Hoymiles HM-300 für Batteriebetrieb umbauen

[Uwe (uhi)]

Gleich vornweg, das Thema ist nicht neu, aber trotzdem spannend.

Das Ziel: Einen billigen Mikrowechselrichter (WR) und einen Akku 
kombinieren und so steuern, dass über Nacht möglichst wenig Netzbezug 
nötig ist.

Das Problem: Einen Akku passender Spannung an einen WR zu klemmen, 
klingt erstmal verlockend einfach. Der WR versucht dann den Punkt 
maximaler Leistung zu finden, weil er das bei PV so machen soll, und 
dreht den Strom auf Maximum rauf, weil der Akku sehr niederohmig ist. 
Resultat: Der Akku wird am Abend schon leer, es wird ins Netz 
eingespeist, obwohl die Energie eigentlich für die ganze Nacht gereicht 
hätte.

Die Lösungsansätze: Auch nicht neu. Entweder

- dem WR über eine Datenverbindung sagen, dass er weniger als seine 
Maximalleistung einspeisen soll.

- Oder zwischen Akku und WR eine Leistungselektronik schalten, die das 
Verhalten eines PV-Moduls simuliert, also ab einem (veränderlichen) 
Strom die Spannung zurückfährt. Siehe PV-Simulator: 
Beitrag "PV Simulator für Batteriebetrieb von Hoymiles & Co"

- oder den WR so umbauen, dass er einen "falschen", einstellbaren Strom 
misst, und so von sich aus die Leistung runterregelt. Dieser Ansatz 
wurde im PV-Forum gezeigt:

https://www.photovoltaikforum.com/thread/152397-umbau-mikrowechselrichter-auf-batteriebetrieb-f%C3%BCr-regelbaren-grundlastspeicher/

https://www.photovoltaikforum.com/thread/171257-hoymiles-hm800-leistungssteuerung-per-pwm/

Der Originalbeitrag nutzt den Hoymiles MI-300, hier im Beitrag soll es 
um den Hoymiles HM-300 gehen.

Aktueller Status:
- HM-300 gab's für 35 Euro inkl Versand bei Kleinanzeigen, unbenutzt, 
funktioniert.
- "Fenster" zur Platine geflext
- Schaltplan des Bereichs DC-Shunt und Strommess-Verstärker aufgenommen
- Probiert, ob der HM-300 auch das Feature unterstützt, dass er bei 
Erhöhung der Verstärkung des Strommesspfades an seinem Stromlimit 
regelt. Dazu den R326 (original 1k) schrittweise verkleinert. Ergebnis: 
Funktioniert grundsätzlich. Nicht am Labornetzteil (max 5A), weil der WR 
beim hochfahren erstmal kurz ordentlich Leistung einspeisen will, das 
Labornetzteil geht in die Strombegrenzung, Spannung bricht auf <15V ein 
und der WR geht auf Störung. Mit Akku (32V) geht's besser.

Fotos, Schaltplan und weitere Schritte bei Gelegenheit.

[Uwe (uhi)]

Erste Schritte

[Michael B. (laberkopp)]

Uwe schrieb:
> Fotos, Schaltplan und weitere Schritte bei Gelegenheit.

Wozu ?

Wie wäre es, gleich einen geeigneten WR zu kaufen ?

Und warum die Umbau^WZerstörungsanleitung nochmal und nochmal und 
nochmal den Leuten die die nicht haben wollen aufzuschwatzen ?

300W lohnt nicht. Der ganze Kram lohnt nicht. Inzwischen besteht 
wirklich kein Mangel mehr an zulässigen batterietauglichen WR.

[Uwe (uhi)]

Danke Michael für deinen Beitrag. Ich würde den Thread nicht gern ins 
Off-Topic entgleiten lassen, daher nur kurz zum "Warum?":
1. Weil's basteln und verstehen Spaß macht (oder warum ist man in diesem 
Forum unterwegs?)
2. Weil die WR eh schon produziert sind und verstauben; es sich gut 
anfühlt die zu recyclen. Und die Akkus auch.

[Mi N. (msx)]

Michael B. schrieb:
> Wie wäre es, gleich einen geeigneten WR zu kaufen ?

Welcher ist denn für DC-Steuerung geeignet, braucht kein WLAN und kostet 
nicht die Welt     ?

[Michael B. (laberkopp)]

Mi N. schrieb:
> DC-Steuerung

Krampf der Ewiggestrigen.

Zendure SOLARFLOW 800W Hybrideechselrichter redet direkt mit Shellys und 
kostet 88€.

[Mi N. (msx)]

Michael B. schrieb:
> Zendure SOLARFLOW 800W Hybrideechselrichter redet direkt mit Shellys und
> kostet 88€.

Ja, ja 5 x 5 = 42.
Immer schön dicke Backe, aber danach hatte ich garnicht gefragt.

[Bernd K. (bernd_k97)]

Hallo Uwe,
danke für die Einblicke und die Verschiebung hierher.
Ich kann Deine Motive nachvollziehen. Es gibt aber noch andere. Und zwar 
die fehlende Standardisierung der Interface zwischen WR, Batterie und 
Zähler. Es gibt praktisch keine Interoperabilität zwischen den 
Herstellern. 25 Jahre belastbare Garantie natürlich auch nicht.

Jetzt zu dem Schaltplan:
wie willst Du die Leistungsbegrenzung implementieren? Am OPV Eingang 
einen Korrekturstrom injizieren? Gut wäre letztlich eine Schaltung mit 
0-5V Steuerspannung für 0-100% Leistung. Welchen Energiefluss-Sensor 
benutzt Du für die Null-Einspeisung? Wo wird geregelt (Arduino?)

Viele Gruesse, Bernd

[StefanK (stefanka)]

Uwe schrieb:
> Erste Schritte

Sehr coole Aktion, Uwe! So geht unerschrockenes Engineering 👍 Gefällt 
mir. Dein Picasso auch. Was Du skizziert hast ist die Messschaltung für 
den vom PV-Modul gelieferten Eingangsstrom. Die dem Strom entsprechende 
verstärkte Spannung ist am Knotenpunkt R323-R328 gemessen?

Das bedeutet, man kann die AC Leistung des HM300 durch Auftrennen der 
Leiterbahn links des R328 und Anlegen einer entsprechenden 
Steuerspannung auf der linken Seite des R328 steuern.

Kannst Du ausführlichere Messwertetabellen U(Iin) oder Pac(Uin, Iin) 
angeben? Damit wüsste man ungefähr, in welchen Bereichen sich die 
Regelspannung bewegen muss.

Michael B. schrieb:
> die Umbau^WZerstörungsanleitung

Um den Vandalismus-Vorwurf zu entkräften, reicht es, eine 3 polige 3,5mm 
Buchse mit Umschalter als Steuersignalzuführung zu verwenden. Dann kann 
man ein 5mm Loch ins Gehäuse zu bohren und die Flex im Schrank lassen. 
Klinkenstecker rein, Batteriebetrieb. Klinkenstecker raus, Solarbetrieb.

[Uwe (uhi)]

Dank euch für die Fragen und Anregungen. Das Projekt steht noch ganz am 
Anfang, also gibt's mehr Fragezeichen als einen Plan, aber das wird 
schon...

Bernd K. schrieb:
> wie willst Du die Leistungsbegrenzung implementieren? Am OPV Eingang
> einen Korrekturstrom injizieren?

Das hatte ich auch als einfachste Möglichkeit versucht. Aber der Teufel 
steckt im Detail. Der WR ist zu schlau, mit einem Offset lief er bei mir 
in Zustand "Rot". Würde mich nicht wundern, wenn er den gemessenen (und 
jetzt verfälschten Strom) gegen seine Ansteuerung plausibilisiert, und 
wenn er Null ansteuert und dabei deutlich über Null misst, feststellt: 
Kaputt, lieber abschalten. Der Ansatz von pv23 
(https://www.photovoltaikforum.com/thread/152397-umbau-mikrowechselrichter-auf-batteriebetrieb-f%C3%BCr-regelbaren-grundlastspeicher/) 
macht schon Sinn, er prägt keinen Offset ein, sondern verstellt die 
Verstärkung, sodass bei 0A immer noch 0 rauskommt, damit ist die 
Plausibilisierung vom WR zufrieden.

Ich schau noch, ob es nicht noch einfacher geht, im Prinzip muss man nur 
den verstärkungsbestimmenden R326 (1k) steuerbar machen. Kann mit 
parallel 100 Ohm und Optokoppler und dann PWM oder analog gehen.

Bernd K. schrieb:
> Welchen Energiefluss-Sensor
> benutzt Du für die Null-Einspeisung? Wo wird geregelt (Arduino?)

Soweit sind wir noch nicht. Hätte verschiedene Konzepte an verschiedenen 
Locations, einmal gibt's schon einen RS485-Zähler, den man nur mitlesen 
braucht, und wo anders würde das wahrscheinlich ein Shelly im WLAN.

StefanK schrieb:
> Die dem Strom entsprechende
> verstärkte Spannung ist am Knotenpunkt R323-R328 gemessen?

Ja, wobei R328 an beiden Seiten die gleiche Spannung und kaum 
Tiefpassverhalten zeigt, ist also unbelastet.

StefanK schrieb:
> Das bedeutet, man kann die AC Leistung des HM300 durch Auftrennen der
> Leiterbahn links des R328 und Anlegen einer entsprechenden
> Steuerspannung auf der linken Seite des R328 steuern.

Genau, das macht pv23 so, den R328 raus und seine steuerbare 
Verstärkerstufe dazwischen.

StefanK schrieb:
> 5mm Loch ins Gehäuse zu bohren und die Flex im Schrank lassen

Das wird "etwas" anspruchsvoller, weil die Platine im Gehäuse gut mit 
einer schwarzen, klebrig-zähen Masse gefüllt ist. Die Platine bekommt 
man vermutlich raus mit viel Kraft, aber dann die wieder einbauen und 
die Masse dabei wieder einsortieren stell ich mir schwierig vor.

StefanK schrieb:
> ausführlichere Messwertetabellen U(Iin)

Es ist komplizierter. Der Ausgang des OPVs zeigt keine statische 
Spannung, sondern reagiert schnell auf den veränderlichen Laststrom des 
WR, also mit 10ms Halbwellen. Je nachdem wie ich den WR speise 
(Labornetzteil oder Akku oder beides) sehen die Kurven unterschiedlich 
aus, aber haben gemeinsam, dass 100Hz drauf sind, z.B. zwischen 1.5V und 
"Anschlag" bei 3.3V. Die Spannungen im Schaltplan sind "irgendwelche" 
Mittelwerte vom Multimeter, aber kann man im Prinzip vergessen. Auch ist 
nicht klar, worauf der WR sein Kriterium "Strom am Limit" bezieht. Kann 
Durchschnitt des abgeschnittenen abs(sin(t)) sein, oder auch anders. 
Heißt, eine verlässliche Kennline gibt's nicht, das hängt stark von der 
Quelle (deren Widerstand und Kapazität) ab. Macht aber nichts, der 
übergeordnete Null-Einspeise-Regler dreht (in Zukunft) so lange, bis er 
zufrieden ist.

[Heinz R. (heijz)]

Ist denn der Akku überhaupt groß genug?

Macht es evtl. mehr Sinn zu sagen ich habe x Akku-SOC, es sind y Stunden 
bis die Sonne wieder scheint, dann speisen wir jetzt mit 150W dauerhaft 
zu?

[Uwe (uhi)]

Parallelschaltung von 100 Ohm mit Optokoppler zu R326 funktioniert 
soweit. PWM generiert als Demo ein Arduino Pro mini, Eingabe durch Poti. 
Kann man später durch einen anderen Controller mit WLAN oder RS485 oder 
CAN oder Stromschleife oder was auch immer ersetzen.
Mit nur einem Optokoppler ging's nur bis 2.7A runter, mit zwei parallel 
schon bis ca. 2.0A (ca. 60W AC). Die Stromregelung wird dann wackelig, 
der WR gibt für ein paar Perioden Vollgas, und setzt manchmal für ein 
paar Perioden aus, mal schauen ob das mit variieren der PWM-Frequenz 
oder Filterei zu verbessern ist.

[Uwe (uhi)]

Heinz R. schrieb:
> Ist denn der Akku überhaupt groß genug?

Idee ist, den Akku so groß zu machen, dass der Nachtverbrauch 
(hauptsächlich Kühlgeräte und kleine Dauerverbraucher) in etwa gedeckt 
ist. Im Bereich 1 bis 1.5kWh.

Heinz R. schrieb:
> Macht es evtl. mehr Sinn zu sagen ich habe x Akku-SOC, es sind y Stunden
> bis die Sonne wieder scheint, dann speisen wir jetzt mit 150W dauerhaft
> zu?

Im einfachsten Fall kann man das so machen, aber hat den Nachteil, dass 
man Strom ins Netz "verschenkt" wenn der Kühlschrank nicht läuft, und 
wenn er läuft, dann wieder teuer einkaufen muss. Da macht es schon Sinn, 
die Einspeiseleistung dynamisch dem Verbrauch anzupassen. Wenn man nur 
weitgehend konstante Verbraucher hat, dann kann man natürlich auch feste 
Leistung nach Sonnenuntergang fahren.

[Heinz R. (heijz)]

weitestgehend konstante Verbraucher haben wir nicht - aber das 
"Grundrauschen" liegt leider nie unter 500W

[Ralf X. (ralf0815)]

Heinz R. schrieb:
> weitestgehend konstante Verbraucher haben wir nicht - aber das
> "Grundrauschen" liegt leider nie unter 500W

Die EE-Steuerung muss zum sparen auch arbeiten.
Auch nachts.

[Heinz R. (heijz)]

was ist eine EE-Steuerung?

[Marcel V. (mavin)]

Heinz R. schrieb:
> was ist eine EE-Steuerung?

Energieeinspeisesteuerung

[J. T. (chaoskind)]

Heinz R. schrieb:
> was ist eine EE-Steuerung?

Wissen tu ich es auch nicht, aber wenn ich mir das Thema des Threads 
anschaue und raten müsste, würde ich auf EnergieEinspeisungs-Steuerung 
tippen.

P.S. marvin denkt zumindest das selbe, evtl weiß er es ja sogar.

[Heinz R. (heijz)]

ah, ok, - ja, haben wir hier auch - Victron MP2-3000 mit 30kWh Akku, PV 
5kWh Peak, funktioniert sehr gut

Mein Vater fragt auch ständig nach Akku - er hat 2 PV-Zellen auf dem 
Dach, sieht das er 3 kWh einspeist, nachts 2 wieder aus dem Netz holt

Ich lehne es ab darüber auch nur nachzudenken - weil man halt auch die 
gleiche Infrastruktur braucht wie bei einer großen Anlage, vor allem 
einen auslesbaren Netzzähler

Das macht bei so kleinen Leistungen wenig Sinn

wobei die Steuerung gar kein so großes Problem ist
Bei einem Bekannten habe ich aus Spaß und Interesse eine Anlage laufen, 
Victron MP2 und Akku 5kWh der aus einem Projekt übrig war - wir lesen 
nur den Zähler des Netzbetreibers per SML aus

Er hat aber wenigstens 10 kWp an PV