Solarpanel MPP-Tester mit Kapazität

Ich frage mich wie das gehen soll mit nur einer Kapazität. Power = Energie. Energie muss "verbraucht" werden um gemessen werden zu können.

Ich würde das mit einer Konstantstromquelle auf einen Widerstand machen. Die per PWM steuern. Regeln im Mikrocontroller durch messen von Strom und Spannung am Panel.

Bernhard S. schrieb:

hat jemand eine Vorstellung über den Aufladungsverlauf?

Sicher.

Die Spannung steigt mit dem Ohotostrom = Ladestrom, zu Beginn besonders steil (Kurzschlussstrom) dann fällt der Strom langsam während die Spannung schnell steigt. Am MPP ist das Produkt aus Strom x Spannung besonders gross, danach fallt der Strom schnell so dass auch die Spannung nur noch langsam steigt bis zur Leerlaufspannung. Durch die bekannte Kapazität kannst du aus der Spannungsänderung pro Zeiteinheit den Strom berechnen, dann noch eine Multiplikation.

Könnte ein AVR diese Aufgabe erfüllen?

Sicher.

Wf88 schrieb:

Ich würde das mit einer Konstantstromquelle auf einen Widerstand machen. Die per PWM steuern. Regeln im Mikrocontroller durch messen von Strom und Spannung am Panel.

Ja, das würde funktionieren, Nachteil es wird etwas warm :-)

Wolfgang schrieb:

Du hast eine Kennlinie des Panels

Aber jedes Panel ist anders, abhängig von der Besonnung bzw. von der Beschattung und der MPP ist auch noch temperaturabhängig.

Bernhard S. schrieb:

Die Aufladung wird nicht linear erfolgen, hat jemand eine Vorstellung über den Aufladungsverlauf?

Die Spannung wird beginnend bei leerem Kondensator (also 0V) anfänglich (ziemlich) linear ansteigen und wenn sie das nicht mehr tut, dann hast du dem MPP erreicht.

Ziel ist es den MPP (Maximum-Power-Point) duch diese Aufladung zu bestimmen bzw. zu berechnen.

Der MPP ist beim Laden eines leeren Elkos der "Punkt", an dem der Strom nicht mehr konstant ist und deshalb die Spannung langsamer steigt. An diesem Punkt findet sich das Leistungsmaximum. Du wirst allerdings einige Messreihen machen müssen, denn die Solarzelle ist eben keine ideale Stromquelle und der "knick" deshalb nicht richtig "eckig".

Könnte ein AVR diese Aufgabe erfüllen?

Ja, wenn er entsprechend schlau programmiert ist.

Wf88 schrieb:

Energie muss "verbraucht" werden um gemessen werden zu können.

Man kann Energie auch speichern und die umgelagerte Energie dabei messen. Das wird z.B. gern in Akkus gemacht, es kann aber auch ein Elko sein. Und gerade das wird gern mit MPP-Reglern gemacht, um den Akku möglichst schnell zu laden.

Wolfgang schrieb:

Die Spannung steigt bis zur Leerlaufspannung

Wie gesagt: nicht bei "vollen" Strom. Denn sonst wäre der MPP logischerweise bei der am Punkt der höchsten (Leerlauf-)Spannung.

Letztendlich muss lediglich während des Ladens des Kondensators ständig das Produkt aus Strom und Spannung gebildet und in dieser Werteschar das Maximum gesucht werden.

Während der Messung sollte sich natürlich nicht gerade eine Wolke vor die Zelle schieben...

Ein Solarpanel wird zu Versuchszwecken mit einer 60W Glühbirne "besonnt",

als Last diente ein 1k Potentiometer mit Feingewinde.

Die Kennlinie zeigt sofort den MPP (Produkt aus U und I).

Leerlaufspannung ca. 18V, Kurzschlussstrom ca. 40mA.

P(MPP)=18V x 40mA x 0,7 (Mogelfaktor) = 504 mW

Nun wurde das Solarmodul an einem 10.000µF Kondensator angeschlossen

und die Ladekurve mit einem Digitaloszi ermittelt.

Verflucht, die Ladekurve, also die Spannung am ELKO baut sich zienlich linear auf (Stromquelle).

Die Ursache dafür ist der so halbwegs linear verlaufende Strom des Solarpanels.

Den MPP mit dieser Kurve und einem AVR (z.B. ATmega8) zu ermitteln erscheint mir momentan etwas schwierig :(

Mir fällt gerade etwas auf, wenn sich die Spannung am ELKO nicht mehr so schnell ändert, dann fließt weniger Strom, das könnte dann die MPP-Spannung sein, oder liege ich da falsch?

tastet man in einem festen zeitraster die elkospannung ab, hat man direkt ohne viel rechnen strom (delta u / delta t) und spannung (da Farad As/ V sind)

damit lässt sich bestens der MPP berechnen, machen einige Wechselrichter genau so. Dabei wird der stromsensor am dc eingang eingespart und die eingangskapazität des schaltwandlers als integrierelko genutzt. der schaltwandler sorgt für die entladung weit unter den MPP und danach für die regelung auf die momentane mpp spannung

Hallo Wolfgang (Gast)

Zum Schluss der Aufladung fließt nicht mehr der "volle" Strom. Der sinkt auf 0 und damit hat man die Leerlaufspannung auf dem Kondensator.

Da gebe ich Dir Recht, der Kondensator ist dann "voll" geladen.

Steigt die Spannung nicht mehr so schnell, denn ist der Solar-Strom auf alle Fälle geringer und der MPP erreicht.

Mit anderen Worten, Spannungsdifferenz ist proportional zum Strom :-)

Bernhard S. schrieb:

wenn sich die Spannung am ELKO nicht mehr so schnell ändert, dann fließt weniger Strom, das könnte dann die MPP-Spannung sein

Wie ich schon sagte, als

ich schrieb:

Der MPP ist beim Laden eines leeren Elkos der "Punkt", an dem der Strom nicht mehr konstant ist und deshalb die Spannung langsamer steigt.

Ein Tipp: sieh dir mal die 1. Ableitung des oszillografierten Spannungsverlaufs an. Dort kann st du den unscharfen "Knick" besser erkennen...

EDIT: richtig, statt "Ableitung" kann man auch "Spannungsdifferenz" sagen... ;-)

In dieser einfachen Variante habe ich ein weiteres RC-Glied eingebaut, welches mir den Spannungsanstieg (MP1) pro Zeiteinheit am 10.000µF Elko verrät.

Wenn sich die Spannung am MP2 verringert, sind wir in der Nähe des MPP, denn der Ladestrom des großen Elkos nimmt in diesem Moment ab.

Diese Spannungsänderung lässt sich sehr gut mit einem AVR ermitteln und damit der MPP berechnen.

Im Bild1 wurde der 10.000µF Elko mit dem Solarpanel und einer 60 Watt

"Glühbirne" und im Bild2 mit einem Labornetzteil

Konstantstrom 30mA aufgeladen.

Die Spannung am MP2 zeigt den Lade-Stromverlauf des ELKOS.

Der MPP ist dann erreicht, wenn das Produkt aus Strom und Spannung am höchsten ist.

Ein AVR z.B. ATmega8 müsste ziemlich schnell die Spannung und den Strom messen und multiplizieren.

Bernhard S. schrieb:

müsste ziemlich schnell die Spannung und den Strom messen

Das sieht für mich recht schnarchlangsam aus. Da steht eine Zeitbasis von 1 Sekunde...

Lothar M. schrieb:

müsste ziemlich schnell die Spannung und den Strom messen

Das sieht für mich recht schnarchlangsam aus. Da steht eine Zeitbasis von 1 Sekunde...

...kein Wunder, Ladestrom 39mA Elko 10.000µF... das dauert^^

Wolfgang schrieb:

So ungefähr. MP2 liefert einen Wert, der proportional zu dU(t)/dt ist. Für die Leistung und damit für die Bestimmung vom MPP geht aber auch noch U(t) ein. Der alleine aus der Änderung von MP2 bestimmte Wert ist damit eben etwas daneben.

Das stimmt, das Produkt von beiden Größen muss ermittelt werden.

Nun wurde das Labornetzteil auf 10A gestellt,

die Ladekurve MP1 sieht etwas "rund" aus, als würde ein ohmischer Anteil

hier sein unwesen treiben.

Mögliche Ursachen: Zuleitung zu hochohmig,

der pnp-Transistor steuert nicht richtig durch,

oder das Labornetzteil schwächelt.