Das Thema poppt ja immer wieder auf. Ich habe jetzt einen 2-Kanal Simulator für einen HMS-800W-2T gebaut, der es erlaubt kontrolliert bis zu 800W aus einer Batterie (40..60V) im Punkte des besten Wirkungsgrades (95% @40VMpp) einzuspeisen.
Zur Zeit läuft es auf einem ATtiny85 mit einer 62kHz H-Brücke als schnell geregelter Buck-Wandler. Die Soll-Leistung legt man per UART-Kommando fest.
So können auch alle Life-Werte abgefragt werden.
Bei mir gibt es zwei Anwendungs-Szenarien:
Energieübertrag 51.2V Batterie (Niedervolt BHKW+PV) auf meine DIY-Insel-AC-Batterie welche mein Haus versorgt.
Nullpunkteinspeisung von Stromüberschüssen ins Netz meiner Nachbarin. Dazu benötigt man noch eine Umsetzung der OBIS-Zählerdaten ins UART-Sollwertkommando.
Ich hänge das C-Projekt für AVR-Studio 4 hier mal an, falls es einen interessiert. Die zwei 4kHz-Regler samt Soft-UART bringen den ATtiny an seine Grenzen.
Ich denke ein vorzeigbares Komplett-Board könnte folgen, wenn hier Interesse und etwas Mitarbeit vorhanden ist. Meine separaten 50A-H-Brücken sind etwas Overkill, aber sie laufen. Das ganze ist 4-kanalig sicherlich auch auf einem Atmega328P (Ard-Nano) lauffähig.
Dein Projekt interessiert mich. Ich denke selbst gerade über eine Nulleinspeisung aus einer 48V Batterie via HM-800 nach. Meine Überlegung war es, dem HM-800 die momentan einzuspeisende Leistung als Leistungslimit per Funk mitzuteilen, ähnlich wie es die DTU Projekte machen. Das ist aber vermutlich viel zu langsam.
Kannst Du Dein System bitte etwas genauer erklären? Verstehe ich es richtig, dass Du zwischen Batterie und HM-800 eine Art "regelbaren Widerstand" als Leistungssteller schaltest, der die Stromentnahme des HM aus der Batterie steuert? Oder steuerst Du die Leistung über einen DCDC-Wandler? Der HM verfügt ja über MPPT, was aber bei konstanter Speisung aus einer Batterie nicht zum Tragen kommt.
Hallo Stefan,
danke für Dein Interesse.
Mir wurde gleich am Anfang abgeraten, die Batterie direkt anzuschliessen, weil es zu Schwingungen kommen kann und der Wirkungsgrad suboptimal ist.
Ein Vorwiderstand würde zu viel Leistung killen. Besser ist ein Buck-Konverter. In meinem Falle eine mit 60kHz-PWM gesteuerte Halbbrücke samt Glättung über 100µH und 47µF. Mir schwebt allerdings eine 200kHz-Variante, in der Größe einer Zigarettenschachtel vor. Diesbezüglich bin ich dankbar für Know-How.
Danke für die Klarstellung. Dem HM-800 die einzuspeisende Leistung via DCDC Wandler zu stellen ist natürlich eine Möglichkeit. Hast Du einen Schaltplan des Buck Konverters? Die 40V sind auch sehr gut gewählt. Zum einen ist es die typische Umpp von Solarmodulen, zum anderen die Entldeschlussspsnnung der Batterie.
Mit "...eine Art "regelbaren Widerstand"..." meinte ich keinen klassischen ohmschen Widerstand. Ich meinte einfach einen PWM gesteuerten MOSFET als "Vorwiderstand" zwischen Batterie und HM. Ev könnte man damit die Leistungsaufnahme des HM verlustarm steuern (ev. verlustärmer als mit einem DCDC?). Der HM hat an den Solareingängen bereits Kondensatoren.
Den HM direkt an der Batterie zu betreiben ginge, wenn man dem HM die maximal einzuspeisende Leistung als oberste Leistungsbegrenzung per Funk via DTU Protokoll vorgibt. Das geht aber nicht viel schneller als mit ca. 1Hz. Da ist Dein Ansatz viel besser.
Kann der ATtiny85 nicht sehr viel höhere PWM-Frequenzen als 62kHz? Ich meine das ginge. Der ATtiny861 kann das wohl.
Wie funktioniert Deine Einspeiseregelung? Du fragst den Stromzähler ab und erhöhst die Leistung des HM solange, bis der Zähler 0W meldet?
Ich hänge das C-Projekt für AVR-Studio 4 hier mal an
Der Schaltplan ist das einzig interessante, denn einen 600W Wechselrichter mit einem 600W Stromschaltregler zu ergänzen macht wenig Sinn, die Schaltung ist wegen der Leistungsbauteile teuer (so teuer wie der WR?) und die Verluste erhöhen sich (verdoppeln?), und das alles weil man nicht von vorneherein zu einem zum Einsatzzweck passenden tauglichen WR gegriffen hat.
Bin gerade fasziniert von der brandneuen GaN-Powerstage EPC23111. 20A @250kHz ohne den Stress mit der Gate-Ansteuerung. Damit bekommt man den Simulator wirklich in einer Zigarettenschachtel unter. Mit Hilfe von AI hab ich mal eine lbr für Eagle63 erzeugt, die ich hier zusammen mit dem PDF und dem MD anhänge.
Mit "...eine Art "regelbaren Widerstand"..." meinte ich keinen
klassischen ohmschen Widerstand. Ich meinte einfach einen PWM
gesteuerten MOSFET als "Vorwiderstand" zwischen Batterie und HM.
Das ungefähr hat Bernd ja gemacht, nur dass der noch eine Spulen zum Glätten der Strompulse in Reihe geschaltet hat, da der Wechselrichter sicherlich einen
Kondensator am Eingang hat.
Den HM direkt an der Batterie zu betreiben ginge, wenn man dem HM die
maximal einzuspeisende Leistung als oberste Leistungsbegrenzung per Funk
via DTU Protokoll vorgibt. Das geht aber nicht viel schneller als mit
ca. 1Hz.
Das geht? 1Hz würde mir reichen. Dann muss ich mit den HM-800 nochmal ansehen...
Anbei noch das Datenblatt des HMS-800 und eine Idee, wie man höhere PWM Frequenzen erzeugen kann, falls der uC sie nicht bereitstellen kann.
Der Pulse Width Modulator TL5001 schafft bis 500 kHz. Das Tastverhältnis wird über eine analoge Spannung am Feedback Pin eingestellt. Diese analoge Spannung lässt sich leicht mit jedem uC per PWM auch mit geringer Frequenz bereitstellen.
Hab mal den Schaltplan für den Simulator und die jetzige H-Brücke angeheftet. PB5 misst normalerweise Ubat. Man kann ihn aber auch als analogen Steuereingang für die Leistung benutzen. (bei RST-Disable Fuse!)
Ja, sieht verlockend aus. Aber regelt er auch schnell genug? Wie steuert man ihn an. Heiss wird er bei 10A sicherlich, mit Konsequenzen auf die Lebensdauer. Man könnte die 250kHz PWM vom Attiny mit einem Tiefpass filtern und irgendwie damit die Ausgangsspannung manipulieren. Der Ausgangs-Elko darf aber nicht viel größer als 100µF sein für eine schnelle Regelung und muss aber trotzdem den Rippelstrom verkraften.
Mein funktionierender Aufbau beinhaltet im Kern:
Standard Mosfets der 2mOhm-Klasse im SO8-Gehäuse - Kühlung nicht nötig
100µH Drosseln (TLC/10A-101M-00) für je 8,50€ AD=70mm 25dick
MLCC 6x 10µF/100V quer über die Brücke
antiparallel geschaltete Opto-Gatetreiber zur 1-Pin Steuerung
Die GaN-Variante bei 250Khz sähe so aus:
EPC23111 für 7€
2x Induktor 22µH 17x17x8 je 4€ IHLP6767GZER220M51
12x MLCCs 10µ/100V für je 1€ für die Rippelströme auf Ubat und Uout
PCB mit Stenzel und ein Freund, der einen Reflow-Ofen hat :-)
billige 150mW 5V-Versorgung 48V mit Vorwiderstand, Z-Diode und Längsregler
Bei Induktoren mit Seitenkontakten bekommt man alles sicherlich auch mit Kolben, Heissluft und zur Not auf dem Ceranfeld gelötet.
Danke für die Schaltpläne und Erläuterungen! Alles sehr professionell. Dein erster Prototyp ist ja ziemlich wuchtig (laut Mouser wiegt allein ein TLC/10A-101M-00 ca. 200 g). Verstehe, dass Du anstatt Schuhschachtel- lieber Zigarettenschachtelgrösse anstrebst ;)
Der epc23111 (bzw. epc23104, da günstiger?) würde den Aufbau natürlich vereinfachen.
Kämen auch andere Alternativen für Dich in Frage? Wobei man bei anderen integrierten Halbbrücken letztlich auch nicht um QFN rumkommt. Heissluftpistole und Ceranfeld hätte ich schon, aber etwas Lochrasterplatinen kompatibles wäre nicht schlecht.
Offen ist noch die Frage, wie wir eine höhere PWM-Frequenz erzeugen, falls der uC sie nicht erzeugen kann.
Was die Haltbarkeit / Effizienz / Abwärme / Geschwindigkeit solcher Module angeht, habe ich noch keine Erfahrung. Gut möglich, dass Dein Design im einen oder andeten Punkt technisch gesehen besser abschneidet.
Solche Module lassen sich u.U. sehr einfach steuern, indem man dem Feedback Pin des Reglerchips eine externe Spannung vorgibt. Für eine selbstgemachte DA-Wandlung wären 60kHz und 8bit durchaus ausreichend, sofern man die 8bit auf den maximalen Spannungsbereich des FB-Pins (ca. 1,1-1,3V? also 0...100% duty) verteilt. In unserem Fall ergäbe sich eine Auflösung von 400W/256.
Ein entsprechend dimensionierter Spannungsteiler müsste nicht einmal niederohmig sein. So blieben die Ströme und der Kondensator klein. Das resultierende Tau müsste man dann berechnen.
Das wäre auch das gleiche Vorgehen, wenn wir einen Pulse Width Modulator zur Erzeugung einer höheren PWM-Frequenz bräuchten.
(Und das führt mich auch zu einer weiteren interessanten Frage, nämlich wie Du Deine DIY Batterie lädst, die wir aber in diesem Thread nicht besprechen müssen.)
Hallo Stefan,
Dein Wunsch nach Lochraster kann ich erfüllen. Ich könnte uns ein kleines DCDC-Modul mit der GaN-Stage bauen z.B. 50x20x10 wo alle kritischen Elemente drauf sind. Verbindungen über Stiftleisten - Fertig. Mal schauen ob ein 3W-LED-Kühler reicht, oder gleich vergiessen. Das hätte den Vorteil problemlos auf mehr MPPT-Kanäle zu erweitern. Die Details können wir ja über PN austauschen.
VG, Bernd
Der Stand ist, dass es funktioniert. Die Hoymiles reichen die AC-Momentanleistung weitgehend an den DC-Eingang weiter. Die internen Elkos puffen weit weniger stark als bei anderen Fabrikaten. Eine AC-DC-Stromzange legt das offen. Was bei PV-Modulen suboptimal ist, stört bei Batterieeinspeisung nicht weiter. Es hat sich herausgestellt, dass auch ein direkter Betrieb an 52V möglich und mit 94% auch effizient ist. Ich empfehle ein weiches Zuschalten aufgrund der internen Elkos.
Der nächste Schritt ist der Aufbau einer 20A Halbbrücke mit dem EPC23109, die bei 250kHz läuft und somit sehr kompakt aufgebaut werden kann.
Danke, perfekt. Ich finde die Lösung mit dem Vorschalt-Wandler zwar technisch super spannend, aber wenn die Direktsteuerung des HM so elegant geht, spar ich mir das.
@Uwe Diese Methode wäre tatsächlich die einfachste, wenn man so mutig ist, seinen HM aufzumachen und zu verändern. Hast Du Dir die Schaltung aus dem pvforum mal angesehen? Was hältst Du davon?
Hab mich noch nicht reingelesen, nur die ersten Posts. Das Konzept klingt schlüssig, ich schau nach einem gebrauchten HM, der Dremel scharrt schon mit den Hufen :-)
Hoymiles HM-300, unbenutzt, funktionsfähig, für 35 Euro inkl Versand bei Kleinanzeigen ergattert, und mit der Flex den betreffenden Bereich geöffnet. Dremel würde ewig dauern, das ist 2.5mm Alu plus Rippen. Drunter ca. 3mm weiche Vergussmasse, lässt sich leicht rauspuhlen und die Reste mit Isopropanol, Pinsel und Zewa putzen.
Fortsetzung folgt.
Sorry für offtopic, sollen wir einen neuen Thread aufmachen?
