Benachrichtigungen
Alles löschen

DIY Wechselrichter (solar micro grid tie)

18 Beiträge
4 Benutzer
2 Likes
260 Ansichten
(@dd3et)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 6 Monaten
Beiträge: 108
Themenstarter  

Hallo Leute,

ich habe meinen 2.Wechselrichter am Sonntag in Betrieb genommen und habe da noch
ein paar grundsätzliche Fragen.

Bei github habe ich den Schaltplan und Bilder für Euch hoch geladen.
GitHub - dd3et/solar-grid-tie-inverter-MK2: Solarwechselrichter für ein Modul 300W

Ich fange mal an.
So ein Wechselrichter soll ja einen (sinusförmigen?) Strom einspeisen.
Dazu muss man dem Wechselrichter einen relativ hohen Quellwiderstand
(Innenwiderstand) geben.
Ich erreiche das durch eine Stromgegenkopplung. Im Audiobereich ist der
Dämpfungsfaktor eine aussagekräftige Angabe. Wie klassifiziert man
Wechselrichter entsprechend?
Was ich machen kann ist eine theoretische Leerlaufspannung anzunehmen
und anzugeben wieviel höher diese in Relation zur Spannung bei Nennlast ist.
ChatGPT sagt, man solle den Kehrwert davon angeben. Das wäre in meinem
Fall 0,3 bis 0,5. Nennt man das Gegenkopplungsfaktor?
Auf meine Frage welche Werte Wechselrichter da üblicherweise kommen,
schrieb es zwischen 0,1 bis 0,5 und es gäbe da angaben der Netzbetreiber.

Wäre schön, wenn mir dazu jemand was schreiben könnte.


   
Alexx reacted
Zitat
Carolus
(@carolus)
Famous Member Admin
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 6834
 

Veröffentlicht von: @dd3et

Dazu muss man dem Wechselrichter einen relativ hohen Quellwiderstand
(Innenwiderstand) geben.

Ich habe mir jetzt nicht wirklich Mühe gegeben, deinen Ansatz zu verstehen, aber ich würde einen Stromregelkreis vorsehen, der durch den sinus der Phasenspannung, mit proportionalitatsfaktor, vorgegeben wird.

Der eigentliche Innenwiderstand ist dadurch virtuell.

Wenn es dich interessiert, ich habe auf GitHub gelesen, was du vorhast, und würde den technischen Ansatz mit dir diskutieren wollen. Aus reinem Interesse.

 

Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.


   
AntwortZitat
(@alexx)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 629
 

WOW, der Hammer!!!

Ich muss sagen, dass ich jetzt erst mal ziemlich platt bin, seit ich Deine Schaltpläne auf GitHub angeschaut habe. Du hast Dir tatsächlich einen Balkonkraftwerk-Mikrowechselrichter "from scratch" komplett selbst aufgebaut...? Kaum zu glauben!

Wobei ich sagen muss - ich bekomme da ein leichtes Deja vu, wenn ich den Schaltplan anschaue. Ich habe vor Kurzem mal einen chinesischen Mikrowechselrichter (Vevor GTB-irgendwas) repariert und das Schaltschema grob nachvollzogen, das sah schon sehr ähnlich aus. Auf der Netz-Seite sitzt eine H-Brücke aus 4 Leistungstransistoren, die rein über die Netzfrequenz gesteuert wird, nicht über den Mikrocontroller. Das ist, wenn man so will, ein "Halbwellen-Flipper", der immer die negativen Halbwellen der sinusförmigen Netzwechselspannung nach oben klappt, so dass man da unipolar reinspeisen kann. Die Beobachtung der Netzfrequenz und -phase erfolgt über einen Optokoppler. Auf der PV-Seite sitzt ein galvanisch trennender DC-DC-Wandler, der die PV-Spannung hochtransformiert. Nach genau diesem Strickmuster ist Deine Schaltung auch gebaut.

Ich finde fast, wir sollten daraus einen eigenen Open-Source Forums-Wechselrichter entwickeln. Hier im Forum gibt es ja schon eine Mikrowechselrichter-Datenbank, da wäre es doch prima, wenn eine forumseigene Eigenmarke hinzukäme - quasi der Akkudoktor-Wechselrichter.

Ein wenig "aufpeppen" müsste man die Schaltung allerdings schon noch. Man braucht z.B. eine Messung der absoluten Netzspannung. Oberhalb bestimmter Grenzen (253V ?) darf man das NA-Schutz-Relais gar nicht einschalten. Das Vevor-Chinesen-Ding hat das auch nicht (übrigens genauso wenig wie überhaupt ein Relais, das Deiner vorbildlicherweise hat). Und ein MPP-Tracker, der global scannt und mit Verschattung umgehen kann, wäre auch wünschenswert. Und dann vielleicht noch eine gedruckte Schaltung daraus machen, denn Handverdrahten ist für die Serienproduktion hinderlich...


   
AntwortZitat
Carolus
(@carolus)
Famous Member Admin
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 6834
 

Veröffentlicht von: @dd3et

Was ich machen kann ist eine theoretische Leerlaufspannung anzunehmen
und anzugeben wieviel höher diese in Relation zur Spannung bei Nennlast ist.

Meinst du den Unterschied zwischen Nennspannung und Spitzenspannung? 

Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.


   
AntwortZitat
(@dd3et)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 6 Monaten
Beiträge: 108
Themenstarter  

@carolus 

Hast Du LTspice? Ich habe die asc für die Einspeisebrücke eben auf github hochgeladen.


   
AntwortZitat
(@dd3et)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 6 Monaten
Beiträge: 108
Themenstarter  

@carolus Ja, so ist das gemacht.


   
AntwortZitat
(@alexx)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 629
 

Hast Du mal den realen Stromfluss nachgemessen? Also z.B. einen 50 mOhm Shunt in den Nullleiter klemmen und dann mit einem floatenden Oszilloskop (am besten batteriebetrieben, nicht geerdet, wie Laptop + USB-Oszilloskop) messen, was wirklich an Strom fließt.

Diese r Beitrag wurde geändert Vor 3 Wochen von Alexx

   
AntwortZitat
(@dd3et)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 6 Monaten
Beiträge: 108
Themenstarter  

@alexx 

Das ist ja der MK2. Es gibt auch einen MK1 der jetzt etwa ein Jahr in Betrieb ist.
diy arduino solar grid tie inverter | meinearduinoprojekte
Zu der Einspeisebrücke findest Du weitere Infos da:
diy arduino grid tie inverter | meinearduinoprojekte

Doch doch, ich messe die absolute Netzspannung und schalte bei 250VAC ab.
Die Ausgangsspannung vom Buck ist propotional zur gleichgerichteten Netzspannung.
Bei dem Konzept kann ich alles zwischen Buck und DCDC-Converter ermitteln.
Deshalb komme ich mit dem einen Optokoppler aus.

MPPT habe ich nicht. Dafür reichen meine Programmierkenntnisse (noch) nicht.
Aber die Methode der Thermischen Nachführung funktioniert so gut, dass ich
da momentan keinen Handlungsbedarf sehe.


   
AntwortZitat
(@dd3et)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 6 Monaten
Beiträge: 108
Themenstarter  

@alexx Ja klar. Das Bild zeigt den Netzsinus mit seinem B6 Plateau und den Eingespeisten Strom dem ich auch dieses B6 Plateau gegeben habe.

 

 
Hier die Steuerspannung für den Buck wie sie aus dem Sallen Key Tiefpass nach dem Arduino kommt. Der Code dafür ist recht spartanisch.
Zum Vergleich wieder die Netzspannung.

[code]

void modulation()
 {
  mod = act + lztp;
  switch (mod)
  {
    case 8901 ... 4294967295:
    case 0 ...1100:
      modulationswert = 0;
        break;
    case 1101 ... 1500:  // Anstieg zur Halbwelle
      modulationswert = map(mod, 1100, 1500, 0, 128);
        break;
    case 1501 ... 2100:
      modulationswert = map(mod, 1500, 2100, 128, 173);
        break;
    case 2101 ... 2600:
      modulationswert = map(mod, 2100, 2600, 173, 205);
        break;
    case 2601 ... 3100:
      modulationswert = map(mod, 2600, 3100, 205, 233);
        break;
    case 3101 ... 3600:
      modulationswert = map(mod, 3100, 3600, 233, 255);
        break;            
    case 3601 ... 6400:  // Scheitelplateau
      modulationswert = 255;
        break;
    case 6401 ... 6900:
      modulationswert = map(mod, 6400, 6900, 255, 233);
        break;
    case 6901 ... 7400:
      modulationswert = map(mod, 6900, 7400, 233, 205);
        break;
    case 7401 ... 7900:
      modulationswert = map(mod, 7400, 7900, 205, 173);
        break;
    case 7901 ... 8500:
      modulationswert = map(mod, 7900, 8400, 173, 128);
        break;
    case 8501 ... 8900:  // Abfall auf 0
      modulationswert = map(mod, 8500, 8900, 128, 0);
        break;                  
  }
 }  [/code]

   
AntwortZitat
Carolus
(@carolus)
Famous Member Admin
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 6834
 

Veröffentlicht von: @dd3et

@carolus 

Hast Du LTspice? Ich habe die asc für die Einspeisebrücke eben auf github hochgeladen.

Nein, ich mache Simulation im Kopf (lach).

 

Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.


   
AntwortZitat
(@alexx)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 629
 

Veröffentlicht von: @dd3et

Doch doch, ich messe die absolute Netzspannung und schalte bei 250VAC ab.

Ach so, sorry, hatte ich nicht ganz klar ausgedrückt:

Wenn Dein Wechselrichter einmal in Serie gehen soll (und in Anbetracht von so viel Zeit und Herzblut, wie Du da inzwischen reingesteckt hast, sollte er das eigentlich), dann muss er natürlich mit der DIN VDE AR-N 4105 (Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz) konform sein. Und wenn Du Dir mal einen Wechselrichter anschaust, der das ist, dann wirst Du sehen, dass der nach dem Anliegen von AC und ausreichend DC-Leistung erst einmal etwa 1 Minute lang das Netz beobachtet, ehe er sein(e) NA-Schutz-Relais anzieht und mit den Einspeisen beginnt. Ist offenbar so vorgeschrieben. Dementsprechend brauchst Du dann eine Monitoring-Möglichkeit noch vor dem Relaiskontakt, über die Du Spannung und Frequenz bei ausgeschaltetem Relais messen kannst. Bei älteren SMA-Wechselrichtern ist das über einen 230V -> 3,15V Printtrafo realisiert. Damit kannst Du Netzspannungen >253V bereits vorher erkennen und das Relais dann entsprechend nicht schalten.

Ist aber nur eine Feinheit, wir schweifen gerade etwas ab...

 


   
AntwortZitat
(@dd3et)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 6 Monaten
Beiträge: 108
Themenstarter  

@alexx Ich baue mir nächstes Jahr einen MK3 und das war es dann.

Klar könnte ich den Teil mit dem Opto auf die Netzseite vom Relais legen.
Dann ein paar Zeilen Code umschreiben und wäre exakt konform.

Ich möchte aber, dass das Relais den Inverter komplett vom Netz trennt.
Deshalb habe ich das so gemacht.
Was ist dabei, wenn das Relais bei 260VAC anzieht?
Der Inverter fährt dann hoch, speist aber nichts ein.


   
AntwortZitat
(@dd3et)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 6 Monaten
Beiträge: 108
Themenstarter  

Die Sprungfunktion nach der Lücke am Nulldurchgang war Regelungstechnisch eine Herausforderung.
In Minute 14:41 sieht man, dass ein Hersteller das nicht in den Griff bekommen hat:

Den GMI in Minute 11:27 gefällt mir da deutlich besser. Allerdings sehe ich bei beiden Scheinleistung.

 

PS zum Titelbild dort:
Der Inverter hat zu wenig Spannung vom Solarmodul. Er schafft es dann nicht mehr beim Scheitel
genug Spannung für den gewünschten Strom bereit zu stellen. Da versucht er seine Leistung
an den Flanken einzuspeisen. In diesen Betriebszustand sollte der Inverter eigentlich nicht kommen.


   
AntwortZitat
(@alexx)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 629
 

Veröffentlicht von: @dd3et

PS zum Titelbild dort:
Der Inverter hat zu wenig Spannung vom Solarmodul. Er schafft es dann nicht mehr beim Scheitel
genug Spannung für den gewünschten Strom bereit zu stellen. Da versucht er seine Leistung
an den Flanken einzuspeisen.

Das sieht echt heftig aus!

Ich frage mich gerade, was wohl passierte, wenn man so viele PV-Module zu einem String zusammenschaltete, dass sich etwas über 310V Leerlaufspannung ergibt, und dann das an direkt an die Einspeise-H-Brücke anklemmte. Viel schlimmer als Obiges könnte es vermutlich nicht mehr werden. Und der Maximalstrom ist dann durch den Kurzschlussstrom der Module limitiert.

P.S.: Könnte man eine solche Einspeise-H-Brücke vielleicht auch für 3-phasigen Drehstrom bauen? Dann hat man keine Nulldurchgänge und kann immer Strom einspeisen. Braucht auch viel weniger Elko-Kapazität...

 


   
AntwortZitat
(@dd3et)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 6 Monaten
Beiträge: 108
Themenstarter  

Veröffentlicht von: @alexx

 

Ich frage mich gerade, was wohl passierte, wenn man so viele PV-Module zu einem String zusammenschaltete, dass sich etwas über 310V Leerlaufspannung ergibt, und dann das an direkt an die Einspeise-H-Brücke anklemmte. Viel schlimmer als Obiges könnte es vermutlich nicht mehr werden. Und der Maximalstrom ist dann durch den Kurzschlussstrom der Module limitiert.

P.S.: Könnte man eine solche Einspeise-H-Brücke vielleicht auch für 3-phasigen Drehstrom bauen? Dann hat man keine Nulldurchgänge und kann immer Strom einspeisen. Braucht auch viel weniger Elko-Kapazität...

 

Mal davon abgesehen, dass die FETs ja relativ langsam schalten was zu Verlustleistung führt.
Du solltest ja im linearen Bereich links vom Knie also der MPP Spannung bleiben sonnt hast Du fast das obige Bild.
Da Du die Kennlinie bis fast 0V komplett durchläufst, nutzt Du nur einen Teil der Leistung, die das Modul bringt.
Aber bei der Anzahl an Modulen wäre das wohl kein Problem. Du würdest dann Konstantstrom einspeisen
also sinusförmige Leistung über die Zeit. Das Pendant auf der Verbraucherseite ist ein Gleichrichter mit
Drosseleingang.
Wenn es Dich interessiert, kann ich Dir eine Simu dafür machen.

Drehstrombrücke:
Dann würdest Du ja nur in die Scheitel speisen und bist von einer harmonischen Einspeisung sehr weit entfernt.
Aber effizient wäre das, wie die Gleichrichterschaltung ja auch.

 


   
AntwortZitat
Seite 1 / 2
Teilen: