Fähige Leute hier, für die der Markt der Eigenstromversorgungslösungen zu teuer, zu ineffizient, zu proprietär ist, finden mein Projekt vielleicht interessant und können gerne mitmachen. Es geht um eine AC-Batterie basierend auf dem Prinzip der "Cascaded H-Bridges". Vorteile: - billige, leicht wartbare berührungssichere 51.2V-Akkublöcke (6 Stück) - extrem hoher Wirkungsgrad von 99% - keine Lüfter nötig - hohe AC-Leistung, hauptsächlich begrenzt durch die Akkus - AC-Leistung ist kann höher als der Netzanschluss sein (wenn vorhanden) - WR-Kosten <500 Euro für ein 10kW-Gerät Nachteile: - Einphasen-Netz - Separater PV-Einspeise-WR nötig für Netz oder Inseleinspeisung Beschreibung: 6 in Reihe geschaltene 100V-H-Brücken schalten "ihren" Akkublock aufs Inselnetz auf oder nicht. Einer davon kann zusätzlich seine Blockspannung regulieren (PWM oder binär schalten 3-6-12-24V). Auf dieser Weise ist ein 230V Sinus synthetisierbar. Die auf die Hutschiene passende Steuerung übernimmt ein ATmega328 - die Wirkleistung bestimmt ein ATtiny85. Zusammen mit Schützen und manuellem Transferschalter soll alles in einen vertikalen Kabelkanal 2000x60x130 passen. Die Akkus stehen daneben in einem Kontaktgesichertem Metallschrank. Die erste Fassung der PCBs und der Software ist aufgeschrieben, aber noch nicht getestet. https://drive.google.com/drive/folders/1O2b3ro7ARJisYnUofy0wv58tQBTvOxq8?usp=sharing Schaut gerne rein und schreibt mir per PN. Gute Konversation werde ich hier führen. Aber wir wissen ja, wie das im Forum schnell ins Unproduktive abdriften kann. Bernd
:
Verschoben durch Moderator
Angehängte Dateien:
Ich versuche gerade, den Schaltplan zu verstehen und ich muss gestehen, dass es mir sehr, sehr schwer fällt. Ein Schaltplan ist auch immer eine Form der Dokumentation. Für dich und auch für andere. Entzerr das Ganze, du hast genug Platz auf der Seite. Designatoren, Werte und Text sollten sich nicht überschneiden. Alles über gleiche Netznamen zu verbinden ist hier allgemein verpönt, aber einfach nur eine Junction komplett ohne Beschriftung zu nutzen ist der Supergau der Schaltplanerstellung. Stell dir einfach vor, jemand druckt sich den Plan aus, dabei sollten sämtliche Informationen erhalten bleiben. Wenn Bauteile wie der Attiny85 nicht in deiner Lib vorhanden sind, leg ihn dir an, so ist er wie dargestellt sehr unübersichtlich. So, wie du es jetzt gezeichnet hast, ist es leider sehr unübersichtlich und es ist nicht verständlich, was einzelne Schaltungsblöcke tun (sollen). Das Layout hat auch definitiv Luft nach oben, aber das ist der übernächste Schritt. PS: Schaltpläne am besten auch immer als PDF hinterlegen, nicht jeder hat Eagle und Bock, es für ein Review zu installieren.
:
Bearbeitet durch User
- BUZ11 kann max 30A / 50V hat außerdem 40mOhm. Das passt nicht zu Deiner Rechnung. Falscher Typ? - Wie kommst Du auf Deine Rechnung mit den Verlusten im Kabel? Mal davon abgesehen 25² echt jetzt? schonmal ne passende Leiterplattenklemme für 25² gesehen? Wie genau wolltest Du die an Deine Module anschließen? - Über die Induktivitäten in den Zuleitungen hast Du dir hoffentlich auch schon Gedanken gemacht, das wird bei den Längen und Strömen sehr interessant. Ich würde mir an Deiner Stelle auf jeden Fall nen Feuerlöscher kaufen. Einen Großen. Ansonsten viel Erfolg, denn zu dem Rest der Schaltung... Ich würde Vorschlagen erstmal eine der H-Brücken an zwei 24V Halogen-Birnen in Reihe anzuschließen und dort erstmal 48V "Rechteckwechselspannung" draufzugeben. Wenn das klappt ohne das Dir permanent alles abfackelt, naja dann kannst da ja weitermachen.
Angehängte Dateien:
-
jk_bms.JPG
59 KB
Andreas M. schrieb: > schonmal ne passende Leiterplattenklemme für > 25² gesehen? Wie genau wolltest Du die an Deine Module anschließen? Leiterklemme nicht unbedingt, aber über aufgelötete Schraub-Terminals ist das definitiv möglich - kenne ich so von den JK-BMS (Modell B2A8S20P), siehe Bild. So kann man auch >50qmm anschließen.
Angehängte Dateien:
Andreas M. schrieb: > - Wie kommst Du auf Deine Rechnung mit den Verlusten im Kabel? Mal davon > abgesehen 25² echt jetzt? schonmal ne passende Leiterplattenklemme für > 25² gesehen? Öhm. Im Schaltplan heißt es 2.5mm² mit 25mm Länge? Wobei, für die ist auch irgendwie keine Klemme vorgesehen.
Sebastian R. schrieb: > Supergau der Schaltplanerstellung Du meinst das Falschfarbensuchspiel? Passt doch zu den verpolt angeschlossenen Optokopplern. Ich glaube da ist viel Enthusiasmus und wenig Erfahrung im Spiel. Weder beim Schaltplan zeichnen noch beim Schaltungsdesign an sich. Natürlich superbillig, natürlich extrem hoher Wirkungsgrad, natürlich 10kW, natürlich völlig ungetestet und nur in der Fantasie gebaut. Natürlich Arduino, der fette Akkublöcke direkt aufs Netz schaltet. Wahrscheinlich ohne Hardwareschutz nach Prinzip Hoffnung. Nein, ich werde mir den Eagle Erguss nicht ansehen. Entweder liegt das in einem lesbaren, halbwegs übersichtlichen PDF vor oder eben in Kicad oder ich tue es mir nicht an. Bernd K. schrieb: > Auf > dieser Weise ist ein 230V Sinus synthetisierbar. Theoretisch. Bernd K. schrieb: > soll > alles in einen vertikalen Kabelkanal 2000x60x130 passen. Natürlich! Ein PVC Kabelkanal ist auch das angestammte Refugium für Leistungselektronik. Denn bei 99% Wirkungsgrad hat man ja nur 100W Verlustwärme. Also wenn ich mal davon ausgehe das man auf alles sch**ßt was die zu erfüllenden Grenzwerte am Netz sind, EMI egal ist und eigentlich alles was nicht nur pure Funktion ist vernachlässigt wird, glaube ich immer noch nicht an 99% Wirkungsgrad. Bernd K. schrieb: > - WR-Kosten <500 Euro Meinst Du die kommerziellen WR haben höhere Hardwarekosten? Nö, da bezahlt man eben die Entwicklung, die Zulassungen, die Garantie, die Herstellerhaftung, den Bau, Test etc. pp. 6x 51,2 V sind auch nur 307V. Upeak bei 230V sind jedoch 325V. Es passt also schon bei den grundlegendsten Überlegungen nicht.
Hallo Sebastian, mach Dir nicht die Mühe. Ich werde in Kürze eine Schaltungsbeschreibung nachliefern und an der Lesbarkeit arbeiten. Ich hoffe, das Grundkonzept mit seinen Vorteilen ist trotzdem rübergekommen. VG, Bernd
Ganz so einfach wirds nicht werden... 7 Akkus um auf die Scheitelspannung zu kommen. 8 Akkus, falls du direkt aus dem Netz laden willst (Scheitelspannung+10% Toleranz muss über der Spannung der leeren Akkus liegen). Und dann zumindest mal ne realistische Simulation machen. (Reicht zum Anfangen ein einfacher Buck-Converter mit 50% Tastverhältnis und passender Last) Und realistisch bedeutet an der Stelle insbesondere die parasitären Induktivitäten berücksichtigen. Alleine die Akkuzuleitung dürfte so wie du es schreibst schon um 2mH liegen. Und 1cm Leiterbahn = 10nH. Da kommt dann vermutlich raus, dass die Spannung an den FETs teilweise bei mehreren 100 V liegt und du erst mal 5-10 potente Kondensatoren brauchst. Natürlich mit niedriger Impedanz angebunden. Den Ground-Shift durch die Induktivität am Source-Pin nicht vergessen. FETs in HSOF-8 oder ähnlich müssten es schon sein. TO220 oder ähnliches in Durchsteckmontage werden vmtl. gar nicht klappen, die sind allesamt 2 Generationen zurück. Solange das ganze nicht extrem kompakt und durchdacht gelayoutet ist wirds ein endloser Kampf. Kondensatoren brauchen Platz, dadurch werden die Leitungen länger und auch die Induktivitäten. Mit 2 Lagen und handlötbaren Bauteilen geht manches unter Umständen einfach auch gar nicht. Und beim Preis... schon mal nachgesehen, was die Ausgangsdrossel mit vielleicht 30mH und mind. 100A kostet (für 10kW sind mind. 61A für den Peak plus Reserve für Überstromabschaltung notwendig). WLAN, Mobilfunk, Radio etc. dürften auch spannend werden bei so nem potenten Sender ...
Sorry, aber 10kW gibt um die 40Arms. Für 100W Verluste bleiben dir dann für 12 Schalter (6 H-Brücken in Serie) 8W pro Schalter... Das wären also 5mOhm Dinger! Monolithische Inverter und Drehstrom macht man nicht ohne Grund! Stell dich auf SiC/GaN um gutes Geld ein... 73
Zum Grundkonzept ein paar Punkte, die mir nicht einleuchten: 1. Du sagst "berührungssichere 51.2V-Akkublöcke". Damit meinst du hoffentlich, dass die berührungssicher verbaut werden. Denn die Akkus werden, je nach dem, wie du schaltest, auf wilden Potentialen +-325V rumschwimmen. 2. Wie willst du sicher stellen, dass alle Batterien gleichmäßig be- und entladen werden? 3. Der Block, der die Spannung regeln soll, fehlt noch. Das wird ein regelungstechnischer Alptraum, wenn der die Schaltaktionen der anderen kompensieren müsste. 4. Wo liegt die Ersparnis, wenn man 6 identische 48V-Batterien braucht? Mit einem 48V-Wechselrichter von der Stange kann man auch mit einer oder 2 Batterien anfangen. Ansonsten gibt es zahlreiche Punkte, die mir in deinen Eagle-Dateien aufgefallen sind: * Deine Module haben keine vernünftigen Anschlüsse für die Akkus, bzw. die Serienschaltung * Die Ansteuerung von 2 Gatetreibern mit einem uC-Pin und der 2,5V-Versorgung dazwischen wird nichts. Da ist imho viel zu wenig Luft, um den korrekten LED-Strom zu gewährleisten, wenn Exemplarstreuungen und Temperaturabhängigkeit dazukommt. Der Strom, den uC-Pins in Railnähe liefern ist auch nicht besonders toll, bzw. frisst weitere Spannungsreserve, die du nicht hast. Wenn du Pech hast, funktioniert das so lala, aber die Umschaltzeiten sind nicht mehr kontrollierbar. * Wenn du schon so eine 2,5V-Nummer fahren willst, dann müsste die 2,5V-Spannung solide belastbar sein, gut abgestützt nach oben und unten. Der TL431 ist eine Spannungsreferenz, kein Spannungsregler. * Deine Halbbrücken haben keinerlei Möglichkeit, das Zeitverhalten beim Übergang vom oberen zum unteren Transistor und umgekehrt zu beeinflussen. Was passiert, wenn für einen kurzen Moment beide leiten? Dann hast du einen Batterie-Kurzschluss. Was passiert, wenn für einen kurzen Moment beide offen sind? Dann serviert dir deine Serienschaltung eine Spannung, bzw. wegen parasitären Induktivitäten einen Spannungspuls, der dir die Transistoren zerschießt. * Vielleicht habe ich die Stromversorgungslogik nicht ganz verstanden, aber OP-Amps laufen nicht bei 2,5V. * mit einem einzelnen 1MOhm-Widerstand Netzspannung an einen OP-Eingang zu legen ist fragwürdig. Ja, da fließt theoretisch wenig Strom. Aber: normale Widerstände haben nur eine begrenzte Spannungsfestigkeit - schau ins Datenblatt des Widerstands. Und lass ordentlich Luft nach oben. Ganz grundlegend habe ich große Zweifel an deinem Ansinnen. Die Anforderungen an einen Wechselrichter sind nicht ohne, hier sind auch schon deutlich ambitioniertere Wechselrichterprojekte (berechtigt) zerrissen worden. Ich schlage dir vor: 1. Bau erst einfachere Leistungselektronik-Sachen, um ein Gespür dafür zu bekommen. Oben kam schon der sehr sinnvolle Vorschlag, das erstmal für 24V zu bauen. Auch erstmal nur eine einzelne 24V-Glühbirne mit PWM anzusteuern ist ein befriedigendes und lehrreiches Projekt, weil man dabei alle Aspekte der Ansteuerung, des Zeitverhaltens und auch der Verlustleistung genau studieren kann. 2. Lerne, besser lesbare Schaltpläne zu zeichnen.
:
Bearbeitet durch User
Die 2 und 30 mH in meinem Post sollten Microhenry sein.
Das gleichmäßige Entladen ist noch vergleichsweise einfach. So man denn den Ladezustand sinnvoll erfassen kann. Der vollste Akku wird dann einfach als erstes aufgeschaltet und bleibt über fast die ganze Halbwelle an. Die schwächeren folgen dann. Und jede Halbwelle halt die Akkufolge neu sortieren. Spannungsregelung ist aber bestimmt spannend. Grade auch bei niedriger Last oder irgendwelchen nichtlinearen Verbrauchern oder schlechtem cos Phi. Rückspeisung in die Akkus muss ja auch implementiert sein. Wird ein Tiny kaum schaffen können.
Ich fange mal unten mit Dir Tilo an. 1. Berührungssicher: Sobald der Türschalter des Akkuschranks öffnet, schaltet der WR auch Isolation. D.h. alle Mosfet-Schalter sind offen. Du kannst jeden Akku anfassen und ggf. daran rumschrauben. Das geht an einem HV-Akku nicht. 2. Gleichmäßige Ladung und Entladung: Indem ich die Reihenfolge der Zuschaltung der Blöcke rollieren lasse, werden alle Blöcke gleich behandelt. Der Block mit PWM hat ggf. eine abweichende Beanspruchung. Sollte diese z.B. 30% höher sein, wird er entsprechend größer ausgelegt. Das sollte ich vorher vielleicht mal simulieren. Die Steuerung kennt sämtliche Blockspannungen. Disbalancen werden zumindest erkannt. 3. Spannungsregelung: Ich habe nicht vor die Spannung lastabhängig zu regeln. Bei einer Inselnetzimpedanz von 200mOhm sollte das nicht nötig sein. Die Zellen werde ich von 3,13 bis 3,4V betreiben (x96 -> 300...326 / 214...232V ) wobei der tiefere Wert selten eintreten wird. Ich glaube meine Geräte werden damit klarkommen. Es gibt auch 60 oder 72V-Akkus. Aber ich will den Ball erstmal flach halten. 4. Ersparnis: Es gibt bei ebay 51.2V/50Ah Blöcke für 200€/kWh für Boote, Golfcars etc. Ich denke das wird ein Standard-Format werden. Somit bin ich von keiner Firma abhängig. Low Voltage wird bei großen Leistungen unhandlich und die Wirkungsgrade sind lausig. Ich kombiniere ich die Vorteile von LowVoltage mit denen der HighVoltage Batterien. 5. Batterieanschlüsse: Die sind noch nicht dokumentiert. Es wird aber Übergabeklemmen und LC-Filter mit Varistoren geben. Sowohl zu den Batterien wie auch zum Nachbarmodul 6. +-2.5V-Gatetreiber-Ansteuerung: Damit habe ich gute Erfahrungen bei ähnlichen Projekten gewonnen. Der TL431 liefert 100mA bei 20mOhm Impedanz. Die Leiterführung ist symmetrisch. Totzeitprobleme gab es auch nicht. Eine Block-Selbstabschaltung führt nach 20µs zum WR-Abschaltung. Diese Zeit überbrückt eine 8kW-Zdiode 7. Uac-Iac-OPV-Versorgung: Ist +-2.5V symmetrisch um den N-Leiter und vollständig isoliert Dein skeptisches Fazit: Natürlich werde ich schrittweise vorgehen. Aber EMV und Thermische Auslegung und alle Sicherheitsfeatures kommen nach einem erfolgreichen Funktionstest.
@ Hans: 2.5mOhm sind in TO-220 zu bekommen - kein Problem @ Stephan: Ich fange erstmal mit 6 Blöcken an und nehme die leichte Unterspannung inkauf. ( 214...230Vrms ). Das 50A-Schaltverhalten teste ich erstmal in sicherer Umgebung. Für die Hochvoltsynthese-Test nehme ich anfangs 6 kleine 48V Ladegeräte. Die Akkus selbst kaufe ich zuletzt, wenn alles in Sack und Tüten ist. 2mH für die Zuleitung habe ich nirgends geschrieben. Eine verdrillte Batterieleitung ist induktionsarm. Die 8kW-ZDiode soll die Abschaltspitzen absorbieren. Ja die Hochstrompfade sind bei TO-220 kritisch. Kurze 2.5qmm Drähte direkt an die Beine angelötet sollten dann keine Flaschenhälse mehr sein. Wieso empfiehlst du 30mH als Leitungsdrossel? Bei 60kHz-PWM sollten selbst 100µH noch zuviel sein. Eine Kurzschlusserkennung nach 2µs erfordert doch weniger als 20µH? Bzgl. der Netzfilterung wäre ich für Unterstützung dankbar. Sonst kopiere ich ein altes 5kW Inverter-Board von MPPSolar, was ich noch rumliegen habe.
Sehr interessant, ich hoffe das funktioniert. Hans W. schrieb: > Sorry, aber 10kW gibt um die 40Arms. > Für 100W Verluste bleiben dir dann für 12 Schalter (6 H-Brücken in > Serie) 8W pro Schalter... Das wären also 5mOhm Dinger! Selbst wenn es am Ende 200W, 300W oder 400W Verlust bei 10kW Ausgangsleistung sind, wäre es ok. Viel relevanter ist doch der Verbrauch bei Leerlauf oder bei geringer Last, denn die Hohe Last braucht man nur für einen kleinen Bruchteil der Betriebszeit.
T. schrieb: > Viel relevanter ist doch der > Verbrauch bei Leerlauf oder bei geringer Last Warum? Bei PV ist 100% des Stromes geschenkt. Verlustleistung 'kostet' nur die Einspeisevergütung abzüglich des Heizwertes des WR. Die PV Module korrekt auszurichten, sauber zu halten oder Modulwechselrichter die trotz Verschattung immer das Optimum rausholen, bringen deutlich mehr als eine sinnlose Materialschlacht am WR. Vor allem wird sich der Energieversorger sehr freuen, denn der WR wird nicht zulassungsfähig sein. Damit kann man dann Einspeisen, aber man kann den nicht anmelden und somit auch keine Einspeisevergütung kassieren. Soso, der TO nimmt also eine Unterspannung am Akku in Kauf. Damit nimmt er aber auch massive Oberwellen in Kauf, wegen dem nicht sinusförmigen Strom. Bei Upeak müsste er den höchsten Strom liefern, liefert an der Stelle aber Null, garnichts. Wird nicht der Stromfluss überwacht und der Akku getrennt, zieht der Akku da sogar massiv Leistung aus dem Netz. Lastvariable Spannungsquellen, stumpf aufs Netz geprügelt, mit einem unbekannten Zauberblock der das alles ausregelt. Der WR müsste aber eher einer Stromquelle entsprechen die vom Netz geführt wird. Goldig ist auch die Einstellung das alles DC mässig zu betrachten und dem Zeitverhalten keine weitere Bedeutung zuzumessen. Im Umschaltmoment high / low liegen 80% der Probleme, da liegt die Verlustleistung, das EMI Verhalten und da liegen diese wunderaren Ereignisse bei der Entwicklung von Leistungselektronik, die Zeit, Geld und teures Material in Lärm, Rauch und Zerstörung verwandeln. Aber Spitzen werden ja durch eine 8KW Z-Diode geschluckt... 8KW Peak für wenige us, single Pulse, wobei die Durchbruchsspannung auf dramatische Werte ansteigt. Das macht die mal mit, aber das macht die nicht oft mit. EMI geht dabei natürlich durch die Decke, denn in dem steilen Anstieg steckt jede Menge Energie. Aber EMI löst der TO ja nicht im Design, sondern 'irgendwie' später indem von eimem völlig anderen Gerät irgendein Filter kopiert wird. Also ich sitze an deutlich weniger anspruchsvollen Schaltungen oft Tage am EMI Precompliance Messplatz, bis ich eine Kombination aus Schaltungsmaßnahmen und Filtern gefunden habe, die die Messwerte unters Limit drücken. Der Akku ist mit Abstand das teuerste, ineffizienteste und alterungsanfälligste am ganzen PV System. Statt nun die maximale Einspeisevergütung direkt aus der PV zu holen und den Akku nur zum decken des eigenen Bedarfes zu verwenden, nachdem man bereits möglichst viel Verbrauch in die sonnenreichen Stunden gelegt hat, will der TO 100% der gelieferten Netzleistung aus dem Akku beziehen, damit der maximale Lade. Entladezyklen sieht und möglichst schnell altert. Um das nochmal ganz kar zu sagen: Viele Akkus lohnen sich nicht mal wenn man ihre Betriebskosten über die Lebensdauer mit dem Strombezug aus dem Netz mit >35Cent/kWh minus nicht erhaltener Einspeisevergütung gegenrechnet. Der TO will nun den Akku mit PV laden und dann den Akku sofort wieder ins Netz entladen, um jämmerliche 8Cent/kWh zu bekommen? Selbst wenn dieser WR effizienter wäre als ein x beliebiger WR aus der Bucht, was ich bezweifle, wäre diese Effizienz dahin nach dem Umweg 'PV lädt Akku, Akku lädt Netz' Auch als Insel macht das keinen Sinn. Wann habe ich jemals Einphasig 10kW Bedarf? Außerdem möge man sich mal die Definition einer Insel zu Gemüte führen. Nulleinspeisung ist keine Insel. Ein Inselnetz hat keinen unmittelbaren oder mittelbaren Anschluss an das öffentliche Netz. Eine Berghütte ohne Stromanschluss wäre eine Insel. Natürlich gibt es große WR dieser Art. Bei Energieversorger als Netzstützmaßnahme, hoch gefördert vom Bund. Die stehen da in gigantischen Akku Containern rum, um kurzzeitige Netzschwankungen auszugleichen. Parallel zu anderen Kraftwerken auf einer Netzebene in der all die Grenzwerte für Haushaltsstromnetze nicht gelten. Dort ist es auch ein großer Vorteil einzelne Akku Blöcke im Betrieb zugänglich zu haben. Im Privathaushalt stehen aber möglichst kleine Akkus, die nur den Eigenstromanteil erhöhen sollen und wenn die stolzen Eigentümer besser rechnen könnten, gäbe es weniger Akkus und mehr gesteuerten Verbrauch.
Michael schrieb: > Auch als Insel macht das keinen Sinn. > Wann habe ich jemals Einphasig 10kW Bedarf? Für eine 16A Phase sind 10kW Peak Leistung (ich sag Mal 2s sollte das schon möglich sein) schon notwendig... Anlaufströme und so... Bernd K. schrieb: > @ Hans: 2.5mOhm sind in TO-220 zu bekommen - kein Problem Hast du dir angesehen, welche eingangskapazitäten die haben? Sowas will man nicht schnell schalten. Außerdem: das ist nur das 1. Glied in der Kette! Jede schraub/Steckverbindung, die EMV Filter, Sicherungen, und jedes Kabel musst du mitrechnen. In Summe ist das illusorisch! Bernd K. schrieb: > nehme ich anfangs 6 kleine 48V Ladegeräte Mutig. Sowas ist üblicherweise nicht dafür gedacht auf der DC Seite eine Spannung gegen Erde zu sehen... Insgesamt sehr, sehr mutig... Wie schon angedeutet, mach eine 7-level Brücke für L und hänge N an die Mitte des Batteriestranges. Dann hast du zwar nur so die 115V, aber dafür gibt's günstige Trafos... 73
:
Bearbeitet durch User
Danke Michael! Ich überhöre Deinen leicht verächtlichen Unterton, weil Du einen relevanten Punkt ansprichst: das Abschaltverhalten. Die konzeptionellen Dinge, die Du offenbar falsch verstanden hast, erkläre ich Dir in einer PN. Das 50A-Abschaltereignis bedeutet überschlagsweise bei einer Akku-Induktivität von 0.2µH (20cm Leiterschleife - die Zuleitung ist deutlich niedriger) - Die gespeicherte Energie der Induktivität ist 0.25µJ - bei 50kHz sind das 12W die absorbiert werden wollen -> Die 8kW-Z-Diode alleine ist damit überfordert -> bei 5µF bedeutet es 10V Spannungserhöhung und Ringing bei 130kHz Ein anderer Fall ist eine interne Selbstabschaltung des Akku-Blocks unter Volllast. Für die x-µs bis zur Vollabschaltung muss die Z-Diode den Stromfluss übernehmen. Für Hinweise zur Dimensionierung bin ich dankbar. Bernd
Bernd K. schrieb: > erkläre ich Dir in einer > PN. Ach nö.... Lass das mal. Ich hab mir nicht mal die Mühe gemacht mein olles Eagle zu reaktiveren um Deine unleserlichen Pläne zu lesen. Die kleine Leseprobe oben und grundlegende Designfails haben mir schon gelangt. Du baust den Klumpatsch mal schön auf und verbringst den Winter damit sündhaft teure Halbleiter zu sprengen bis Dir mal aufgeht wo in all der schönen Theorie der Fehler steckt. Wenn Du dann bei einer mittlerweile ernüchternden Effizienz angekommen bist, die Kühlung im Griff hast und mal 10min Volllast liefern kannst ohne das der Feuerlöscher zum Einsatz kommt, kannst Du ja mal einen EMI Precomplinace Testplatz aufbauen und Dir ansehen wie viele 10dB Du alleine leitungsgebunden übern Limit liegst. Aber kümmer Dich erstmal nicht drum, denn schon die harmonischen Oberwellen im tieferen Frequenzbereich werden beachtlich sein und der Power Faktor schlecht. Daran kannst Du dann den nächsten Sommer über arbeiten. Am Ende, wenn Dich nicht vorher Lust und Finanzen Verlassen haben und die Kiste tatsächlich läuft, vergleichen wir nochmal die Systemkosten und Gesamteffizienz mit einem beliebigen China WR in klassischer Konfiguration. Deine Ausführungen warum der WR genial ist und all die Probleme die wir ansprechen garnicht existent, kannst Du mir gerne erzählen wenn Du bewiesen hast das es mehr ist als heiße Luft von einem der sowas noch nie gebaut hat.
@ Michael: ... zu spät - tut mir leid. Ich habe Dich verstanden, bitte verschwende keine Lebensfreude mehr in diesem Thread.
Bernd K. schrieb: > Sobald der Türschalter des Akkuschranks öffnet, schaltet der WR auch > Isolation. D.h. alle Mosfet-Schalter sind offen. Ja, außer wenn nicht, weil durchlegiert. Und das lässt sich halt selbst in den besten Designs nicht vollständig ausschließen. Oliver
Bernd K. schrieb: > verschwende keine Lebensfreude mehr in diesem Thread. Jaja, es gibt keine Kritiker, nur Hater. Da machst das schon und wirst uns allen zeigen das wir keine Ahnung haben. 😎
Bernd K. schrieb: > @ Michael: ... zu spät - tut mir leid. Ich habe Dich verstanden, bitte > verschwende keine Lebensfreude mehr in diesem Thread. @bernd: Auch das ist eine Methode: prägnant Formulierende zu ignorieren, selbst wenn aus deren Worten so viel mehr Erfahrung sichtbar wird als es Deine Worte zeigen. Solche Dinge berechnen ist eine wohlmeindende Absichtserklärung das es funktionieren könnte. Leistungselektronik bietet da einige Fallen in die Du offensichtlich noch alle hineinlaufen darfst. Nur zu, ich hoffe Du bleibst dabei wohlbehalten. Die Kollegen die ich in diesem Bereich arbeitend kenne haben seinerzeit gut daran getan den bereits Erfahrerenen zuzuhören und von - und mit - ihnen zu lernen, man muß nicht jeden Fehler selber machen, man darf auch neue finden. Viel Erfolg
Danke Oliver für den Einwurf, Mosfets-Schluesse die sofort die Schmelzsicherungen der Akkublöcke auslösen sind unkritisch. Spontan würde ich sagen, dass dagegen 6x NC-Relais helfen, die Stringseitig die Blöcke kurzschliessen und ggf. die Sicherungen ziehen. Bernd
UIUIUI... nein! Überleg' dir mal, was reine kapazitive/induktive Lasten machen... Wenn du die Probleme gemeistert hast, dann überleg dir, was in den möglichen Fehlerfällen (Kurzschluss/"Lastabwurf") passiert. Zusätzlich zu diesen Dingen, kommt dann die Spannungsqualität. Off-Grid WR sind wesentlich kritischer als Grid-Tie Inverter! 73
Bernd K. schrieb: > Mosfets-Schluesse die sofort die Schmelzsicherungen der Akkublöcke > auslösen sind unkritisch. Hat schon mal einer von Euch einen fetten Block mit einem Fet kurzgeschlossen und auf das auslösen einer trägen Schmelzsicherung gewartet? Also 'unkritisch' ist nicht das erste Wort das mir dazu einfällt 😉 Auch die Relais sehen sicher putzig aus wenn sie ihre Eingeweide verspritzend versuchen Kurzschlussstrom und Lichtbogen standzuhalten Es ist doch recht erstaunlich wie wenig man zum Verkupfern von Oberflächen benötigt und das so eine FR4 wie ein Sofakissen zerplatzen kann, wenn die Mittellage Gasförmig wird. Aber hey, was weiß ich schon? Für so popelige 10KW braucht man nur ein wenig Zuversicht. Was soll da schon schiefgehen wenn man mit hochkapazitiven Akkus herumschaltet? Die Kraft des positiven Denkens wird es schon richten.
Bernd K. schrieb: > 2mH für die Zuleitung habe ich nirgends geschrieben sollte 2µH heißen, hatte ich noch nachgetragen verdrillen ist bei irgendwas wie 16qmm+ nicht ganz einfach; und landest dann dennoch noch bei mind. 1µH Bernd K. schrieb: > Wieso empfiehlst du 30mH als Leitungsdrossel? sollte 30µH heißen, hatte ich noch nachgetragen Bernd K. schrieb: > Ja die Hochstrompfade sind bei TO-220 > kritisch. Kurze 2.5qmm Drähte direkt an die Beine angelötet sollten dann > keine Flaschenhälse mehr sein. Naja. Die Induktivität bleibt, und im Gehäuse und die Bonddrähte wirst kaum verstärken können... TO220 liegt da halt so bei 7nH, aktuelle Gehäuseformen haben da deutlich weniger. Leiterbahnen für 50A rms hast dir dann auch mit aufgelöteten 3*2,5qmm vorgestellt, oder? Und auf jeden Fall die Strompfade bei jedem Schaltvorgang ins Layout mal einzeichen. Aber ich schätze allein durch die Induktivitäten von Case und Layout wirst du schon 20W+ Schaltverluste am jeweils schaltenden FET einfahren. Dazu die Leitverluste. Schnelles Schalten geht mit den Induktivitäten nicht. Für EMI vielleicht ganz gut, aber die Wärme muss weg. Vielleicht kann eine ganze H-Brücke auf 1 KK, wären dann 30W+ abzuführen. Also wirds wohl ein KK mit 3K/W sein müssen. Einzelne KK dürften jeweils nur minimal kleiner sein. Ist dann aber gar nicht so klein zu bauen und die Induktivitäten werden nochmal höher, mehr Verluste, größerer KK. Ich wollte vor ein paar Jahren auch mal ne H-Brücke mit 100A Peak bauen, allerdings nur bis max. 20V. Habs dann aber sein lassen. Mein Ansatz war damals mit PSMN0R9-30YLDX FETs und grob (je Halbbrücke) so, ca. 20mm Breite: + D H-Side S M+ D L-Side S ===Kupferblech=== ===Kupferblech=== ====Kupferblech===== - - - - - - - - - - - - - Wärmeleitpad 0,5mm- - - - - - - - - - - - || ============================Kupferblech 1mm ========================== - Das ganze dann jeweils isoliert auf nen KK geschraubt. Elkos halt seitlich (im linken Bereich) angelötet. Evtl. noch Bohrungen und darin Kerkos versenken. Alles ziemlich krude, aber die Schleifeninduktivität sollte so minimal bleiben. Zumindest meine Denke damals. Die Halbbrücken dürften wirklich nur von links her versorgt werden, also keine zusätzlichen Masseverbindungen. Der ohmsche Widerstand würde dadurch zwar kleiner, aber die Induktivitäten deutlich größer. Wie da die Gate-Ansteuerung verbaut wird: keine Ahnung ;)
Bernd K. schrieb: > Danke Oliver für den Einwurf, > Mosfets-Schluesse die sofort die Schmelzsicherungen der Akkublöcke > auslösen sind unkritisch. Spontan würde ich sagen, dass dagegen 6x > NC-Relais helfen, die Stringseitig die Blöcke kurzschliessen und ggf. > die Sicherungen ziehen. > Bernd ... irgendwie bist Du nicht weiter ernstzunehmen, auch ok. denn so Ahnungslos kann man ja nur mit Vorsatz sein das man die Sicherungen von " 51.2V-Akkublöcken" zwangsweise mit NC-Relais auslöst um irgendwelche Schutzmaßnahmen zu erreichen, selbst wenn diese Akkus nur 1Ah haben. viel Spaß beim weiter trollen....
Michael schrieb: > T. schrieb: >> Viel relevanter ist doch der >> Verbrauch bei Leerlauf oder bei geringer Last > > Warum? > Bei PV ist 100% des Stromes geschenkt. > Verlustleistung 'kostet' nur die Einspeisevergütung abzüglich des > Heizwertes des WR. Es geht hier um eine Inselanlage, steht schon in der Überschrift. Michael schrieb: > Auch als Insel macht das keinen Sinn. > Wann habe ich jemals Einphasig 10kW Bedarf? 10kW ist für einen Haushalt die richtige Größenordnung. Mit 5kW könnte man auch überleben, aber dann müsste man ständig drauf achten und sich einschränken. Für Backofen und eine Herdplatte gleichzeitig reicht es schon nicht. Kaffeemaschine an und dann kurz den Staubsauger anschmeißen ist auch schon grenzwertig, wenn dann der Kühlschrankkompressor anspringt geht das Licht aus. Gleichzeitig neben Waschmaschine und Spülmaschine dürfte man auch keinen anderen größeren Verbraucher zum falschen Zeitpunkt anschalten. Jetzt könnte man noch diskutieren ob vielleicht 8kW ausreichen würden, aber wenn man auf der sicheren Seite sein will nimmt man einfach runde 10kW, damit man ein bisschen Spielraum bei den Spitzen hat und die Elektronik länger hält.
Abgesehen von den diversen obigen Problemchen, ist der notwendige hohe Wirkungsgrad über einen sehr weiten Lastbereich ein Hauptproblem. Was nützt es nachts wenig Verbrauch zu haben, wenn der dann miese Wirkungsgrad bei Minimallast dann doch die Akkus über die lange Leerlaufzeit ordentlich leernuckelt. Vielleicht doch ein Motorumrichter? Der wäre bei kurzen Lastspitzen auch viel toleranter und damit kleiner dimensionierbar.
Hab mir eure Kritik zuherzen genommen und die PDFs mit einem jetzt hoffenlich besser lesbarem Schaltplan erstellt samt Beschreibung. Die Schaltung ist nicht weiter aufregend. Wie sich durch die Beiträge schon andeutet, liegen die eigentlichen Stolpersteine bei der Ausführung des "Schaltens großer Ströme". Jetzt wird erstmal gelötet und debugged.
Bernd K. schrieb: > Hab mir eure Kritik zuherzen genommen und die PDFs mit einem jetzt > hoffenlich besser lesbarem Schaltplan erstellt samt Beschreibung. > Die Schaltung ist nicht weiter aufregend. Wie sich durch die Beiträge > schon andeutet, liegen die eigentlichen Stolpersteine bei der Ausführung > des "Schaltens großer Ströme". Jetzt wird erstmal gelötet und debugged. Es hat schon was wenn die Schutzmaßnahmen, selbst wenn sie funktionieren würden nicht funktionieren können... oder anders gesagt: Schaltplangestammel, eine Ideensammlung die noch einige Wochen ausarbeitungszeit braucht bis sie testbar wird. Ich würd Dir ernstaft dazu raten das Machwerk zuerst debuggen und dann löten. In dieser Reihenfolge. Und bevor Du debuggst ein solides Schaltplanreview mit Leuten die deutlich mehr als Du davon verstehen. Und bevor Du ein Schaltplanreview anzettelst mach den Schaltplan fertig, so sind das - gelinde gesagt - hingerotzte grüne Linien und rote Kästchen die in weiten Bereichen keinerlei funktionellen Zusammenhang erkennen lassen (Q1-Q4, IC3, IC5...). btw: lern noch schnell was DSAT bedeutet bevor Du da weitermachst. Und bevor Du den Schaltplan fertigstellt solltest Du dich auch tunlichst mit der SW-Architektur beschäftigen. Arduino und harte Echtzeit... ich bin mir nicht sicher ob Du dir im klaren darüber bist das da manches im sub-µs-Bereich erledigt werden soll.... Wenn der Code, den Du planst zu schreiben, ebenso organisiert ist wie die bisher präsentierten Schaltpläne... na servas.
Bernd K. schrieb: > Hab mir eure Kritik zuherzen genommen und die PDFs mit einem jetzt > hoffenlich besser lesbarem Schaltplan erstellt samt Beschreibung. Nein hast Du nicht. Dein 'Schaltplan' ist ein reines Ratespiel. ich interpretiere mal frei das das Optokoppler unbekannten Typs eine Hilfsspannung die irgendwo herkommt und nicht eingezeichnet ist, kein Power Symbol und kein Netlabel besitzt, direkt auf die Fets unbekannten Typs legt. Selbstverständlich ohne HS/LS mit separatem Timing zu betütern. Ich konnte das jetzt Wortreich im detail auseinandernehmen. Ich kürze ab: DU hast absolut keinen Plan was Du da tust. Du hast simpelste Basics der Fet Ansteuerung, der Schaltplanerstellung, von Vollbrücken, von WR und vielem anderen nicht verstanden. Die Diskrepanz zwischen wollen und können ist bei Dir derart groß, das jede inhaltliche Auseinandersetzung mit diesem sinnlosem Gekritzel vergebene Liebesmüh ist. Bernd K. schrieb: > Die Schaltung ist nicht weiter aufregend. Ansichtssache. Ich finde sie auch eher erheiternd, aber manch einer regt sich auch drüber auf. Die Schaltung an sich ist natürlich kompletter Müll ohne jegliche Sachkenntnis. Schade um die Bauteile.
Das Prinzip hinter der Schaltung ist bekannt, bzw. war mal auf einer Veranstaltung, wo der Assistent und Doktorand die Fragen dazu nicht beantworten konnte und ein Besucher ;o) das dann den Leuten erklärte. Hier wäre das Prinzip beschrieben: https://www.researchgate.net/publication/268363948_Analysis_Implementation_and_Experimental_Evaluation_of_Control_Systems_for_a_Modular_Multilevel_Converter Man beachte das Mitwandern der Potentiale (Akku) beim Durchswitchen der Halbwellen während des Betriebs.
Lieber Michael, Deine Sorge um mein Wohlergehen und mein Geld rührt mich wirklich. Gerne bin ich bereit in einer PN hart mit Dir zu diskutieren, wenn Du dafür ablässt den Thread zu emotionalisieren. Zu meiner Expertise: Auf meinen Diplomen steht Physiker und E-Technik-Ingenieur. Elektronik betreibe ich aber nur nebenbei seit 40 Jahren. Einen 50A MPPT-Laderegler und einen Synchronwandler 50<->300V 1kW mit SiCs für mein BHKW habe ich schon hinbekommen. Glaub mir, ich weiss was ich tue und agiere in unbekanntem Land vorsichtig. So sollten bitte auch alle anderen vorgehen, die mit ähnlichen Projekten liebäugeln. VG, Bernd An Dieter: Oben findest Du das PDF der Doktorarbeit von Taha Lahlou von der TU-München zum Thema. Link: https://mediatum.ub.tum.de/1455549 (sorry, kann das PDF nicht mehr löschen - verletze ich damit das Urheberrecht?) Sax-Power hat solche Produkte auf dem Markt. Die Technik funktioniert offenbar grundsätzlich. Auch wenn ich letztlich EMV-mäßig mit dem extensiven Aufbau chancenlos bin, werde ich es probieren und herausfinden wo es hakt. Dienstag kommen die PCBs :-)
:
Bearbeitet durch User
Dir ist hoffentlich klar, dass da von einem Grid-Tied-Converter gesprochen wird... das ist wesentlich einfacher (aus leistungselektronischer Sicht). Genauso ein Laderegler... da hast du harmlose statische Lasten. Aber mach nur... spätestens wenn du größere "Schaltnetzteile" oder Industriesauger (bzw einen alten Staubsauger mit 1-1.5kW) ansteckst, wirst du sehen was ich meine. 73
Bernd K. schrieb: > Lieber Michael, Welchen Michael meinst Du? Wenn Du eh schon solche Dinge gebaut hast und daher von Fach bist dann braucht das Forum nicht weiter Zeit vertrödeln um Dir einige Schwachpunkte Deiner Absichtserklärung namens "Schaltplan" aufzuzeigen.... btw: Alle(!) meine Indikatoren stehen nach wie vor auf "wie lange kann ich das Forum trollen bis es auffliegt" Viel Erfolg - sowohl mit dem Trollen als auch mit dem Projekterl
Bernd K. schrieb: > Zu meiner Expertise: Auf meinen > Diplomen steht Physiker und E-Technik-Ingenieur. Elektronik betreibe > ich aber nur nebenbei seit 40 Jahren. Einen 50A MPPT-Laderegler und > einen Synchronwandler 50<->300V 1kW mit SiCs für mein BHKW habe ich > schon hinbekommen. Ist allerdings ne ganz andere Liga. Bernd K. schrieb: > Glaub mir, ich weiss was ich tue und agiere in > unbekanntem Land vorsichtig. > So sollten bitte auch alle anderen vorgehen, die mit ähnlichen Projekten > liebäugeln. Sehr gut, aber ein wenig scheint mir die Bodenhaftung trotzdem zu fehlen ... Ganz generell und so als kleines Summary: - an sich funktioniert das Grundkonzept (egal ob mit PWM aus dem "Top"-51V-Akku oder diskreten 3,2V-Stufen) - Grid-Tie-WR ist erheblich einfacher als Insel-WR - Stärke des Konzepts könnte sein, dass sowohl Ladung und WR-Betrieb über die H-Brücken laufen; funktioniert allerdings nicht im Insel-Betrieb - für Insel-Betrieb brauchts eine recht aufwändige Ladeschaltung, insbesondere bei kleinen diskreten Stufen - im Idealfall könnte eine reine Steuerung der Batteriespannung in 3,2V-Schritten auch für Insel-Betrieb reichen (mit moderatem Ausgangsfilter) - die reine Steuerung könnte dann auch ein ATTiny (16MHz, 8Bit) oder vergleichbar schaffen - anders als bei idealen Verhältnissen treten aber auch bei feinen diskreten Stufen laufend Spikes mit +-51V auf, die gefiltert/ausgeglichen werden wollen (durch nicht exakte Schaltzeitpunkte) - das schafft ein Tiny o.Ä. nicht ansatzweise, PWM ist in der Ansteuerung nochmal einiges komplexer, vmtl. nur in Hardware / analog machbar, oder 32bit-Controller mit 1GHz und mind. 1-5MSPS@10Bit - definierte und sehr kleine Verzögerungen / Laufzeitunterschiede bei der Ansteuerung sind jedenfalls ein muss praktisches - Induktivitäten in den H-Brücken so klein wie möglich (nicht 5 oder 10 cm sondern 5 oder 10 mm) - wie schnell schaltet das BMS bei Überstrom ab? 1µs ist sicher ok, bei 20µs wirds schon unberechenbar - kann das BMS auch bei +- 300V noch sicher trennen? - wenn nicht, dann - irgendwelche Sicherungen durch Kurzschlüsse zum auslösen zu bringen ist jedenfalls maximaler Unfug, nach 100µs liegen die Ströme bei nem Fehler im kA-Bereich und da ist der FET längst durchlegiert und ne klassische Sicherung ist viel zu langsam - zusätzliche Induktivitäten in den H-Brücken würde ich vermeiden; für die Regelung wäre es am einfachsten den geführten Spannungswert per RC-Glied auszuwerten (LC nur für den AC-Ausgang nachgeschaltet), gibt sonst v. a. bei Blindlasten üble Effekte - Akku je H-Brücke mit ca. 5-10 220µF LowESR-Elko puffern - bei TO220-FETs mind. 2 parallel - ordentliche HW-mäßig abgesicherte Brückentreiber wirtschaftliches - das Konzept ist eigentlich steinalt - verwendet wirds von SAX-Power, ansonsten? - dort für "Nachrüst-Akkus", für GridTie (also der banale Fall), die auch aus dem Netz geladen werden - Vorteil ist da erst mal, dass bei 8*51V Akkuspannung nur durch die H-Brücken auch geladen werden kann - das Zeug wird je Hersteller in Stückzahlen > 10k produziert - Wirkungsgrad könnte in der Tat höher liegen (95%>98,5% vielleicht) - wenn da ein Einsparpotential von 20% läge und der Wirkungsgrad auch noch deutlich besser ist ... dann würden wohl alle WR heute so gebaut werden - oder es ist halt doch extrem kompliziert und die Einsparungen gar nicht so groß - die großen Anbieter kaufen ja auch deutlich günstiger ein - damit die große Frage: wo liegen deine großen Unterschiede zu Standardfällen? Ich schätze mal, dass mit 500-1500h Arbeitszeit, 1.500-3.000€ an Bauteilen, Platinen etc. ein Insel-WR mit 10kW Peak, 6kW Dauer mit 97% Wirkungsgrad@3kW Last, 50W im Leerlauf, grottigem EMV aber leidlicher Kurvenform rauskommen kann. (ohne Akkus und Ladeschaltung) Nachbauten dann einiges günstiger. Für Versicherungen und Gerichte natürlich ein klares NoGo und spätestens wenn das Haus abbrennt und da noch jemand zu Schaden kommt bekommst nichts plus ein paar Jahre Knast. Aber wenn ein fertiges Gerät, das die 6/10kW 1-phasig zuverlässig aus 7-8 51V-Akkus bereitstellt mehr als 15.000€ kostet könnte man tatsächlich drüber nachdenken (dann ists grob so wirtschaftlich wie Zeitung austragen)... Oder halt ne Firma aufmachen und das ganze vermarkten ...
Bernd K. schrieb: > Zu meiner Expertise: Auf meinen > Diplomen steht Physiker und E-Technik-Ingenieur. Aha. Warum kannst Du dann keine Schaltpläne zeichnen? Warum ist die Schaltung dann falsch und unvollständig mit jeder Menge Sollbruchstellen und grob fahrlässigen Unterlassungen? Warum kannst Du keine lesbare Funktionsbeschreibung erstellen? Warum fehlt es bereits bei der Wahl des Aufbaus an grundlegendem Verständnis über welche ausgedehnten Strecken dort Hochstrompulse geleitet werden sollen und was das für Auswirkungen hat? Ich glaube Du erzählst einen vom Pferd oder bist einer dieser fleißigen Studenten die brav alles auswendig gelernt haben was der Prof in sein Skript schrieb ohne etwas davon zu verstehen, unbeleckt von Praxiserfahrung. Bernd K. schrieb: > Die Technik funktioniert > offenbar grundsätzlich. Natürlich tut sie das. Das hat auch nie jemand bezweifelt. Michael schrieb: > Natürlich gibt es große WR dieser Art. > Bei Energieversorger als Netzstützmaßnahme, hoch gefördert vom Bund. > Die stehen da in gigantischen Akku Containern rum, um kurzzeitige > Netzschwankungen auszugleichen. Parallel zu anderen Kraftwerken auf > einer Netzebene in der all die Grenzwerte für Haushaltsstromnetze nicht > gelten. > Dort ist es auch ein großer Vorteil einzelne Akku Blöcke im Betrieb > zugänglich zu haben.
Das ist letztlich eine Standardanwendung, die in wenigen Jahren konkurrenzlos aus China kommen wird. Traurig für den engagierten Entwickler, aber so ist es nun mal.
Nein, die Standardanwendung ist eine zumindest 3level 3phasen SiC Brücke. Die kann man dann interleaved betreiben, damit du auf 1phase 10kW kommst. Da bekommst du dann eher die Induktivitäten... wobei mir sowas noch nicht im Standardprogramm der üblichen Verdächtigen untergekommen ist. Halbleiter sind "easy". Gute stromregler und passende wickelgüter sind bei der Leistung/Anwendung das eigentliche Problem. Sowas designed man aber nicht nebenbei. Die Aufwand/Kosten Schätzung von Stefan halte ich sogar noch optimistisch! Sowas "bastelt" man nur, wenn man min 100Stück bauen/verkaufen will und zu 10. daran arbeiten kann. Alleine das thermische Konzept ist da schon nicht mehr trivial. Damit meine ich jetzt Entwärmung vom PCB und der Drossel. Aber gut... Wir werden hier ja anscheinend bald einen Erfolg bewundern können, nachdem die PCBs ja schon unterwegs sind... 73
Hans W. schrieb: > Alleine das thermische Konzept ist da schon > nicht mehr trivial. Bei 99% Pwirk sind die 100W doch schnell weggekühlt im Kabelkanal 😂🤣😂 Hans W. schrieb: > Sowas designed man aber nicht nebenbei. Als Physiker, E-Ing, Freimaurer, Träger des Strumpfbandordens und Teilzeit-Batman schon. Es fehlt Dir wohl an Glauben und Zuversicht Bruder Hans.
@mkn Halt dich raus, wenn du nichts Konstruktives beitragen magst. @Bernd Ich finde dein Konzept recht interessant, auch wenn ich mir nicht sicher bin, dass es wirtschaftlicher ist. Gute Mosfets kosten ziemlich viel, und bei 8 Akkus braucht man davon 32? Der Wirkungsgrad von > 99 % ist damit sicher erreichbar. EMV Probleme sehe ich kaum, da die Mosfets ja nur alle paar Millisekunden schalten. Vielleicht kann Bernd noch mal näher erklären, wie das Konzept dann in einem Einfamilienhaus in der Praxis verwendet wird? Geht Laden gleichzeitig mit Entladen? Wie genau funktioniert das Laden über Photovoltaikmodule? Ist das als reine Insellösung gedacht? In dem Fall wäre eine Gleichstromversorgung direkt über die Akkus eventuell praktischer? Eventuell braucht man auch nur 2-3 Spannungsstufen (weniger Mosfets)? Gruss, Udo
:
Bearbeitet durch User
Die Zahl der Mosfets ist nicht so das Problem. Für einen 10kW WR wirst auch klassisch nicht nur 4 Fets nehmen. Und es reichen grob 100V Mosfets statt ansonsten welche mit 800V. Also wesentlich geringere Verluste je Fet. Bernd will das ganze für ne Insel bauen. Da ist das Laden dann nochmal knackig. Die Akkus müssen über nen Isolierenden Laderegler geladen werden.
Drehstrom bei einer Inselanlage ist glaub ich Unsinn. Der Aufwand lohnt nicht, auch wenn der Wandler einen besseren Lastgang über die 360° Phase hätte (kleinere Filterkomponenten). Küchenherd eben einphasig anschließen bzw. am externen Netz lassen.
Hallo Udo, ein normales EFH hat einen 3-phasigen E-Herd und eine PV-Anlage mit Netz-Wechselrichter. Das passt erstmal alles nicht richtig zu einen 1-Phasen-Insel-WR. Für den Herd muss ggf. ein neues Kabel gezogen werden, weil sonst der Null-leiter überlastet wird. Echte Drehstrom-Geräte wie Motoren oder große PV-WR können leider nicht am 1-Phasen-Netz verwendet werden. Der ganze Kleinkram aber eben schon. Thema Laden: Dem Insel-WR sollte es egal sein, ob geladen oder entladen wird. Im PV-Ladefall werden die Mosfets revers betrieben. Die komplette Schaltsequenz bleibt identisch. Ist die Batterie voll, dreht der WR die Frequent nach oben. Alle zugelassenen WR müssen dann abregeln. Ist der Ladestand trotz PV zu niedrig, kann man über einen Transferschalter die Lasten (und wenn das zulässig ist, auch den PV-WR*) auf Netz schalten, und/oder oder die Netzlader aktivieren. Im meinem Falle z.B. 6x 54.6V/5A Lader einschalten. (https://www.aliexpress.com/item/1005005238227327.html) Eleganter zum Balancing und Laden wäre eine Konstruktion aus einen HF-Trafo mit 7 identischen Wicklungen (1x fürs Ladegerät und je eine für die Akkublöcke), welche an synchron taktenden H-Brücken hängen. Aber das ist ein eigenes Unterprojekt. Für mein 48V-BHKW ist sowas aber vermutlich nötig. Bernd * vielleicht weiß einer der alten Hasen hier, ob die PV-WR so einen Phasensprung überstehen
Bernd K. schrieb: > * vielleicht weiß einer der alten Hasen hier, ob die PV-WR so einen > Phasensprung überstehen In dem Moment, in dem du den Schalter öffnest, gehen die vom Netz. Dann beginnt wieder der Grid-Test und (je nach Land/Netzbetreiber/vorgeschriebener Einstellung) schalten die nach x Sekunden/Minuten wieder zu. Phasensprünge müssen glaube ich noch nicht durchgetaucht werden können... so genau verfolge ich das nicht mehr. Bernd K. schrieb: > Alle zugelassenen WR müssen dann abregeln. Nur wenn die auf P(f) eingestellt sind. Es gibt aber noch Q(U) oder P(U)... Das hängt davon ab, was dein Netzbetreiber will. Sehr viele WR haben auch einen Modus für den Inselbetrieb, in dem im Prinzip P(f) gemacht wird. 73
Bezüglich Multilevel und Effizienz über Lastbereich ist das hier auch interessant: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-Article_AudioAmplifier_Energy_Efficient_Multilevel_Amplifier_Solutions_Merus-ART-v01_00-EN.pdf Leider zu wenig Leistung.
Bernd K. schrieb: > Dem Insel-WR sollte es egal sein, ob geladen oder entladen wird. Im > PV-Ladefall werden die Mosfets revers betrieben. Die komplette > Schaltsequenz bleibt identisch. Ist die Batterie voll, dreht der WR die > Frequent nach oben. Alle zugelassenen WR müssen dann abregeln. Versteh ichs recht? Du willst den Insel-WR rein gesteuert fahren? Also keine Berücksichtigung der Akkuspannungen, Totzeiten beim Schalten, wechselnde Innenwiderstände beim ZU-/Abschalten von Akkus etc. Und dann dazu noch Einspeise-WR um aus der PV zu laden? Nur die Frequenz magst du ggf. erhöhen, um die Einspeise-WR zum abregeln zu bringen? Das wird sicher ein Spaß ... Aber immerhin kann rein gesteuert ein 16MHz AVR das ganze easy schaffen. Allerdings ohne Auswertung / Ausgleich von Ladestand, und Frequenzshift.
Stephan schrieb: > Und dann dazu noch Einspeise-WR um aus der PV zu laden? Auf den Punkt bin ich schon besonders gespannt. Aber auch für den Normalbetrieb muss man eigentlich immer den SoC aller Akkus wissen und sie in absteigender SoC Reihenfolge draufschalten, wenn man entläd - bzw in aufsteigender zum Laden. Es ist ja nicht so, dass der Strom und die "Ein-Zeiten" der Akkus konstant sind... Kann man machen - ist halt gewaltiger Aufwand. 73
Oha. Ich würde aufpassen, dass mir da nicht die Bude abfackelt.
Hans W. schrieb: > Aber auch für den Normalbetrieb muss man eigentlich immer den SoC aller > Akkus wissen und sie in absteigender SoC Reihenfolge draufschalten, wenn > man entläd - bzw in aufsteigender zum Laden. Die Schaltfolge geht schon, solange die CPU genug Reserven hat. SoC wird eklig. Aus Gesamtstrom und den gesteuerten Schaltzeitpunkten wirds ziemlich ungenau. Akkumuliert sich auch mit den Zyklen. Spannung hilft wenig. Also Fuel Gauge und das ganze dann noch isoliert übertragen. Oder doch nur über die Spannungen und hoffen, dass man die schwächsten 1-3 ab unter 20% Restkapazität einigermaßen identifizieren und "entlasten" kann. Laden mit permanent schwankenden Strömen und dem Störungsdreck von den Einspeise-WR wird auch nicht gut auszuwerten sein. Spannungsmessung geht da nur wenn der Akku grade unbenutzt ist. 1-10s Pause machen, um Leerlaufspannungen zu messen geht nicht, weil dann die Einspeise-WR abschalten... Da ist dann schnell mal die nutzbare Kapazität von 10-90% auf 20-80% reduziert. Und Fehler werden trotzdem passieren, also eher reduzierte Lebensdauer. Das eingebaute BMS sorgt ja nicht für eine gute Ladung sondern verhindert nur (hoffentlich) das schlimmste. Bei mäßiger Ladetechnik ist auch ein günstiger Akku schnell nur die Hälfte wert und dann eher teuer. Reichen 10 Diplomarbeiten für das Projekt??
Angehängte Dateien:
-
Gefalteter_Sinus_bipolar.jpeg
140 KB -
14A50V_Uds__lowside_mit_SiC_und_10nF_2kW-NT_.jpeg
100 KB -
Totzeit_1nF.jpeg
91 KB -
solside.png
20 KB -
partside.png
68 KB -
Crowbar_shutdown.jpeg
120 KB -
solside.png
12 KB
Hallo Leute, hier ein paar Fotos vom Fortschritt des Projekts. Wenn ich zu viel poste - sagt bescheid. Momentan schalte ich 14A bei 50V problemlos. Für 50A brauche ich einen Akkublock und vermutlich das verbesserte H-Brücken Layout (Bilder), obwohl die Lowside-Uds-Spitzen mit 10V moderat sind (gemessen über SiC-Diode und 10nF-Spitzenwertspeicher-C).(Bild) Die Gate werden über kleine Drähte angeschlossen um maximalen Platz für die low-L-Verbindungen zu bekommen. (Die Hochstromverbindungen erfolgen fliegend auf die Klemmblöcke.) Für die Sinus-Ausgabe braucht die ISR 18µs. (Bild) Die Totzeitkontrolle über C1/C2 scheint auch zu klappen (Bild) Bei 60V greift mit D3 der Überspannungsschutz. Ab 57V zieht allerdings schon der Optokoppler U$7 die Reissleine. Diese Schnellabschaltung via FlipFlop und Vcc-Kurzschluss über T1 dauert weniger als 1µs. (Bild) Die TI431 arbeiten dank R37 trotz 100nF parallel stabil. VG, Bernd
:
Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
-
Schaltmodul.jpg
100 KB -
1Ohm_3kW.jpeg
140 KB
Weihnachten 23: Jetzt kann es richtig losgehen. Das Schalten der vollen 50A mit der o.g. H-Brücke funktioniert perfekt. Schaltspitzen @62kHz bei 50A bleiben unter 15V. Nach 15min erreicht der Kühlkörper 50° (2W/K, 50Hz) und die Leiterplatte/Silikon-Hochstromkabel gehen auf 75°C. Der wassergekühlte 1Ohm-Widerstand aus 0.1mm VA-Blech sieht doch schick aus? Der 5l-Wassereimer war ruckzuck heiss. Viele Dinge wie das Kurzschlussverhalten bei 100A und die dynamischen Verluste blende ich erstmal aus, um schnell weiterzukommen. Fliegende Aufbauten machen keinen Spaß. Weitere 5 Akkus z.b. von Eco-Worthy und ein halbes Billy-Regal mit Tür als Batterieschrank werden die nächste Testhardware beherbergen. Alternativ zur 62kHz/48V-PWM könnte man mit drei zusätzlichen 12V-Akkus (oder 24V+12V) den Sinus schaltarm mit 12V-Genauigkeit nachbilden. Mal schauen, welche Synthesemethode das Rennen macht.
Angehängte Dateien:
-
Kanal.jpeg
120 KB -
Schrank.jpeg
76 KB -
1kW.jpeg
66 KB
1 Monat später.... Mit dem Projekt geht es voran. 222V bei 1kW und 450mOhm Impedanz, lassen hoffen, die 10kW noch zu knacken. Leider stören die Alibaba-Ladegeräte so enorm, dass der WR abschaltet. Die nicht bestückten Netzfilter werde ich wohl ergänzen müssen. Auf Akku läuft er aber ganz gut. 50Hz- Störungen auf Mittelwelle waren keine zu hören. Das (dann verstärkte) Billy-Regal hätte noch Platz für weitere 20kWh dieser Eco-Worthy-Akkus, die übrigens recht ordentlich verarbeitet sind. Jetzt kommen die Mühen der Ebene: - Netzfilterung - Verluste vom PWM-Modul messen (-> Wirkungsgrad?), Dauerleistungstest - alle Abschalt-Szenarien testen (Kurzschluss, DC, Blockausfall, Übertemp ...) - Messung der Block-Spannungen synchron im Synthese-Arduino - Messung der RMS-Werte und SOC-Monitoring über Hilfs-Attiny. - Rauch und evtl. Wasserstoff-Melder Später: - 7.Akku mit 24V, für höhere Spannungen - Lademöglichkeit über 48V-BHKW - Lademöglichkeit über PV-Wechselrichter
Bernd K. schrieb: > Mit dem Projekt geht es voran. 222V bei 1kW und 450mOhm Impedanz Glückwunsch. Sieht erst mal ganz gut aus. Mit nem Netzfilter (über alles, nicht je Stufe) sollte die Spannung recht glatt werden. Die kniffligen Punkte kommen aber noch ... Wie siehts mit z. B. nem Staubsauger aus? Und 0.45 Ohm? Wie gemessen? Wenn das hauptsächlich resistiv ist dann landest @11kW bei nur 90% Wirkungsgrad.
Stephan schrieb: > Und 0.45 Ohm? Wie gemessen? > Wenn das hauptsächlich resistiv ist dann landest @11kW bei nur 90% > Wirkungsgrad. Hallo Stephan, R=dU/dI=0.45Ohm=2Vrms/4.5Arms bei ohmscher Last. Die 6 Akkus haben je 60mOhm Innenwiderstand. Der ist ja auch noch Ladestands und altersabhängig. Bei 50A sind das 150W die den Akku aufheizen. Das ist grenzwertig. Der WR selbst verantwortet nur ein Bruchteil der Verluste. (20mOhm der Induktor, 36mOhm die Mosfets + dynamische Verluste an der PWM-H-Brücke. Meinst Du, ich kann auf die PWM verzichten und das Stufenprofil mit 150µH glattbügeln. Dem Heizlüfter wars zumindest ziemlich egal. Extreme RF-Störungen sind mir nicht aufgefallen. Bei kleinen Leistungen ist der zackige Sinus nur unästhetisch. Bei hohen Leistungen wird er doch durch T=L/R automatisch glatt. Ich hoffe bald weitermachen zu können, aber ein Defekt am BHKW ist mir dazwischengekrätscht. Bernd
Zwischenstand März 2024: 4.5kW/21A/218V laufen stabil. Allerdings im Stufenprofil. Die Steuerleistung ist nur 2.5W (via USB). Bei 21A bleiben die H-Brücken erwartungsgemäß noch kalt. Da im Nulldurchgang die Brücken leitend sind, laufen Staubsauger und alte Waschmaschine klaglos. Die Induktivität der Batteriekabel ist mit 2µH doch recht hoch. 1µH - die Batterie, 1µH das eigentliche Kabel. Im 50A-Abschaltmoment der H-Brücke schwappt der Strom ca. 10µs lang über die Suppressordiode. Bei 100Hz Pulsrate ist das kein Problem - bei 62kHz PWM schon. Da helfen nur 10mF Elkos zum Puffern. Ich finde sowieso, das die PWM entbehrlich ist. Eher würde ich einen 7.Block mit 24V hinzufügen. Neben einer glatteren Kurvenform, erhöht sich die AC-Spannung um 17V auf 240V bei voller Batterie. Ich hoffe, als nächstes alle Features in dem Arduino Nano (ohne RMS-Hilfs-MCU) unterzubringen. Die verfügbaren Pins reichen bei 7.Modulen gerade aus. Durch das Rollieren der Reihenfolge, in der die Batterien zugeschalten werden, kann ich jetzt recht einfach die Modulspannungen (ca. 50V) messen. Somit sind zusammen mit den RMS-AC-Werten alle Meßwerte zur Bestimmung des Akku-Ladestandes vorhanden. Der Algorithmus ist aber nicht trivial, wenn man ein Wegdriften bei mittleren Ladeständen vermeiden will. Coloumb-Counting alleine ist auf langen Zeitskalen zu ungenau. Mal schauen, was ein Fronius Primo PV-Wechselrichter macht, wenn er von dem Stufenprofil geführt wird.
:
Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
-
WhatsApp_Image_2024-03-16_at_20.53.55__1_.jpeg
52 KB -
mit_1kW_Ballast.jpeg
100 KB -
ohne_Ballast.jpeg
100 KB -
4_kW.jpeg
75 KB -
Schaltkasten.jpeg
100 KB
Das Laden der Batterie über den PV-WR ist nicht trivial. Der SMA musste erst auf "SMA Inselbetrieb 50Hz" umgestellt werden. Das Stufenprofil ist trotz 5mH-Induktivität zu zackig. Erst bei Zuschaltung eines 1kW-Heizers wird der Sinus glatter und der SMA startet und lädt was er kann. Ein 7.Akkublock mit 24V würde das Kurvenform-Problem sicherlich deutlich entschärfen. Nachdem ich alles schön im Schaltkasten verpackt habe, holte mich das Thema EMI/EMV richtig ein. Z.B. resettet der Atmega, sobald ich das Oszi nur an GND anschliesse. Das gleiche passiert bei Versorgung über ein Hutschienen-NT. Schon das Umschalten des Heizlüfters führt zu irgendwelchen Abschalt-Spikes. Noch ist aber nichts geschirmt, keine Dämpfungsperlen, Gleichtaktdrosseln etc. Für Tips wäre ich jetzt dankbar. Das soll alles in die 2.Revision (15kW/40kWh) der PCBs eingehen. (großen Masseflächen, HSOF-8 Mosfets direkt unter den Wago2716-Klemmen und 26-adriger Busverkabelung).
:
Bearbeitet durch User
Bernd K. schrieb: > Für Tips wäre ich jetzt > dankbar. Ach, jetzt möchtest Du Tipps von all den von Dir belächelten Nullcheckern die Dir im Vorraus sagten das Du da undurchdachten Mist zusammenbaust? Bernd K. schrieb: > Zu meiner Expertise: Auf meinen > Diplomen steht Physiker und E-Technik-Ingenieur. war deine Antwort auf begründete Zweifel. Na dann Prof. Dr. Dr. Nötigenfalls, hau rein und mach fertig :-) Okay, einen Tipp bekommst Du: Wenn Dein von Dir so genanntes 'EMI/EMV' Problem bereits so heftig ist das es zu Funktionsausfällen bei ohmschen Lasten (Heizlüfter) kommt und der WR nur mit Ach und Krach und auch nur im Inselbetrieb noch zur Mitarbeit zu überzeugen ist, dann können wir uns alle entspannt zurücklehnen und Popcorn bereitstellen wie es weitergeht. Noch ist nämlich überhaupt nix los. Keine schwierigen Lasten, keine doofen Ereignisse am Netz, keine Akku Fehler oder abkoffernde Halbleiter, die zu gefährlichen Betriebszuständen führen. Das wird erst noch richtig lustig. Fast so lustig wie der Glaube das man brachiale designbedingte EMI Schleudern mit ein paar Ferritperlen und Drosseln oder einer Schirmung wegbeten könnte. Mal sehen wann der BNA Meßwagen vor der Tür steht oder Dir der Netzbetreiber aufs Dach steigt. Wenn Du Glück hast kommen die bevor die Feuerwehr anrücken muss. Wer nicht hören will, muss fühlen.
> Natürlich werde ich schrittweise vorgehen. Aber EMV und Thermische Auslegung und alle Sicherheitsfeatures kommen nach einem erfolgreichen Funktionstest. >.. 10kW einphasig .. Aaahhh... diese Themen muessen von der ersten Sekunde an mit beruecksichtigt werden. alle Aenderungen spaeter werden teurer. Ist mittlerweile 3 phasig geworden nehme ich an. Das EMV Thema entschaerft sich auch etwas damit. Da das EMV Thema erst jetzt kommt bedeutet, dass keine Ahnung vorhanden ist. Ich empfehle einen Besuch im Testcenter. Die haben eine Ahnung und koennen eine optimale Beratung bieten. Hier wird man pro Tag um die 2000Euro los, ist aber immer das Geld wert. Sofern man nicht zu oft hingehen muss....
Purzel H. schrieb: > Ich empfehle einen Besuch im Testcenter. Die haben eine Ahnung und > koennen eine optimale Beratung bieten. Die können da auch nicht helfen. Die wissen zwar welche Normen anwendbr sind, aber das sind keine Entwickler. Ich bin häufiger in einem der großen im Norden und lass die auch über meine Pläne schauen, wenn wir den Maschinen beim Arbeiten zuschauen bis wieder ein Wechsel im Setup ansteht und ich die Zeit zum Arbeiten nutze. Nette Leute mit viel Ahnung von ihrem Job aber wenig von meinem. Loops vermeiden, Schaltflanken verlangsamen etc. pp. sind Binsenweißheiten die in jedem 'EMI for Dummys' Leitfaden stehen. Die Erfahrung besteht darin die vielen Anforderungen von Netzharmonischen, Sicherheit, leitungsgebundenen udn gestrahlten Störungen, härtung gegen äußere EInflüsse, Effizienz und langlebigkeit in ein Gerät zu verwandeln das für den Kunden einen größeren Nutzen hat als das was er von anderen kaufen kann. Und da ist der LC Filter nur der letzte Schliff. Der macht ein grausig zusammengeklöppeltes Stück E-Schrott nicht zu einem konformen Gerät. Das Design von Bernd ist 'defective per Design'. Eines dieser Designs die kein Problem lösen aber neue kreative Möglichkeiten schaffen neue zu bekommen. Das ist alles irgendiw hingewürgt, so das sich eine Art von Funktion ergibt. Klar kann man so Energie in einen Akku prügeln und auch wieder entnehmen. Wenn Zulassungsbedingungen, Sicherheit, Brandschutz, TAB und Wirtschaftlichkeit keine Rolle spielen. Man müsste mit der Plättschaufel gepudert sein sind das nach seinen Unterlagen im heimischen Keller aufzubauen. Ich weiß auch nicht was das soll. Akkus mit hoher Effizienz aus dem Netz laden und wieder in 'Netz' verwandeln kann jeder Hybrid WR.
Bernd K. schrieb: > holte mich das Thema EMI/EMV richtig ein Bernd K. schrieb: > Noch ist aber nichts geschirmt, keine Dämpfungsperlen, > Gleichtaktdrosseln etc. Für Tips wäre ich jetzt dankbar. Das soll alles > in die 2.Revision YMMD! Im Ernst, du hast da ein System, das mit 600Hz schaltet. Mit 5mH bist du bei geschätzt 4kHz fein raus. Dabei hast die sicher eine relevante parallel Kapazität. Da wird alles irgendwie schwingen. Mit dem Heizlüfter bedämpfst du höchstwahrscheinlich alles nur ausreichend. 73
Ich war auch mal jung (nicht mehr), naiv (nicht mehr) und mutig (gar nicht mehr) -:) Als Übungsstück empfehle ich: Bau Dir einen Sinusdimmer: 1kHz Schaltfrequenz, 2 kW ohmsche Last. Wenn Du den so hinbekommst, daß er auch an 100m Zuleitung und einem matschigen Netz überlebt und auch einige ausgangsseitige Kurzschlüsse überlebt, widmest Du Dich dem EMV-Thema. Wenn Du so weit gekommen bist, quälst Du Dein Werk mit Burst, Surge. Und dann, aber erst dann spielt man mit größerem... Der Weg dorthin ist steinig und geplatzte Halbleiter, verdampfte Leiterbahnen und büschelweise ausgerissenes Haupthaar werden Deinen Pfad pflastern. Jörg
Bernd K. schrieb: > Nachdem ich alles schön im Schaltkasten verpackt habe, holte mich das > Thema EMI/EMV richtig ein. Z.B. resettet der Atmega, sobald ich das Oszi > nur an GND anschliesse. Das gleiche passiert bei Versorgung über ein > Hutschienen-NT. Schon das Umschalten des Heizlüfters führt zu > irgendwelchen Abschalt-Spikes. Jetzt wirds also langsam knifflig ... Du hast ja anscheinend mindestens 2 Probleme: 1. die nicht störfeste Ansteuerung 2. die zu unsaubere Ausgangsspannung (für den Einspeise-WR) Beides eher Fragen des Grunddesigns und nichts, was man eben so mal wegfiltert. Für 1 hast du wohl Groundloops, zu lange nicht störfeste Leitungen etc. 2 wirst ohne sinnvolle Grundlast evtl. gar nicht hinbekommen. Der SMA-WR produziert selbst halt auch Sauereien, dazu die von deinem WR und kaum Grundlast. Das ganze gepaart mit niedrigen Schaltfrequenzen, wo soll da ein Filter über einen Lastbereich von 20W-15kW ansetzen?
Stephan schrieb: > unsaubere Ausgangsspannung Der erfolgreiche Entstörer denkt in Strömen. Und was passiert wenn man eine stark stufige Spannung hart auf ein niederimpedantes Netz schaltet? Stephan schrieb: > Für 1 hast du wohl Groundloops, Er hat ein System das aufgrund der harten Schaltvorgänge erhebliche Potentialunterschiede zur Umgebung aufbaut. Also mal abgesehen von der flächig verteilten Leistungselektronik im PVC Kabelkanal und dem Akkuschrank aus Pressspanplatten im Keller seines Wohnhauses. Das Ding ist was für den Darwin Award.
Angehängte Dateien:
-
stoerpulse.jpeg
200 KB
Gestern hab ich problemlos mein Auto mit 14A aus der AC-Batterie laden können. Spätestens an der Bordsteinkante war die Mittel und Kurzwelle wieder störfrei. Die Brücken blieben mit 23° (Ta=19°) dabei kälter als die Steuerung. Was auch gut klappt ist die Frequenzabregelung des PV-Wechselrichters. (51Hz->50%, 52Hz->0% der Maximalleistung) was ich über das EMV-Thema denke: 1. die rumfliegenden Potentiale der Akkublöcke sind von kurzer Reichweite und spätestens in einem Faradayschen Käfig gut einsperrbar. 2. der AC-Strom im Kabelkanal ist durch den Induktor geglättet, sodass ich hier lediglich kapazitive Kopplungen auf die Ansteuerkabel erwarten würde. 3. potentiell problematischer sehe ich den Pulsstrom der Batterieleitungen. Die werden zwar vedrillt in 90° zu den Steuerleitungen geführt, aber Resteffekte gibt es sicherlich. (siehe Bild) UTP-Kabel bringt da möglicherweise Vorteile gegenüber Flachbandkabeln. Dämpfungsferrite gibt es aber auch für Flachband bzw. auf dem Board inform von SMD-Dämpfern. In Kürze baue ich noch ein 60A-Gleichtaktfilter ein. Mal schauen wie der messbare Effekt ist. Stephan_h263 hat völlig recht mit seiner Einschätzung: 1. die nicht störfeste Ansteuerung 2. die zu unsaubere Ausgangsspannung (für den Einspeise-WR) Bei 2. tendiere ich zu einem 7. 24V Block. Er viertelt die Rippel-Energie, verdoppelt die Schaltfrequenz und passt das allg. Spannungsniveau besser an 230V an. Die zusätzlich Brücke macht das Kraut auch nicht mehr fett. zu 1. bin ich noch etwas ratlos. Ich könnte das AC-Netzteil gleich mit auf dem Steuerboard plazieren. Dann bliebe nur der Null-Leiter und AC (ungefiltert) als einzige niederohmige Verbindung nach außen. Dazu könnte ich die Steuerung in ein Metallgehäuse packen. Einfach mal den Oszi an die Steuerung anklemmen ohne irgendwelche Isolationsmaßnahmen muss ich halt vermeiden. Michael schrieb: > Der erfolgreiche Entstörer denkt in Strömen. > Und was passiert wenn man eine stark stufige Spannung hart auf ein > niederimpedantes Netz schaltet? Punkt 1 ist sicherlich richtig. Punkt 2 ist falsch, weil ich Offgrid bin. Das Stufenprofil IST das Netz in das eingespeist wird.
Michael schrieb: > Der erfolgreiche Entstörer denkt in Strömen. > Und was passiert wenn man eine stark stufige Spannung hart auf ein > niederimpedantes Netz schaltet? Logisch. Nur zu den Strömen gabs kein Oszibild. Bernd K. schrieb: > Bei 2. tendiere ich zu einem 7. 24V Block. Er viertelt die > Rippel-Energie, verdoppelt die Schaltfrequenz und passt das allg. > Spannungsniveau besser an 230V an. Die zusätzlich Brücke macht das Kraut > auch nicht mehr fett. Machts vermutlich an der Stelle besser. Die Ansteuerung wird aber deutlich komplexer. Und der "halbe" Block kann nicht mehr nach Ladezustand rollieren. Der bekommt auch deutlich mehr Schaltvorgänge als die anderen Blöcke ab, braucht also ggf. ne bessere Kühlung. Deine niedrige Schaltfrequenz lässt sich halt kaum filtern. Egal ob mit oder ohne den halben Block. Akkuzuleitungen mit 20 verdrillten Paaren zu 0,5qmm sollten auch besser funktionieren als 2 Kabel mit 10qmm manuell zu verdrillen. Bernd K. schrieb: > zu 1. bin ich noch etwas ratlos. Ich könnte das AC-Netzteil gleich mit > auf dem Steuerboard plazieren. Dann bliebe nur der Null-Leiter und AC > (ungefiltert) als einzige niederohmige Verbindung nach außen. Dazu > könnte ich die Steuerung in ein Metallgehäuse packen. Einfach mal den > Oszi an die Steuerung anklemmen ohne irgendwelche Isolationsmaßnahmen > muss ich halt vermeiden. Messen wirst du müssen. Bleibt also fast nur die Baugruppen optisch mit entsprechender Bandbreite, Flankensteilheit und Verzögerung zu isolieren. Geht (siehe > 10 GBit über LWL), aber halt ziemlich aufwändig. Ganz so flott muss vielleicht aber nicht sein. Bernd K. schrieb: > Michael schrieb: >> Der erfolgreiche Entstörer denkt in Strömen. >> Und was passiert wenn man eine stark stufige Spannung hart auf ein >> niederimpedantes Netz schaltet? > Punkt 1 ist sicherlich richtig. > Punkt 2 ist falsch, weil ich Offgrid bin. Das Stufenprofil IST das Netz > in das eingespeist wird. Nicht so ganz. Dein Netz sind die Verbraucher, die Kondensatoren im Ausgangsfilter, ... Die müssen auch entsprechend niederohmig sein, sonst verweigert der Einspeise-WR vermutlich schon deswegen den Betrieb. Wenn der SMA auf Inselbetrieb steht bedeutet das was? Gibt der dann die Netzfrequenz vor? Aber spannend wird das ganze eh erst, wenn dann auch mal echte Verbraucher dranhängen. Die Flex mit 50A+ Einschaltstrom, gepaart mit nem Lastabwurf auf 0 ... Und dann noch Rückspeisung und Einspeisung. Also 50A+ Bezug auf 50A Laden, ohne jedwelchen stabilisierenden Verbraucher. Innerhalb von höchstens 2 Millisekunden. Ich vermute du brauchst irgendwas um 1-2kVar an (Blind-)Last um das ganze mit handhabbaren Induktivitäten stabil zu bekommen. Könnte ein Betriebskondensator mit so 50-100µF sein. Allerdings sollte der dann auch in Richtung 50.000h+ Lebensdauer haben und einen Ripplestrom von 50A aushalten ...
Stephan schrieb: > Betriebskondensator mit so 50-100µF sein. Allerdings sollte der dann > auch in Richtung 50.000h+ Lebensdauer haben und einen Ripplestrom von > 50A aushalten War da nicht was mit 'billig und effizient' geplant? Alleine die 50uF/630V Folienkondensator Blindlast ist weder das eine noch das andere.
Michael schrieb: > Stephan schrieb: >> Betriebskondensator mit so 50-100µF sein. Allerdings sollte der dann >> auch in Richtung 50.000h+ Lebensdauer haben und einen Ripplestrom von >> 50A aushalten > War da nicht was mit 'billig und effizient' geplant? > Alleine die 50uF/630V Folienkondensator Blindlast ist weder das eine > noch das andere. Schön is er net. Aber vmtl. notwendig. Die grob 1 kHz zu Glätten ist halt kein Spaß. Und der Filter darf dann auch wieder nicht zu nah an den 50Hz liegen, sonst gibt's Resonanzüberhöhungen. Wenn ichs recht verstanden hab ist ja keine Regelung der Spannung verbaut, sondern es wird nach festem Schema geschaltet. Das Konzept hört sich halt nett an, in der Praxis aber ganz schön knifflig. Vor allem ohne Netz.
Stephan schrieb: > in der Praxis aber ganz schön > knifflig. Dann wart mal ab bis etwas an dem auf Kante genähtem Ablauf falsch läuft, der Arduino stehenbleibt, Halbleiter durchlegieren, ein Akku Block durch das Dauerfeuer der Strompeaks geschädigt wird. Bernd K. schrieb: > Spätestens an der Bordsteinkante war die Mittel und Kurzwelle > wieder störfrei. Das erzählt einem dann die BNA wenn man Flugfunk oder BOS Dienste stört, MIL Frequenzen belegt, GPS Empfang unmöglich macht etc. pp. Und wenn die seit Wochen am suchen sind werden die mit blendender Laune und gezücktem Rechnungsblock aufschlagen. Die Feuerschutzversicherung wird sich vor Lachen den Bauch halten, wenn der Brandermittler fertig ist, wenn man denn die Salzsäuredämpfe des brennenden PVC Kabelkanales überlebt hat und nicht im Schlaf überrascht wurde.
Problem der Abstürze gefunden! Es waren die 6x20pF Koppelkapazität der DCDC-Wandler der H-Brücken und die des Netzteils. 10µH in die 5V und GND-Leitung blocken die Stromimpulse. Zwar führt das jetzt zu Spannungsspitzen auf diesen Leitungen im Bandkabel, aber elektrostatisch ist es recht robust. Eine vorherige komplette Abschirmung mit Aluband war wirkungslos bzw. jetzt unnötig. Die Ableitung dieser Spitzen über 2x 100nF ist eigentlich auch nicht nötig. So gehärtet, kann ich jetzt auch die 48V-PWM eines Batterieblocks nutzen. Das macht aus dem Treppenprofil einen veritablen Sinus. Bei hohen Leistungen kann ich ja wieder auf das Treppenprofil zurückschalten, da dann die Induktivität genügend glättet. Dann fallen die dynamischen Verluste praktisch weg. Weil die Frage aufkam: Im SMA-Inselbetrieb kann der SB4000TL nicht die Führung übernehmen. Er ist nur anders parametrisiert. Gegen Überspannungen würde ich zusätzlich zu den Z-Dioden der H-Brücken noch Varistoren vorsehen. Da gilt sicherlich je mehr und größer umso besser? Der SMA und mein PIP4048 haben je drei Stück.
:
Bearbeitet durch User
Aktuelle Ideen: Spricht eigentlich etwas dagegen den Scheitelfaktor (crest factor) zur Stabilisierung der AC-RMS-Spannung zu verändern? Dann hat man auch mit 6x51V-Blöcken die Möglichkeit 230V stabil zu liefern. Die volle Gewalt über eine eigene Insel eröffnet Möglichkeiten :-) Neben dem Rollieren der Reihenfolge der Zuschaltung der Blöcke, könnte man auch in Abhängigkeit der wirklichen Blockspannungen die Reihenfolge willkürlich umsortieren, um die Blöcke zu balancieren.
Bernd K. schrieb: > Neben dem Rollieren der Reihenfolge der Zuschaltung der Blöcke, könnte > man auch in Abhängigkeit der wirklichen Blockspannungen die Reihenfolge > willkürlich umsortieren, um die Blöcke zu balancieren. Das kannst du doch auch so. Bzw. das ist meines Erachtens sogar zwingend. Bernd K. schrieb: > Spricht eigentlich etwas dagegen den Scheitelfaktor (crest factor) zur > Stabilisierung der AC-RMS-Spannung zu verändern? Dann hat man auch mit > 6x51V-Blöcken die Möglichkeit 230V stabil zu liefern. Eigentlich müssen alle Geräte auch mit 10% Unterspannung zurecht kommen. Also eher nicht nötig. Kurvenform kann man etwas modifizieren. Auf der Netzzuleitung sind auch jede Menge Schweinereien und das meiste funktioniert sogar mit Trapezwechselrichtern. Deine Einspeise-WR müssen das halt auch mögen. Du belastest die Kondensatoren deiner Geräte halt etwas höher, Ableitströme werden etwas höher, aber ansonsten im 1-phasigen Netz eher unkritisch. 3-phasige Motoren laufen halt nicht mehr so schön, aber bei moderater Modifikation des Sinus ist auch eine N-Überlastung bei 3 Phasen unwahrscheinlich.
Angehängte Dateien:
-
ohne_Last_mit_1.5_.jpg
160 KB -
1000W_Laden.jpg
220 KB -
CFC.png
3,4 KB -
PWM.png
5,6 KB
Oster-Update: Ich fasse mal zusammen wie die Konfiguration jetzt ist: - 6 Batterieblöcke a' 16 Zellen (51.2V) reichen für 230V aus - Scheitelfaktorkorrektur um Uac auf 230Vrms zu stabilisieren (CFC-Bild) - PWM-Kennlinienkorrektur "verbiegt" die PWM-Kennlinie, um den PWM-Block bzgl. der anderen 5 sequentiellen Batterieblöcke zu balancieren (PWM-Bild) - Balancierung innerhalb der Gruppe der sequentiellen Blöcke mittels Variierung der Zuschaltsequenz in Abhängigkeit der Blockspannungen - ein glatter Sinus bis 3000W durch PWM-Modus, darüber reicht das Stufenprofil - SMA-PV-Wechselrichter lädt problemlos mit 4kW - runtergeregelt über 50Hz-Erhöhung - Ein Arduino-Nano teilt sich die Arbeit mit einem Attiny (Coulumb-Counting, RMS-Werte) - Verlustleistung bei Nulllast ca. 5W - je hälftig in Steuerung und H-Brücken Ausblick: - Stresstests, diverses Feintuning - Reduzierung des AC-Induktor von 5 auf 1mH - Single-Prozessor-Lösung auf einem Atmega328 - 2. PCB-Revision: einfacher, stärker, billiger
:
Bearbeitet durch User
Bernd K. schrieb: > PWM-Kennlinienkorrektur "verbiegt" die PWM-Kennlinie, um den PWM-Block > bzgl. der anderen 5 sequentiellen Batterieblöcke zu balancieren > (PWM-Bild) Kapier ich net... Nach meinem Verständnis gibt es keinen dedizierten PWM-Block. Die Blöcke werden je nach Ladezustand zugeschaltet und der jeweils zuletzt zugeschaltete macht die PWM. Je nach Logik für die Ladestandsermittlung macht der Akku mit der höchsten Restkapazität halt erst mal 5/10/20 Halbwellen oder so als "Erster". Die anderen rolieren und werden dabei neu vermessen (6 Akkus minus Leader). Nach dem Zyklus wird ein neuer Leader festgelegt, der vorherige Leader hat eine Runde "Pause". Kann man natürlich auch modifizieren, so dass die jeweils 3 Besten rolierend den Lead übernehmen. Ich würde es jedenfalls innerhalb einer Halbwelle symmetrisch machen. Mit zuviel "Schlauheit" wird sonst evtl. der Akku mit der höchsten Restkapazität sogar noch aus der Blindlast nachgeladen.
Leider gibt es einen dedizierten PWM-Block, weil der Prozessor nicht an jedem Pin PWM kann. (Schaltplan) An die Leadervariante hatte ich anfangs auch gedacht, es aber dann zugunsten einer sortierten Reihenfolge (Blockspannung auf/absteigend) verworfen. Die Kapazitätsberechnungen werde ich nur auf die Gesamtbatterie anwenden. Stephan schrieb: > Mit zuviel "Schlauheit" wird sonst evtl. der Akku mit der höchsten > Restkapazität sogar noch aus der Blindlast nachgeladen. Genau das scheint zu passieren. Bei 52Hz, also im runtergeregelten SMA-Zustand schiesst ein Block (vermutlich der Letzte in der Reihenfolge) bzgl. der Spannung nach oben. Mal schauen, ob hier ein Umschalten auf Rollier-Modus hilft.
Bernd K. schrieb: > Leider gibt es einen dedizierten PWM-Block, weil der Prozessor nicht an > jedem Pin PWM kann. (Schaltplan) Dann nimm halt ne geeignete MCU. Teensy 4.1 sollte das können und geht auch mit Arduino zu programmieren. Und hat viel mehr Dampf. Das Umschalten zwischen den ADC-Kanälen ist auch nicht so toll. Liefert bei der ersten Messung nach dem Umschalten oft Mist. Bernd K. schrieb: > An die Leadervariante hatte ich anfangs auch gedacht, es aber dann > zugunsten einer sortierten Reihenfolge (Blockspannung auf/absteigend) > verworfen. Wenn die Akkus immer nach Spannung zugeschaltet werden hast halt kaum ne Möglichkeit die aktuelle Spannung nach definierter Belastung zu messen. Vor allem auf dem PWM-Block. Ich würde dafür eh jedem Block nen eigenen Controller spendieren. Bernd K. schrieb: > Die Kapazitätsberechnungen werde ich nur auf die Gesamtbatterie > anwenden. Sollte je Akku erfolgen. Spannung ist vor allem bei gealterten Akkus nicht arg aussagekräftig. Zum Abschalten bei Unterspannung ja, für die Beurteilung 40% oder 60% Ladestand eher nicht. Da sollte schon ein Zähler mitlaufen. Und die nutzbare Kapazität je Block natürlich über die Zeit auch anpassen.
Bernd K. schrieb: > - 6 Batterieblöcke a' 16 Zellen (51.2V) reichen für 230V aus > - Scheitelfaktorkorrektur um Uac auf 230Vrms zu stabilisieren 230V * sqrt(2) = 325V Bei 6 Blöcken müssten die mindestens noch 54V im 20% Ladezustand haben, zuzüglich der Spannungsverluste über Schalter und Filter. Zeig doch mal den Strom über den Spannungsverlauf. Für einen akzeptablen Power Faktor musst du an der Spitze der Halbwelle den höchsten Strom liefern bzw. aufnehmen.
Angehängte Dateien:
-
2kW_Heizer.jpg
35 KB -
4kW_PV-Laden.jpg
76 KB -
1kW_billig_Lader.jpg
69 KB
@Michael: Danke für den Anstoß. Oben sind ein paar Beispiele. Der Billig-Lader ist schon extrem schlecht. Da flog auch schon mal ein B16 LSS beim Einschalten. Zugegeben bei leerem Akku ist der 230V-Sinus etwas ballig (Up=305V) - aber wen störts? @Stephan: hab heute 14kWh bis Ladeendspannung geladen. Es muss wohl so sein, dass am Ende immer der volleste Block nach oben ausbricht, selbst wenn er nur 0.1kWh den anderen voraus ist. Ich habe mir heute geholfen, indem ich PV-Einspeiser mit 52Hz auf Null runtergeregelt habe und die CV-Blocklader den Rest erledigen hab lassen. Ich hoffe, noch eine bessere Lösung zu finden. Generell ist das Balancieren nach Klemmspannung schon ok. Damit bilde ich ja eine Parallelschaltung von Blöcken nach. Die Klemmspannungs-Messung ist untereinander erstaunlich genau. Die H-Brücken bilden quasi den Multiplexer. Sogar sämtliche Leitungswiderstände (Kabel, Mosfets) sind aufgrund der Reihenschaltung identisch. Da ich nicht im Peak sondern unten bei ca. 10° messe, ist der Strom auch nicht so hoch. Mit der Strom-Information könnte sogar noch den Spannungsabfall der Leitungswiderstände rausrechnen. Die SOC (state of charge)- Berechnung ist ein Thema für sich, wenn man neben dem dem Zählen der kWh auch die SOC-abhänge Veränderung des Innenwiderstandes heranziehen möchte. Das verschiebe ich auf später. Das Balancieren des PWM-Blocks gegenüber der sequentiellen 5 Blöcken klappt jetzt recht gut. Der PWM-Block wird offenbar weniger stark entladen/geladen als seine Kumpel. Das machts etwas leichter. Die BMS der Batterieblöcke kommunizieren nicht nach außen. Wenn es trotzdem gelingt das System stabil zu betreiben, vereinfacht das alles enorm. So kann man z.B. Batterien von beliebigen herstellern einfach anklemmen ohne auf Protokolle und Kompatibilitäten Rücksicht nehmen zu müssen.
:
Bearbeitet durch User
Bernd K. schrieb: > wen störts? Jeden dem Zulassungsbedingungen und CE kümmern. Für ein 100% Inselsystem in einem abgeschiedenen Fleckchen an dem sich niemand über Störungen beschwert, mag das alles keine Rolle spielen.
Bernd K. schrieb: > Es muss wohl so sein, dass > am Ende immer der volleste Block nach oben ausbricht, selbst wenn er nur > 0.1kWh den anderen voraus ist. Ich habe mir heute geholfen, indem ich > PV-Einspeiser mit 52Hz auf Null runtergeregelt habe und die > CV-Blocklader den Rest erledigen hab lassen. Ich hoffe, noch eine > bessere Lösung zu finden. Wenn du richtig entlädts und lädts sollten die Akkus nahezu gleichzeitig voll werden. Könntest natürlich noch FET + Entladewiderstand um 100 Ohm / 50W je Akku ergänzen. Bei stark abgeregeltem Einspeise-WR sollte dann auch der letzte Rest möglich sein. Weiß allerdings nicht, wie das Balancieren der Zellen im Akku selbst abläuft.
Es gibt eine neue Revision des Wechselrichters mit 70A-Brücken! Siehe PDFs. @Stephan: Die Idee mit dem Shunt habe ich gleich noch einfliessen lassen. 25W Leistungsableitung sind unkompliziert mit einem BD648 unterm Kühlkörper drin. Hab mal etwas gerechnet. Die Akkus 1(PWM),2,3,4,5,6 würden ohne Balancierung ungleich im Verhältnis: 0.8(PWM), 1.0, 0.95, 0.93, 0.85, 0.65 belastet. Mit den Balancierungsmethoden (Rollieren,Umsortieren,PWM-Kennlinie verbiegen) bekommt man das aber ausgeglichen. Es sollte auch nichts dagegen sprechen ungleiche oder mehrere Batterien pro Level zu verwenden. Ich könnte so meinen 10-jährigen Zellen der alten Anlage einem zweiten Leben zuführen. Ich gebe zu, auf dem E-Herd zu kochen ohne dass im Keller die Lüfter jaulen oder Braunkohlenstrom fliesst, ist schon toll. Lastabwurf und Vorrang-Schaltungen sind jetzt überflüssig.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.