Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MPPT nur mit Spannung bestimmen


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von Ingo Scharmacher (Gast)


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Hallo Liebe Mitstreiter,
hat jemand Erfahrung, den MPPT über die maximale Spannung abzutasten ?
Der Gedanke dahinter ist, dass die maximale Leistung bei der höchsten 
Ladespannung übertragen wird.
Ich habe es für 12V Bleiakkus versucht, aber es ergibt sich (noch ;-) 
kein stabiler Arbeitspunkt. Die Spannungsdifferenz ist auch sehr gering 
von Messpunkt zu Messpunkt, so dass wahrscheinlich größere Zeitabstände 
für die Messintervalle sinnvoll wären.
Der Programmablauf wäre vorschlagsweise so:

1. Spannung Ut1 messen
2. PWM Pulsbreite erhöhen oder veringern
3. warten (um eine messbare Ladung auf den Akku zu bekommen)
4. Spannung Ut2 messen
5. Spannungen vergleichen
6. wenn Ut1>Ut2 weiter bei 1., PWM 2. erhöhen
7. wenn Ut1<=Ut2 weiter bei 1., PWM 2. verringern

Für einen gleichzeitig belasteten Akku wäre wahrscheinlich die Ladung 
mit Kontantspannung oder klassische MPPT günstiger, da die MPPT 
Bestimmung hier zu falschen Ergebnissen führt.

Vielen Dank und einen schönen Sonntag!!

von solala (Gast)


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Durch den Innenwiderstand des Akkus sollte sich die Akkuspannung 
eigentlich ohne große Verzögerung mit dem Ladestrom verändern.
Voraussetzung ist natürlich, dass sich die Belastung des Akkus während 
der Messungen nicht verändert.
Einfacher wäre daher IMO über einen Shunt, über den NUR der Ladestrom 
und nicht der Entladestrom fließt, tatsächlich den Ladestrom zu 
maximieren

von Simpel (Gast)


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Bleiakkus lade ich per Solarmodul geregelt auf MCCT (Maximum Charge 
Current). Das ist die einfache Stromoptimierung für das Gesamtsystem 
(Solarpanel + StepDown). Die max. Leistung des Panels braucht man 
hierfür nicht. Ein auf konstante Eingangsspannung modifiziertes 3,80€ 
8A-Schlitzaugen-Step-Down-Modul mit Shunt und OP onboard, plus ein 
Attiny85 der per pwm auf den FB einwirkt und etwas Code, reichen dafür, 
sowie für das mehrstufige Ladeprocedere.

von Wolfgang (Gast)


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Ingo Scharmacher schrieb:
> Der Gedanke dahinter ist, dass die maximale Leistung bei der höchsten
> Ladespannung übertragen wird.

Die maximale Leistung wird übertragen, wenn die Leistung, also das 
Produkt aus (Lade-)Spannung und Strom maximal ist.

Wen willst du überhaupt mit PWM pulsen - doch nicht etwas den Ausgang 
eines Solarpanels?

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Sollte beim unbelasteten Akku funktionieren.

Die meisten MPP-Tracker haben sowieso keinen ganz stabilen Arbeitspunkt, 
sie pendeln langsam in einem engen Bereich um das Maximum und laufen 
dadurch auch Änderungen der Betriebsbedingungen hinterher.

Ich vermute, daß Deine Sollwert-Regelung zu schnell arbeitet. Du kannst 
den Sollwert sehr langsam verschieben. Dann braucht der Regler beim 
Start vielleicht ein paar Minuten um den MPP zu finden, aber er wird von 
Änderungen wie Wolken, Temperatur der Solarmodule oder Änderungen der 
Akku-Ladespannung nicht so schnell aus dem Konzept geworfen.

von THOR (Gast)


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Ben B. schrieb:
> aber er wird von
> Änderungen wie Wolken, Temperatur der Solarmodule oder Änderungen der
> Akku-Ladespannung nicht so schnell aus dem Konzept geworfen.

Gerade die sollen ja ausgeregelt werden. Also im Sekundenbereich sollte 
die Regelung schon arbeiten.

So ne Strommessung ist jetzt auch nicht irre kompliziert, gerade in 
Zeiten von Arduino Gedöns auf Ebay.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Da wäre jetzt die Frage ob sich das lohnt, also wie weit liegt der MPP 
bei voller Sonneneinstrahlung vom MPP bei einer vorbeiziehenden Wolke 
weg. So schnell kühlen die Module nun wieder auch nicht ab (was eine 
Verschiebung des MPP verursacht).

von Mani W. (e-doc)


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Sieh Dir die Leistungskurve Deines PV-Moduls an bei verschiedenen
Einstrahlungen...

von ingo (Gast)


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Guten Morgen,
vielen Dank für die vielen Interessanten Hinweise, insbesondere MPPC 
kannte ich noch nicht, aber sehr einleuchtend und zielführend!!!
Grundsätzlich sollte der Regler ja deutlich schneller arbeiten als die 
Regelstrecke, ansonsten lässt sich bei zu hohen Strecken oder Regler- 
Zeitkonstanten nicht mehr viel regeln. Ein "Schwingen" um den 
Arbeitspunkt ist ja gewünscht, selbst bei niedrigster ADC Abtastrate ist 
dies immer schnell genug. Es ergibt sich so relativ ein stabiler 
Arbeitspunkt für den MPP.

Eine andere Frage ist für mich die Strombelastung der Schottky Diode im 
Step Down Modul. Trifft hier dU=L*(dI/dt) zu für den Peak zu und für die 
Dauerstrombelastung das Integral über eine PWM Periode?

Einen erfolgreichen und angenehmen Tag!

von Ingo Scharmacher (Gast)


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Hallo Mitstreiter,
hier ein Zwischenstand des Projektes:
Der MPP läuft sehr zufriedenstellend seit ca 8 Wochen am 270 W PV Modul!
Die Messung erfolgt über einen 0,001 Ohm Shunt. 1 mOhm.
Die Ausregelzeit für einen 75 % Leistungssprung ist <0,5 sek. Der MPP 
Arbeitspunkt wird ab etwa 10 % der Nennleistung stabil gehalten.
Den größten Zeitaufwand hatte ich für den kleinen Sperrwandler und der 
Suche nach dem richtigen Kern verbracht, aber dank eurer Hinweise und 
vielen geduldigen Ringkernwindungen ging auch das. Der Strombedarf der 
gesamten Regelung ist etwa 20 mA bei 12 V.
Nun sind bei höherer Leistung >6A noch gedämpfte Oberwellen kleiner 
Amplitude ca 2V um die 300 kHz messbar.
Mit einem Keramik C lassen diese sich nicht kurzschliessen. Wäre hier 
ein Ferritring mit "symmetrischer Doppelwindung" die richtige Wahl ? 
Oder muss hier wieder ein Eisenpulver Kern verwendet werden ?

Vielen Dank und einen schönen Feiertag!

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ferrit-L als Tiefpaß mit einem C. Eisenpulver geht auch, ist aber 
ineffektiver und eher für hohe Frequenzen im MHz-Bereich sinnvoll. Der C 
muß halt niedrigen ESR haben und als Vierleiteranschluß angeschlossen 
werden.

Ist das jetzt ein MPPC oder wie die richtige Abkürzung ist? Gibts da 
etwas ausführlichere Infos?

von ingocb (Gast)


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Ja MPPC, ich werde noch Wirkungsgrade bestimmen bei verschiedenen 
Arbeitspunkten und diese bekannt geben, da bin ich mal gespannt auf das 
Ergebnis.
Mit einem Labornetzteil habe ich da keine guten Erfahrungen, da der MPP 
Regler die Strombegrenzung des Labornetzteils (Analog) überforderte und 
ich dort Transistoren wechseln musste. Ergo unter Livebedingungen am 
270W Heckert PV Modul.
Der nächste Schritt ist ein 36V/30A Laderegler für einen 5x270W PV 
String und anschließend noch ein Wechselrichter 230V/2KW/50Hz.
Also Ferritkern zur Entstörung, der muss offensichtlich keine 
magnetische Energie speichern, sondern nur "verheizen" wenn ich dies 
richtig verstehe.

danke&beste Grüße, ingo

von Michael B. (laberkopp)


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Ingo Scharmacher schrieb:
> Der Gedanke dahinter ist, dass die maximale Leistung bei der höchsten
> Ladespannung übertragen wird.

Falscher Ansatz.

Die Akkuspannung ist kurzzeitig betrachtet konstant.

Die maximale Leitung entsteht also bei maximalem Strom.

Nur der Strom führt über den Innenwiderstand des Akkus zu einer geringen 
Steigerung der Spannung, aber das ist wie du entdeckst schwer zu messen.

von R. M. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Die Akkuspannung ist kurzzeitig betrachtet konstant.
>
> Die maximale Leitung entsteht also bei maximalem Strom.
>
> Nur der Strom führt über den Innenwiderstand des Akkus zu einer geringen
> Steigerung der Spannung, aber das ist wie du entdeckst schwer zu messen.

Erschwerend kommt hinzu, wenn der Akku von einem Verbraucher belastet 
wird, dann sinkt die Akkuspannung ebenfalls, was den MPP-Regler zu einer 
(hier irrtümlichen) Reaktion veranlasst. Bei seltenen/langsamen 
Lastwechseln, ist dies sicherlich kein Problem, wenn aber am Akku auch 
Verbraucher mit häufigen, unregelmäßigen Lastwechseln hängen, kann das 
ein solches Konstrukt schon gehörig durcheinander bringen.

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> Die Akkuspannung ist kurzzeitig betrachtet konstant.
>
> Die maximale Leitung entsteht also bei maximalem Strom.
>
> Nur der Strom führt über den Innenwiderstand des Akkus zu einer geringen
> Steigerung der Spannung…

Eingangsstrom und -Spannung sollten von Ausgangsstrom und -Spannung 
getrennt werden. Der MPP-Regler in Buck-Bauweise regelt auf der 
Eingangs- nicht der Ausgangsseite. Da darf der Akku schlucken was er 
will. Im Prinzip hat man eine Konstantstromquelle (weil das Panel im 
Prinzip auch eine ist und sich die Qualität einer Quelle ohne 
nennenswerte Widerstände nicht nennenswert ändert).

Der Regler belastet folglich das Panel und was zu messen ist, ist die 
Spannung des Panels. Beim constant voltage power point tracking wird die 
UMPP benutzt und ggf. temperaturkompensiert. Entweder misst man dafür 
die Spannung unter Last und regelt den Strom (=PWM-Verhältnis) gemäß der 
konstanten Vorgabe. Thermisch wird mit einem NTC kompensiert, den man in 
den Spannungsteiler für die Modulspannungsmessung einbringt.

Man darf auch die Leerlaufspannung als proportional zur maximalen 
Leistung betrachten und darf in den Zyklen messen, die in der PWM als 
Lücken bleiben. Das Verhältnis zwischen Leerlaufspannung und UMPP wird 
oft experimentell ermittelt. Temperaturkompensation kann man sich dann 
sparen.

von Michael B. (laberkopp)


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Boris O. schrieb:
> Der MPP-Regler in Buck-Bauweise regelt auf der
> Eingangs- nicht der Ausgangsseite.

Nö, das ist reine Auslegungssache. Hat man am Ausgang einen Akku, kann 
man nutzen daß sich dessen Spannung kaum ändert, man also nur den Strom 
messen muss.

Eingangsseitig bei einem PV Panel müsste man Strom und Spannung messen 
und auch noch multiplizieren, analog also eher doof zu lösen.

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