Hallo Forengemeinde,
ich werde mit Ende des Sommers wohl ein gebrauchtes
Niederspannungs-Solarmodul (afaik ungefähr 6V, 40W peak) geschenkt
bekommen. Dieses wäre eigentlich ideal, um meine Gartenhütte mit einem
kleinen, ansonsten nicht mehr gebrauchten Fernseher (36cm Diagonale,
Röhre) auszurüsten.
Klar, mit den 40 Watt Spitzenleistung des Moduls wird das nix. Daher
habe ich vor, der Gartenhütte noch eine Blei-Vlies-Batterie zu
spendieren und mittels günstigem Kfz-Wechselrichter den Fernseher aus
dem Akku zu betreiben.
Da das ganze günstigst sein soll (das Solarmodul bekomme ich gratis und
den Wechselrichter habe ich schon, und so eine Batterie lässt sich
sicher auch relativ billig auftreiben - muß ja nicht fabrikneu sein),
dachte ich daran, mir das "Zwischenstück" von Solarmodul auf
Blei-Batterie selbst zusammenzubasteln.
Da ich noch einen Ringkern-Transformator 230V auf 2x12V / 30 VA hier
rumliegen habe, für den ich derzeit ebenfalls keinen sinnvollen
Verwendungszweck in absehbarer Zeit sehe, würde ich diesen verwenden.
Einen ersten, schnell zusammengeschusterten Schaltungsentwurf habe ich
angehängt. Das Funktionsprinzip ist wie folgt:
Ein OP-Amp vergleicht eine mittels Poti einstellbare Referenzspannung
mit der Spannung des Akkus. Der Ausgang dieser Vergleicherschaltung geht
auf einen spannungsgesteuerten Oszillator. Der Oszillator schaltet zwei
Transistoren, welche die Wicklungen (hier Primärwicklungen, im vom
Hersteller des Transformators vorgesehenem Anwendungsfall die
Sekundärwicklungen) meines Ringkerns abwechselnd mit der Spannung aus
meinem Solarmodul beaufschlagen. Auf meiner Sekundärseite richte ich
gleich und lade den Akku.
Falls die Referenzspannung größer als meine Akkuspannung ist, dann gibt
der OP mehr Spannung aus, der VCO erhäht seine Frequenz und dadurch
sollte mehr Energie ubertragen werden. Wenn der Akku jedoch voll ist,
dann ist die Akkuspannunung grösser als die Referenzspannung, der VCO
wird langsamer bis langsamst.
Nun meine Fragen:
Kann man das so machen oder ist meine schnell hingerotzte Schaltung
kompletter Murks? Den Glättungskondensator am Ausgang kann ich
eigentlich weglassen, oder irre ich in diesem Fall? Lohnt es sich,
zwischen dem Ausgang des OPs und der Spannung des Solarmoduls noch einen
Komparator einzplanen, damit mein "Schaltregler für Arme" nicht lädt,
falls die Spannung vom Solarmodul zu gering ist (weil es dunkel ist, da
grade ein Wolkenband Chemtrails vorüberzieht)?
kann man noch etwas wesentlich besser machen, ohne die Gesamtausgaben
wesentlich zu erhöhen?
Ich weiß, daß hier viele kompetente Leute unterwegs sind, ich würde mich
freuen, wenn diese Kommentare abgeben würden. Und es soll sich keiner
scheuen, auch harsche Kritik anzubringen, ich lerne gerne.
Vielen Dank an das Forum.
Ich habs mir mal durchgesehen.
Das Ding sollte funktionieren. Allerdings nicht gut....
Was mir auffällt:
-Du brauchst einen Treiber für die Schalter. Du könntest sie allerdings
auf die GND-Seite legen, also als Low-Side-MOSFETs nutzen, das könnte
dann vielleicht ohne Treiber funktionieren (mal ins Datenblatt des VCO
sehen, wie hoch der Ausgangsstrom ist, wenn er zu niedrig ist, schalten
die MOSFETs langsam und sie erwärmen sich).
-Das übersetzungsverhältnis 12/230 ist zu hoch: Wenn nun an der
Primärseite die 6V Leerlaufspannung des PV-Moduls anliegen hast du an
der Sekundärseite über 100V. Die Spannung auf der Sekundärseite kackt
sofort ab, so dass du auf der Primärseite nur noch ca. 0,7V haben wirst.
Dann fließt zwar nach wie vor Strom, aber die Solarzelle ist weit weg
vom Maximum Power Point. Das heißt, du bewegst dich dann im folgenden
Diagramm auf der linken Seite. Es fließt zwar der volle Solarstrom,
allerdings fällt kaum Spannung am Trafo ab, das heißt, es wird kaum
Energie übertragen. Besser wäre ein Übersetzungsverhältnis von 1/3 oder
so.
http://www.volker-quaschning.de/articles/fundamentals3/figure3.gif
Ich würde eher eine andere Wandlertopologie vorschlagen. Was du da hast
nennt sich "Gegentaktdurchflußwandler".
Probiers mal mit einem einfach Boost-Converter oder einem Sperrwandler.
Als Drosseln kannst du vielleicht auch dort deine Spule nutzen.
Sperrwandler ist natürlich Blödsinn, dort brauchst du wieder einen
Trafo.
Falls du mehrere Solarzellen auftreiben kannst, sie in Reihe schaltest,
so dass du die 14V Ladespannung für die Batterie erzeugen kannst, dann
kann ich dir eine Schaltung geben, die den Akku laden sollte! Dann
kannst du einfach Batterie und Solarzellen zusammenschalten, die
Batterie wird dann automatisch geladen. Wichtig ist nur eine Logik und
ein Schalter, der die Batterie abtrennt, sobald sie voll ist.
Hallo hoderlump,
vielen Dank für's Drübergucken! Ich bin ja schon 'mal beruhigt, daß
meine Schaltung zumindest grundsätzlich funktionieren sollte. Vielen
Dank auch für Deine Bemerkungen und Verbesserungsvorschläge.
Hier möchte ich nochmal genauer nachfragen:
> Das übersetzungsverhältnis 12/230 ist zu hoch
Lohnt es sich, den Kern neu zu wickeln? Bringt man das überhaupt selbst
halbwegs so gut hin wie die Profis, oder verschlimmbessert man da mehr,
weil man gegenüber einer fabrikmäßig hergestellten Wicklung nur eine
mangelhafte Kopplung zusammenbringt.
> Die Spannung auf der Sekundärseite kackt sofort ab, so dass du auf der> Primärseite nur noch ca. 0,7V haben wirst.
Das verstehe ich ehrlich gesagt nicht ganz. Kann denn die Primärseite
überhaupt auf weniger als die Spannung vom Solarmodul abfallen?
Würden zusätzliche Kondensatoren über den Primärwindungen Abhilfe
schaffen?
> Du brauchst einen Treiber für die Schalter. Du könntest sie allerdings> auf die GND-Seite legen, also als Low-Side-MOSFETs nutzen
Stimmt, das wäre sowiso besser, danke für den Rat.
Übrigens habe ich heute beim Herumstöbern den Fairchild FAN7387
gefunden, das ist ein Halbbrückentreiber, der schon einen Oszillator
integriert hat.
Natürlich hat sich jetzt die Frage aufgetan, welche Schaltfrequenz ich
wählen soll. So aus dem Bauch heraus hätte ich für meinen Anwendungsfall
die Frequenz zwischen 1/3 Hz bei vollem Akku rauf bis zu vielleicht 1
kHz bei leerem Akku variieren lassen. Also ziemlich langsam im Vergleich
zu "echten" Schaltnetzteilen, damit die Schalt- und
Ummagnetisierungsverluste gering bleiben.
Gibt's da eine Faustregel, wie man die brauchbarste Frequenz
überschlagsmässig rausbekommt?
Vielen Dank und Sorry, daß ich jetzt noch mehr Fragen habe.
Puuuhhh....
Ich schreib grad in meiner Masterarbeit ein Kapitel zu Trafos in
Schaltnetzteilen. Eigentlich ist die Geschichte nicht schwierig, es gibt
nur eine Hand voll Formeln, die beachtet werden müssen.
Wenn dein Trafo bisher für 50Hz ausgelegt war, dann sollte man ihn auf
keinen Fall mit einer kleineren Frequenz betreiben, da er sonst in die
Sättigung geht. Im kHz-Bereich kann es sein, dass die Streuinduktivität
zu hoch wird und kein Strom mehr fließt..... Besser wäre, das
Tastverhältnis, also die PWM zu regeln und die Frequenz fest auf z.B.
50Hz einzustellen... Das habe ich gestern nicht bedacht, aber ich
glaube, mit einem VCO klappt das nicht.
Neu wickeln sollte kein Problem sein. Ein gutes Buch dazu ist die
Kories-Schmidt-Walter: Taschenbuch der Elektrotechnik, S. 597.
Die Wicklungszahl ist abhängig von der Frequenz. Wenn sie zu gering ist,
geht der Trafo in die Sättigung. Also am besten an der
Original-Wicklungszahl orientieren. Die optimale Frequenz für deinen
Trafo ist 50Hz. (Nehm ich mal an)
Wenn du die Frequenz halbierst musst du auch die Wicklungszahl
halbieren.
Wenn du die Spannung erhöhst, musst die Wicklungszahl erhöhen.
Z.B. wenn du die Spg. der 12V-Seite auf z.B. 120V erhöhen willst, dann
musst du einfach nur 10 so viele Windungen aufbringen.
Wenn du statt 50Hz 200Hz nutzen willst, dann nimmst du 3/4 Windungen
weniger.
Vorsicht: Im kHz-Bereich kanns eben Probleme geben, wenn die
Steuinduktivität zu hoch ist, was bei dieser Bauform ziemlich sicher
ist. Das heißt, dann werden deine Schalter auch stark gefordert. Lieber
bei einer niedrigen Frequenz bleiben. Und du kannst den Primärwicklungen
noch Freilaufdioden spendieren, damit deine MOSFETs nicht durchschlagen.
Solaris(t) schrieb:> Das verstehe ich ehrlich gesagt nicht ganz. Kann denn die Primärseite> überhaupt auf weniger als die Spannung vom Solarmodul abfallen?
Ja, das Solarmodul ist keine Spannungsquelle wie eine Batterie.
Eigentlich ist ein Solarmodul eine Stromquelle. Ich hab dir oben ein
Bild verlinkt, der Arbeitspunkt der Solarzelle stellt sich nach der Last
ein und wandert zwischen links (U=0, I=max, "Kurzschluss") und rechts
(U=max, I=0, "Leerlauf"). Wenn die Last eine Spannung von 0,7V hat, dann
wird sich der Arbeitspunkt auch an dieser Stelle einpegeln. Du musst
dafür sorgen, dass du dich in der Nähe des Maximum Power Point (MPP)
einfindest. Solarwechselrichter machen genau das.
Schau doch nochmal genau nach, wie hoch die Leerlaufspannung deiner
Solarzelle sein wird.
> Würden zusätzliche Kondensatoren über den Primärwindungen Abhilfe> schaffen?
Nein, wenn diese sich entladen haben, sind sie wirkungslos.
Vielen Dank für die ausführlichen Erklärungen, nun ist mir eigentlich
alles klar. Also alles so, wie ich eigentlich vermutet habe. Bis auf die
Kondensatoren über die Primärwicklungen, obwohl eigentlich klar ist, daß
sich die entladen. Und wenn man dann dann noch Dioden reinbauen würde,
dann würde der Wirkungsgrad ja noch bescheidener.
Danke auch für die Aufklärung, daß die Spannung aus dem Solarmodul sehr
wohl gegen 0 gehen kann, ich dachte immer, da gibt's so eine Art
Mindestspannung.
Solar und Schalnetzzeugs ist bis jetzt nicht mein Spezialbereich, ich
werde mich da 'mal in nächster Zeit einlesen.
Da es sich sowiso nur um ein Bastel- und Hobbyprojekt handelt, werde ich
mit meiner Schaltung einfach 'mal herumprobieren, sobald ich das Modul
bekommen habe.
Wie gesagt, vielen Dank für Deine Hilfe. Möge der Herr Dich segnen (oder
etwas in Deinem Weltbild vergleichbar Gutes geschehen, sei es besseres
Karma, weniger Leben bis zur Wiedergeburt, eine Besondere Heizleistung
durch den heiligen Heizkörper, etc).
Ich danke Dir und wünsche viel Erfolg bei Deiner Arbeit!
Solaris(t) schrieb:> Wie gesagt, vielen Dank für Deine Hilfe. Möge der Herr Dich segnen (oder> etwas in Deinem Weltbild vergleichbar Gutes geschehen, sei es besseres> Karma, weniger Leben bis zur Wiedergeburt, eine Besondere Heizleistung> durch den heiligen Heizkörper, etc).
Ich liebe deinen Humor, Sonniger! Danke und viel Erfolg! :-D
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