Geschätztes Forum,
dieses einfache Prinzip soll den hochtransformierten Solarstrom in das
eigene Wohnungsstromnetz / Hausnetz einspeisen.
Bitte darauf achten, das sich der Stromzähler dabei nicht rückwärts
dreht und sich mit dem Versorgungsunternehmen abstimmen.
Achtung: liegt keine externe 230V Versorgungsspannung an, muss sich das
Gerät automatisch abschalten !
Prinzip:
Liefert das Solarpanel bzw. Solarpanele genügend Spannung, dann steuert
der Steuertrafo die Brückenschaltung an. Und der Leistungstrafo wird
wechselweise mit ca. 12V bestromt und moduliert seinen Strom auf
Netzspannung auf.
Der aufmodulierte Strom ist kein idealer Sinus, als trapezförmig würde
ich es bezeichnen.
Hinweis: Solarpanele liefern keine konstante Spannung, 12V Panele können
im Leerlauf ohne weiteres mahr als 22V liefern. bei Belastung bricht die
Spnnung zusammen, die maximale Ausgangsleistung wird erziehlt, wenn MPP
(Maximum Power Point) erreicht ist.
Für konstruktive und hilfreiche Antworten bin ich sehr dankbar.
Bernhard
Bernhard S. schrieb:> Geschätztes Forum,>> dieses einfache Prinzip soll den hochtransformierten Solarstrom in das> eigene Wohnungsstromnetz / Hausnetz einspeisen.
Genial.
Hättest du noch Bilder vom Testaufbau für uns? Wirkungsgradkurven?
Welche Mosfets verwendest du, welcher Leistungsbereich?
Ist Kühlung erforderlich?
Uwe
Helge schrieb:> Der Steuertrafo steuert die Brücke immer an
Wirklich immer ?
Bei der einen Halbwelle eine Brückenhälfte bei der anderen Halbwelle die
andere Brückehälfte.
Kurz vor und nach dem Nulldurchgang sind die Brücken stromlos.
Mit Rechteck wollte ich den Trafo nicht ansteuen, wegen der unangenehmen
Oberwellen.
Lass es sein, die Anforderungen und Normen für Netzeinspeisung sind viel
komplexer. Eigenbau ist unzulässig und wird teurer als ein zugelassenes
Gerät.
Uwe B. schrieb:> Genial.> Hättest du noch Bilder vom Testaufbau für uns? Wirkungsgradkurven?> Welche Mosfets verwendest du, welcher Leistungsbereich?> Ist Kühlung erforderlich?>> Uwe
Momentan besitze ich nur einen Leistungstrafo aus einer defekten
425 Watt USV.
425 Watt, lt. Angabe, ist nach meiner Meinung stark übertrieben, 100
Watt wäre realistischer ;-)
Paul schrieb:> Lass es sein, die Anforderungen und Normen für Netzeinspeisung sind viel> komplexer. Eigenbau ist unzulässig
Paul, da gebe ich sogar Recht !
Nit ungeregelter Ansteuerung und ohne extra Drossel kriegst du nur
solche "Katzenohren" eingespeist. Das tut zwar irgendwas, unterstützt
das Netz aber genau um das Leistungmaximum herum nicht.
Danke Helge für die Zuarbeit.
Wie und an welcher Stelle entstehen die "Katzenohren"?
Diesen Effekt kann ich lt. Schaltung nicht nachvollziehen.
Womit hast Du Deine "katzenohren.png" erzeugt?
Würdest Du uns Deine Simulationsdatei zur Verfügung stellen?
Wo kommen die 100 Hz her?
Mit Komparatoren die Ausgangsspannung erst dann einschalten, wenn sie
größer als die Netzspannung ist, und dann abschalten, wenn der Strom in
die falsche Richtung fließt bzw. bei 0-Durchgang des Stroms. (Würden
dass nicht alles beides SSRs oder gar Thyristoren oder Triacs ohne
Zusatzschaltung perfekt erledigen?) Dann sind die Katzenohren weg, und,
positiver Nebeneffekt, das Netz wird dann unterstützt, wenn andere
Verbraucher mit einfacher Gleichrichter/Elko-Schaltung die Spitzen
kappen. Das E-Werk freut sich. Ein ordentlicher Stützkondensator muss
natürlich genug Energie für die Abgabe von kurzen Spitzenströmen
speichern.
Nicht, dass ich glauben würde, dass dadurch alle Probleme bei diesem
Konzept gelöst wären... Nein, so einfach ist es nicht.
Solche trafos sind schwer und teuer.
Wenn du auf der trafo niederspannungsseite eine mittenezapfung hast
kannst du dir die "top side" der H-brücke sparen. Die inverter die ich
angeschaut habe machen das so.
ohne Steuertrafo und mit M-Schaltung zur Einfachheit, ändert aber am
Ergebnis kaum was. Z-Dioden machen das Schalten etwas schneller, aber
die Verlustleistung im linearen Bereich grillt das Ding trotzdem. 50Hz-L
auf die 230V-Seite geht nur mit "schlechten Drosseln" mit Verlusten,
sonst schwingt das ganze wild.
Also mit Controller Sinusnachbildung, Speicherdrossel auf die
Schaltfrequenz ausgelegt.
Pepe schrieb:> Solche trafos sind schwer und teuer.>> Wenn du auf der trafo niederspannungsseite eine mittenezapfung hast> kannst du dir die "top side" der H-brücke sparen. Die inverter die ich> angeschaut habe machen das so.
Du hast Recht :-)
Mir stehen leider nur Trafos ohne Mittelanzapfung zur Verfügung.
Hallo Helge,
könnest Du mal bitte den Steuertrafo in Deiner Simuation durch 4
Sinusgeneratoren (incl. 180° Phasenverschiebung) und 4 Fets ersetzen.
Auf das Ergebnis bin ich gespannt :-)
Danke
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> Mit Komparatoren die Ausgangsspannung erst dann einschalten, wenn sie> größer als die Netzspannung ist, und dann abschalten, wenn der Strom in> die falsche Richtung fließt bzw. bei 0-Durchgang des Stroms. (Würden> dass nicht alles beides SSRs oder gar Thyristoren oder Triacs ohne> Zusatzschaltung perfekt erledigen?)
gute Idee. Primär, oder sekundärseitig?
Bei der Überschrift dachte ich nicht gleich an einen Wechselrichter
Eigenbau.
Allerdings sehr interessant!
Mir fehlen nur irgendwie die Details wie sich das ganze mit dem
Versorger abstimmen soll?
Bernhard S. schrieb:> 4 Sinusgeneratoren
Ein kleiner Steuertrafo verhält sich wesentlich anders als 4 (5!
Ausgangsspannung ja auch noch!) phasenstarre Sinusgeneratoren. Steuerung
und Leistung muß über den gleichen eng gekoppelten Trafo gehen, sonst
hast du zusätzlich noch viel Spaß mit Phasenverschiebungen. Für
Kleintrafos muß ich mal suchen, ob ich da Spice-Modelle finde.
Ich hatte auch mal 4 FET + 4 Schaltquellen simuliert, hat ganz ähnlich
ausgeschaut. Ist aber schon lang gelöscht.
fun fact: China-Inverter der 40€-Klasse machen in Teillast fast das
gleiche mit dem Stromnetz.
Teufelszeug was ihr da macht! Das Umrichter Gedöns gibt es mittlerweile
so günstig und vor allem zuverlässig das sich ein Eigenbau nicht
rentiert.
Wie wird die Leistung überwacht?
Hört der Umrichter innerhalb einer Periode ohne externe Spannung auf zu
generieren?
Leckstromüberwachung?
Phasenlagenüberwachung?
Fehlerstromüberwachung Netzseitig?
Kann das Teil einen PV Ri Bereich von 100R...1R ausnutzen MppT?
Wie geht es mit sich langsam verändernden Eingangsleistungen um?
Was macht es bei schneller Verschattung?
Hab ich noch etwas vergessen?
Solche Basteleien sind der Grund warum der Energieversorger seine über
scharfen und teilweise doofen Vorschiften hat.
Bernhard S. schrieb:> Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:>> Mit Komparatoren die Ausgangsspannung...> gute Idee. Primär, oder sekundärseitig?
Nein, leider eine totale Schnapsidee, wie mir später im Bett einfiel.
Ich kann es ja nicht mehr löschen. Peinlich. Hat zum Glück noch niemand
bemerkt: Die Spannung aus dem Rechteckausgang muss größer als die
Netz-Spitzenspannung sein und ist damit immer größer, als die
Netzspannung.
Aber es geht noch viel einfacher, und wird damit sogar sinnvoll und m.E.
technisch machbar:
Jeder Schaltung ohne induktiven Zwischenspeicher wird bei der Produktion
eines sinusförmigen Stroms aus DC erhebliche Verluste produzieren. Wie
bei den klassischen analogen Gegentaktendstufen der Audiotechnik. Also
auch dein Wandler hier.
Diese Verluste könnten im Trafo oder in den Transistoren entstehen, aber
elegant wäre es, wenn die Panels im Konstantstrombetrieb arbeiten. Dann
entstehen die Verluste dann im Panel - was sie auch dürfen(!).
Also mit genau deiner Schaltung(!), die Ausgangsspannung muss größer als
die Netz-Spitzenspannung sein, dann wird in jeder Halbwelle über die
gesamte Zeit so viel (weitgehend konstanter) Strom ins Netz eingespeist,
wie die Panels gerade hergeben. Die Spannung an den Panels ist
halbwellenförmig, 100 Hz.
Darüber hinaus lässt sich die Schaltung noch leicht auf 2 Transistoren
reduzieren. Also die Trafo-Gegentaktschaltung: Die Trafo-Primärseite ist
in der Mitte angezapft (z. B. Netztrafo, 2 x 24 V), die Ansteuerung der
beiden Schalttransistoren (FET oder BJT) kann aus einer einfachen,
weitere, z. B. 10 V-Wicklung erfolgen. So ein Trafo sollte "von der
Stange" erhältlich sein. Für 2 x 15 V habe ich sie z. B. hier.
Das das natürlich keine tolle oder gar professionelle Lösung ist, wie
sie hier (fast) jeder als ganz unbedingt erforderlich fordert, ist klar.
Aber es wird funktionieren.
Hallo Forum,
ich bin der Ansicht, das das Vorhaben wesentlich leichter
umsetzbar ist, wenn man nicht ins Versorgernetz einspeist.
Ich verfolge bei mir einen anderen Ansatz.
Am Balkon habe ich eine Stckdose, die mit den Steckdosen
im Wohnzimmer verbunden ist. Diesen Strang kann ich am
Sicherungskasten abklemmen.
In die Balkonsteckdose kommt mein 3000W WR (Ausgang 230V), der
an vier 100Ah/12V Akkus hängt und die wiederum vom 6x 60W Solar
Modulen geladen werden. (Ausbeute an sonnigen Tagen über 5Std.
ca. 24Ah/12V/Std.)
Damit brauche ich mindestens vier volle sonnige Tage um die Akkus
komplett zu laden.
Damit kann ich bei Bedarf an den Wohnzimmersteckdosen neben dem
Fernseher auch meinen 1700W Wasserkocher anschließen.
Das ist aber nur eine Notlösung und reduzier die Stromkosten nur
geringfügig. Sind ja nur ca. 16Ah/230V und die sind relativ schnell
verbraucht.
Als Backup habe ich noch einen leisen 2.5kW Generator, falls es mal
länger dauern sollte bis der Strom wieder fließt.
Aber generell ist das alles eher eine kostspielige Spielerei, die
sich wohl nie amortisieren wird und nur kurzzeitige Blackouts
kompensieren kann.
Wenn man aber das als Wissenserweiterung ansieht ist das Bauvorhaben
vom TO durchaus interessant, wenn auch ambitioniert.
Das war mein werte Meinung dazu.
Markus
Mit Aufwand und experimentieren kann man wahrscheinlich wenigstens
halbwegs phasenrichtig einkoppeln, aber:
1. schwingt das ganze weiter über Trafosättigung, wenn ausgesteckt wird.
2. verlagern sich die Verluste in die von mir eher schlecht als recht
abgeschätzten Drosseln und ins Solarpanel.
3. ist das nicht annähernd Sinusähnlich.
Ich könnte mir aber vorstellen, daß sich ein Klasse-D-Verstärker zum
Trafotreiber mißbrauchen läßt. Dann hat man wenigstens die Verluste
klein und einen Sinus.
Jetzt nimm mal an dass die versorgungsspannung, deine V2, aus
phasenrichtigen sinus-halbwellen besteht. V2 ist modulierte DC
So machen das die china $40 inverter. Allerdings nicht auf 12V, die
schalten 340V. Die 340V werden vom hochsetzer mit phasenrichtigen
halbwellen-sinus moduliert. Dieser hochsetzer ist ein boost converter
mit einem kleinen 100khz ferrittrafo.
Da wird also nicht 340V DC eingekoppelt und deshalb hat es auch keine
"katzenohren".
Dasselbe könnte OP mit seinem trafo auch machen. Nicht dass er extra V2
moduliert, aber er kann die sinus halbwelle mit pwm zum trafo-schalt-fet
nachbilden. D.H eine 100khz pwm erzeugt eine 50hz sinus halbwelle.
Bernhard S. schrieb:> @alle>> Wie würdet Ihr die maximale Übertragungsleistung eines Trafos> messtechnisch ermitteln?
Mit der Schieblehre, die Blechgrösse gibt die Maximale Leistung.
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> Also mit genau deiner Schaltung(!), die Ausgangsspannung muss größer als> die Netz-Spitzenspannung sein, dann wird in jeder Halbwelle über die> gesamte Zeit so viel (weitgehend konstanter) Strom ins Netz eingespeist,> wie die Panels gerade hergeben. Die Spannung an den Panels ist> halbwellenförmig, 100 Hz.
Bestechende Idee! Ist die Frage welchen Wirkungsgrad die Panel dann noch
erreichen. Und was der Stromzähler dazu sagt, nicht daß er das falsch
mißt.
Abdul K. schrieb:> Bestechende Idee! Ist die Frage welchen Wirkungsgrad die Panel dann noch> erreichen. Und was der Stromzähler dazu sagt, nicht daß er das falsch> mißt.
Wenn das Übersetzungsverhältnis des Trafos optimal ist, müsste der
Wirkungsgrad theoretisch bei ca. 70% liegen, genauso, wie bei analoge
Gegentaktendstufen bei voller Ausgangsleistung Sinus. Natürlich weniger
in der Praxis.
Wenn ein Stromzähler das falsch misst, gehört er auf den Schrott :-) Es
ist ja ein Rechteckstrom, der da eingespeist wird. Das wirkt sich
genauso so aus, wie eine Konstantstromsenke hinter einem Gleichrichter,
nur mit anderem Vorzeichen. Das kann der Zähler natürlich auch.
Erweiterung der Schaltung: Würde man die beiden Schalttransistoren mit
einem Emitterwiderstand versehen, könnte man sehr leicht einen
sinus-ähnlichen Strom einspeisen. Die Verluste würden nicht im Panel,
sondern in den Transistoren entstehen. Aber: Es würde noch eine Regelung
hinzu kommen, die den Strom über die Transistoren passend zur momentanen
Leistung der Panels einstellt. Das ist aber gar nicht mehr so trivial
und nicht im Sinne dieses Threads.
Paul schrieb:> Lass es sein, die Anforderungen und Normen für Netzeinspeisung sind viel> komplexer. Eigenbau ist unzulässig und wird teurer als ein zugelassenes> Gerät.
die einzig richtige Antwort.
Markus W. schrieb:> ich bin der Ansicht, das das Vorhaben wesentlich leichter> umsetzbar ist, wenn man nicht ins Versorgernetz einspeist.
absolut - die ganze Einspeisung rechnet sich mit 4 Modulen? wohl kaum?
Markus W. schrieb:> Damit brauche ich mindestens vier volle sonnige Tage um die Akkus> komplett zu laden.>> Damit kann ich bei Bedarf an den Wohnzimmersteckdosen neben dem> Fernseher auch meinen 1700W Wasserkocher anschließen.
das ist sehr günstig gerechnet bzw. hängt ja auch von der Zahl der
Solarmodule ab - Balkon, 4 Stück?
Markus W. schrieb:> Das ist aber nur eine Notlösung und reduzier die Stromkosten nur> geringfügig. Sind ja nur ca. 16Ah/230V und die sind relativ schnell> verbraucht.
genau so ist es
Markus W. schrieb:> Aber generell ist das alles eher eine kostspielige Spielerei, die> sich wohl nie amortisieren wird und nur kurzzeitige Blackouts> kompensieren kann.
Lohnt sich eigentlich nicht, höchstens für Kleinstverbraucher, die
ebenfalls auf dem Balkon betrieben werden (z.B. Ventilator, Kühlschrank)
und auch nur im Sommer - im Winter sind die Sonnentage mau, da wird die
Batterie schlecht nachgeladen.
Wenn es die eigene Eigentumswohnung oder Haus ist, dann okay.
Ansonsten lieber nicht bzw. nur mobil installieren.
Ich bezog mich auf ein Panel mit Serientransistor direkt aufs Netz. Der
Transistor wird nur in der passenden Halbwelle durchgeschaltet.
Dann würde das Panel in seiner Halbwelle seine Lastkennlinie
halbsinusmäßig komplett durchfahren. In der anderen Halbwelle wäre das
Panel abgeklemmt.
Der FET müßte Uss der Netzspannung aushalten. Zusätzlich noch die
erhöhte Spannung durch Leerlauf des Panels. Also so 800V Typ aufwärts.
@von Robert K.
das ganze ist soweit mobil, in dem Sinne, dass wenn man den
Stecker aus der Balkon-Steckdose zieht die Anlage autark ist
und nur bis zum Akku reicht. Und ob man Akkus am Balkon Lädt
oder nicht kann ja jedem egal sein. Da gibt es auch keine
Vorschriften diesbezüglich, zumindest sind mir keine bekannt.
Was die Panels angeht, so sind es sechs Stück zu je 60W laut
Hersteller (offgridtec). Ich wollte keine zu großen habe, da
ich sie sie auch für den mobilen/portablen Einsatz verwenden will.
An guten Tagen liefern sie 80% der versprochenen Leistung 4A++
an einer elektronischen Last. Am WR habe ich noch nicht gemessen
Habe erst vor kurzem A/V/P-Module erhalten, die die Leistung
jeder Zelle anzeigen. Da muss ich noch Erfahrungswerte sammeln.
Wie es im Winter aussehen wird, wo auch die Kapazität der Akkus
Temperatur bedingt leidet muss sich noch zeigen.
Ich überlege mir die Panels ausfahrbar, wie eine Markise zu machen.
In der Nacht und beim Sturm/Regen sind sie unter der Tarrassendecke
versteckt und fahren bei bedarf heraus. Das hätte auch den Vorteil,
dass man den Winkel zur Sonne anpassen kann.
Da der Balkon ehe nach Süden ausgerichtet ist, wäre nur die Elevation
von Bedeutung.
Markus
Christian M. schrieb:> Wie wird die Leistung überwacht?> Hört der Umrichter innerhalb einer Periode ohne externe Spannung auf zu> generieren?> Leckstromüberwachung?> Phasenlagenüberwachung?> Fehlerstromüberwachung Netzseitig?> Kann das Teil einen PV Ri Bereich von 100R...1R ausnutzen MppT?> Wie geht es mit sich langsam verändernden Eingangsleistungen um?> Was macht es bei schneller Verschattung?>> Hab ich noch etwas vergessen?
ja
EMV-Verträglichkeit, Tempeatur-Überwachung, Strom-Überwachung usw.
> EMV-Verträglichkeit, Tempeatur-Überwachung, Strom-Überwachung usw.
Stimmt, nach wochenlangen Suchen, warum der DAB Radio bei Sonne nicht
mehr geht, stellte ich fest, meine Schaltung war das! Was mache ich nun
mit den neu gekauften Radios? Verkaufen und mir eine WR holen ;-)
@Helge,
Du scheinst ein LTspice-Profi zu sein :-)
Kannst Du mal bitte meine Vorlage verwenden und statt RL einen Trafo
einbinden,
ich bekomme das noch nicht hin.
Den Steuertrafo habe ich mit 4x Wechselspannungquellen ersetzt.
Wie man eine Phasenverschiebung von 180° in diesen
Wechselspannungsquellen einstellt, habe ich leider noch nicht
herausgefungen.
Danke
Bernhard
Eine eigene Frage?
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