Hallo. Es geht um eine Solaranlage. Es gibt keine Verbindung zum öffentlichen 230 Volt Netz. Problem ist folgendes. Sind die Batterien voll, soll der überschüssige Strom über einen Heizstab mit 2,5KW (vorhanden) einen Warmwasserspeicher erwärmen. Die maximale Leisung der Anlage liegt bei etwa 1KW. Der Sinuswechselrichter macht 3,3KW mit. Damit ist klar das der Heizstab etwa mit höchstens 40% Leistung betrieben wird (werden sollte). Es wäre natürlich einfach den Heitzstab je nach Batteriespannung ein- oder auszuschalten. Ich denke aber das gibt starke Schwankungen auf der Netzseite, da die Batteriespannung bei Betrieb des Heizstabes sofort wieder stark sinken würde. -> ständiges ein- und ausschalten der VOLLEN Last Mein Gedanke ist nun die Batteriespannung über einen Mikrocontroller zu messen und den Heizstab entsprechend zu steuern. Die Steuerung über PWM wäre sicher die einfachere Lösung. Nur bin ich nicht sicher wie der Wechselrichter auf die starken Lastschwankungen reagiert. Muss ich hier mit Problemen rechnen? Wenn ja, wie könnte ich dann 2,5 KW analog regeln? Ich denke das gibt ein Problem, oder? Vielen Dank für Eure Hilfe. Gruß Mario
Hallo, es kommt darauf an, welchen Wechselrichter du hast. Teurere Geräte von Berel und ähnlichen haben mit Lastsprüngen überhaupt kein Problem und regeln diese einfach weg, ohne, dass man störende Spannungsschwankungen am "Netz" bekommt. Normal sind die Wechselrichter auch phasenanschnittfest, damit kannst du deine Leistung wohl am einfachsten steuern und hast keine Sprünge, die Flicker erzeugen. Es dürfte kein Problem sein, einen ausrangierten Theaterlichtdimmer mit 0-10 Volt Steuereingang und ein paar kW Leistung zu sowas zu verwenden. Die Regelung kannst du dann ja mit ein oder zwei OP-Amps oder auch per µC realisieren. Viele Grüße, Peter
Dann werden die Batterien aber ständig geladen/entladen, das ist ihrer Lebensdauer nicht zuträglich.
Eine saubere, jedoch aufwendige Lösung: Die Last übr PWM zu steuern (Ich habe dein Posting nochmal gelesen, bin mir aber immer noch nicht ganz klar, ob du das meinst).
1 | (Insel)netz --- Drossel --- Transistorbruecke --- Lastwiderstand |
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5 | PWM-Steuerung |
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9 | U Batterie - Messung |
10 | (besser Ladungsmenge) |
Wenn du das so machst, dann kann die Last ganz soft mal mehr mal weniger Strom aus deinem Netz ziehen. Einfachere Lösung: drei, vier Widerstäne geeignet verschalten, daß du schaltbare Laststufen bekommst. Dann geht das azch etwas "milder"...
Hallo Danke für die Vorschläge. So, wie es Samuel gezeichnet hat, dachte ich es etwa. PWM ist aus meiner Sicht nicht so kompliziert, da es die meisten Mikrocontroller integriert haben. Allerdings! Wie ist das mit der Transistorbrücke zu verstehen? Ich kenne mich leider nur mit Kleinspannungen aus, aber kann ich bei dem Strom noch mit Transistoren arbeiten? Das wäre dann ja eine Heizung für sich, wenn man zum Bsp. mit 50% Last (analog) fährt!? Oder? Ich dachte ehr an Tyristoren. Mit mehreren Widerständen möchte ich nicht arbeiten, denn die Leistung soll ja nicht einfach nur verbraten sonden auch genutzt werden. Gast hat geschrieben das die Batterien ständig geladen/entladen werden. Er bezieht sich hier sicher auf die Verwendung von PWM (Last EIN / AUS). Kann man das SO als laden/entladen bezeichnen, wenn die Schaltvorgänge sehr kurz sind (ms-Bereich)??? Dann wäre die Batterie bei zeiten tot, oder? Gruß Mario
Da ein Heizstab eine Ohmsche last ist, könntest du diesen ja auch an gleichspannung betriben, also brauchst du einfach nur eine einfache steuerung, die erkennt, wann die batterien voll sind und dann die Solaranlage mit einem Relais direkt auf den Heizstab umschaltet
Hallo, >Dann werden die Batterien aber ständig geladen/entladen, das ist ihrer >Lebensdauer nicht zuträglich. Das ist bei Phasenanschnitt nicht so. Eine Lösung mit Thyristoren lässt ausschließlich Phasenanschnitt zu, die kann man nämlich nicht mehr abschalten, wenn man sie gezündet hat. Jeder Lichtdimmer macht das so. Und wenn du bisher nur Versuche mit Kleinspannung gemacht hast, dann lass bitte di Finger von einer PWM mit Netzspannung, besonders, wenn es um mehrere Kilowatt geht. Bei solchen Aufbauten ist nicht nur die hohe Spannung gefährlich. Bei falscher Ansteuerung kann es passieren, dass Transistoren explodieren und die herumfliegenden Kleinteile größeren Schaden anrichten, Menschen verletzen oder ein Brand entsteht. Mit so hohen Leistungen ist nicht zu scherzen. Und wenn ich dich richtig verstehe, soll der Aufbau unbeaufsichtigt laufen. Ich halte es für die sicherste und technisch akzeptabelste Lösung, einen Phasenanschnittdimmer mit 0-10V Steuereingang zu verwenden. Die Ansteuerung ist hier keine besondere Herausforderung und auch nicht sehr gefährlich, wenn alles mit Kleinspannung arbeitet. Nur die Akkuspannung sollte gut abgesichert sein. Mit Phasenanschnitt oder PWM haben die Akkus kein Problem, im Gegenteil, das verhindert sogar die Bildung großer Sulfatkristalle, die den Ladungstransport stören. Optimalerweise sollte der Wechselrichter die schnellen Lastwechsel über den Zwischenkreis ausgleichen, so dass an der Batterie eine nahezu konstante Leistung fließt. Samuel hat eine Lösung gezeichnet, die die Lastwiderstände auf der DC-Seite hat, du willst aber doch einen Boiler verwenden, oder? Dieser arbeitet mit Netzspannung muss also auf Netzseite des Wechselrichters betrieben werden. Eine PWM-Steuerung ist für diese Anwendung nicht notwendig. Es hört sich für dich vielleicht einfach an, das ist es aber nicht. Du brauchst eine Signalvorkonditionierung, die die Steuersignale für die 4 Brückentransistoren herstellt, dabei die notwendige Deadtime einfügt und Shoottroughs verhindert. Dann benötigst du für die Ansteuerleistung der Transistoren Trenntrafos, die für jeden Transistor oder IGBT eine positive und negative Versorgungsspannung zur Verfügung stellen, die Steuersignale müssen optisch entkoppelt werden von der erdbezogenen Mkrocontrollerschaltung, eine Transistorentsättigung muss sofort zu einer Softabschaltung führen und und und... Bis du so eine Schaltung erfolgreich ohne vorherige Erfahrung mit Leistungselektronik in der Leistungsklasse umgesetzt hast, vergehen Jahre. Es mag sein, dass die PWM geringfügige Vorteile hat gegenüber einem Phasenanschnitt, das handelt dir aber auch neue Probleme ein. Abgesehen vom komplizierten Aufbau, sorgt eine PWM für eine Störung des Rundfunkempfangs, wenn man nicht geeignete Filter verwendet und die ganze Anordnung entsprechend schirmt. Außerdem bedeutet eine PWM für 2kW eine erhebliche Geräuschbelastung, die du im ganzen Haus hören wirst, wenn du den Boiler dran anschließt. Ich will dir die PWM nicht pauschal ausreden, aber an dieser Stelle ist sie wirklich nicht notwendig und bereitet jede Menge Schwierigkeiten ohne einen signifikanten Vorteil genenüber Phasenanschnitt zu haben. Den Dimmer kauft man z.B. fertig und gebraucht bei Ebay und der kann schon alles, was man braucht, hat eine geeignete Absicherung, kann in 19 Zoll-Schränke auch so verbaut werden, dass das ganze alle Brandschutzvorschriften erfüllt. Wenn es meine Anlage wäre, dann würde ich das so machen. Viele Grüße, Peter
Eine PWM gesteuerte "Dump Load" für Gleichstrom siehst du hier: http://www.fieldlines.com/story/2007/7/5/172519/4320 im Prinzip (hüstel) brauchst du nichts anderes, dazu eine dicke Drossel im AC-Kreis. Als Transistoren würde ich dir zu IGBT raten.
Hallo Jochen, die Idee gleich die Solarspannung zu "verbraten" hatte ich auch schon. Direkt umschalten (Solaranlage auf Batterie / Heizung) macht nicht viel Sinn, da man ja immer Strom im Haushalt benötigt. Das Bedeutet das sich die Last auch ständig zu und abschalten würde. Hätte der Heizstab 24 Volt wäre es sicher einfacher, da ich mir dann um den Wechselrichter keine Gedanken machen müste. Der Heizstab hat 2,5KW bei 230 Volt. Bei 24Volt hätte er gerade noch etwa 136 Watt :o(. Man müste also einen Heizstab mit 24 Volt und 1KW haben. Hmmmm.
>Der Heizstab hat 2,5KW bei 230 Volt. Bei 24Volt hätte er gerade noch >etwa 136 Watt :o(. Ich komm da auf 27 Watt. Peter
Hallo Peter. Na an was man nicht alles Denken muss. Ich hatte allerdings nicht vor das ganze in ein Kunststoffgehäuse zu basteln. > das verhindert sogar die Bildung großer Sulfatkristalle, die den Ladungstransport stören. AHA, wieder was gelernt ! >Thyristoren lässt ausschließlich Phasenanschnitt zu Stimmt ja. Schei.. Alzheimer ;o) Ich denke dann auch, das ich lieber auf einen Phasenanschnittdimmer mit 0-10V Steuereingang zurückgreifen werde. Dann muss ich mir um die Sicherheit nicht SOOOO viele Gedanken machen. Die Ansteuerung ist dann eigentlich kein Problem mehr. Vielen Dank an alle !!!!!
Peter Diener wrote: >>Der Heizstab hat 2,5KW bei 230 Volt. Bei 24Volt hätte er gerade noch >>etwa 136 Watt :o(. > > > Ich komm da auf 27 Watt. > > Peter Hallo Peter, Wie ich jetzt auf 136 gekommen bin, verstehe ich auch nicht, aber wie kommst Du auf 27 ?
OK, ich habe schnell mal auf EBAY geschaut http://cgi.ebay.de/Kemo-Leistungsregler-Dimmer-110V-240V-2600-VA_W0QQitemZ180308798294QQcmdZViewItemQQptZBaus%C3%A4tze_Module?hash=item180308798294&_trksid=p3286.c0.m14&_trkparms=72%3A1229%7C66%3A4%7C65%3A12%7C39%3A1%7C240%3A1318 Das wäre ja fast optimal, oder? Das soll keine Werbung sein, aber bei dem Preis braucht man das wirklich nicht selber bauen.
>wie
kommst Du auf 27 ?
P = U^2 / R;
P - Leistung
U - Spannung
R - Widerstand der Heizung.
Annahme R ist immer gleich (trifft gut zu bei einem Boiler).
Man rechner den Widerstand des Boilers aus mit P = 2500 Watt und U = 230
Volt. Das gibt R = 21,16 Ohm.
Jetz verwendet man die neue Spannung U = 24 Volt mit 21,16 Ohm in die
Formel eingesetzt. Das gibt eine Leistung von P = (24V * 24V) / 21,16
Ohm = 27,22 Watt.
Oder schneller: (24V/230V)*(24V/230V)*2500Watt = 27,22 Watt.
Peter
>OK, ich habe schnell mal auf EBAY geschaut
Der braucht ein Poti zum ansteuern, mit einem µC wird das nichts,
außerdem ist der Steuereingang nicht potentialfrei zum Netz.
Warte mal kurz, ich such mal was gescheites bei Ebay.
Peter
Der ist gut: http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=230310202505&indexURL=1#ebayphotohosting Wird aber über DMX Digital angesteuert, das ist mit einem µC aber kein Problem, das geht über den uart. Hier im Forum gibts auch schon fertigen code dazu.
Hallo Peter, besten Dank nochmals. Wenn man es eben schneller rechnen will: 2500W / 220V * 24V kann das ja nicht klappen schäm Da ist eben nix proportional. Zu meinem Link gibs noch Zusatzmodule um das ganze mit einer Spannung anzusteuern. Danke für deinen Link und deine Geduld. Der DMX Dimmer sieht schon viel besser aus. Ich suche dann gleich mal nach dem Code. Gruß Mario
Wenn du mit dem DMX-Code von hier nicht zurecht kommst, kann ich gerne weiterhelfen, daran solls nicht scheitern. Ich habe viel Erfahrung mit DMX, wir haben in der Schule damals für unsere Theatertechnik viel damit gemacht und Geräte selbst programmiert. Und du brauchst ja nur eine Adresse, das ist höchstens Code für 50 Zeilen C. Problemlos machbar auf einem AtMega8 oder vergleichbarem. Peter
Hallo Peter, also mit so viele Hilfe habe ich nun gar nicht gerechnet. C ist nicht so mein Ding. Ich programmiere in Assembler, und das leider auch "nur" für PICs. Aber ich komme gerne auf dein Angebot zurück. DMX sagt mir im Moment noch gar nix. Ist das etwa so wie I2C? Erst mal sehen wo der Preis bei dem Dimmer hingeht, dann mach ich mir weitere Gedanken über den Code. Mario
Hallo Mario, DMX ist eine asynchrone Schnittstelle, die nur in eine Richtung Daten überträgt. Es gibt daher kein Clock-Signal dazu. Der Leitungsstandard ist wie bei RS-485 ohne Handshake. Es gibt am Kabel also Gnd und Signal, wobei das Signal nicht invertiert und invertiert übertragen wird um Gleichtaktstörungen zu unterdrücken - also 2 Adern (+Signal, -Signal) in geschirmtem (Gnd) Kabel. Im Prinzip kann jeder UART eines µC DMX herstellen, man braucht dann nur noch den Leitungstreiber, z.B. Max485, um das Differenzsignal daraus zu erzeugen. Das kommt dann auf den 3pin oder 5pin XLR-Stecker des DMX. Damit lässt sich eine Übertragungsstrecke von bis zu 2 km aufbauen, was man in großen Theatern auch oft fast voll ausnutzt. Der Bus ist an sich dafür konzipiert, Dimmer für Theaterbeleuchtung anzusteuern. Mittlerweile werden aber auch andere Geräte damit gesteuert. Ein DMX Signal darf bis zu 512 Adressen enthalten. Jede Adresse überträgt 8 bit Daten. Üblicherweise ist am Dimmer für jeden Kanal (Scheinwerfer) eine eindeutige DMX-Adresse eingestellt. Der jeweilige Kanal horcht nur auf die Daten dieser Adresse. Es gibt keierlei Rückmeldung vom Dimmer. Jedes DMX-Gerät hat auch wieder einen DMX-Ausgang, an dem genau das Signal rauskommt, was eingespeist wurde. Die Geräte werden so alle hintereinander geschaltet. Das Protokoll sieht etwa so aus: http://de.wikipedia.org/wiki/DMX_(Lichttechnik) UART - Asynchrone Schnittstelle, gesendet wird bei 250 kBit/s Es gibt eine Start- und Stopsignalfolge, die ein ganzes Telegramm mit max 512 Datenbytes beginnt und beendet. Die Telegramme werden immer mit vollem Inhalt wiederholt gesendet, etwa 50 mal in der Sekunde. Nach einer Startfolge kommt ein Startbyte, dann folgt das Datenbyte für Adresse 1, dann Datenbyte für Adresse 2 usw. Man darf nach jedem Datenbyte das Telegramm beenden, wenn man z.B. nur ein DMX Gerät mit einer Adresse (wie in deinem Fall) hat, überträgt man nur das erste Datenbyte und vielleicht ist noch das zweite nötig für den Empfänger und dann bricht man das Telegramm ab. Damit ergibt sich eine Minimallösung für den einen Dimmer, die etwa so aussieht: Startbedingung, StartByte, Datenbyte 1 (Stellgröße für Dimmer), Datenbyte 2 (braucht der Empfänger vielleicht noch, Inhalt egal), Stopbedingung Das ganze sendet man etwa 50 mal in der Sekunde. Natürlich kann man das auch auf einem Pic machen, wenn er einen Hardware-UART hat. Vielleicht geht es sogar in Software auf einem Portpin, ohne Uart. Bei nur zwei Adressen kann das funktionieren. Demnächst fange ich an einem Projekt an, das ein DMX Sender und Empfänger wird, den man über USB an den PC anschließt. Das soll auf einem ATMEGA2561 laufen, der ist für deine Anwendung völlig oversized, aber ich brauch noch jede Menge andere Funktionen in dem Gerät. Die Routinen für die DMX-Signalerzeugung mit bis zu 512 Adressen sollten mit geringem Aufwand auf einen ATmega8 abzuändern sein, das könnte ich dir dann geben (auch getestet für einen mega8). Ich wollte eh mal einen DMX-Tester bauen, das mach ich dann daraus. Schadet ja nicht, wenn das noch mehr Leute brauchen können. Die AVR Entwicklungsumgebung ist ja kostenlos, programmiert bekommt man den AVR als Minimallösung mit 4 Widerständen über den Parallelport eines PC (es gibt natürlich auch schönere Lösungen). Bis du mit der Verkabelung der Leistungselektronik fertig bist, werde ich vermutlich den Code für den Atmega2561 erstellt haben. Auf einem 51er Prozessor läuft mein DMX-Code schon seit Jahren zuverlässig, ich muss das nur auf den AVR umsetzen. Jetzt ist der Code in Pascal mit Assembleranteil, für den AVR möchte ich reines C verwenden. Eine Umsetztung in Assembler wäre zwar sicher effizienter, ich habe aber noch ein Grafik-LCD mit jeder Menge Bildern und Benutzereingabe- und Anzeigemöglichkeiten, deswegen C. Deine Schaltung wird ja die Minimallösung von meiner, da ist ja nur noch der Spannungsregler, der Mikrocontroller und der Max485 übrig. Mit einem Potentialtrennverstärker (OPAMP) holst du dir dann noch die Batteriespannung auf einen der integrierten AD-Wandler und baust den Lastregler in die Software ein, der in Abhängigkeit von der Batteriespannung einen DMX-Sollwert an die DMX-Routine übergibt. Peter
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