Berechnung/Schaltung Shuntregler

[Stefan Eberherr (Gast)]

Hallo Allerseits,

ich suche Hilfe bei der Berechnung/Schaltung eines einfachen
Shuntreglers.
Meine Elektronikkenntnisse sind leider schon sehr eingerostet.

Vorhaben: meine PV-Solarmodule haben eine Leerlaufspannung von
~29V (im Winter ev.33V) der Wechselrichter hat aber eine
Obergrenze von 28V. Darüber läuft er nicht an und nimmt keine
Leistung ab. Im laufenden Betrieb liegt die Spannung bei ca.
23V und die Schaltung ist ausser Betrieb.

Mein vorhaben ist nun bei >27V die Solarzellen mit Strom
zu belasten (verbraten) damit die Spannung nicht weiter
als auf 27V Steigen kann bis der Wechselrichter die
Leistung abnimmt.

Der Kurzschlussstrom der Module liegt bei ca. 22A, bei
Pmax (23V) sind es 19A. Ich weis noch nicht auf welchen
Strom ich T2 auslegen soll aber ein MJ11016G (30A) sollte reichen.
Z-Diode mit ~24V ist auch klar, kann ich ja noch feinabstimmen.

Bei der restlichen Auslegung der Schaltung bin ich leider überfordert.

Vielleicht könnte jemand helfen.

Besten Dank,
Stefan

[Martin D. (martin_d69)]

Sach mal Stefan, findest du deine Idee eigendlich schön?
Ich bin ja eher ein Freund von Effizienz...

Nun zu deiner Sache, der Transistor darf 200W maximal wandeln bei 25°C
Wie lange liegen deine 400W-500W denn an?
Du musst damit der Transistor nie über 200W verheizt die übrige Leistung 
in einen widerstand abführen, eigendlich eine Schande...
Ich hätte da schon echt Angst bei solchen basteleien, nachher fackelt 
die Bude ab und und du sagst "naja, ich dachte ein 30A Transistor 
reicht"

Ich Sage mal jetzt das der Wechselrichter Kacke ist, wieso holst du dir 
nicht einen der dafür ausgelegt ist?

[besupreme (Gast)]

Für die Schaltungauslegung wäre eine Kennlinie der Module gut. Daraus 
ablesen, wieviel Strom bei voller Bestrahlung und 27V höchstens fließt. 
Das ist die Berechnungsgrundlage.

Angehängte Schaltung ist für dauerhaft 33V berechnet und macht ca 6A 
nieder. Damit dürftest du das Modul vermutlich in den Arbeitsbereich 
deines Umrichters runterziehen können. Vergleiche das mit der Kennlinie 
deiner Module.

Vorsicht zusammen max. 165W braucht ordentlich Kühlung!

[Stefan (Gast)]

Martin D. schrieb:
> Sach mal Stefan, findest du deine Idee eigendlich schön?
> Ich bin ja eher ein Freund von Effizienz...
>
> Nun zu deiner Sache, der Transistor darf 200W maximal wandeln bei 25°C
> Wie lange liegen deine 400W-500W denn an?
> Du musst damit der Transistor nie über 200W verheizt die übrige Leistung
> in einen widerstand abführen, eigendlich eine Schande...
> Ich hätte da schon echt Angst bei solchen basteleien, nachher fackelt
> die Bude ab und und du sagst "naja, ich dachte ein 30A Transistor
> reicht"
>
> Ich Sage mal jetzt das der Wechselrichter Kacke ist, wieso holst du dir
> nicht einen der dafür ausgelegt ist?

Hallo Martin,

schön nicht, aber leider notwendig.
Ich will auch Effizienz, darum kommt auch ein Längsregler
eigentlich nicht in Frage.
Das Problem liegt eher an den Zellen, mir ist kein Wechselrichter
bekannt der dazu passt. Meiner geht von 12-28V der nächste von 24-50.
Damit bin ich aber ausserhalb von Pmax der Zellen (~23V).
Auch eine andere Verschaltung der Module funktioniert nicht.
Ein WR wo der Arbeitspunkt passt kann max. 90V Eingangsspannung, ich 
habe
aber evtl. bis zu 100V.

Ausreichende Kühlung (mittels Lüfter) Temperaturüberwachung und evtl. 
Lastabwurf sind selbstverständlich (auch bei Stromausfall). Dafür habe
ich fertige Module.

Sobald der WR die Module ausreichend mit Strom belastet (10-15sec.) 
bricht
die Spannung sowieso auf <24V zusammen und somit habe ich durch die 
Schaltung
keine Verluste mehr.

@besupreme

hier mal die Kennlinien,
wenn ich sie richtig lese kann es vorkommen dass ich wirklich bis zu 20A
verheizen muss (Modul kalt und max Einstrahlung). Kommt eigentlich nicht
vor, aber die Schaltung sollte dafür ausgelegt sein.

Für welche Spannung muss ich die Schaltung auslegen - eigentlich doch
27V - dann sollte sie ja gegensteuern damit die Spannung nicht weiter 
steigt.

Beste Grüße
Stefan

[Krangel (Gast)]

Hi,
da es ausreicht die Spannung zwischen 12 und 28V zu halten, würde ich 
keine Leistung in einem Transistor verbraten.
Einfach mit einem FET Lastwiderstände einschalten und fertig.
Die Schaltung im Anhang ist, in dieser Dimensionierung, aber nicht 
praxiserprobt, deshalb keine Garantie für Rauch und Gestank.

Grüße

[Stefan (Gast)]

@Krangel

ein sehr interessanter Ansatz, so würde es auch gehen, mittels
Spannungsüberwachungsrelais und Lastwiderständen habe ich es
auch schon versucht, allerdings war die "Regelung" natürlich
viel zu langsam und hat die Spannung zu weit einbrechen lassen.

Deinen Vorschlag werde ich mal überdenken und einen Versuch starten.

Besten Dank - natürlich auch an alle Anderen.

Gruss
Stefan

[Julian B. (julinho)]

Warum schaltest Du die Module nicht einfach in Reihe?

[Reinhard Kern (Gast)]

Hallo,

es müsste doch reichen, sicherheitshalber die Last nur für ein paar 
Sekunden einzuschalten, dann läuft dein Wandler an oder es ist eh was 
kaputt. Dann musst du nicht für hunderte Watt Dauerbelastung auslegen.

Was ich nicht verstehe: wenn dein Wandler läuft, ist ja alles ok, nur 
der Start ist ein Problem - aber wie kommen deine Module plötzlich von 
Null auf Hundert? Hast du einen Sonnen-Switch?

Gruss Reinhard

[(prx) A. K. (prx)]

Martin D. schrieb:
> Ich bin ja eher ein Freund von Effizienz...

Solange die Sonne keine Rechnung schickt ist Effizienz im Leerlauf wenig 
relevant.

[Krangel (Gast)]

HI,
Stefan schrieb:
> mittels
> Spannungsüberwachungsrelais und Lastwiderständen habe ich es
> auch schon versucht,

vermutlich waren die Schaltschwellen falsch gewählt.
Der Lastwiderstand muss so gewählt werden, dass die Spannung bei allen 
Betriebsbedingungen zwischen der Hysterese liegt. Der Wechselrichter 
muss die Spannung unter die untere Schaltschwelle ziehen. Tut er es 
nicht, läuft der Shunt parallel zum Wechselrichter.
Zieht der Lastwiderstand die Spannung unter die untere Schwelle schwingt 
der Shunt und wird abrauchen.

Grüße

[Stefan (Gast)]

@Krangel

das mit den Lastwiderständen wird sich nicht machen lassen, wenn sie
Schaltung nicht "takten" darf wird das nicht funktionieren.
Solarmodule haben die Eigenschaft bereits bei wenig Licht volle
Spannung aber nur wenig Strom zu liefern.

Dann bin ich wohl wieder am Anfang mitm Transistor welcher regelt.

@Reinhard

ich hatte heute zum ersten Mal die Möglichkeit den WR bei sehr guter
Sonne zu beobachten. Wenn er startet dauert es doch 10-20 Sekunden bis
er den Strom so weit steigt dass die Spannung einbricht.
Die Wechselrichter haben die Eigenart manchmal die Last abzuwerfen und
dann die Regelung von neuem zu starten. Wenn dies bei Sonne max passiert
habe ich viel Strom zu vernichten bis die Spannung auf <27V fällt.

@Julian

dann brauche ich einen neuen Wechselrichter der mit ~100V 
Leerlaufspannung
und Pmax Bereich 50-80V klarkommt, es gibt eine Firma der fast passt 
aber
nur 90V Leerlauf abkann. Sonst hätt ich diese Möglichkeit schon in 
Betracht
gezogen.

Beste Grüße
Stefan

[over f. (sasserbaer)]

Ich schmeiße auch mal ne Schaltung auf den Markt. R6 und M1 müssen noch 
bezüglich der Leisung angepasst werden.
Damit werden die PV-Module ab 27V belastet damit die Ausgangsspannung 
nicht weiter ansteigt. Unter dem Wert findet keine Belastung statt.
Vieleicht hilfts ja weiter.

[besupreme (Gast)]

Hab grad nachgelesen, da sind ja die Kennlinien. Also im Winter wäre die 
höchstmögliche Belastung der Shunt - Schaltung bei konstanter 
Sonneneinstrahlung. Da vor einiger Zeit in einem anderen Forum das Thema 
MPP bei verschiedenen Jahreszeiten durchgekaut wurde, hier mal 
Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenschein und zum Vergleich: 
Damals wurde gemessen südlich von München: Sommer max. 900W/m², Winter 
unter 650W/m². Mit diesen Werten und der Kennlinie ergibt sich, daß du 
vermutlich doch nicht ganz so viel Leistung verbraten mußt, wie die 
Maximalwerte hergeben. Außer die Anlage steht viel weiter südlich oder 
sehr hoch.

Trotzdem ist es natürlich notwendig, daß dein Regler notfalls diese 
theoretische Maximalleistung verträgt. Man weiß ja nie.

Zu den Reglern, die hier vorgeschlagen wurden: Mir persönlich gefällt 
die Schaltregler-Idee von Krangel sehr gut. Allerdings muß bei allen 
schaltenden Reglern 'irgendwo' vor der Schaltung eine Pufferkapazität 
vorhanden sein.

Ich hab vorhin mal ein wenig mit einer Zweipunktregler - Simulation 
herumprobiert, bei 20A halte ich da mindestens 2000uF für sinnvoll. Ein 
Teil dieser Kapazität kann allerdings schon durch deine Anlage gegeben 
sein, da sowohl die Solarmodule eine Eigenkapazität aufweisen als auch 
dein Wandler Kapazitäten verbaut hat.

[Reinhard Kern (Gast)]

Stefan schrieb:
> Die Wechselrichter haben die Eigenart manchmal die Last abzuwerfen

Und das soll die Zukunft der Stromversorgung Deutschlands sein? Sowas 
würde ich weder zur eigenen Versorgung verwenden noch ans Netz 
anschliessen.

Gruss Reinhard

[Stefan (Gast)]

Hallo an alle,

ich denke das Thema hat sich erledigt, ich werde mich zwar noch
etwas damit beschäftigen aber DER Wechselrichter hat sich
für mich erledigt - zu unstabil (ist zwar ein deutsches Modell - aber
doch eher Chinasch...)

Ich habe jetzt doch noch einen WR gefunden welcher mit meiner Spannung
harmoniert - kostet nur etwas mehr.

Dennoch herzlichen Dank für die vielen Tipps und Gedanken.

Beste Grüße
Stefan