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Gleichstromheizstab...
 
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Gleichstromheizstab direkt an PV-Module

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(@alexx)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 776
 

Veröffentlicht von: @nix

Ich hebe Prototypenplatinen immer 1-2 Jahre auf bevor ich sie entsorge.

In Zeiten der allgemeinen Halbleiter-Lieferkrise empfiehlt es sich sogar, vorerst gar nichts mehr wegzuwerfen. Denn wer weiß - vielleicht ist eine alte Prototyp-Platine später mal der einzige Weg, noch an einen bestimmten IC heranzukommen. Ich kenne inzwischen Fälle, wo Leute Eval-Boards gekauft haben, nur um sie auszuschlachten und einen anders nicht mehr erhältlichen IC auslöten zu lassen. Der Bestücker wird wahrscheinlich erst mal blöd geschaut haben, als statt einem Reel-Abschnitt ein Stapel Eval-Platinen in der Kiste mit beigestellten Bauteilen lag...

 


   
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 weg
(@nix)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 274
Themenstarter  

@alexx 

damit war natürlich die unbestückte Platine gemeint. Eine bestückte, mit einem BTS hätte ich natürlich nicht entsorgt. Die waren fast ein Jahr nicht lieferbar und sind auch aktuell schwer erhältlich. Aktuell warte ich über 50 Wochen auf eine Lieferung meiner Leistungsschalter. Meine Lager sind zum Glück immer gut gefüllt. Darum gab es keine Probleme. 


   
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(@alexx)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 776
 

@andyhoe 

OK, klar, eine unbestückte Platine ist viel weniger wertvoll. Auch in Hoch-Zeiten der IC-Lieferkrise hat man Platinen mit relativ normalen Lieferzeiten bekommen.

Hast Du Dir schon einen MPP-Tracking-Algorithmus überlegt? In Deinem Fall ist das nicht ganz so schwierig, weil es ja nur 3 diskrete Schaltzustände (1, 2 oder 3 Heizwicklungen) gibt. Man könnte z.B. alle 5 Minuten kurz alle 3 Möglichkeiten durchprobieren, jeweils die Leistung messen und sich auf das Maximum "setzen". Das wird nur dann ineffizient, wenn wechselnde Bewölkung durchzieht und die Sonneneinstrahlung innerhalb von 5 Minuten mehrfach variiert. Man könnte auch jede Minute einen kurzen Scan machen. Oder man baut ein doppeltes Scan-Kriterium ein: Spätestens alle 5 Minuten einen MPP-Scan machen, oder aber wenn sich die Leistung um mehr als 10% ändert, dann sofort.


   
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 weg
(@nix)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 274
Themenstarter  

@alexx 

im Grunde sind es nur zwei Schaltzustände. Die dritte Wicklung kann ja immer dran bleiben (außer bei erreichter Temperatur, da wird sie deaktiviert). Ich wollte es erst mal recht simpel angehen und dann Erfahrung sammeln. Aktuell kann man für zwei Heizwicklungen die Spannung einstellen ab welcher sie aktiv werden. Um ein wildes hin-und wegschalten zu verhindern wird die Spannung alle 30 Sekunden vom Echtzeitwert abgegriffen. Kann man natürlich auch noch per Potentiometer flexibel gestalten. Sehe ich aber nicht so wichtig da alle 30 Sekunden mehr als genügen sollte. Ich würde es eher noch träger machen. Das eine kurzzeitige Verschattung eher ausgeblendet wird. Diese Woche werde ich noch den Stromsensor bestücken. Das habe ich mit einem Hallsensor geplant. Ich denke nach einem fliegenden Aufbau weiß man dann mehr. In wie weit die Spannung einbricht bei Verschattung usw. 

Für das Betonieren schaut es ganz gut aus die nächsten Tage. Zumindest von der Temperatur. Dann werde ich die nächsten 2 Wochen auch mal die Panels aufgestellt bekommen. 


   
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(@alexx)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 776
 

Veröffentlicht von: @nix

im Grunde sind es nur zwei Schaltzustände

Ich zähle trotzdem 3 Schaltzustände:

- Nur die Wicklung #3

- Wicklungen #2 und #3

- Wicklungen #1, #2 und #3

 

 


   
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 weg
(@nix)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 274
Themenstarter  

@alexx 

richtig. Ich weiß was du meinst. Die dritte ist aber wie gesagt ja immer aktiv, außer bei erreichter Temperatur. Also hab ich dir mir "rausgekürzt" weil sie ja mit der aktiven Regelung nichts zu tun hat. Ich bin auf die Daten gespannt wenn der provisorische Aufbau mal steht. 


   
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(@alexx)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 776
 

Veröffentlicht von: @nix

@alexx 

Also hab ich dir mir "rausgekürzt" weil sie ja mit der aktiven Regelung nichts zu tun hat.

Klar, kannst du problemlos machen. Aber auch bei reiner Betrachtung der beiden Heizwicklungen #1 und #2 bleiben es 3 Schaltzustände:

- #1 und #2 beide ausgeschaltet

- Genau eine der beiden eingeschaltet (also #1 an und #2 aus, oder #1 aus und #2 an)

- #1 und #2 beide eingeschaltet

Deine Regelung muss nun herausfinden, welcher der drei möglichen Schaltzustände dem MPP (Punkt maximaler Leistung) am nächsten kommt. Ich würde das so implementieren, dass ich alle 3 Schaltzustände durchprobiere, jeweils die Modulspannung messe und mir dann die 3 Leistungswerte ausrechne, um mich schließlich auf das Maximum zu setzen. Rechnen wir es mal durch:

U1, U2 und U3 seien die Modulspannungen, die in den 3 Fällen der obigen Auflistung anliegen. U1 ist also der Fall, wo nur Heizwicklung #3 an ist. Bei U2 sind 2 Heizwicklungen aktiv, und bei U3 sind alle an.

Die 3 Heizwicklungen haben laut Annahme alle den gleichen Widerstand Ro. Der Widerstand, den die PV-Module sehen, ist im 1. Fall (eine Heizwicklung) Ro, im 2. Fall Ro/2 (Parallelschaltung von 2x Ro), und im 3. Fall Ro/3 (3x Ro parallel).

Gemäß P = U² / R hat man dann die Leistungen:

P1 = U1² / Ro

P2 = 2*U2² / Ro

P3 = 3*U3² / Ro

Der konstante Faktor 1/Ro interessiert nicht weiter. Du musst also U1², 2*U2² und 3*U3² ausrechnen und Dir davon das Maximum aussuchen. Fälle von Teilverschattung, in denen es günstiger ist, zu einer niedrigeren Spannung zu gehen und und Strom durch ein paar Bypassdioden fließen zu lassen, werden damit auch richtig behandelt. Und du brauchst nicht einmal die Strommessung, weil alles rein ohm'sch ist.

 


   
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 weg
(@nix)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 274
Themenstarter  

@alexx 

Die Strommessung ist auch eine reine Bequemlichkeit und Spaß am bauen. Kostet im Selbstbau auch nur um die 10€. 

Man könnte, wenn einem mal langweilig ist, über eine PWM Ansteuerung der Heizspiralen nachdenken. Z.B. über einen PID-Regler. Aber ich glaube ich bin ganz froh wenn die "einfache" Version funktioniert. Am Ende soll es ja "nur" eine Gartendusche werden. Smile

Der Stromsensor ist nun auch bestückt und läuft im Probeaufbau.

 


   
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(@alexx)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 776
 

Interessante Konstruktion. Was ist denn das für ein IC? Vermutlich irgendein Hall-Effect Current Sensor. Ich glaube, ich muss mir mal das Datenblatt dazu durchlesen.

Und ja, wenn Du statt eines diskreten MPP-Trackers mit nur 3 Schaltzuständen einen kontinuierlichen MPP-Tracker aufbauen möchtest, dann musst Du die PV-Spannung mit ein paar fetten Elkos puffern und die Last per PWM ansteuern. Wenn du dabei den Duty Cycle mittels PID-Regler nachfährst, wirst du allerdings immer nur dem lokalen Leistungsmaximum nachfahren, so wie ältere Einspeise-Wechselrichter das tun. Ein "schlauer" MPP-Tracker fährt dagegen regelmäßig die komplette Kennlinie ab und sucht das globale Maximum. Im Falle von Teilverschattung eines PV-Strings kann das einen großen Unterschied machen.

Du hast dich gerade als einer der ersten Tester qualifiziert, wenn meine Schaltung mal läuft 🙂 PWM kann sie längst, aber der MPP-"Tracker" bin momentan noch ich, der an einem Poti den Arbeitspunkt einstellen muss...


   
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 weg
(@nix)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 274
Themenstarter  

 

@alexx 

Schau mal nach den Hall-Sensoren ACS770 Smile

Ich hab jetzt Spannung/Strom und Leistung in mein Untermenü mit aufgenommen. Da habe ich jetzt alle 3 Werte in Echtzeit für das Testen. 


   
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 STSC
(@stsc)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 10 Monaten
Beiträge: 128
 

Veröffentlicht von: @alexx

- Du hast dann keinen MPP-Tracker, sondern musst den Lastwiderstand, den die Module sehen, auf einen einzigen Arbeitspunkt auslegen. Das könnte z.B. volle Sonneneinstrahlung sein. Heißt also: Wenn Du z.B. ein 400W Modul hast, das U_MPP= 40 V und I_MPP = 10 A hat, dann brauchst Du einen Heizstab mit 4 Ohm Widerstand. Bei voller Sonneneinstrahlung "erntest" Du dann tatsächlich 400 Watt. Bei leichter Bewölkung, wo das Modul vielleicht immer noch 100 Watt liefern könnte (z.B. U=40V und I=2,5A, was 16 Ohm Lastwiderstand erforderte), bekommst Du dann aber vielleicht nur 25 Watt heraus. Es wird also ein 1-Punkt-Design: Nur an einem Arbeitspunkt volle Leistung, überall anders schenkst Du Leistung her.

Wie funktionieren dann eigentlich DC Heizstäbe wie der ELWA mit MPP Tracker? Wenn der Heizstab 4 Ohm hat und I=2,5A dann kann der MPP Tracker doch nicht einfach am Modul 10V anfahren. Braucht es da nicht einen nachgeschalteten DCDC, der 40V in 10V umwandelt?


   
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(@brinki)
Batterielecker
Beigetreten: Vor 1 Jahr
Beiträge: 262
 

Veröffentlicht von: @nix
Es geht um eine Warmwassererzeugung in einer Waldhütte

Am einfachsten ist es, einen Victron Laderegler mit Bluetooth zu nehmen. Da kann man die Ausgangsspannung dann fest einstellen (in diesem Fall 36V) und kann loslegen. Ein Akku ist nicht notwendig 

 

Jeder Kommentar von mir spiegelt nur meine Meinung, meine Erfahrungen oder mein Halbwissen wieder.
Alle Projekte die ich hier vorstelle, zeigen nur wie man es besser nicht machen sollte (Nachbau nur auf eigenes Risiko 🤓)


   
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Win
 Win
(@win)
Mitglied Moderator
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 7985
 

Veröffentlicht von: @stsc

Wenn der Heizstab 4 Ohm hat und I=2,5A dann kann der MPP Tracker doch nicht einfach am Modul 10V anfahren. Braucht es da nicht einen nachgeschalteten DCDC, der 40V in 10V umwandelt?

Hat Alexx 2 Beiträge über dir geschrieben.

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(@alexx)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 2 Jahren
Beiträge: 776
 

Veröffentlicht von: @stsc

Wie funktionieren dann eigentlich DC Heizstäbe wie der ELWA mit MPP Tracker?

Mit Kondensator und PWM. Die Spannung der PV-Module wird in fetten Elkos gepuffert. Von dort geht es über einen Leistungshalbleiter (MOSFET oder IGBT) in die Heizwicklung. Jenachdem, mit welchem Duty Cycle man den MOSFET/IGBT betreibt, ändert sich der effektive Lastwiderstand, den die PV-Module sehen.

 


   
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(@tageloehner)
Autarkiekönig
Beigetreten: Vor 10 Monaten
Beiträge: 704
 

Ist mir zu teuer, zu aufwendig. Normalen Boiler genommen und step up auf fixe Eingangsspannung. Verschenkt halt paar % wenn man nur grob einstellt, dafür hats kaum was gekostet. vielleicht bau ich noch sowas dazu, bin dann immer noch unter 40€

 


   
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