mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Photovoltaik Strom und Spannung anpassen


Autor: F. W. (gringo01)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Guten Tag an alle.
Ich hätte eine Frage in dieses Forum. Folgendes Problem. Ich habe zwei 
Photovoltaik-Zellen und zwei Gridfit 250LV Umrichter.
Die Zellen haben 220 Watt, der Umrichter 250 Watt. Soweit wäre das schon
I.O. Mein Problem ist, Strom und Spannung passen nicht zueinander.

Technische Daten Umrichter:   27-50 Volt  /   6,6 Ampere
Technische Daten Zelle:       29,2 Volt   /   7,5 Ampere

Mein Problem ist, bei normaler Sonneneinstrahlung werden maximal 130
Watt ausgeschöpft, da der Umrichter bei 29 Volt der Zelle nicht im
idealen Arbeitsbereich liegt.
Bei optimaler Sonneneinstrahlung (halber Nachmittag) schaltet der
Umrichter dauernd ab da er bei bereits ca. 6 Ampere (eher darunter) in
die Strombegrenzung läuft.

Meine Frage: Besteht die Möglichkeit, die Spannung eines Moduls zu
erhöhen und entsprechend den Strom zu reduzieren? Leistungsverlust von
10 % wäre kein Problem für mich, auf ca. 190-200 Watt würde ich aber
schon gerne kommen.
Das Ganze sollte nach Möglichkeit ohne zerhacken der Gleichspannung und
anschliessendes Gleichrichten funktionieren. Umrichter sind High-Tech
und ich befürchte dann andere Probleme durch nicht exakte
Gleichspannung.

Meine bisherigen Ansätze:
1. Reihenschaltung der Module.... wäre ich auf 60 Volt, haut nicht hin
sonst hätte ich die Umrichter auch über Gleichrichter parallel
verschaltet. Ich müsste dann die Eingangsspannung auf unter 50 Volt
reduzieren, ist auch nicht unbedingt sinnvoll zumal die Umrichter nicht
exakt gleiche Eingangsimpendanzen aufweisen und somit die Spannung /
Strom auch nicht exakt symetrisch verteilt würden. Somit rechnerisch
kaum sinnvoller Ansatz.
2. Strombegrenzung über zwei parallelgeschaltete Schottky-Dioden mit je
3 Ampere....bin ich noch am Organisieren der Dioden. Hier wären
allerdings auch sehr hohe Leistungsverluste die Folge, weiß auch nicht
ob das funktioniert. Wäre die letzte Lösung und begrenzt natürlich die
max.möglichen 220 Watt auf - wenn überhaupt funktioniert - auf weniger 
als
130 Watt. Liegt am sehr schlechten Arbeitspunkt des Umrichters +
rechnerische Verluste.

Primitiv ausgedrückt, hat einer eine Idee wie ich aus 29 Volt und 7,5
Ampere Gleichspannung in etwa um die 40...45 Volt und 4....5 Ampere
erzeugen kann ohne großartigen technischen Aufwand. Eine separate
Verschaltung beider Zellen und beider Umrichter würde ich vorziehen,
aber auch einer möglichen Kombination durch Verschalten untereinander
wäre ich offen, wenn's funktionieren würde.
Danke sehr im Voraus

Autor: Stephan Storm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

vielleicht ein hochleistungs DC / DC Konverter. Keine Ahnung ob's das in 
diesem Spannungsbereich gibt. Für die Leistung (250W) gibts welche.

Vielleicht kannst du auch noch irgendwo ne Zelle her bekommen. Dann 
könntest du alles in Reihe schalten.

Autor: Blackbird (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>> ... hat einer eine Idee wie ich aus 29 Volt und 7,5
Ampere Gleichspannung in etwa um die 40...45 Volt und 4....5 Ampere
erzeugen kann ohne großartigen technischen Aufwand

Kein Problem, irgendeine DC-DC-Wandlerschaltung aus einem der vielen 
Datenblätter von LT, MAXIM usw. Wenn man vorher die parametrische Suche 
bemüht, kann man mit den von Dir genannten Daten recht schnell zu einem 
passenden IC samt Schaltung kommen.

Aber ....
Der Umrichter hat sicher einen MPP-Tracker drin, und ist auf das 
Verhalten der Solarzellen bei Beleuchtung angewiesen. Der DC-DC-Wandler 
gaugelt dem Umrichter eine Spannungsquelle mit völlig anderen 
Eigenschaften vor.
Im günstigsten Fall läuft dann Deine Anlage mit verminderter Leistung, 
ich schlechtesten Fall geht gar nichts.


Blackbird

Autor: Stephan Storm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sehr guter Einwand.

Autor: F. W. (gringo01)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Erstmal vielen Dank für die Mühe
Zum MPP-Tracker...
so tief bin ich leider in der Materie der Leistungsoptimierung / 
Arbeitspunkt nicht drin, muss ich mir mal nachlesen.
Was die Reihenschaltung betrifft, ich habe schon zwei Module die ich in 
Reihe schalten kann. Dann allerdings bin ich über den 50 Volt des 
Umrichters und der Effekt ist ähnlich der Strombegrenzung, der Umrichter 
schaltet wegen der Spannungsbegrenzung ab. Ausserdem wäre die Leistung 
dann bei über 400 Watt, Umrichter hat nur max. 250 (und das nicht 
sicher).
Vielleicht hat irgendwer einen Schaltungsvorschlag, (Strombegrenzung?) 
Ich würde es einfach auf einen Versuch ankommen lassen ob ich den 
MPP-Tracker überlisten kann. Interessant wäre natürlich, ob einer schon 
ein ähnliches Problem gelöst hat. Danke sehr.

Autor: Blackbird (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>> ... ich habe schon zwei Module ...

Heißt das, dass Du weitere Module einsetzten willst? Später vielleicht?
Dann dimensioniere die Anlage gleich auf den "Endzustand" und kaufe 
einen passenden Umrichter. Kostet zwar jetzt etwas mehr, aber sonnst 
machst und kaufst Du alles zweimal.

Blackbird

Autor: Anselm 68 (anselm68)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Momentan scheinen deine Wechselrichter ja überhauptnicht zu den 
Solarpanels zu passen. Daran herumbasteln würd ich nicht machenn.
Optimale Lösung ist es einen anderen Wechselrichter einzusetzen, am 
besten mit höherer Spannung.

Gruß Anselm

Autor: Andy N. (matador)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich sehe das Problem auch eher darin, das der Tracker gewisse Impedanzen 
am Eingang erwartet, die du mit einem DC/DC Wandler mit nur viel Glück 
triffst.
Schließe mich meinen Vorrednern an, verkaufe lieber den jetztigen 
Umrichter und hol dir einen der passt und auch zukünftige Projekte 
leichter realisieren lässt.

mfg

Autor: F. W. (gringo01)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo. Ja, die Möglichkeit eines anderen Umrichters habe ich bereits 
überlegt. Ich komme maximal auf 60 Volt, da ist's dünn mit den 
Wechselrichter - Angeboten. Werde ich aber im Laufe der Zeit beobachten 
ob ich bei E..Y was erwische. Ich hoffte nur vorab es gäbe vielleicht 
eine Möglichkeit. Es geht und bleibt eigentlich mehr eine Bastelei, soll 
möglichst günstig über die Bühne gehen. Die Umrichter und die Module 
hätte ich eben schon zur Verfügung. Eine Photovoltaik mit 3,12 kWP habe 
ich bereits am Dach, ist natürlich was anderes und funktioniert auch 
super. Die zwei Module die ich jetzt noch habe wollte ich quasi als 
"Testobjekt" auf einer Holzscheune in Betrieb nehmen.
Ich werde mir - pressiert ja nicht - bei Gelegenheit einen schwereren 
Umrichter organisieren. Nur wie gesagt, zwischen 50 bis sagmamal 80 Volt 
und 10 Ampere ist's Angebot am Markt sehr dünn. (Niedervoltumrichter) 
Der Sonnyboy SB700 liegt zwischen 73 und 150 Volt, zu hoch angesiedelt. 
Zudem nur bis 7 Ampere, das wäre fast an der Grenze, evtl. zu knapp. Ich 
muss da erst einen passenden Typen finden, ist nicht so einfach.
Vielen Dank an euch alle, ging ja wirklich fix mit den Beiträgen.
Gruß...Franz

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dein Problem ist: Du hast einen PMPO-Umrichter.
Der bringt gar keine 250W. Sondern nur 170W.
Und damit kannst du deine 217W Solarzelle gar
nicht vollständig ausnutzen.
Obwohl eigentlich ja Solarzellen auch mit PMPO
für eine Sonne angegeben werden, die hier gar nicht
scheint.
Deine Solarzellendaten sind also ungewöhnlich
realistisch, sind die vielleicht gemessen statt
aus dem Werbezettel abgeschrieben ?

Wenn deine Solarzellen aber wirklich niemals mehr
als 7.5A liefern (oder du es akzeptieren kannst
wenn daraufhin abgeschaltet wird) sind diese 13%
mehr nun kein Hinderungsgrund, mal etwas an dem
Shunt zur Strommessung zu drehen, bis der
Wechselrichter erst oberhalb von 7.5A abscbaltet.
Denn die 250W, für deren Verlustwärme er bei 50V
ausgelegt wäre, träten dabei nicht auf.

Autor: F. W. (gringo01)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo. Sehr konkrete Antwort, kommen wir der Sache näher. Also 
folgendermaßen: Die Zellen / Stromabgabe ist gemessen und die Angaben 
auf dem Typenschild des PV-Moduls stimmen damit sogar einigermaßen 
überein. Auch die Spannung des Moduls im MPP-Bereich passt ziemlich 
genau. (29 Volt)

Das Hauptproblem ist definitiv der ansteigende Strom. Man kann mit dem 
Zangenamperemeter zusehen wie der Strom raufgeht und dann ca. bei 6 - 7 
Ampere auf Störung geht. Da der Wechselrichter sehr schnell reagiert und 
das Zangenamperemeter bei Gleichstrom sehr träge, ist das Messergebniss 
nur einigermaßen zu schätzen, geht aber an die Angaben hin.

Das Teil fängt sich dann wieder, Strom steigt wieder an bis zur nächsten 
Störung und so weiter und so weiter..... Bis zur Bereitschaft vergehen 
allerdings 2 - 3 Sekunden, d.h. effektiv geht natürlich viel Leistung 
verloren, da das Teil mit anschwellendem Strom ja quasi auch nur 20 % 
der möglichen Zeitdauer einspeist. Eine Dauerlösung um den Strom unter 6 
Ampere zu halten wäre beispielsweise schon ein sehr guter Ansatz. Da 
dachte ich eben an zwei Schottky-Dioden parallel mit je 3 Ampere.

Ich hatte den Gridfit schon mal offen, konnte aber leider keinen Shunt 
bzw. irgendeine Möglichkeit finden das Teil "nachzutrimmen".
Nachdem sich innen ein Stecker mit 4 Anschlüssen befindet befürchte ich 
das Teil muss auf die Strom und Spannungswerte programmiert werden. So 
gehts also vermutlich nicht, einen Schaltplan gibt's sowieso nicht....

Wenn es eine Möglichkeit gäbe zumindest den Strom unter 6 Ampere zu 
halten, wäre das schon eine Supersache und würde vermutlich auch 
funktionieren. Bei zwei Schottky-Dioden hätte ich so spekuliert: Die 
Schaltfrequenz müsste doppelt so hoch sein. Bei einer Diode mit 6 Ampere 
wäre bei Abschaltung der Diode der Effekt wahrscheinlich der gleiche, da 
der Umrichter das erkennt. Puffern nach der Schottky mit Kondensator 
würde vermutlich nicht viel bringen. Tja, ....garnicht so einfach?!

Autor: LOL (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Du hast einen PMPO-Umrichter.
Was ist denn ein PMPO-Umrichter? Noch nie gehört...

Lt.Datenblatt soll der Wechselrichter aber 7A ab können.

Autor: F. W. (gringo01)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo. Erstmal vielen Dank für die Antwort. Ja, das Datenblatt habe ich 
auch, 7 Ampere "sollte" er können. Ich habe zwei dieser Umrichter, beide 
steigen bei ca. etwas über 6 Ampere aus bzw. gehen auf Störung. Ich 
konnte gestern zu einer idealen Tageszeit an beiden genau 6,1 Ampere 
messen. Bei der Stromstärke laufen beide "gerade noch" stabil. Eine 
knappe halbe Stunde davor waren beide nur am dauernden Ein- und 
Ausschalten. Strom ging gegen 6,5 Ampere. D.h. ich muss - wenn ich 
dauerhaften Betrieb ohne dauernde Abschaltungen haben will - auf maximal 
6,5 Ampere begrenzen. Den Rest möchte ich an einem 2N3055 "verbraten". 
Hätten Sie da vielleicht einen einfachen Schaltungsvorschlag, 2N3055 als 
Stromregler?

Die Spannung am Umrichter beträgt exakt 29,2 Volt, Strom soll auf 6,5 
Ampere begrenzt werden. Alles was drüber ist, soll der Transistor 
verbraten.

Was den Begriff PMPO betrifft, hat ein Kollege im Forum gebraucht. Ich 
würde es so verstehen - Leistungsangaben ohne festgelegte Norm bzw. 
maximale Angaben ohne das ein Gerät zerstört wird. Kann aber muss nicht 
stimmen. Der Begriff kommt hauptsächlich bei Lautsprechern und 
Billigendstufen vor, wo mit geschickter Rechnerei oft Leistungsangaben 
im Raum stehen, die nicht haltbar sind geschweige denn bei Dauerlast. 
Oder in meinem Fall, die 7 Ampere könnten bei den Wechselrichtern 
bestenfalls im Labor unter idealen Bedingungen erreicht werden. So habe 
ich das verstanden.

Gruß...Franz

Autor: LOL (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
vielleicht eine dumme Idee: die beiden Module in Reihe schalten und dazu 
in Reihe noch eine 12V (6v; 24V) Halogenlampe?

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hmm, eigentlich braucht man nur etwas Strom wegnehmen,
so um die 1A bei ca. 28V, damit der Umrichter nicht in
die Begrenzung läuft.

Man nehme 35 - 40 von diesen Dioden
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=A41...

in Reihe, und zwar so viele, so dass die ca. 1A abziehen.
Das Verhalten ist dann wie eine Hochleistungs Z-Diode,
nur viel günstiger, Luftkühlung reicht und anpassbar.
Also erstmal mit 40 anfangen und wenn die zu wenig Strom
abziehen, runtergehen auf 39, 38 usw.

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ach ja, fast vergessen:

Noch eine Schmelzsicherung 1,5 - 2,5A in Reihe,
damit - falls der Umrichter abschaltet - nicht
die Dioden durchbrennen, sondern die Sicherung

Autor: F. W. (gringo01)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo...ja, das mit den Dioden ist eine sehr gute Idee. Werde ich 
eventuell aufgreifen. Dioden habe ich genügend, einen Versuch ist's 
wert. Danke sehr für den Tip, leuchtet mir ein. :-)

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> in Reihe, und zwar so viele, so dass die ca. 1A abziehen.

Aua. Dioden ziehen keinen Strom ab.
Als Z-Diode eignen sich 40 PN-Übergänge auch nicht wirklich.

Das sind schon üble Vorschläge.

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
>Aua. Dioden ziehen keinen Strom ab.

Wenn man den Umrichter und die Dioden-Kette als parallelgeschaltete
Verbraucher betrachtet, wird sich der Strom in die Zweige aufteilen
und der Umrichter zieht etwa 6A und die Diodenkette etwa 1A.
Somit ziehen die Dioden dem Umrichter 1A ab. Soviel zum Aua.

>Als Z-Diode eignen sich 40 PN-Übergänge auch nicht wirklich

Ein berechtigter Einwand. Wenn die PV Spannung etwas niedriger liegt,
so dass der Umrichter 6A ziehen würde ohne dass die Dioden notwendig
sind, werden letztere doch noch einiges an Strom abzweigen, weil
die ja nicht scharf sperren begünstigt durch die Reihenschaltung.

Hier wäre eine 'aktive Z-Diode' mit scharfer Kennlinie wesentlich 
besser:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/texasins...
Gemeint ist die Schaltung Seite Figure 21

>Das sind schon üble Vorschläge.
Als übel empfinde ich destruktive Kritik, die keinem hilft.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> wird sich der Strom in die Zweige aufteilen
> und der Umrichter zieht etwa 6A und die Diodenkette etwa 1A

Nein.

So bald auf Grund der ausreichend hohen Spannung von sagen wir mal 29V 
an die die Anzahl der Dioden angepasst ist, sagen wir 30 Stück, bei 25 
GardC ein nennenswerter Strom zu fliessen beginnt, nach diesem 
Datenblatt
http://www.soselectronic.com/a_info/resource/b/dio...
von 1A (weil die Spannungsschwelle der Dioden überschritten wird),
erwärmen sich auch die Dioden, schliesslich hat das Gehäuse 25 K/W und 
man hat 1W Verlust pro Diode, also schon mal auf 50 GradC. Bei 50 GradC 
fliesst aber bei den verfügbaren 0.966V mehr Strom, nach Diagramm 
geschätzt schon 1.3A, macht 1.3W Verlust und 57.5 GradC Diodentemperatur 
welches noch mehr Strom bedeutet, so 1.5A also 1.5W also 62.5 GradC die 
zu noch mehr Strom führen, bei noch heisseren Dioden, bis sie bei 125 
GradC und 3A ihre Grenzwerte erreicht.

Es ist eine blöde Idee, die temperaturabhängige Diodenspannung zum 
Abzweigen eines Teil des Stroms verwenden zu wollen, das funktioniert 
nicht.

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>...zu noch mehr Strom führen, bei noch heisseren Dioden,
> bis sie bei 125 GradC und 3A ihre Grenzwerte erreicht.

Wo er recht hat, hat er recht.

Bleibt noch die aktive Schaltung, wobei hier der TL431
als Referenz für gute Konstanz der Z-Spannung sorgt.

Autor: eProfi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hätte ein passendes Modul für Deinen Umrichter: 40V 5A 200W
Sanyo HIP-200 6*12=72 Zellen  (40V / 72 Zellen = 0,555V/Zelle)

Wieviele Zellen hast Du in einem Modul? Vermute mal 54-64.
DC-DC dazwischen bringt nichts wg. MPP und Verlusten.

Die einzige Lösung wäre: ein passendes (kleineres) Modul mit 6-12V in 
Reihe schalten.

Dein Modul ist für 24V-Anlagen gedacht, der Umrichter für 36V.


Aufwendig erzeugte Leistung verbraten ist die denkbar ungünstigste 
Lösung.

Notfalls kannst Du überschüssigen Strom in einen zwischengeschalteten 
Puffer-Akku speisen.

Magst Du einen Deiner Umrichter verkaufen? Dann würde mein Modul nicht 
lastlos (=nutzlos) rumhängen.

Andere Lösung: Einstrahlwinkel verkleinern (schrägstellen)

ganz schlechte Idee: Zellen teilweise abschatten / verdunkeln  --> Hot 
Spots.  Solarmodule müssen unbedingt gleichmäßig beleuchtet werden.

Viel Erfolg

Autor: eProfi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aha, gerade recherchiert:
die Gridfit250 gibt es in drei Ausführungen:
LV (low voltage)  für 26-50V  (nominal 36V) 6,6A
MV (medium volt.) für 38-75V  (nominal 48V) 3,5A (?!? so wenig Strom)
HV (high volt)    für 54-120V (nominal 72V) 3,3A


Suche mal nach
"Berechnungshilfe für Minderertrag durch Abweichung von der optimalen 
Ausrichtung und Neigung"

habe gerade wenig Zeit...

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.