Geschätztes Forum, diese kleine autarge Schaltung sucht den MPP eines 20V Solarmoduls und errechnet den Energieertrag in kWh bzw. Wh. Prinzip: Der Transistor wird durch die anliegende PWM-Spannung leitend und belastet dadurch das Solarmodul und wandelt die Energie in Wärme um. Durch die Strom- und Spannungmessung ist eine Leistungsberechnung an der Schaltung möglich. Bei der maximalen Leistung (MPP) speichert der ATmega8 die Leistung und die Spannung. Bricht die Spannung am Solarmodul zusammen, dann beginnt erneut der Suchvorgang (ca.10s). Für konstruktive Hinweise bin ich sehr dankbar. Bernhard
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Beitrag #7813042 wurde vom Autor gelöscht.
Bernhard S. schrieb: > Für konstruktive Hinweise bin ich sehr dankbar. Was für eine Art von Bauteil ist das rote zwischen Emitter des Darlington und Ground? Mit einem ohmschen Widerstand würdest du im Takt des PWM lediglich hart zwischen Maximal- und Minimallast umschalten. Die Maximallast entspricht der Leistung bei einem Zusammenbruch der Panelspannung auf etwa Versorgungsspannung des µC.
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Rainer W. schrieb: > Was für eine Art von Bauteil ist das rote zwischen Emitter des > Darlington und Ground? > > Mit einem ohmschen Widerstand würdest du im Takt des PWM lediglich hart > zwischen Maximal- und Minimallast umschalten. Nochmal drüber nachdenken.
Andreas M. schrieb: > Was ist jetzt besser als letzes Jahr? ...die Schaltung sucht den MPP des Solarmoduls
Um den MPP eines Solarmoduls zu finden, musst Du auf einen stabilen Arbeitspunkt einregeln können. Dein RC-Tiefpass an der Basis des Darlington kann das vielleicht, wird aber hoch belastet, da er den kompletten Basisstrom liefern muss. Ich vermute, da bleibt viel Ripple zurück und dann hat man keinen stabilen Arbeitspunkt. Besser wäre ein nachgeschalteter Linearregler, der z.B. den Modulstrom auf einen Sollwert einregelt und der µC gibt nur diesen Sollwert vor. Alternativ kann man das auch ganz einfach über eine analoge Rampe machen, also daß man den Strom ungesteuert langsam ansteigen lässt, dabei Strom und Spannung misst und daraus die Leistung berechnet. Entweder bis zu dem Punkt, an dem die Leistung abzufallen beginnt (MPP erreicht bzw. leicht überschritten) oder über die komplette Kurve und dann das Maximum ausgeben, ganz wie man möchte. Wichtig ist ein geregelter Strom (geregelte Modulspannung sollte auch gehen wenn man das besser findet), die Modulleistung wird dann im Leistungshalbleiter frei. Bei einem 100W Solarmodul kriegt man das noch hin, bei den heutigen 500W-Modulen muss man da schon mehr aufbieten. Sonst raucht der Transistor ab. Da braucht man dann mehrere (etwa wie in einem starken Linearnetzteil oder Endstufen) mit tauglicher Lastverteilung.
Wie willst du denn die 100 Watt vom BDW83C abführen? Der hat einen thermischen Widerstand von 0,82 °C/W. Dazu kommen ungefähr 0,3 °C/W für den Übergang zum Kühlkörper. Macht bei 100 Watt also 112 °C aus. Wenn der Kühlkörper nur 40°C hat, dann ist der Transistor schon am Limit. Mir wäre das zu knapp.
Ben B. schrieb: > Dein RC-Tiefpass an der Basis des Darlington kann das vielleicht, wird > aber hoch belastet, da er den kompletten Basisstrom liefern muss... Hallo Ben, Der Darlngton-Leistungs-Transistor BDW besitzt eine sehr hohe Stromverstärkung. Bei 4A Kollektorstrom benötigt er nur einen Basisstrom im uA Bereich. Damit ist die Belastung der RC-Kombination vernachlässigbar gering. Die Spannung an der Basis (gegen GND gemessen) wird durch die 3kHz 8-Bit-PWM kontinuierlich erhöht. Die Spannung und der Strom gemessen, die Leistung errechnet. Bei der größten Leistung merkt sich der AVR den PWM-Wert und die dazugehörige Leistung. MPP genannt. Solange, bis die Spannung am Panel ca. 12V unterschreitet. Dann stoppt der Suchlauf. Und es beginnt ein neuer Suchlauf...
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Was ist der Zweck der ganzen Übung? "und errechnet den Energieertrag in kWh bzw. Wh." Was soll das "h" in den Einheiten?
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Nils B. schrieb: > und errechnet den Energieertrag in kWh bzw. Wh." Es wurde eine interne Uhr hinterlegt. Bsp. Das Solarmodul liefert ein Leistung von 10 Watt und diese Leistung 10 Stunde lang. Dann ergibt sich eine Energiemenge von 10W x 10h = 100 Wattstunden = 0,1kWh .
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Das ist aber Unsinn wenn Du die Leistung sowieso komplett verheizt. > Der Darlngton-Leistungs-Transistor BDW besitzt > eine sehr hohe Stromverstärkung. > Bei 4A Kollektorstrom benötigt er nur einen Basisstrom im uA Bereich. > Damit ist die Belastung der RC-Kombination vernachlässigbar gering. Schön schön, aber da Du keinen Basiswiderstand verbaut hast, nuckelt der über 1,2V Basisspannung alles weg, was er kriegen kann.
Schön. Aber welche Frage willst du mit deinem Aufbau beantworten? Willst du das PV Modul testen oder die Sonneneinstrahlung an einem Standort messen oder was? Es ist ja so, dass du die gesamte PV-Leistung in Wärme verwandelst.
Ben B. schrieb: > da Du keinen Basiswiderstand verbaut hast, nuckelt der über 1,2V > Basisspannung alles weg, was er kriegen kann. Nicht ganz. Denk nochmal darüber nach. Ein Basiswiderstand wird theoretisch überhaupt nicht benötigt. Der Emitterwiderstand (1 Ohm) ermöglicht erst die eigentliche Spannuns-Stromregelung. Bsp. Baaisspannung von 2V. Der Transistor wird leitend und es fließt ein Strom durch den 1Ohm-Widerstand. Sein Spannungsabfall wird größer, bis der Transistor kaum noch eine U(B-E) abbekommt und er verringert den Stromfluss. Das System regelt sich dann selber ein.
Aber nur wenn das PV-Modul auch ordentlich Strom liefert. Im Schatten sieht's anders aus, da kommen keine Ampere aus einem 100W-Solarmodul. In meinen Augen ist das einfach Murks. Bipolare Transistoren sind stromgesteuert, nicht spannungsgesteuert. Aber wenn Du sowieso alles besser weißt und Deine Schaltung in Deinen Augen der absolute Perfektionismus ist - wieso stellst Du sie dann hier überhaupt zur Diskussion?
Ben B. schrieb: > ...und Deine Schaltung in Deinen Augen der absolute Perfektionismus.. Diese Schaltung ist nur eine kleine und einfache Schaltung, welche den MPP ermittelt, mit Nutzung diverser elektronischen Grundschaltungen...
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Dieses 60 Watt Solarmodul, liefert um 12 Uhr, Sonnenhöchststand, nur 8 Watt bei Nebel.
Bernhard S. schrieb: > Diese Schaltung ist nur eine kleine > und einfache Schaltung, welche den > MPP ermittelt OK. Allerdings ändert dieser sich zusammen mit dem Lichteinfall, insofern frage ich mich, welchen Nutzen so eine kurze Messung hat. Wirst du damit Solarpanels vergleichen?
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Andreas M. schrieb: > Was ist jetzt besser als letzes Jahr? Der Transistor wird zunehmend mehr aufgesteuert und erreicht tatsächlich den MPP, dient aber lediglich als Messung denn die Leistung wird nicht genutzt sondern verheizt. Ob seine Software wirklich das nötige tut, hab ich mir nicht angeguckt, und ob der Kühlkörper des Transistors die 80W abführen kann auch nicht. Immerhin reicht seine SOA, ist ja kein MOSFET.
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Version 2 Der MPP des Solarmoduls wird permanent untersucht und nahezu gehalten. Ändert sich die Leistung am Transistor, dann ändert sich auch die PWM (Regelspannung an der Basis). Flackert die grüne LED, erhöt sich die PWM, flackert die gelbe, dann verringert sich die PWM. Der MPP wurde gefunden, wenn grün und gelb abwechselnd leuchten.
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Aufbau einer Testschaltung, 20V Konstant-Spannungquelle und ein Widerstand von 5 Ohm, ist der MPP gefunden, dann liegt die halbe Spannung am MPP-Modul an und die Leistung am Modul ist am größten.
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Bernhard S. schrieb: > Aufbau einer Testschaltung, Deine ist Murks. Eine Solarzelle ist eine spannungsbegrenzte Stromquelle.
Bernhard S. schrieb: > Der MPP wurde gefunden, wenn grün und gelb abwechselnd leuchten. EIN MPP. Sobald mehrere Zellen wie im Panel in reihenschaltung liegen, die nicht perfekt gleich hergestellt und beleuchtet sind, gibt es die kontinuierlich steigende Lehrbuchkennlinie nicht mehr. Da versagt dein Algorithmus. Es muss regelmäßig ein größerer bereich gescannt werden, um das globale maximum zu finden, sonst sitzt der Tracker auf einem hügel fest. Ich habe den Zweck der Bastelei auch noch nicht erfasst. Normalerweise nimmt man zu messzwecken die Kennlinie des PV-Moduls über die aufladung einer bekannten kapazität auf. Kein DAC/PWM notwendig. Damit ist auch die messzeit kurz und damit die einstrahlungsschwankung über die messzeit der gesamten kennlinie nicht relevant.
Flip B. schrieb: > Da versagt dein Algorithmus. Da gebe ich Dir Recht, werden mehrere Solarmodule in Reihe oder parallel geschaltet, dann können seltsame Effekte entstehen. Ev. sogar mehrere lokale Extrema. In der ersten Version wird der komplette Bereich durchlaufen, die Messwerte im SRAM abgelegt, bis die Solarspannung einen definierten Wert unterschreitet. Und dann das Leistungs-Maximum in den gespeicherten SRAM Werten gesucht. > Normalerweise nimmt man zu messzwecken die Kennlinie des PV-Moduls über > die aufladung einer bekannten kapazität Eine sehr schöne Idee. Gefällt mir. Man könnte z.B. einen 10.000uF Elko aufladen lassen. Erst wenn er eine Spannung von z.B. 16V erreicht hat wird die Zeit gestoppt. Die Aufladezeit wäre ein Indikator für die Leistung des Solarmoduls. Doch wie wird dann der MPP ermittelt?
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Indem man über den gesamten Spannungsbereich des Solarmoduls Spannung und Strom loggt. Ausmultiplizieren und das Maximum bestimmen kann hinterher noch (falls der verwendete Controller das nicht zur Laufzeit schafft). Edit: Wenn man die Größe der Kapazität genau kennt (und Änderungen durch Alterung etc. vernachlässigt) kann man sich die Strommessung sparen und den Strom aus dem Anstieg der Spannung berechnen. Durch den annähernd konstanten Strom, den ein Solarmodul unterhalb des MPP liefert, wird der Kondensator fast linear aufgeladen, geht bei großen Modulen mit über 11A sehr schnell, muss man einen entsprechend großen Kondensator nehmen.
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Bernhard S. schrieb: > ist der MPP gefunden, dann liegt die halbe Spannung am MPP-Modul an Sicher nicht, eine Diodenkennlinie ist keine Widerstandskennlinie. Bernhard S. schrieb: > Die Aufladezeit wäre ein Indikator für die Leistung des Solarmoduls. Nein, da wahrend des Aufladevorgangs die Solarzelle die meiste Zeit gar nicht mit ihrer maximalen Leistung genutzt wurde. > Doch wie wird dann der MPP ermittelt? Du müsst noch sehr viele Grundlagen über Photovoltaik lernen. Das ist erst ein erster Schritt.
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