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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leistungselektronik PV DCDC 800V => 48V


Autor: DCDC (Gast)
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Hallo,

ich höre aktuell an der Uni die Vorlesung Leistungselektronik und würde 
gerne mal wissen, wie das in der Realität realisiert wird. Daher habe 
ich mich auf die Suche gemacht, mir die Praxis anzugucken. Meine 
Vorstellung war folgende:

Eine PV Array (1 String) mit sagen wir mal 800V/10A. Darauf folgend ein 
DCDC Wandler mit MPPT. Hinter dem DCDC geht es weiter mit einem Speicher 
(z.B. 48V) und weiter ein weiterer DCDC gefolgt von einem DCAC um auch 
ins Netz einzuspeisen.

Soweit erstmal meine Grobe Vorstellung und jetzt mein Problem:

Ich dachte ich würde recht fix zumindest mal ein Blockschaltbild finden, 
wo meine Vorstellung zumindest mal grob aufgezeichnet sind, da ich mit 
sicherheit nicht der erste bin, der sich sowas ausdenkt.

Aber ich finde nur AN / Paper in denen auf ein PV Modul ein 
Hochsetzsteller folgt. In meiner Vorstellung brauche ich erstmal einen 
DCDC, der die Spannung runter setzt um die Batterie zu laden... Oder 
andres gesagt, macht man es nicht so, dass man 1000V durch 
Serienverschaltung der PV Modul erzeugt und dann diese auf die benötigte 
Spannung bringt? Mit den IGBTs und teilweise auch Mosfets die man so 
bekommt sind doch Sperrspannungen >1kV gut erreichbar. Warum finde ich 
also nichts? :)

Ich würde mich sehr freuen, wenn mir jemand ein paar Erklärungen oder 
Links schreibt.

Beitrag #5424732 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5424921 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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DCDC schrieb:
> Aber ich finde nur AN / Paper in denen auf ein PV Modul ein
> Hochsetzsteller folgt.
Vermutlich suchst du falsch.

> Oder andres gesagt, macht man es nicht so, dass man 1000V durch
> Serienverschaltung der PV Modul erzeugt und dann diese auf die benötigte
> Spannung bringt?
Nicht, wenn die "benötigte" Spannung so niedrig ist. Dann wäre eine 
andere Zusammenschaltung der Module sicher besser. Denn üblicherweise 
wird ja nach dieser "Solarzwischenkreisspanung" ins Netz eingespeist. 
Und die Netzwechselrichter brauchen tendenziell hohe 
Zwischenkreisspannungen um 600..700V für das gewünschte Ziel 
"Netzeinspeisung":
https://www.sma.de/produkte/solar-wechselrichter.html

Dein ziel ist aber vorrangig ein anderes...

> Hinter dem DCDC geht es weiter mit einem Speicher (z.B. 48V) und weiter
> ein weiterer DCDC gefolgt von einem DCAC um auch ins Netz einzuspeisen.
Warum machst du deine Akkuspannung so niedrig?

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Solarnewbie (Gast)
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Im Vorfeld: Ich bin auch kein Solarexperte. Trotzdem habe ich 
grundsätzlich Zweifel an der Sinnhaftigkeit der Frage- bzw. 
Problem-Stellung.

Vielleicht hat Lothar ja recht, und Du suchst nur falsch - ich weiß es 
nicht. Aber: Die Kombination PV-String 800VDC + Akku 48VDC ist schon 
ungünstig (und wird vermutlich nur "ungern" oder halt gar nicht so 
realisiert).

DCDC schrieb:
> macht man es nicht so (?)

Warum genau sollte man?

(Außer in "schulischen Aufgaben". Oder wenn vielleicht die Verschaltung 
des Strings schon besteht - aber der "original" Energiespeicher - egal, 
wieso - ersetzt, und das Ganze nun ungünstigerweise mit gerade diesem 
Akku kombiniert werden soll.)

Überleg mal, wieso man das bei einer komplett neuen Anlage so machen 
sollte. Aber vor allem: Geh mal konkret(er) darauf ein, was genau Du 
anstrebst (irgendwo zwischen Wissenszuwachs und einer speziellen 
Anwendung).

Möglicherweise wird zügig aufgedeckt, entweder wonach Du dabei suchen 
solltest (*), oder aber daß - wie gesagt - der Ansatz mehr oder weniger 
falsch ist.

(*) Vorerst nur ganz allgemein: Du suchst momentan nach einer recht eng 
spezifizierten, bzw. einer ganz bestimmten_Lösung - aber such doch mal 
nach (speziellen) Anwendungen, in denen sich genau dieses_Problem 
überhaupt stellt.

Das steigert stark die Chancen, dabei auf diese Lösung bzw. halt etwas 
ähnliches zu stoßen. Falls es das so gibt, wohlgemerkt.

mfg

Autor: DCDC (Gast)
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Die 48V waren beliebig. Mir ging es viel mehr um die Frage, warum 
überall Hochsetzsteller verwendet werden und man nicht auch mal einen 
Tiefsetzsteller einsetzt.

Dh. man baut sich ein 1kV PV Array aufs Dach, schaltet dahinter ein 
Tiefsetzsteller mit MPPT und läd einen Speicher der eine Spannung von 
600 bis 700V hat? Von da aus gehts weiter mit einem DCAC ins Netz?

Lothar M. schrieb:
> Vermutlich suchst du falsch.

Ich suche nach "Photovoltaic Buck", "Photovoltaic Step down", 
"Photovoltaic inverter" und das ganze noch in kombination mit "Battery"

Solarnewbie schrieb:
> Aber vor allem: Geh mal konkret(er) darauf ein, was genau Du
> anstrebst (irgendwo zwischen Wissenszuwachs und einer speziellen
> Anwendung).

Mir geht es in erster Linie um den praktischen Wissenzuwachs. Mich 
interessiert, wie man das umsetzen würde.

Autor: Solarnewbie (Gast)
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DCDC schrieb:
> Mit den IGBTs und teilweise auch Mosfets die man so
> bekommt sind doch Sperrspannungen >1kV gut erreichbar.

IGBTs sind immer noch Schaltfrequenz-beschränkt (Tailstrom etc.),
SiC FETs sind noch nicht all zu verbreitet (ziemlich teuer). So
bleibt es meist sinniger, mit (mindestens "etwas") niedrigerer
Spannung zu arbeiten.

Hilfreich für den Wissenszuwachs wäre wohl, ähnlich wie schon
geschrieben, viele, viele Dokumente zu diesen Themen zu lesen.

Oft stehen in der "Einleitung" (ob nun von kurzen Papern oder
ganzen Dissertationen) - teils ausführlich - die Gründe für die
Wahl, bzw. die Abänderung / partielle oder aber hin und wieder
sogar völlige Neuentwicklung der darin behandelten Topologie,
der Regelung, bzw. des Gesamtkonzeptes.

Ich mache es ehrlich gesagt genau so. (Obwohl mich der für mich
leider nicht mögliche Zugriff auf IEEE o. ä. manchmal sehr stört.
Ist man kein "offizieller Student", wird einem einiges verwehrt.)

Mein Wissen ist stark beschränkt, aber es entstand halt nicht
zuletzt durch intensive Recherche sowie Durcharbeitung der dabei
gefundenen Ergebnisse.

DCDC schrieb:
> Mir ging es viel mehr um die Frage, warum überall Hochsetzsteller
> verwendet werden und man nicht auch mal einen Tiefsetzsteller
> einsetzt.

Schlicht ein Ergebnis der Anforderungen, würde ich sagen.

Natürlich findet man bei Eingabe von "Step-Down MPPT" Treffer. Daß
es gar keine MPPT-Buck gäbe, stimmt daher so nicht. Echt nicht. Nur
geht es dabei i. A. darum, aus der PV-Zellenspannung (1S oder evtl.
2S, oder sonstiges - gibt es doch Zellen mit diversen V_out) dann
die "Gebrauchsspannung", eine niedrigere DC, zu gewinnen - und eben
nicht darum, ca. 1kV runterzubrechen. Wieso, sagte ich schon.

Ehrlich, DCDC: Fang an, zu suchen, und zu lesen. Und zwar fleißig.

Autor: DCDC (Gast)
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Buck - Boost Converter sind was ich suche. Ich dachte bisher wofür 
dieser  Boost im zusammenhang mit PV? Aber ist ja klar, ein PV-Modul ist 
ja im Grunde nichts anderes als eine konstantstromquelle. Dh. 1000V bei 
voller Sonne aber z. B. bei starker Bewölkung geht der MPP mit der 
Spannung runter und man muss die Spannung boosten um ein Netzspannung 
mit einem DCAC zu generieren. Hoffe das ist richtig so.

Solarnewbie schrieb:
> Ich mache es ehrlich gesagt genau so. (Obwohl mich der für mich
> leider nicht mögliche Zugriff auf IEEE o. ä. manchmal sehr stört.
> Ist man kein "offizieller Student", wird einem einiges verwehrt.)

Keinen Studenten im Umkreis?

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Hi,
Die PV Anlage ist normalerweise dazu gedacht, Energie ins Netz 
einzuspeisen. Die PV Spannung ist allerdings normalerweise geringer als 
der Spitzenwert der Netzspannung (sqrt(2)*400V im Dreiphasigen System 
und sqrt(2)*230V pro Phase). Ergo muss die PV Spannung auf eine Spannung 
geboostet werden, die höher ist als die Netzspannung, damit Strom (und 
somit Leistung) ins Netz fließen kann. Auch ist die PV Spannung nicht 
konstant (hängt von der Sonnenposition etc ab). Man braucht aber eine 
recht stabile DC Spannung zur Netzeinspeisung.

Der konventionelle Fall sieht also so aus:
PV (PV Spannung < Zwischenkreisspannung) -> Boost converter -> Konstante 
Zwischenkreisspannung (ca. 700V bei dreiphasigen Systemen) -> DC/AC 
Wandler -> Netz (sqrt(2)*400V/50Hz)

Dann gibt es Systeme, die ZUSÄTZLICH einen Energiespeicher anbieten, 
siehe Fig. 2 in folgender Publikation:
http://orbit.dtu.dk/ws/files/128962862/IPEMC2016_E...

Ob die Batterie nun direkt von der Zwischenkreisspannung geladen wird, 
oder direkt vom Array (Fig. 3) hängt vom Unternehmen, der Komplexität, 
den Kosten, und nicht zuletzt den Skills vom Ingenieur ab.

Für den Fall PV -> Batterie benötigt man einen Tiefsetzsteller. Für 
Batterie -> Zwischenkreis benötigt man einen Hochsetzsteller. Für PV -> 
Netz benötigt man einen Hochsetzsteller.


Frag einfach nach, wenn du Fragen hast.

Gruß,

: Bearbeitet durch User
Autor: DCDC (Gast)
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Al3ko -. schrieb:
> Dann gibt es Systeme, die ZUSÄTZLICH einen Energiespeicher anbieten,
> siehe Fig. 2 in folgender Publikation:
> http://orbit.dtu.dk/ws/files/128962862/IPEMC2016_E...

Das Paper ist interessant und im Grunde Das, was ich mir vorgestellt 
habe.

In Fig. 6 werden Hoch- und Tiefsetzsteller parallel geschaltet. Ist dies 
so ohne weiteres Möglich oder betreibt man da zusäztlichen 
Schaltungsaufwand? (Ich denke hier an Parallel geschaletete Dioden, wo 
der Strom sich nichtd korrekt aufteil ohne weitere Maßnahmen)

Ebenfalls in dem von dir verlinkten Paper: Es werden Spulen von 1mH und 
0,8mH  verwendet. Das sind ja schon recht große Dinger. Dabei wird eine 
Schaltfrequenz von 20kHz verwendet. Nun könnte man nat. mit aktuellen 
Bauteilen auch 40kHz nutzen und so die Spule halbieren. In welchem 
Rahmen hält man sich bei der größte der Spule und Frequenz? Sprich 
welche Freqenzen und welche Induktivitäten nutzt man bei dem im Paper 
angegebenen Leistungen? (Mir ist bewusst, dass es von vielen Parametern 
abhängt, mir geht es nur mal um grobe Ausmaße um ein Bild zu bekommen)

Zum letzten Punkt: Ganz interessant finde ich auch SiC Mosfets. Durch 
den geringeren RDSon als beim normalen mosfet sollte man doch höhere 
Frequenzen schalten können (ohne den Transistor zu überhitzen) und somit 
eine kleiner Spule benötigen. Oder missverstehe ich das? (Nachteile nat. 
die deutlich höheren Bauteilkosten für den SiC)

Autor: PV (Gast)
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DCDC schrieb:
> Die 48V waren beliebig. Mir ging es viel mehr um die Frage, warum
> überall Hochsetzsteller verwendet werden und man nicht auch mal einen
> Tiefsetzsteller einsetzt.

Da die PV MPPT Spannung von der Einstrahlung und Modulanzahl abhängt, 
und es zusätzlich eine 1000V Begrenzung aus irgendeiner Norm gibt ist es 
deutlich einfacher "immer" als erstes einen Hochsetzsteller zu 
verwenden. Dieser kann dann unabhängig von der PV Spannung die 
notwendige Zwischenkreisspannung (z.b. 350V oder 700V, bzw. max. 500 
oder max. 1000V) je nach Topologie erzeugen.

Ein Hochsetzsteller hat noch andere Vorteile, z.b. dass eine Spule am 
Eingang sitzt und nicht die hochfrequent-taktenden Transistoren. Die 
Spule eines HSS ist damit schon ein sehr effektiver erster "Filter".

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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DCDC schrieb:
> Nun könnte man nat. mit aktuellen
> Bauteilen auch 40kHz nutzen und so die Spule halbieren.

Ob Strom und Spule proportional sind, darfst du mathematisch gerne mal 
herleiten. Tipp:
u = L*di/dt

di is fix, genau so wie u. Wenn du die Schaltfrequenz nun verdoppelst, 
welchen Wert nimmt die Spule an?

Aber im Prinzip hast du recht:
Erhöht man die Schaltfrequenz, kann man theoretisch kleinere Spulen 
verwenden.

Im unteren kW Bereich (wie im besprochenen Paper) sind 20kHz - 40kHz 
weit verbreitet. Ansonsten sind die Schaltverluste zu hoch und man 
bekommt thermische Probleme.

Und ja, man kann SiC verwenden und höhere Schaltfrequenzen fahren. Ist 
heutzutage auch keine Hexerei mehr.

Mein Tipp für dich:
Frage deinen Professor nach einer Studienarbeit, in der du einen kleinen 
(<1kW) DCDC Wandler in Betrieb nehmen darfst. Ist sehr spannend und 
lehrreich.

Gruß,

Autor: DCDC (Gast)
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Danke für eure Antworten.

Kann noch jemand auf folgendes eingehen:

DCDC schrieb:
> In Fig. 6 werden Hoch- und Tiefsetzsteller parallel geschaltet. Ist dies
> so ohne weiteres Möglich oder betreibt man da zusäztlichen
> Schaltungsaufwand? (Ich denke hier an Parallel geschaletete Dioden, wo
> der Strom sich nichtd korrekt aufteil ohne weitere Maßnahmen)

Autor: Solarnewbie (Gast)
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DCDC schrieb:
> DCDC schrieb:
>> In Fig. 6 werden Hoch- und Tiefsetzsteller parallel geschaltet.

Das stimmt gar nicht.

Es handelt sich um 2 praktisch identische Schaltungen, welche 
"interleaved" werden. Dabei werden die parallelen Transverter (meist) 
exakt mit 180° [denn 360° / Anzahl der parallelen Stages = hier 180°] 
Phasenversatz angesteuert.

Was wiederum die effektive Frequenz für Ein- und Ausgangskondensator 
vervielfacht (hier verdoppelt) - und den diese C beanspruchenden 
Stromripple dafür stark verringert.

Autor: Solarnewbie (Gast)
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Autor: DCDC (Gast)
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Verstehe. Im Grunde also eine Parallelschaltung bei der einer der beiden 
Steller so schaltet, dass sein Ausgangsstrom um 180° verschoben ist. Bei 
drei Stellern also 0, 120, 240° Versatz.

Wie aber bekommt man es hin, dass bei nicht 100% gleichem Bauteil, bei 
gleichzeitig geöffnetem Transistor, der Strom in dem einen Zweig nicht 
größer als in dem anderen ist? In dem zweiten von dir genannten Link 
steht "It should be remembered that the buck regulator has very low 
output impedance, and current mode control or forced current sharing 
will be required to ensure each half shares the load current equally." 
Wie aber realisiert man das, kann ich mir das so vorstellen wie eine 
Strombegrenzung im Labornetzteil? Oder läuft das dann wie oben schonmal 
genannt bei LEDs wo man mit Widerständen rumtrixt um eine gleichmäßige 
Verteilung des Strom zu erreichen?

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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DCDC schrieb:
> Wie aber bekommt man es hin, dass bei nicht 100% gleichem Bauteil, bei
> gleichzeitig geöffnetem Transistor, der Strom in dem einen Zweig nicht
> größer als in dem anderen ist?

Jeder Wandler bekommt seine eigene Regelung, wenn der Strom absolut 
gleich sein muss in jedem converter.

Oder aber man verwendet einen balancing transformer.

Gruß,

Autor: DCDC (Gast)
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Al3ko -. schrieb:
> Jeder Wandler bekommt seine eigene Regelung, wenn der Strom absolut
> gleich sein muss in jedem converter.

Wenn man zwei Tiefsetzsteller verschachtelt betreibt:
Würde man dann erstmal Ein/Aussschaltzeit bei beiden Transistoren gleich 
einstellen und dann im jeweiligen Ast den Strom messen und dann 
nachregeln (dh. duty des Transitors im Ast verändren) oder macht man das 
dann über zusätzliche Schaltung. Wobei mit dem nachregeln in meinem 
Verständnis ja schon funktionieren sollte.

Mich würde auch interessieren, in wieweit bei baugleichen Bauteilen die 
nacheinander vom Band kommen, es da noch große unterschiede gibt. Im 
Grunde ist es ja auch nicht all zu schlimm, wenn einer der beiden 
Transistoren etwas mehr abbekommt, solange die Temperatur konstant 
bleibt dh. die Leitfähigkeit nicht beeinflusst wird! (Oder ist das naiv 
gedacht, weil die Temperatur stück für stück höher wird und nie 
stationär?)

Beitrag #5429511 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Solarnewbie (Gast)
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DCDC schrieb:
> Oder läuft das dann wie oben schonmal
> genannt bei LEDs wo man mit Widerständen rumtrixt um eine gleichmäßige
> Verteilung des Strom zu erreichen?

Du meinst jetzt vermutlich VORwiderstände, einen für eine LED, mehrere 
für mehrere LEDs, jeweils an Spannungsquellen (=die Mehrheit der 
gebräuchlichen Netzteile).

Dabei dienen die R nicht (nur) zur Ver- bzw- Auf-Teilung des Stromes, 
sondern um überhaupt die (für LED-Betrieb nötige) 
Konstantstrom-Charakteristik zu "imitieren" (natürlich nur schlecht, 
außer an sehr hoher Spannung).

DCDC schrieb:
> Wie aber realisiert man das, kann ich mir das so vorstellen wie eine
> Strombegrenzung im Labornetzteil?

Schon eher - beides funktioniert mittels eines sog. "Shunt" (relativ 
niederohmiger Meßwiderstand für den Strom - wobei über dem R eine zu I 
proportionale Spannung abgenommen wird), oder einen Stromwandler.

Zur weiteren Erklärung muß man aber schon weiter ausholen.

Viele Schaltregler sind (nur) mit einer "voltage mode" Regelung 
ausgestattet. Die Ausgangsspannung wird - meist über Spannungsteiler - 
mit einer Referenzspannung verglichen. Manchmal auch mit einem 
zusätzlichen Überstromschutz, ob nun mit Shunt oder Stromwandler.

So lange man nur einen "Ast" betreibt, ist das (bis auf die relativ 
niedrige Dynamik der Regelung) unproblematisch. Nun werden aber im Falle 
von Interleaving (oder auch nur ganz "normaler", nicht phasenversetzter 
Parallelschaltung) die leicht unterschiedlichen Bauteilcharakteristika 
eventuell mehr oder weniger problematisch.

Bauteile gleicher Bezeichnung sind ja nie völlig gleich, egal ob nun 
Transistoren oder Kondensatoren... doch zumindest potentiell am 
stärksten (also real meistens auch) variieren am stärksten die 
Induktivitäts-Werte von Drosseln.

Bei "current mode" wird nicht nur die V_out gemessen und zum Regler 
geführt - sondern es wird auch der Strom in die "Haupt-Regelung" 
miteinbezogen. Also werden U als auch I als Regelgröße mit verarbeitet. 
(Das "Strom-Signal" kann ja dem "Spannungs-Signal" in bestimmtem 
Verhältnis einfach beigemischt werden.)

Hat die eine Drossel einen geringeren Induktivitäts-Wert als die 
"Nachbarin", dann steigt der Strom durch sie nach Schließen des 
Schalters schneller an, und der Peakstrom wird schneller erreicht - und 
deshalb der Schaltpuls früher beendet. (Da diese Messung auch direkt auf 
die Regelung wirkt, ohne Umwege über die V_out, ist auch die Dynamik 
höher.)

Das sorgt natürlich für eine gewisse (gleichmäßige/-re) Aufteilung.

Auch wirkt hier der Überstromschutz (Überlast oder Kurzschluß) 
automatisch "sofort", also von (unvermeidlichen, aber geringen) 
Laufzeit-Verzögerungen abgesehen noch innerhalb der betreffenden 
Schaltperiode. Wirksamkeit also "Cycle-by-Cycle", der (oder - bei 
Gegentakt - die) Schalter wird (werden) "sofort" deaktiviert.

Google doch mal "current mode (control)". Es gibt ganz verschiedene 
Arten davon ("average c. m., peak c. m., ...), die verschiedensten 
Controller-ICs, welche auf diverse Topologien "hinentwickelt" wurden - 
und beim Studium der Papers dazu lernt man durchaus etwas.

Vor allem auch (siehe Deine letzten Fragen), das wie und das warum.

Al3ko wüßte sicher viel zu sagen dazu, aber vermutlich ZU viel...

Al3ko -. schrieb:
> balancing transformer

Das sagt mir aber leider nichts in diesem Zusammenhang.

Autor: Solarnewbie (Gast)
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Autor: DCDC (Gast)
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Ok verstehe soweit.

Messen des Stroms in jedem Ast würde man bei 800V highside dann wohl mit 
einer isolierten Spannung machen sprich Messwiderstand in den Strompfad, 
Opamp greift rechts/links Spannung ab (differenz) und das zum ADC, 
welcher von einer isolierten Spannung versorgt wird. Die Daten dann nat. 
auch isoliert zum MCU übertragen. MCU regelt dann den Strom über den 
Transistor, welcher nat. auch, durch den Treiber, isoliert ist. Richtig 
versanden?

Spannung mit Spannungsteiler und dann mit ADC messen (nicht isoliert) 
oder gibts bei 1000V andere, bessere Methoden?

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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DCDC schrieb:
> Messen des Stroms in jedem Ast würde man bei 800V highside dann wohl mit
> einer isolierten Spannung machen sprich Messwiderstand in den Strompfad,
> Opamp greift rechts/links Spannung ab (differenz) und das zum ADC,
> welcher von einer isolierten Spannung versorgt wird. Die Daten dann nat.
> auch isoliert zum MCU übertragen. MCU regelt dann den Strom über den
> Transistor, welcher nat. auch, durch den Treiber, isoliert ist. Richtig
> versanden?
>
> Spannung mit Spannungsteiler und dann mit ADC messen (nicht isoliert)
> oder gibts bei 1000V andere, bessere Methoden?

Da gibt es keine allgemeingültige Antwort. Das kann man unterschiedlich 
handhaben.

Deine Variante sollte funktionieren, solange du sicherstellst, dass die 
paar 100mV über dem Stromshunt auf die 3V des Adcs vom uC angepasst 
werden, um die maximale Auflösung und beste Regelung zu erhalten.
TI hingegen hat ne App Note geschrieben, in der der Strom bei einem kW 
Wechselrichter direkt vom Messwiderstand (am Ausgang) ohne galv Trennung 
zum ADC des uC geschickt wird. Da gibt es gar keine galv Trennung.
Ich hingegen habe es bei meinem Wechselrichter über einen LEM 
Stromsensor realisiert - mein Projekt hatte aber auch keine 
Kostenbegrenzung. Am Ende ist es eine Frage des Aufwandes und der 
Kosten, für welche Methode man sich entscheidet.

Gruß,

Autor: PV (Gast)
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Es gibt auch schicke Hall-Sensoren für isolierte Strommessung. Schau mal 
bei Allegro MicroSystems ACS Serie

Autor: DCDC (Gast)
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Habe da mal wieder eine Frage:

Man misst in einem solchen System einige Daten. Werden diese Daten 
tendenziell mit einem MCU oder DSP verarbeitet? Inwieweit spielt hier 
Geschwindigkeit eine wichtige Rolle? Ist es einfach so, je schneller 
desto bessere Werte erziehlt der MPPT?

Mit System ist folgendes gemeint:
Al3ko -. schrieb:
> http://orbit.dtu.dk/ws/files/128962862/IPEMC2016_E...

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Ist ne einfache digitale Regelung. TI und Dspic reichen da völlig aus.

Autor: DCDC (Gast)
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Al3ko -. schrieb:
> TI und Dspic reichen da völlig aus.

Mit TI meinst du Texas Instruments? Also 16 bzw. 32 BIT MCU?

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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DCDC schrieb:
>

Z.B. der TMS320F28335 für floating point, oder die kleineren Brüder mit 
fixed point Arithmetik.

Gruß,

Autor: DCDC (Gast)
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Wenn du den TMS320F28335 mit einem STM32F412 vergleichst. Was würde beim 
ST fehlen? Preislich gesehen kostet ein TI mehr als das doppelte. Und 
der ST hat sowohl eine FPU als auch ausreichend PWM Kanäle. Oder anders 
gefragt: Was braucht man um die Daten zu verarbeiten außer einer FPU?

Autor: DCDC (Gast)
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Neue Frage:

Kommt es bei PV beim Anschluss zu Überschwingern?
Wird eine Art Softstart zur Strombegrenzung benötigt?


Worauf ich hinaus will ist folgendes:
Wie dimensioniert man die Spannungsfestigkeit und Strombelastbarkeit von 
Kondensator, Spule, und Mosfet/IGBT?

Ausgehend von 1000V max. Spannung der PV:
Reichen hier 20% Aufschlag z.b. ein SiC mit 1,2kV Sperrspannung? Oder 
verwendet man höhere Sperrspannungen und wenn ja, warum?

Zudem würde ich mich freuen, wenn mir jemand noch eine Antwort oder 
Links zu der Frage: Was braucht man um die Daten zu verarbeiten im Bezug 
zum MCU dh. FPU PWM usw.?

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Deine Fragen sind mittlerweile so spezifisch, dass ich eine Gegenfrage 
stelle:
Bist du sicher, dass du ein Student in ner Leistungselektronik Vorlesung 
bist, und dir anhand der Vorlesung eine Fragen aufkommen?

Oder geht es eher in die Richtung, dass du solch ein System selbst 
realisieren willst/musst, und hier nun um konkrete Hilfe für die 
Komponentenauswahl bittest?

Letzteres ist nicht schlimm, aber bitte artikuliere das dann auch so.

Autor: DCDC (Gast)
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Ne bin tatsächlich Student. Aus der VL kommen mir die Fragen allerdings 
in der Tat nicht. Finde es aber total interessant und bin am überlegen 
mal etwas zu entwickeln. Will aber bevor ich damit Anfange** mir ein 
grobes Bild machen, wie hoch der Aufwand ist und ob ich ggf. 
Kommilitonen überzeugen muss mir zu helfen ;). Dabei kommen mir dann so 
Fragen nach einem geeigneten MCU oder die Spannungswerte und 
Strombelastungswerte.


** Anfangen heißt erstmal mit 12V einen Tiefsetzsteller/Hochsetzsteller 
und dann langsam dazu lernen mit einem kleinen 12V PV-Modul und MPPT. 
Allerdings würde ich die 12V dann direkt wie 1kV behandeln dh. auch den 
Strom mit einem Isolierten ADC messen oder mit wie von dir weiter oben 
vorgeschlagen mit einem Stromsensor z.b. von LEM.

Autor: Ryven (Gast)
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Alternativ bei fertigen Geräten spicken.
Studer VS120 der kann bis 900V auf 48V Akkublock.

Autor: DCDC (Gast)
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Ryven schrieb:
> Alternativ bei fertigen Geräten spicken.
> Studer VS120 der kann bis 900V auf 48V Akkublock.
Muss man aber auch erstmal haben.




Will mir niemand meine Fragen beantworten?

Autor: Dieter (Gast)
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Kaskadenschaltungen und Kaskode solltest Du Dir ansehen.  IGBT auch.

Fertige Loesungen auf dem Silbertablett kann es nicht geben.

Die Antwort zu Deiner Frage befindet sich in der Bibliothek der 
Hochschulen. Fachbuch oder Zeitschrift fuer Solarenergie. Da war und ist 
das noch so oft drin....

Autor: DCDC (Gast)
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Dieter schrieb:
> Kaskadenschaltungen und Kaskode solltest Du Dir ansehen.  IGBT auch.

Du solltest dir mal SiC angucken, bevor du von alten Kamellen erzählst. 
(Wo es um jeden Cent geht, mag die Sperrspannung erhöhung durch 
verschiede (umständliche) Schaltungen ja sinnvoll sein, bei mir gehts 
aber nicht darum)

Dieter schrieb:
> Fertige Loesungen auf dem Silbertablett kann es nicht geben.

Die habe ich nicht gefodert. Ich freue mich auch über Links und 
Literaturempfehlungen, ansonsten müsste ich hier im Forum ja überhaupt 
nicht nachfragen.

Ggf. kannst du mir ja sagen, wo man findet, welche Toleranzen z.b. bei 
einen Kondensator verwendet werden. Oder wie die Sperrspannung ausgelegt 
werden sollte. Wenn man sowas in Büchern findet... sag mir in welchem. 
Habe bisher nur in App Notes sehen können wie es gemacht wird. Da gibt 
es aber toleranzen von 0% bis 50%.

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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DCDC schrieb:
> Da gibt
> es aber toleranzen von 0% bis 50%.

Bei deinem (Vor)Wissen lieber mehr als weniger. Wenn du unbedingt 1000V 
am Zwischenkreis haben willst, halte ich 1200V Schalter für zu niedrig 
ausgelegt, da Überschwinger von 200V leicht entstehen können, wenn das 
Layout ist sorgfältig bedacht ist. Da würde ich dann eher 1700V Schalter 
verwenden oder eine andere Topologie wählen.

Gruß,

Autor: DCDC (Gast)
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Al3ko -. schrieb:
> Wenn du unbedingt 1000V
> am Zwischenkreis haben willst

Der Zwischenkreis ist doch dort, wo der DCDC die Spannung runtergesetzt 
hat. In meinem Fall auf z.b. 200V oder missverstehe ich den 
Zwischenkreis?

Ändert aber nichts daran, dass die Sperrspannung vom Tiefsetzsteller 
1000V bzw. 1700V nach deiner Empfehlung sein sollte.

Autor: Jürgen W. (Firma: MED-EL GmbH) (wissenwasserj)
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@ TO:

Serienschaltung von Modulen bringt nix: Wenn auch nur ein Modul einen 
Defekt hat (oder einfach nur im Herbst Laub auf einer einzigen Zelle am 
Modul liegt), stimmen die MPPs der Module nicht mehr überein und die 
ganze Serienschaltung ist für die Katz'. Nicht umsonst haben die Module 
Strangdioden.

Weiters mußt Du in Deiner Betrachtung mal eine kleine 
Häuslbauer-PV-Anlage mit 5-10kW von einer "richtig großen" Anlage mit 
einigen 100kW unterscheiden:

Im einfachsten Fall speist Du direkt auf 230V (also mit allen Toleranzen 
fast 400V pk) ein - es ist völlig sinnlos einen Zwischenkreis für 1kV DC 
zu bauen - die notwendigen MOSFETs für diese Spannungen sind dann 
entweder schweineteuer oder vergleichsweise hochohmig. Weiters benötigst 
Du dann zum Einspeisen wegen di/dt = U/L entweder eine größere 
Induktivität und/oder eine hohe Schaltfrequenz => beides wiederum mit 
unnötigen Verlusten behaftet.

Bei mehreren 100kW, die sich auf eine große Fläche verteilen (je 100kW 
mind. 550m² reine PV-Fläche!), sieht die Sache anders aus: Schon um die 
Leitungsverluste klein zu halten ist es sinnvoll mehrere Module (schätze 
ich mal) auf einen gemeinsamen Hochsetzsteller zu kombinieren, von dem 
aus mit >=1kV DC die Leistung zu einem gemeinsamen DC/AC-Wandler geht. 
Von dort wird dann wahrscheinlich via Trafo direkt ins 
Mittelspannungsnetz eingespeist (100kW auf 230V-Ebene wären ja schon 
144A je Phase).

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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DCDC schrieb:
> Der Zwischenkreis ist doch dort, wo der DCDC die Spannung runtergesetzt
> hat. In meinem Fall auf z.b. 200V oder missverstehe ich den
> Zwischenkreis?

Und wie willst du von 200V ins Netz einspeisen? Die 
Zwischenkreisspannung ist idR der Ausgang vom Boost converter (eine 
konstante und fest definierte Größe) und muss höher als die Netzspannung 
sein, um Leistung ins Netz zu speisen.

Ist aber auch egal, denn wir können es allgemein formulieren:
Überall dort, wo du 1000V hast, und einen Konverter nachschaltest, musst 
du mit Spannungen >1000V rechnen aufgrund von Überschwingern etc.

Gruß,

Autor: Solarnewbie (Gast)
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Genaueres läßt sich zur nötigen Sperrspannung nicht sagen. Ist immer 
eine Frage von Topologie, Aufbau/Layout, Betriebsmodus, ...

Als Neuling sucht man immer gerne nach Verallgemeinerungen, wo diese 
schlußendlich gar nicht möglich sind. Das kenne ich.

Es geht nichts über intensive Studien zahlreicher Fachdokumente, dort 
werden Fragen beantwortet, bevor sie einem in den Sinn kommen.

Ich (als Autodidakt ohne Hochschul-Hintergrund) hätte immer gedacht, wie 
gerne ich doch Zugang zu den mir verschlossenen Servern hätte...

Ist Dein Problem umgekehrt, so daß einfach die Auswahl zu groß ist?

:)

Autor: DCDC (Gast)
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Jürgen W. schrieb:
> Serienschaltung von Modulen bringt nix: Wenn auch nur ein Modul einen
> Defekt hat (oder einfach nur im Herbst Laub auf einer einzigen Zelle am
> Modul liegt), stimmen die MPPs der Module nicht mehr überein und die
> ganze Serienschaltung ist für die Katz'. Nicht umsonst haben die Module
> Strangdioden.

Du wiedersprichst dir mit der Bypassdiode etwas selber.

Grundsätzlich stimme ich dir schon zu, aber:
Verschaltet man die Module in mehrere Stränge, kann auch in einem der 
Stränge ein Modul einen Defekt aufweisen oder verschatten sein. 
Natürlich ist im Fall der Serienverschaltung die nicht umgesetzte 
Energie höhere bei Defekt oder Verschattung, aber tauschen, Laub 
entfernen bzw. herausnehmen des Moduls würde man wohl in beiden Fällen 
tun. Ich könnte mir vorstellen anhand der Wetterdaten für jeden Tag im 
voraus eine Prognose zu berechnen. Weicht diese weit vom Ergebnis über 
mehrere Tag ab, könnte man von einem Defekt, Laubblatt oder ähnlichem 
ausgehen.

Jürgen W. schrieb:
> Zwischenkreis für 1kV DC

Wie kommt ihr auf eine Zwischenkreis Spannung von 1kV? Es geht lediglich 
darum, von einer höhen Spannung z.B. 1000V zu einer geringeren 
Batteriespannung zu kommen. z.B. 200V.

Al3ko -. schrieb:
> Und wie willst du von 200V ins Netz einspeisen? Die
> Zwischenkreisspannung ist idR der Ausgang vom Boost converter (eine
> konstante und fest definierte Größe) und muss höher als die Netzspannung
> sein, um Leistung ins Netz zu speisen.

Ich orientiere mich aktuell ein wenig an dem Konzept, welches du relativ 
zu Beginn als Link hier eingestellt hast. Dort wird ebenfalls von PV 
nach Batterie runtergesetzt.

Al3ko -. schrieb:
> Ist aber auch egal, denn wir können es allgemein formulieren:
> Überall dort, wo du 1000V hast, und einen Konverter nachschaltest, musst
> du mit Spannungen >1000V rechnen aufgrund von Überschwingern etc.

Ok, soweit klar. Die Frage ist, welchen SiC. Du meintest 1,7kV wegen 
Layout. Ich gehe davon aus, dass du damit die ungewollte Induktivität in 
der Leitung meinst?

Solarnewbie schrieb:
> Ich (als Autodidakt ohne Hochschul-Hintergrund) hätte immer gedacht, wie
> gerne ich doch Zugang zu den mir verschlossenen Servern hätte...
>
> Ist Dein Problem umgekehrt, so daß einfach die Auswahl zu groß ist?

In Papern wird eher weniger beschrieben, welchen Controller man 
verwenden sollte. Zudem sind auch viele Paper dabei, die weniger gut 
ausgearbeitet sind.




Weiterhin würde ich mich freuen, wenn mir jemand noch eine Antwort oder
Links zu der Frage: Was braucht man um die Daten zu verarbeiten im Bezug
zum MCU dh. FPU PWM usw.?

Autor: Dieter (Gast)
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DCDC schrieb:
> ...SiC...alten Kamellen...welche Toleranzen...Sperrspannung...

Also ein Henne-Ei-Problem. So alte Kamellen, wie Sperrspannung und 
zugehörige Betriebsspannung, stehen bei den alten Kamellen.
(Steht in älteren Design und Elektronik. Neue Leistungshalbleiter für 
höhere Betriebsspannungen, zugehörige Sperrspannnung hole aus dem 
Datenblatt, wenn diese im Artikel vergessen wurde.)

Wo höhere Toleranzen nix ausmachen sind Erfahrungen um Geld zu sparen 
und das eigentliche Know how in der Praxis. Daher gibt es auch wenig zu 
finden.

Autor: MiWi (Gast)
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DCDC schrieb:

>
> Zudem würde ich mich freuen, wenn mir jemand noch eine Antwort oder
> Links zu der Frage: Was braucht man um die Daten zu verarbeiten im Bezug
> zum MCU dh. FPU PWM usw.?

Wir machen solche Dinge mit LPC154x von NXP. Deren SCTs machen den 
ganzen Timingkrempel alleine und müssen "nur" von der (nicht einmal 
synchron) laufenden Regelung gefüttert werden.

Ob du eine FPU brauchst hängt von Deinen Programmierkünsten ab, wir 
brauchen keine für unsere Anwendungen. Allerdings ist der Programmierer 
schon lange kein Student mehr und versteht sein Geschäft mehr als sehr 
gut.

Andere, mit denen ich in diesem Bereich arbeite benutzen die STM32- was 
auch immer, die haben angeblich auch recht gute Timer, die man für sowas 
verwenden kann.


Die genannten Allegro-Stromsensoren sind nett aber zu langsam für 
"Echtzeit" Fehlererkennungen im 1-2us Bereich (Kurzschluß etc), such Dir 
deutlich schnellere I-Sensoren, die gibts auch galvanisch getrennt.

Und messe diese Zeiten nach! Datenblätter sind geduldig



Und - als Zusatz zu Deinen Vorlesungen - es gibt von Semikron ein recht 
kluges Buch, das Du auf deren Website herunterladen kannst.

wurde vor ein paar Tagen gerade wieder genannt:
https://www.semikron.com/de/service-support/applik...


Viel Erfolg

MiWi

Autor: Mehmet K. (mkmk)
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MiWi schrieb:
> Andere, mit denen ich in diesem Bereich arbeite benutzen die STM32- was
> auch immer, die haben angeblich auch recht gute Timer, die man für sowas
> verwenden kann.

Insbesondere die STM32F3x4 mit ihren Ultra-Fast-Comparators und den 
HRTIMs stechen hier hervor.

Autor: PSblnkd (Gast)
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Reihenschaltungen von PV-Modulen ist Stand der Technik. Dem sind jedoch 
Grenzen durch die zulässige Systemspannung von 1000V gesetzt. Deshalb 
sind Stringspannungen >800V selten.
Es kann sein, das heutzutage die Verhältnisse anders aussehen ...

Parallelschaltung von PV-Modulen würde nur dann Sinn machen, wenn jedes 
Modul seinen eigenen MPP-Regler hätte und alle auf einen sogenannten 
Bus-Zwischenkreis mit Speicherkondensatoren als Stromquellen arbeiten. 
Die Zwischenkreisspannung braucht nur wenig höher als die 
Netz-Spitzenspannung zu sein (253V*1,4=354V, bzw. bei dreiphasiger 
Einspeisung 451*1,4=631V).
Die Netz-Einspeisung erfolgt dann über einen (ggf. trafolosen) 
DCAC-Wandler in Brückenschaltung. Dazu kommen noch diverse 
Schutzschaltungen.

Zur Ansteuerung des MPP-Reglers wurden wegen der erheblichen 
Rechenleistung zur ständigen Leistungs-Berechnung und Nachführung des 
optimalen Tastverhältnisses DSP, wie z.B. der TMS320xx, eingesetzt. Auch 
die Ansteuerung des DCAC-Wandlers wurde mit einem TMS320xx realisiert. 
Dazu kommen noch zahlreiche Schutzschaltungen und die serielle 
Kommunikation zur Übertragung wichtiger Daten via RS485.

Die o.g. Modul-Parallelschaltung hätte außerdem den Vorteil, dass jedes 
Modul seine maximale Leistung abgeben kann, was bei der Reihenschaltung 
auch nicht der Fall ist, weil dort der String-Strom vom Modul mit dem 
niedrigsten MPP bestimmt wird.
Deshalb hatte ich 2007/2008 angefangen ein solches Konzept mit 
Modul-MPP-Regler, Bus-Zwischenkreis und trafolosem DCAC-Wandler zu 
entwickeln. Leider wurde das Unternehmen dann an ein Konsortium von 
"Finanzfachleuten" verkauft und die hatten für solche Kostenfaktoren gar 
kein Verständnis.

Wer mehr über PV-Anlagen wissen will - ich habe zum Abschluss meiner 
Berufstätigkeit eine Art Anleitung geschrieben:
http://www.ps-blnkd.de/Planungskonzept_PV-Anlagen(...
Bei Bedarf bitte via eMail (Impressum meiner HP) kontaktieren.

Grüsse aus Berlin

PSblnkd

Autor: DCDC (Gast)
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Danke MiWi für deine Informationen. Werde ich mir alles angucken.

Mehmet K. schrieb:
> Insbesondere die STM32F3x4 mit ihren Ultra-Fast-Comparators und den
> HRTIMs stechen hier hervor.

Guck ich mir an. Danke.

PSblnkd schrieb:
> Reihenschaltungen von PV-Modulen ist Stand der Technik. Dem sind jedoch
> Grenzen durch die zulässige Systemspannung von 1000V gesetzt. Deshalb
> sind Stringspannungen >800V selten.
> Es kann sein, das heutzutage die Verhältnisse anders aussehen ...
Du sagst erst, es ist Stand der Technik und dann, dass es heute anders 
aussehen kann... Was denn nun? :)

PSblnkd schrieb:
> Die o.g. Modul-Parallelschaltung hätte außerdem den Vorteil, dass jedes
> Modul seine maximale Leistung abgeben kann, was bei der Reihenschaltung
> auch nicht der Fall ist, weil dort der String-Strom vom Modul mit dem
> niedrigsten MPP bestimmt wird.
Die Frage ist, wie zuverlässig die Alterung bei heutigen Modulen ist. 
Die Hersteller geben hier immer max. Alterung pro Jahr an. Im Mittel 
sollten die Verluste durch unterschiedlichen Zustand wohl 
vernachlässigbar sein. Ich habe zwar keine Erfahrung mit größeren 
Anlagen, denke aber, dass hier meinst mit höheren Spannungen gearbeitet 
wird. Allein schon um Verluste zu vermeiden.

Die Frage nach der max. PV Spannung ist aber ings. Interessant (egal ob 
in reihe oder parallel). Wie ich oben schon geschrieben habe, findet man 
größtenteils nur Hochsetzsteller als MPPT. Tiefsetzsteller sind eher 
selten. ( Siehe  Al3ko -. (al3ko) Beitrag oben). Ich denke 
Hochsetzsteller werden so oft verwendet, weil unter anderem der MPP auch 
bei wenig Licht noch gut angepasst werden kann. Wenn dem so sein sollte, 
frage ich mich, warum man nicht einen Buck Boost Converter verwendet. 
Spart man sich einfach die Entwicklungskosten und Bauteilkosten und 
begrenzt auf eine max. Spannung? Mit einem Buck Boost sollte man doch 
leicht eine Eingangsspannung von 500 bis 1kV realisieren können?

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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DCDC schrieb:
> Ich denke Hochsetzsteller werden so oft verwendet, weil unter anderem
> der MPP auch bei wenig Licht noch gut angepasst werden kann.

Wie willst du bei wenig Licht (=niedrige PV Spannung) Energie ins Netz 
einspeisen, wenn die PV Spannung geringer ist als die Netzspannung?

Autor: DCDC (Gast)
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Al3ko -. schrieb:
> Wie willst du bei wenig Licht (=niedrige PV Spannung) Energie ins Netz
> einspeisen, wenn die PV Spannung geringer ist als die Netzspannung?

Hochsetzsteller! Oder missverstehe ich deine Frage?

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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DCDC schrieb:
> Hochsetzsteller! Oder missverstehe ich deine Frage?

Genau. Wieso wunderst du dich also, dass Tiefsetzsteller so selten in PV 
Systemen eingesetzt werden?

DCDC schrieb:
> Wie ich oben schon geschrieben habe, findet man größtenteils nur
> Hochsetzsteller als MPPT. Tiefsetzsteller sind eher selten.

Tiefsetzsteller bringt dir nichts, wenn die PV Spannung geringer als die 
Netzspannung ist, lediglich wenn sie höher ist.

Gruß,

Autor: DCDC (Gast)
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DCDC schrieb:
> Wenn dem so sein sollte,
> frage ich mich, warum man nicht einen Buck Boost Converter verwendet.
> Spart man sich einfach die Entwicklungskosten und Bauteilkosten und
> begrenzt auf eine max. Spannung? Mit einem Buck Boost sollte man doch
> leicht eine Eingangsspannung von 500 bis 1kV realisieren können?

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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DCDC schrieb:
> DCDC schrieb:
>> Wenn dem so sein sollte,
>> frage ich mich, warum man nicht einen Buck Boost Converter verwendet.
>> Spart man sich einfach die Entwicklungskosten und Bauteilkosten und
>> begrenzt auf eine max. Spannung? Mit einem Buck Boost sollte man doch
>> leicht eine Eingangsspannung von 500 bis 1kV realisieren können?

Buck-boost könnte man argumentieren, ja. Gibt es sicherlich auch in 
einigen Systemen.

Reiner Buck Wandler ergibt hingegen sehr wenig Sinn.

Autor: PSblnkd (Gast)
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@DCDC (13.06.2018)
Die Bemerkung "Es kann sein, das heutzutage die Verhältnisse anders 
aussehen ..." bezog sich auf die max. Stringspannung. Es kann sein, dass 
heutzutage die Normen anders sind.
(Zitat DCDC): "Die Hersteller geben hier immer max. Alterung pro Jahr 
an."
Das ist im Prinzip richtig, aber eben ggf. von Modul zu Modul 
unterschiedlich. Deshalb u.a. auch meine damalige Entwicklung des 
modularen Wechselrichtersystems mit je einem MPP-Regler für jedes Modul 
und dann die Parallelschaltung deren Stromquellen-Ausgänge auf einen 
gemeinsamen Zwischenkreis-Bus mit Speicherkondensator. Das ist dann 
immer noch Gleichspannung. Zur Einspeisung ins Netz braucht man noch 
einen (ggf. trafolosen) DCAC-Wandler in Brückenschaltung.

Übrigens - die Modulspannung (Leerlauf und auch unter Belastung) 
verändert sich nur wenig bei unterschiedlicher Beleuchtung. Es ist der 
MPP, der sich verändert und damit der Strom, den man im optimalen 
Leistungsfall aus dem Modul ziehen kann. Und das bestimmt dann wieder 
den Wirkungsgrad der Anlage.

Die Frage, ob Hochsetz- oder Tiefsetzsteller ist m.E. von 
untergeordneter Bedeutung. Ich hatte die Spannungsverhältnisse 
angegeben, die i.A. vorliegen. Das Problem ist die Stromregelung für 
eine optimale Leistungsabgabe, d.h. es muss ständig die aktuelle 
Leistung berechnet und danach der zu ziehende Strom eingestellt werden. 
Wird ein zu hoher, oder ein zu niedriger Strom eingestellt, geht die 
Leistung zurück. Deshalb "pendelt" ein gut arbeitender MPP-Regler immer 
um den MPP herum.

Der Selbstbau eines netz-konformen Wechselrichters ist m.E. vom Prinzip 
her nicht möglich, weil man sicherlich nicht die Prüfapparaturen hat, um 
die notwendigen Prüfungen zur Konformationserklärung für den 
Netzbetreiber durchzuführen. Kommerzielle Anbieter, wie z.B. SMA, machen 
das mit einem Millionen-schweren Aufwand ...


Anders ist das bei PV-Ladereglern, die direkt auf eine Batterie 
arbeiten. Da braucht man keinen Wechselrichter. Auch hier sind die 
bestimmenden Systemparameter die in Reihe geschaltete Anzahl von Modulen 
und die Ladeschluß-Spannung der Batterie.

Grüsse aus Berlin

PSblnkd

Autor: DCDC (Gast)
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Al3ko -. schrieb:
> Buck-boost könnte man argumentieren, ja. Gibt es sicherlich auch in
> einigen Systemen.

Habe mir mal einen Buck Boost mit zwei Schaltern angeguckt. Ich sehe da 
ein Problem, welches ich nicht lösen kann (ggf. gibt auch keien Lösung):

Ist der Boost Konverter aktiv muss der Transistor des Tiefsetzstellers 
dauerhaft an sein. Dh. er leitet konstant den Strom durch. GUckt man 
sich dann das SOA Diagramm an, bekommt man gerade bei höheren Spannungen 
(600V) das Problem, dass nur noch ein geringer konstanter DC Strom 
fließen darf. Das würde ja heißen, man müsste den mosfet des 
Tiefsetzstellers extrem überdimensionieren oder mehrere parallel 
schalten. Gibt es für mein umschriebenes Problem eine Lösung oder sehe 
ich ein Problem, wo es garkeines gibt weil ich das SOA Diagramm falsch 
interpretiere?

Gründsätzlich eine Frage zum SOA: Es ist immer gekennzeichnet "Single 
Pulse". Heißt also, bei dauerhaftem switchen, sind die Werte der Ströme 
nocheinmal stark verringert? Und die Frage nach der Temperatur: Diese 
ist meist bei 25°C angegeben. Ist dies die Umgebungstemperatur oder die 
Gehäuse Temperatur oder oder oder? :)

PSblnkd schrieb:
> Deshalb u.a. auch meine damalige Entwicklung des
> modularen Wechselrichtersystems mit je einem MPP-Regler für jedes Modul
> und dann die Parallelschaltung deren Stromquellen-Ausgänge auf einen
> gemeinsamen Zwischenkreis-Bus mit Speicherkondensator. Das ist dann
> immer noch Gleichspannung. Zur Einspeisung ins Netz braucht man noch
> einen (ggf. trafolosen) DCAC-Wandler in Brückenschaltung.

Die Idee finde ich grundsätzlich wirklich sehr interessant. Daher hab 
ich mal bisschen rumgerechnet.

Bus Spannung 200V
Modul Spannung mpp 35V
Modul Strom mpp 11A

(Somit kommt man bei 15 Modulen schon auf einen Bus Strom von ca. 56 A.)

Nun will man die Spule (rund 13A I max) ja gerne klein halten, weshalb 
habe ich eine Frequenz von 100kHz gewählt habe.
Somit komme ich auf 130uH bei 20% Stromrippel.

Soweit noch alles i.O. aus meiner Sicht, wobei die Spule nicht sooo 
günstig werden dürfte...

Nun aber zum Hauptproblem welches ich sehe: Die Verluste im Transitor. 
Scheint optimal Sonne, kommt man auf eine Verlustleisutng unter den oben 
genannten Rahmenbedingungen von ca. 16W (Rdon 0,1, Fallzeit 54ns, 
Steigzeit 75ns)

Würde heißen unser Modul, welches eigentlich 385W liefert, wird um 16W 
gemindert. Dazu kommen noch Verluste durch die Ansteuerung, Spule und 
Diode. Desweiteren entstehen kosten für Bauteile, viel Kupfer auf dem 
Dach.

Bin mir nicht sicher, ob die Effiziensminderung noch sinnvoll wäre. 
Denke aber eher nicht, da auch noch weitere Problem auftreten wie hohe 
Temperaturen beim Modul gerade im Hochsommer.

Die Frage ist ob der Mehrertrag durch regeln des MPPT jedes Moduls den 
der Serienschaltung von 15 Modulen mit einem MPPT insoweit übersteigt, 
das die Verlustleistungen die ich ausgerechnet habe von dem Mehrertrag 
übersteigen wird.

Was man noch machen könnte wäre:
1. Mit SiC rechnen, hier sind die Verluste deutlich geringer (Kosten 
aber noch so viel)
2. Immer z. B. 3 Module in Serie schalten und deren MPPT zusammen regeln
2. Man könnte das ganze mal mit Dünnschicht Modulen berechnen. Module 
mit 100V/1,5A würden die (Schalt)Verluste stark reduzieren.


Freue mich über Korrekturen sollte ich unwissend Falschaussagen getätigt 
haben :-)

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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DCDC schrieb:
> GUckt man
> sich dann das SOA Diagramm an, bekommt man gerade bei höheren Spannungen
> (600V) das Problem, dass nur noch ein geringer konstanter DC Strom
> fließen darf.

SOA bezieht sich auf die über den Transistor anliegende Spannung, 
während dieser Transistor den Strom leitet. Heißt also, wenn der 
Transistor einen Strom leitet, welche Spannung fällt über ihn ab?

Und das wird sicherlich nicht 600V sein, denn das würde ein 
grundsätzliches Problem zu Buck-Boost Converter führen.

Insofern wird es sicherlich das hier sein:

DCDC schrieb:
> ...weil ich das SOA Diagramm falsch interpretiere?

Autor: PSblnkd (Gast)
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@DCDC (17.06.2018)
Eine Bus-Spannung von 200V reicht nicht zum Einspeisen ins Netz über 
einen trafolosen DCAC-Wandler. Wie ich am 10.06.2018 schrieb, wären ca. 
400V notwendig.

Module mit 385W hat es 2008 noch nicht gegeben.

Das Problem ist der MPP-Regler des Moduls. Hier musste die Modulspannung 
von ca.25V auf die 400V, bzw. 650V "hochgesetzt" werden. Da hast Du 
schon recht - der Wirkungsgrad solcher Wandler ist sehr schwierig in den 
Bereich >90% zu bringen. Außerdem sind die Anforderungen an die 
ausgangsseitigen Gleichrichter-Dioden auch nicht ganz einfach zu 
erfüllen. HL-Bauelemente auf SiC-Basis waren damals gerade in 
Entwicklung, standen somit kommerziell noch nicht zur Verfügung - sind 
heutzutage sicherlich sehr interessant.
Eine Reihenschaltungen von nur wenigen Modulen und dann den MPP-Regler 
sind eigentlich nur für mobile PV-Anlagen relevant.
Das Systemkonzept war damals ausschließlich für kristalline (poly- oder 
mono) Module gedacht. Die bereits verfügbaren Dünnschichtmodule hatten 
alle einen viel zu geringen Wirkungsgrad, somit sich die Anlagenkosten 
erst in ferner Zukunft hätten amortisiert (möglicherweise).
Soweit meine damaligen Erfahrungen ...

Die Effizienz-Verbesserung muss man nicht nur an dem MPP-Regler eines 
einzelnen Moduls festmachen, sondern man muss das systemweit sehen. 
Anstatt mehrerer Strings bei Anlagen >ca.5kW wäre nur noch eine 
(Sammel-)Busleitung notwendig. Außerdem ist es dann möglich 
unterschiedliche Module und Module in unterschiedlicher Ausrichtung an 
eine Busleitung zu schalten.
Wirtschaftliche Berechungen sollten erst dann gemacht werden, wenn klar 
gewesen wäre, welcher Wirkungsgrad und Kosten eines MPP-Reglers für ein 
einzelnes Modul relevant sind.

Übrigens - sogar die Patentanmeldung für das neue System wurde seitens 
der neuen Unternehmensleitung nicht mehr weiter verfolgt ...

Grüsse aus Berlin

PSblnkd

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