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.
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?
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
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.
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.
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?
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_ECCEAsia.pdf
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,
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_ECCEAsia.pdf
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)
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".
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,
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)
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.
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?
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,
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?)
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.
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?
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,
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_ECCEAsia.pdf
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?
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.?
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.
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.
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?
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....
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%.
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,
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.
@ 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).
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,
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?
:)
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.?
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.
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/applikationshandbuch.html
Viel Erfolg
MiWi
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.
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(Inhalt).pdf
Bei Bedarf bitte via eMail (Impressum meiner HP) kontaktieren.
Grüsse aus Berlin
PSblnkd
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?
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?
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?
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,
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?
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.
@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
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 :-)
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?
@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
