellwert für den Ladebeginn noch etwas höher setzen und den Abschaltschwellwert gleichlassen. Damit führt ein kleiner Einbruch der Generatorspannung durch die Belastung nicht gleich wieder zum Abschalten.

[bernhard8]

Mir ist dazu heute noch folgendes eingefallen: ich habe bisher versucht die Ladespannung zu regeln. Das ist natürlich sehr schwierig. Ich habe ca. 200Ah Akkus dran hängen. Sobald ich also ein bissl über die Akku Spannung regle fliesst sofort ein grosser Ladestrom.
Ich werde als nächstes versuchen den Ladestrom zu regeln. Das ist ja eigentlich das richtige Kriterium. Natürlich nur bis zur maximalen Ladespannung.

Das heisst ich werde einen Shunt Widerstand (leider schon wieder) in den Batteriezweig einbauen und die abfallende Spannung an die Komperator Eingäge des PWM-Controllers legen.

[miniwindi]

Hallo Bernhard,
ich bin der Meinung, das es letztendlich auf eine Leistungsanpassung hinauslaufen wird.

Das soll heißen, das sich der Ladestrom - innerhalb bestimmter Grenzen - danach richten muß, was der Wind an Leistung in die Flügel hineinträgt. Somit wird eine gute intelligente Regelung wohl kaum ohne Mikrokontroller auskommen.
Wie Du es schon richtig erkannt hast, wird es nicht funktionieren, eine mehr oder weniger leere 200Ah Batterie an eine "einfache" Ladeschaltung zu hängen. Das Windrad läuft vielleicht unter Umständen gar nicht erst an.

Um das hinzubekommen, muß man wohl den Ladestrom messen (Shunt oder Hall.) wie Du es jetzt machen willst.
Auf der anderen Seite müßte der Regler auch wissen, wie viel Energie er in die Batterie schicken darf, ohne das die Belastung der Batterie den Generator so weit bremst, das der sich kaum dreht.
Unabhängig von dem belasteten Generator bekommt man das wohl nur von einem extra Anemometer das unbelastet läuft.

So wie ich es sehe, tastest Du Dich gerade von der simplen Seite per Kompromiß an die Luxusversion heran?
Viele Grüße und viel Erfolg wünscht Dir Herbert

[bernhard8]

Hallo miniwindi,

genau das habe ich ohnehin vor. Ich habe schon den µController der diese Regelung übernimmt. Die Leistungskurve habe ich mir zwar ohne fundamentale Gründe durch ausprobieren erarbeitet, so schlecht funktioniert das aber nicht. Derzeit jage ich halt je nach vorhandener Leistung am Rotor die Energie in meine variable Lastschaltung. Im Endeffekt vernichte ich die Energie nur.

Das ganze ist gut und einfach realisierbar, aber ich will sukzessive die Vernichtung Richtung Ladung bewegen. Ich musste feststellen dass eine Regelung der Akkuspannung offenbar in Wirklichkeit sehr schwer funktioniert. Ich schätze der Ladestrom ist der richtige Parameter an dem ich drehen sollte.

Im Endeffekt beobachte ich sowieso die Leistung. Mein µController macht ja nur folgendes:
Berechnung von der benötigten Leistungsabnahme:
powerwanted = Funktion von der Drehzahl (quadratischer Verlauf)
Wenn curpower < powerwanted -> Abnahmeleistung erhöhen, sonst absenken.

Das ganze ist ein Regelkreis der mit der Vernichtungsschaltung schon recht gut funktioniert. Als nächstes will ich natürlich die Energie kontrolliert in die Akkus pumpen.

[Bernd]

Ich musste feststellen dass eine Regelung der Akkuspannung offenbar in Wirklichkeit sehr schwer funktioniert.
Ich schätze der Ladestrom ist der richtige Parameter an dem ich drehen sollte.

Das hört sich gut an und auch logisch. Regelt man die Ladespannung wäre ja die Leistungsaufnahme und damit die
Belastung des Windrades von der Akkugrösse und dem Akkuzustand (Ladezustand) abhängig.
Hier macht eine Stromregelung wesentlich mehr Sinn, da die Akkuspannung ja nahezu konstant bleibt.
Über den Strom kann man also wunderbar die Leistung regeln.

Grüsse

Bernd