Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik elektronische Zuschaltung eines PV Strings


von Heinz (heinz_malter)


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Guten Tag, ich bin neu hier und hoffe, den richtigen Folder erwischt zu 
haben. Wenn nicht, bitte ich einen Admin, den Post entsprechend zu 
verschieben.

Mein Problem: Ich habe ein 800W Balkonkraftwerk und 2 PV Strings zu je 
etwa 800W. Nun will ich den 800 W Inverter möglichst auslasten. Heißt 
morgens und abends beide PV Strings (parallel) laufen lassen, zur 
Mittagszeit nur ein String. Bin ursprünglich davon ausgegangen, dass der 
Inverter sich nur die Leistung zieht, die er max. umsetzen kann (800W), 
aber wenn beide Strings aktiv sind und zusammen mehr als ca. 1000 W 
liefern, schaltet das Teil auf Überlast und ich muss einen String 
abklemmen bis die Gesamtlast beider Strings nicht mehr als ca. 1000W 
hergibt.

Nun die Frage: Wie lässt sich das Schalten (Zu/Abschalten) des 2. PV 
Strings elektronisch einfach und günstig umsetzen ? Ein DC SSR  ist mir 
bekannt aber für den Zweck zu teuer. DC Spannung des Strings, der an den 
anderen parallel geschaltet werden soll ist etwa 120V. Es geht nur um 
die Hardware, den String zu schalten. (Die Leistungserkennung bzw. den 
Schaltzeitpunkt zu erkennen ist kein Problem!)

beste Grüße, Heinz M.

von Michael B. (laberkopp)


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Heinz schrieb:
> aber wenn beide Strings aktiv sind und zusammen mehr als ca. 1000 W
> liefern, schaltet das Teil auf Überlast

Kauf halt einen tauglichen Wechselrichter, nicht immer den billigsten 
Discounterramsch.

Jede Zusatzelektronik, die da 1600W bearbeiten muss, ist teurer als es 
gleich richtig zu machen.

von Falk B. (falk)


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Heinz schrieb:
> Nun die Frage: Wie lässt sich das Schalten (Zu/Abschalten) des 2. PV
> Strings elektronisch einfach und günstig umsetzen ? Ein DC SSR  ist mir
> bekannt aber für den Zweck zu teuer.

Wie billig soll's denn sein? Ein SSR für die Leistung (120V*8A) kriegt 
man für 10 Euro auf Ebay.

https://www.ebay.de/itm/196962747374

Allerdings ist mir unklar, wieso der Inverter Überlast meldet. Denn der 
kann sich ja aussuchen, wieviel Leistung er ziehen will. Es sei denn, 
der MPPT Algorithmus ist so doof, daß er immer das absolute Maximum 
sucht, was die Solarpanele hergeben.

von Thomas B. (thomas2)


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Prinzipiell könnte man den zweiten String am Minuspol mit einem n-Kanal 
MOSFET schalten. Das Problem ist halt nur, dass die Eingänge des 
Wechselrichters nicht potentialfrei sind. Ja nach Wechselrichter liegt 
hier sogar Netzspannung an, so dass die ganze Ansteuerschaltung isoliert 
und berührungsgeschützt aufgebaut werden müsste. Da nicht häufig 
geschaltet werden muss, wären evtl. Photovoltaic MOSFET Driver möglich. 
Ohne Erfahrung mit Netzspannungselektronik würde ich mich da nicht 
rantrauen.

von Rainer W. (rawi)


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Heinz schrieb:
> Bin ursprünglich davon ausgegangen, dass der
> Inverter sich nur die Leistung zieht, die er max. umsetzen kann (800W),
> aber wenn beide Strings aktiv sind und zusammen mehr als ca. 1000 W
> liefern, schaltet das Teil auf Überlast und ich muss einen String
> abklemmen bis die Gesamtlast beider Strings nicht mehr als ca. 1000W
> hergibt.

Entscheidend ist nicht, wovon du ausgehst, sondern wie der 
Wechselrichter auf hohe verfügbar Leistung von den Modulen reagiert. 
Wenn deiner in Überlast geht, wäre die erste Frage, was dazu in den 
technischen Daten steht und ansonsten ein Reklamationsgrund. Gibt es zu 
dem Wechselrichter eine Typenbezeichnung?

Eigentlich ist es bei einem BKW völlig normal, dass der Wechselrichter 
gegenüber der Spitzenleistung der Module unterdimensioniert ist und 
dadurch bei geringerer Einstrahlung einen höheren Wirkungsgrad bietet. 
Werte von 80..100% der normierten Peakleistung sind üblich. Und billiger 
wird er dadurch natürlich auch.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Falk B. schrieb:
> Allerdings ist mir unklar, wieso der Inverter Überlast meldet

Du kennst dich scheinbar so rein gar nicht aus, wie viele verschiedene 
Modelle mit unterschiedlichem Verhalten es auf dem Markt gibt.

Ebenso kennst du dich scheinbar gar nicht damit aus, welche 
Leistungsangaben auf chinesischen billig-SSR notiert werden.

Aber schön, dass du einen unpassenden Vorschlag hattest.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Man könnte auch einfach ein mechanisches Relais nehmen, was die 
PV-Spannung DC-mäßig trennen kann. Wäre zwar nicht komplett 
elektronisch, aber dafür super einfach und potentialfrei bei der 
Ansteuerung.

Bin aber auch der Meinung, daß man für wenig Geld einen passenden 
Wechselrichter kaufen sollte. Ansonsten gibt das ein nerviges hin- und 
her-Geschalte wenn mal Wolken vorbeiziehen und wenn man dabei einmal 
nicht schnell genug ist, schaltet der Wechselrichter wieder auf 
Überlast. Weg damit.

von Rolf (rolf22)


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Heinz schrieb:
> schaltet das Teil auf Überlast

Was genau bedeutet das? Wird dann null Watt AC geliefert?

Oder will der Wechselrichter mit der Überlast-Meldung lediglich darauf 
hinweisen, dass theoretisch von den PV-Strings her mehr Leistung 
verfügbar wäre, die er aber nicht nutzt bzw. nutzen darf?

: Bearbeitet durch User
von Paul B. (paule201)


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Also du hast 4 PV Module. Kauf einen "hoymiles hms-1600-4t", klemm die 4 
Module an, Drossel das Ding auf 800W und sei glücklich. Die Dinger 
kosten aktuell 160€, alles was du jetzt bauen willst ist teurer. Den 
anderen verkaufst du für 50€ und kaufst du dir für 40€ den DTU USB Stick 
dazu. Dann kannst du ihn sogar selbst drosseln und siehst in der App 
auch die Daten deiner Anlage.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Wetten das die Zellen nicht zum WR passen und der nicht "Überlast" 
sondern "Überspnnung" meldet?
Wenn die Leerlaufspannung der Zellen in den zulässige Bereich des WR 
passen würde, könnte man die einfach parallel schalten und fertig wär's.

von Udo S. (urschmitt)


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Paul B. schrieb:
> auf einen "hoymiles hms-1600-4t"

Der Growatt Neo 1600 M hat das WLAN meines Wissens schon eingebaut.
Ähnlicher Preis

von Heinz (heinz_malter)


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Der MPPT scheint einfach das zu machen, wozu er da ist - den 
Arbeitspunkt auf die maximale Leistung zu stellen. Der Inverter hat aber 
(leider) maximale zulässige Eingangsströme, die im MPP bei 2 Strings und 
Sonne überschritten werden. Und es ist definitiv keine Überspannung 
sondern zu viel Leistung (zu viel Strom) im MPP. Di ebeiden Strings sind 
identisch und werden einfach parallel geschaltet, passt soweit alles. 
Nur ist der WR nur für max. 800 W ausgelegt.

von Falk B. (falk)


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Heinz schrieb:
> Nur ist der WR nur für max. 800 W ausgelegt.

Da hab ich ja Glück, daß mein Toaster intelligenter ist, denn der 
verkraftet nur 500W, obwohl ein 100MW Kraftwerk an der anderen Seite der 
Netzleitung hängt!

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ben B. schrieb:
> Man könnte auch einfach ein mechanisches Relais nehmen, was die
> PV-Spannung DC-mäßig trennen kann.

Wir wissen allerdings nichts von der Strangsspannung und ab etwa 80V 
gibts eher Lichtbögen als zuverlässige Abschaltung.
Aber warum nicht die Panels einfach mit Dioden verodern? Nix Umschalten.

Udo S. schrieb:
> Der Growatt Neo 1600 M hat das WLAN meines Wissens schon eingebaut.

Für meinen Growatt MIC gibts alternative Firmware für den WLAN Stick, 
die nicht mehr nach Hause telefoniert und selbst umgetippt werden kann.

: Bearbeitet durch User
von Marek N. (db1bmn)


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Falk B. schrieb:
> Da hab ich ja Glück, daß mein Toaster intelligenter ist, denn der
> verkraftet nur 500W, obwohl ein 100MW Kraftwerk an der anderen Seite der
> Netzleitung hängt!

Du weißt ganz genau, dass der Toaster an der Steckdose 
spannungsangepasst ist (R_Generator möglichst klein), während die 
Solarzellen am Wechselrichter in Leistungsanpassung betrieben werden 
(R_Gen = R_Last).
Die Impedanzanpassung an das niederimpedante Netzt übernimmt dann halt 
der Wechselrichter.

Der unbekannte Wechselrichter versucht die Kennlinie der Solarzellen 
abzufahren, indem er den Laststrom immer weiter erhöht. Dabei bemerkt 
er, dass die Spannung nicht wesentlich zusammenbringt und die entnommene 
Leistung monoton steigt, ohne eine waagrechte Tangente zu finden. 
Irgendwann hat er seinen maximalen Eingangsstrom erreicht und meldet 
"Überlast".

von Rainer W. (rawi)


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Marek N. schrieb:
> Dabei bemerkt er, dass die Spannung nicht wesentlich zusammenbringt und
> die entnommene Leistung monoton steigt, ohne eine waagrechte Tangente
> zu finden.
> Irgendwann hat er seinen maximalen Eingangsstrom erreicht und meldet
> "Überlast".

Also schlicht und einfach ein dicker Fehler im Algorithmus.

Er nimmt sich den Mund zu voll und erstickt dann daran.
Jedes Kleinkind lernt, dass es nicht alles Essen, dass auf dem Teller 
liegt, auf einmal in den Mund stecken soll.

: Bearbeitet durch User
von Rick (rick)


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Falk B. schrieb:
> Da hab ich ja Glück, daß mein Toaster intelligenter ist, denn der
> verkraftet nur 500W, obwohl ein 100MW Kraftwerk an der anderen Seite der
> Netzleitung hängt!
Du hast Glück, das dein Kraftwerk die Leistung regelt. Sonst würde dein 
500W Toaster ganz schön doof gucken, wenn er die vollen 0,1GW von deinem 
Kraftwerk bekommt.

von Michael B. (laberkopp)


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Falk B. schrieb:
> Da hab ich ja Glück, daß mein Toaster intelligenter ist, denn der
> verkraftet nur 500W, obwohl ein 100MW Kraftwerk an der anderen Seite der
> Netzleitung hängt!

Du hast halt das Pech, dass du nicht verstehst welche unterschiedlichen 
Realisierungsmöglichkeiten es für einen Wechselrichter gibt.

hint: es ist kein Toaster.

von Heinz (heinz_malter)


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Falk B. schrieb:
> Heinz schrieb:
>> Nun die Frage: Wie lässt sich das Schalten (Zu/Abschalten) des 2. PV
>> Strings elektronisch einfach und günstig umsetzen ? Ein DC SSR  ist mir
>> bekannt aber für den Zweck zu teuer.
>
> Wie billig soll's denn sein? Ein SSR für die Leistung (120V*8A) kriegt
> man für 10 Euro auf Ebay.
>
> https://www.ebay.de/itm/196962747374
>
> Allerdings ist mir unklar, wieso der Inverter Überlast meldet. Denn der
> kann sich ja aussuchen, wieviel Leistung er ziehen will. Es sei denn,
> der MPPT Algorithmus ist so doof, daß er immer das absolute Maximum
> sucht, was die Solarpanele hergeben.

Das Ebay-Teil scheint mir laut Datenblatt ein reines AC SSR zu sein, das 
zwar mit DC (3-32V) angesteuert werden kann, aber die Schaltspannung 
(Last) ist rein AC, was ich nicht brauchen kann.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Heinz schrieb:
>> https://www.ebay.de/itm/196962747374

> Das Ebay-Teil

Da werden 18 verschiedene Modelle angeboten!

von Heinz (heinz_malter)


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Thomas B. schrieb:
> Prinzipiell könnte man den zweiten String am Minuspol mit einem n-Kanal
> MOSFET schalten. Das Problem ist halt nur, dass die Eingänge des
> Wechselrichters nicht potentialfrei sind. Ja nach Wechselrichter liegt
> hier sogar Netzspannung an, so dass die ganze Ansteuerschaltung isoliert
> und berührungsgeschützt aufgebaut werden müsste. Da nicht häufig
> geschaltet werden muss, wären evtl. Photovoltaic MOSFET Driver möglich.
> Ohne Erfahrung mit Netzspannungselektronik würde ich mich da nicht
> rantrauen.

Thomas, genaus das sind die Punkte/Fragen/Probleme, auf die ich auch 
gestoßen bin bei der Lösungssuche. Der Inverter scheint trafolos zu sein 
und ich messe eine AC Netzspannung gegen Erde (nicht zwischen den DC 
Anschlüssen, dort sind es ca. 120 V DC). Insofern triffst du mit deinen 
Punkten genau ins Schwarze. Ich kann zu jedem zeitpunkt ide aktuelle 
Ausgangs-Leistung digital ermitteln, ist sie unter ca. 400W, schalte ich 
manuell (Solarstecker MC4 oder wie die Dinger heißen) den String hinzu 
und der MPPT ist ruckzuck bei doppelter Leistung und läuft... aber das 
muss irgendwie automatisiert (elektronisch) geschehen

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Heinz schrieb:
> Das Ebay-Teil scheint mir laut Datenblatt ein reines AC SSR zu sein,

MGR-1 DD220D25 [25DD]

220VDC, 15A

von Thomas R. (thomasr)


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Heinz schrieb:
> Ich habe ein 800W Balkonkraftwerk und 2 PV Strings zu je
> etwa 800W.

Zwei Strings zu je 800 Watt MÜSSEN aus mindestens zwei in Reihe 
geschalteten Panels bestehen, also weit über 30 Volt DC was als untere 
Grenze für die Bildung von Lichtbögen angesehen wird. Das geht also auf 
gar keinen Fall mit einem "einfachen Relais" sondern nur mit einem DC 
SSR (DC Relais mit Löschmagneten will keiner bezahlen).

Falk hat das richtige Teil rausgesucht....

von Heinz (heinz_malter)


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H. H. schrieb:
> Heinz schrieb:
>>> https://www.ebay.de/itm/196962747374
>
>> Das Ebay-Teil
>
> Da werden 18 verschiedene Modelle angeboten!

Stimmt, danke, hab nach den ersten paar (rein AC) aufgegeben. Aber 
könnte passen und der Preis ist mit 7€+Porto auch ok. Das könnte die 
einfachste und billigste Lösung sein, wenn keine Einwände kommen... Das 
SSR dürfte intern auch einen Optokoppler haben, passt dann alles !?

Danke Falk B. und H.H. für den Hinweis...!

von Heinz (heinz_malter)


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Thomas R. schrieb:
> Heinz schrieb:
>> Ich habe ein 800W Balkonkraftwerk und 2 PV Strings zu je
>> etwa 800W.
>
> Zwei Strings zu je 800 Watt MÜSSEN aus mindestens zwei in Reihe
> geschalteten Panels bestehen, also weit über 30 Volt DC was als untere
> Grenze für die Bildung von Lichtbögen angesehen wird. Das geht also auf
> gar keinen Fall mit einem "einfachen Relais" sondern nur mit einem DC
> SSR (DC Relais mit Löschmagneten will keiner bezahlen).
>
> Falk hat das richtige Teil rausgesucht....

Yep, hab es zu spät gesehen. Das würde auch die Problematik mit der AC 
Spannung /Potentialfreiheit etc. lösen - oder siehst du da noch 
Einwände, Thomas ?

von Falk B. (falk)


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Heinz schrieb:

> Das
> SSR dürfte intern auch einen Optokoppler haben,

Sicher.

>passt dann alles !?

Wer soll das SSR steuern? Ein Arduino, der per WiFi die Daten vom 
Wechselrichter ausliest?

von Rolf (rolf22)


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Heinz schrieb:
> Der MPPT scheint einfach das zu machen, wozu er da ist - den
> Arbeitspunkt auf die maximale Leistung zu stellen.

Nur halb richtig. Seine zweite Aufgabe ist es, dafür zu sorgen, dass auf 
der DC-Seite keinesfalls mehr Strom aufgenommen wird, als es bei der 
jeweiligen Eingangsspannung 800 Watt plus Wirkungsgradverluste 
entspricht.

> Und es ist definitiv keine Überspannung
> sondern zu viel Leistung (zu viel Strom) im MPP.

Komische Logik. Solange die DC-Eingangsspannung nicht über dem für den 
Wechselrichter spezifizierten Maximalwert liegt, MUSS er mit beliebigen 
PV-Panels klarkommen – selbst wenn die 1 Megawatt liefern können. 
Andernfalls ist er fehlerhaft.

von Rainer W. (rawi)


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Heinz schrieb:
> Ich habe ein 800W Balkonkraftwerk und 2 PV Strings zu je
> etwa 800W. Nun will ich den 800 W Inverter möglichst auslasten. Heißt
> morgens und abends beide PV Strings (parallel) laufen lassen, ...

Welche Schaltung für dich sinnvoll ist, hängt davon ab, wann du den 
Strom brauchst (bzw. in einen Speicher schieben kannst). Die Panele 
gleich auszurichten und eines ganz wegzuschalten, sobald die 
Einzelleistung an die 500W geht, hört sich jedenfalls nicht toll an.
Die Panele in Ost- und Westrichtung aufzustellen und bei Überproduktion 
die jeweils schwächere Seite weg zu nehmen, könnte als Workaround für 
den Fehler im Algorithmus eine sinnvolle Alternative sein. Wie hoch ist 
denn die Nennleistung deiner Module?

von Michael G. (saveline)


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Die hier sind der Meinung, wenn man die Kontakte des Schütz in Reihe 
schaltet, ist deren AC Schütz auch für DC geeignet.

https://www.schuetze24.com/gleichstromschuetz/bis-220-volt-dc

von Michael B. (laberkopp)


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Rolf schrieb:
> Komische Logik. Solange die DC-Eingangsspannung nicht über dem für den
> Wechselrichter spezifizierten Maximalwert liegt, MUSS er mit beliebigen
> PV-Panels klarkommen – selbst wenn die 1 Megawatt liefern können.
> Andernfalls ist er fehlerhaft.

Du verstehst nicht viel von Wechselrichtern ?

von Heinz (heinz_malter)


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Falk B. schrieb:
> Heinz schrieb:
>
>> Das
>> SSR dürfte intern auch einen Optokoppler haben,
>
> Sicher.
>
>>passt dann alles !?
>
> Wer soll das SSR steuern? Ein Arduino, der per WiFi die Daten vom
> Wechselrichter ausliest?

Ja, so hätte ich es vor...

von Heinz (heinz_malter)


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Rolf schrieb:
> Heinz schrieb:
>> Der MPPT scheint einfach das zu machen, wozu er da ist - den
>> Arbeitspunkt auf die maximale Leistung zu stellen.
>
> Komische Logik. Solange die DC-Eingangsspannung nicht über dem für den
> Wechselrichter spezifizierten Maximalwert liegt, MUSS er mit beliebigen
> PV-Panels klarkommen – selbst wenn die 1 Megawatt liefern können.
> Andernfalls ist er fehlerhaft.

Hätte ich wie im ersten Post beschrieben auch so erwartet, aber es ist 
kein Batteriewechselrichter; insofern muss man es nicht erwarten. Will 
auch nicht speichern bzw. kein Akkubetrieb im Spiel oder vorgesehen.

: Bearbeitet durch User
von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Da hab ich ja Glück, daß mein Toaster intelligenter ist, denn
> der verkraftet nur 500W, obwohl ein 100MW Kraftwerk an der
> anderen Seite der Netzleitung hängt!
Ach komm, nach so einer kleinen Supernova auf dem Küchentisch
ist man wenigstens wach!

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