Diverter PWM pentru fotovoltaice catre boiler

V-am lasat o perioada singurei da' vad ca nu e bine. Insa nici eu nu am timp infinit si ma omoara si insomnia, si migrenele.

1. In acest topic nu vorbim de SSR-uri si nici de relee. E vorba de un montaj electronic, pe principiu PWM cu acumulare in amonte.
2. Din pacate problema nu e chiar simpla, fiind la mijloc si niste baterii. In varianta care fusese solicitata initial nu era vorba decat strict de panouri (la cca 200-250Vmp) si de boiler.

deci sa revenim. In radio (la superheterodine) se folosesc niste artificii pentru alinierea frecventei oscilatorului local cu cea a circuitului acordat de intrare; se numeste aliniere "in trei/doua puncte". Am senzatia ca se poate face similar o aliniere a caracteristicii de functionare macar in doua puncte, in apropierea de exemplu a zonei de 800W/mp si a celei de 250W/mp; in restul intervalului alinierea PWM-ului va fi mai putin buna dar nu departe.

Pana atunci insa, sa va spun foarte pe scurt cum functioneaza blocul de conversie:

• Circuitul PWM va lucra pe o frecventa oarecare, optima pentru miezul folosit si puterea maxima de lucru; sa zicem, din burta, 20kHz.
  
• Factorul de umplere va fi controlat de un circuit feedback astfel:

• Va exista un condensator pe intrarea circuitului, care va fi alimentat chiar de panouri. Acesta va stoca integral energia livrata de acestea, toata energia urmand a fi folosita de PWM.
  
• La cresterea tensunii pe condensator (in limitele a 1-2V), circuitul de feedback va mari factorul de umplere al PWM-ului si acesta va livra mai multa putere spre boiler.
  
• Fireste, la scaderea tensiunii, reglajul va fi opus. Asta e tot.

Acest sistem simplu ar functiona excelent, singur, daca nu ar exista si bateriile. Deci va trebui in plus sa mai existe un semnal de control, furnizat de un circuit care sa sesizeze daca chargerul este in regim de absorb sau float. Aici chestiunea realmente depinde foarte mult de charger si devine custom-required.

Va salut.
Se stie ca cea mai paguboasa metoda de a produce apa calda menajera este folosirea energiei electrice pentru acest scop.
Daca ai surplus de energie din panouri PV merita sa o transformi in apa clada menajera.
Daca va complicati cu deviere din panouri catre resistenta insemana o investitie serioasa .
Cel mai eficient este sa folositi contactul auxiliar de la charger care are semnal de impulsuri si care controleaza SSR .
In functie de cum sesizeaza cargherul ca are surplus deschide SSR-ul.Deci aici nu sunt varfuri mari de curent .
(cel mai iefitn charger acum de pe piata este cel de la Outback Felx max 60 ) vb de calitate si eficienta. il gasiti la e-solare .
Resistenta poate fi pe 220vAc  sau 48v DC.
Inportant este ce fel de SSR foosesti  in cazurile de mai sus.
Sa spus ca daca foloseti 220V Ac incalzesti Invertorul degeaba ,ei si care este menirea lui ?

Edited by goctav2000, 14 June 2018 - 03:48.

 goctav2000, on 14 iunie 2018 - 03:43, said:

In cazul tau poti folosi linistit invertoarele pentru preparat apa calda menajera ca sa nu te oftici ca iti consuma 100W doar fiindca sunt pornite. Insa in loc sa te folosesti de un invertor 10-15 ani (nu este si cazul PIP-urilor) il vei termina mult mai repede doar fiindca te-ai ambitionat sa te speli cu el pe cap.

 goctav2000, on 14 iunie 2018 - 03:43, said:

Intr-adevar, daca exista aceasta iesire de control, trebusoara devine destul de simpla. Ramane doar circuitul PWM asa cum a fost descris mai sus, si este controlat de cele doua semnale: cel propriu, luat de pe panouri, care are grija ca tensiunea scoasa de panouri sa fie in apropierea punctului V_MPP, si celalalt, de la charger, care va fi integrat de un filtru RC gama. Sau, daca frecventa scoasa de charger este convenabila, se poate folosi direct acest semnal si din tot montajul ramane pur si simplu doar etajul de putere (practic un simplu SSR capabil sa comute la cativa kHz sau zeci de kHz, fct de cat este frecventa de comanda, fara incalzire exagerata). A nu se uita condensatorul de pe intrare, care nu trebuie sa fie prea mare ptr a nu interfera cu functia MPPT, dar nici prea mic pentru a nu se supraincalzi.

Eu totusi consider ca nu ar avea rost complicatia cu panourile. Daca se configureaza incarcatorul corespunzator, o sa mearga tot timpul pe putere maxima, in modul bulk. In acest mod se comporta ca o sursa de curent. Noi putem sa controlam prin circuitul nostru incarcarea acumulatorului si cantitatea de energie deviata astfel:
- cat timp tensiunea bateriei e mai mica decat un anumit prag(tensiunea de bulk), nu se intampla nimic
- cand s-a atins tensiunea de bulk se deviaza atat cat este necesar pentru a se mentine aceasta tensiune
- cand curentul deviat depaseste o anumita valoare, sau a trecut un anumit timp, se trece la un alt nivel de tensiune, cea de float si se deviaza tot ca sa se mentiana aceasta tensiune.

Practic facem noi propriul circuit de control al incarcarii acumulatorului

Uitati mai jos releul de diversiune cum lucreaza la Felx max 60 ,la fel lucreza si la Midnite

The FM AUX port has two different diversion settings, "Diversion: Relay" and "Diversion:Solid State". I suggest getting a solid state relay and using the "Diversion:Solid State" feature. This setting allows the FM to PWM (switch the AUX on and off rapidly) the diversion load. This is important because it allows the system to dynamically divert anything from just a few watts up to the rating of your load. For example if the resistor is rated at 1000 watts but excess energy is only 500 watts the FM AUX will switch on and off so that only 50% of the load is used thus only diverting 500 watts.
Standard mechanical relays (as opposed to the solid state variety) are not designed to with stand the rapid on off feature used by the Solid State Diversion setting. Instead the "Diversion:Relay" setting merely switches the AUX on when diversion is necessary, and then off again once the DC voltage has dropped below your programmed setting. Using the same example as above the system would divert 1000 watts while on because that is the rating for the resistor. Since excess energy is only 500 watts that would mean another 500 watts must be supplied by the battery bank. Depending on your settings the diversion load will probably switch off after a minute or two.
For best performance with solid state diversion the resistor should be rated to handle 100% of the power that you need to divert. The relay needs to have a 12 volt coil rated at 300mA or less and a load rating of 24vdc nominal (assuming you are using 24VDC resistors) and amperage exceeding that of your load. A 1000 watt 24 volt resistor needs about 42 ADC so the relay load rating should probably be 50 amps or greater.
Make sure to include a properly rated circuit breaker or fuse in series with the load wiring.
Many other forum posts cover this topic. I see there are some product suggestions and further advice here viewtopic.php?f=9&t=2763
See FM manual pages 35-39 for more information along with a wiring diagram.
http://www.outbackpo...com/downloads/d ... manual.pdf
See this knowledge article for further definition of the FM AUX port Diversion set points.
Sau cititi si aici :
http://solarhomestea...-as-dump-loads/

Edited by goctav2000, 14 June 2018 - 16:45.

Aveti grije  ce Releu static cumpari pt aplicatia voastra.
Existã douã tipur de relee: releu de tip SSR ºi regulator de tensiune SSR

@goctav: Pai threadul acesta nu implica deloc cumpararea acestui SSR ci confectionarea acestui SSR (plus circuitele de control al acestuia); asta e de fapt ideea
@bzalex: planul initial era folosirea unei serii de panouri (care sa fie in jurul tensiunii de 200-300V) pentru o rezistenta standard de boiler, la 220V. Nu era implicata nici o conversie, deci nici o bobina. Daca se ajunge de la aceasta la incarcarea controlata a acumulatorului, depasim scopul acestui thread.

cam asa ar arata schema bloc ; deci foarte simplu in sine

am mai adaugat ce mai trebuia la schema bloc

 Image3.gif   8.1K   98 downloads

Pentru blocul PWM propriu zis ma gandesc la folosirea unui UC3842, e cel mai simplu integrat care poate oferi cam tot ce trebuie; I sense-ul va trebui insa eventual amplificat, altfel va introduce pierderi destul de mari ptr ca 3842 necesita default 1Vvv. Cost 3842: 1 leu; availabilitate peste tot.

 Image4.gif   9.92K   121 downloads

si cam asta ar fi schema bloc finala... cred; 3842 are nevoie de un semnal de control negativ fata de ceea ce iese de la charger, de aceea e nevoie de acel operational configurat ca inversor dupa integratorul de la intrare. 4422 poate fi necesar sau nu fct de cate tranzistoare finale vor fi folosite; practic pentru puteri de ordinul a 1-2000W nu cred ca este necesar neaparat.

Ah, si bineinteles uitasem de termostatul boilerului...

 Image5.gif   9.89K   122 downloads

 bzalex, on 14 iunie 2018 - 10:35, said:

In esenta ar fi corect sistemul, si in aceasta varianta. Pana la urma implementarea mai depinde si de ce sistem de panouri are userul: tensiune mare (200-400V) caz in care merge varianta directa data de mine mai sus; dar daca e sistem de 60-150V, va fi cam la fel, dar va trebui folosita o bobina (solida) si o dioda (zdravana) ptr a converti cei 60-150V in 220V.

Edited by addysoftware, 14 June 2018 - 19:56.

Am acest tip de diverter inca dela inceputuri acum 6 ani.

Am folosit trei variante, toate cu rezistenta obisnuita de 230v.

varianta 1: sursa pushpull comnadata de tl494 sau tl 598 astea au locca amplificatorului de eroare in asa fel incat pot porni dela o tensiune in sus tnsiunea de referita aplicata pe intrarea ninversoare si tensiunea de stabilizat pe intrarea inversoare, in ceasat configuratie este simplu defacut integrator cu ajutorul unui condensator ceramic de 1 microfarad

Mai mult decat atit invertorul HQ sinus modificat de 1kw are comanda cu 598 si poate fi modificat direct in acest sens.

in cazul unor sisteme de tensiune joasa este esential ca citirea sa fie facuta direct pe bornele bateriei cu ajutorul unor sarme de citire separate, pentru redondanta pot fi legate cate 2 rezistente pe alimntare in caz ca se intrerup sarmele pentru citire.

Varinata 2 este convertizor buck alimentata depe bare de dc link a invertorului este mai simplu dar mai putin fiabila, in caz ca strica invertorul nu mai merge, comanda este la fel cu 494 dora caeste configurat samearga cu iesirile in faza sa ajunga la un factor deumplere de 90 si ceva la suta.

Varianta 3 convertor buck sau buck boost direct pentru sistemele detensiune mare conda sepoate face tot cu tl 494.


Actual folosesc sursa push pull pe sistemul de 120v cu raport de transormare 1:2 pornind in principiu de la un invertor hq sinus modificat de 100w modificat, am pastrat doar partea cu PWM-ul.


Acest tip de diverter merge si cu baterii si fara, putrea in bucla inchisa fiind restul de putere debitata de sistemul fotovoltaic cenu este utilizata iar in bucla deschisa este limita de rezistenta si tensiunea maxima care o scoate.

Convertorul buck scoate maxim tensiunea dealimentare iar sursa push pull tensiunea de alimentare imartita la raportul de .transformare

In cazul utilizarii unui tl 494 sau 598 singur amplificarea permite definirea unei zone de acrosaj de 1% din tensiunea citita, practic pentru 120v pe un interval de 1 v factor de umplere creste de la zero la maxim,

Este destul de ingusta sa mearga in tandem cu un charger obisnuit setand tensiunea la care intra acest diverter cu 1%mai jos decat tensiunea de absorbtie a Chargerului.

In cazul bateriilor cu litiu unde sepoate seta float = absorb treaba este mult mai simpla.

Eu am folosit si la plumb incarcarea in 2 stadii deorece am constatat ca daca aria pv baca in jur de c/10 nevoia de float apare spre sfarsiul zilei si oricum atunci nu mai incarca, tensiunea de absorbte se poate preseta in functie de timpul disponibil pentru incarcare si de temperatura bateriilor, in princpiu se ajusteza in functie de anotimp.

Mai am si acum acumulatorii tubulari de semitractiune au depasit 2 ani incarcate astfel in regim cu impulsuri,

Dupa ce am pus LTO in paralel cu ele s-au desulfatat, au aproape caracteristicile intiale, in genere plumbul nu poate fi incarcat complet in ritmul circadian al unui sistem pv, chiar si cu tensiuni de absorbtie agresive.

Edited by cavit, 14 June 2018 - 20:50.

 rusman, on 14 iunie 2018 - 08:06, said:

Rusma .
Stai linistit .pierderile sunt meglijabile la cata putere PV am instalata .100w consum a doua invertoare .Oricum seara opresc un inveror pe timp de iarna.
2000w sarcina resistiva la doua inveroare 2 x 4000w este cam 30% .
Si am sa fac o investie anul asta sa tre pe Outback
Am doua chargere :
Un Felx max 60 =care pot sa pun 3000w PV ;
Un Midnite clasic 250 care pot sa pun lejer 5000w  PV .
System de 48 v.
Vreau sa inlocuiesc Invertorele de la PIP care au MPPT-ul ff lent (aici sunt pierderi mari) un mare minus pt seria PIP4048 -indiferent de sub brand .
Vreau sa pun doua VFXR 3048 = tot 6000w (sunt hibride ,cu care pot sa si injectez in retea)
caut de vreo 5 luni preturi in europa outback VFXR 3048 ,se pare ca cele mai ieftine sunt la noi la Romanica .

Edited by goctav2000, 15 June 2018 - 03:46.

In viziunea mea rezistenta de dump trebuie sa fie capabila sa preia tot surplusul disponibil la un moment dat. Cu rezistenta de 2kW la 5,5kWp instalati nu poti spune ca deviezi surplusul, doar cuplezi un consumator suplimentar.

Este de dorit ca rezistenta sa poata prelua toata puterea.

Am facut un upgrade la la diverterul cu pwm si multiplicator, am facut un convertor buck boost care poate compensa reactiva cand invertorul injecteaza curent suficient.

Salut,
Am reusit si eu sa mai am ceva progres. Azi am testat pe un fierbator de 1.8Kw partea de putere.

Probleme ar fi trei:

1. Puntea redresoare. MB3510, este de 35A si necesita radiator. La 8A se incalzeste mai tare ca mosfetul
2. Condensatoarele de intrare. Ar trebui unul de 1000uF la 450 - 500V. Neavand am testat cu doua in serie, capacitate echivalenta cam 330uF dar se cam incalzesc(40C).
3. Pe drena la mosfet am un varf de ~100V cand trece in Off. Aici cred ca ar trebui un snuber sa atenueze. Dioda de flywell pe sarcina nu am pus (inca).Fiind rezistiva nu stiu daca ajuta prea mult, desi cu ce cabluri sunt pe acolo sigur apare si ceva inductanta parazitica.

Partea de masurare voltaj si PWM (3,921Khz) este cu arduino. Am inglobat un display si un senzor de temperatura ptr. radiatorul mosfetului, iar partea de monitorizare voltaj pe baterii este cu un ADC pe 16 biti.
Comanda la mosfet este cu LTV-3120(driver cu separator optic) si rezistor de 600 ohmi  in poarta. Asta teoretic duce si un IGBT, dar nu am incercat inca.
Mosfetul este IPA60R060P7

O sa comand azi electroliticul, pun un radiator la puntea redresoare si revin.

Testele sunt facute pe un pip4848 pe care nu am observat nici un efect negativ la variatiile PWM. Fara condensatoarele pe intrare la dump-load, facea destul de urat, dar odata puse s-a rezolvat problema si se descurca ok. Reactiva nu pare sa fie foarte nasoala. Factorul e undeva intre 0.7 -0.8 de la 100W pana la 1.8Kw (dar mai sunt si alte chestii pe el, majoritatea surse in comutatie)

Ca si optionale, ar fi sa vad cum separ optic citirea de la Arduino la ADC-ul extern. Este protocol i2c, deci teoretic ar merge prin doua optocuploare.

Bafta, soare mult si mai revin cum am noutati.

BRAVO
Uite-asa imi place. Pur si simplu nu mai am timp sa ma ocup de tot ce as vrea sa fac. In esenta, asta e un proiect interesant si iata, se face: fara a lucra fizic la el, ma simt ca si cand l-as face eu

pct 3: Da. Varful e generat de cablurile spre sarcina. Dioda, daca e suficient de rapida, il taie. Nu e totusi neaparat nevoie de schottky; o simpla HER e foarte buna ptr asta si are capabilitate mare de spike, rezista cam la de 30 ori curentul nominal, asa ca o dioda de exemplu HER305 e buna cam ptr orice curent. La curenti FOARTE mari mai e nevoie si de snubber, dar la curenti de 10-30A nu e nevoie, daca pui dioda paralel pe iesire.

pct2: Da, C-urile se vor incalzi; eu prefer sa pun mai multe in paralel; conzii din ziua de astazi sunt miniaturizati excesiv si nu au suprafata de disipatie.

600 ohmi in poarta MOS.... prea mare. Eu merg pe valori mici. De ce l-ai pus asa mare? O sa se incinga rau MOS-ul. Pune flywheel si snubber, si comuti mos-ul mai repede (100-200ns), ajujngi cu frecventa la vreo 25-30kHz fara sa se incalzeasca MOS-ul, si nu se mai incing nici conzii de pe input asa de tare.

La 600 Ohm am ajuns prin tatonare si urmarit pe osciloscop. Probabil o sa mai cobor valoarea in jur la 300 Ohm. Cu 600 ohm am pe drena un spike cam de 100V. La valori mai mici ale rezistorului creste peste si devine tot mai critica pentru componente. In plus si energia necesara entru degajare prin snubber va fi tot mai mare.  La fel, am experimentat cu frecventa PWM. Pot urca la 31Khz fara sa ma chinui prea mult, dar se accentueaza tot mai tare inductantele parazite si la fel, creste spike-ul pe drena peste 100V.  Cresc si armonicile si na, sunt pe iesire de invertor, m-am gandit ca daca fac "galagie" macar sa fie intr-o zona unde nu mai exista nimic . Mai este de tatonat ce e drept, dar deocamdata mosfet-ul se descurca bine. Mai critic e cu puntea...

Intre timp am mai tatonat cu snubber (fara dioda flywell inca, nu am gasit prin arsenal una corespunzatoare...). Am constatat ca si cu condensatoarele de valori mici si tensiuni mari stau destul de prost... Dupa estimarile mele ar trebui cam 82-100 ohm ptr. rezistor si cam 4.7nf/350V ptr. condensator. Am testat cu 60 ohm si 330nF, e relativ ok, spike-ul dispare total, dar se incalzeste destul de tare rezistorul. Poate ma ajutati tu sau Cavit cu ceva idei aici, ca aveti mai multa experienta...

Am pus si schema cu valorile pana in momentul de fata.

Al meu merge la frecventa mare 100khz si are un sic mosfet sct3030alg si o sic schottky de 40a la 650v am mai adaugat o pereche de sic mosfet si sic schottky la 1200v pentru partea de boost comandat din acelasi loc cu buck-ul.

Folosesc condensatoare mici la intrare 4 micro in total, la fel si la iesire baga putina reactiva si putina deformanta.

Comanda este cu TL494, 598 via 2 opto driver acpl343.

Pe radiator are un termocontact care opreste comanda, ventilatorul este alimentat cu o spira data prin bobina cand merge merge si ventilatorul.

Diverterul nu prea baga reactiva sau deformanta, dar am vazut ca la incarcare mare baga destul de rau invertorul ongrid, am testa mai multe modele si baga diferit.

Cel mai putin a bagat un solarmax 2000, pvi5000 baga aproape dublu, alte modele de sunny boy baga cam tot ca pvi5000.

Ar fi bine ca diverterul sa poate compensa si asta, dar si asta buck boost poate compensa doar partial deorece prin natura circuitului tranferul de energie este unidirectiunal, odata puntea si adoua oara dioda din convertzorul in sine.

Am testa o alta varianta mai batrneasca cu circuit acordat cuplat cu releu cand mege invertorul, asta da jos cu armonicele, condensatorul le shunteaza, iar bobina are rol de a compensa reactiva bagata de condensator.

In fapt bobina am facut-o pe un miez cu intrefier reglabil, de trafo de sudura, si il acordez tinand cont de toate sarcinile reactive, pana obtin per total cu consumatorii si invertorul in functiune reactiva minima,

Din toate, asta a dat rezultatul cel mai bun.

Am in plan sa testez circuitul cu bobina supraconductoare, acesta permite curenti de rezonanta mai mari.

Am anumite incertitudini la designul bobinei ,cum sa o izolez termic de miez, acesta nu trebuie racit, sau sa o fac fara miez, dar ce forma sa aiba sa nu radieze energia electromagnetica, cel mai probabil toroidala.

Edited by cavit, 02 July 2018 - 21:54.