Kleinst-Solar

[Finger]

Moin Jungs,

ich hab zwei Solarpanele auf dem Werkstattdach. Die liefern mir ca. 160V mit maximal 160W nach unten. Da stehen zwei Beiklötze, die geladen werden wollen. Also 12V oder 24V, das ist nebensächlich (ich mach mir das dann später passend). Nun dachte ich ganz stumpf: Weitbereichsnetzteil, den Ausgangstrom ein wenig begrenzen und rauf auf die Akkus. Der Gesamtwirkungsgrad liegt allerdings eher unter dem des ersten Zerknalltreiblings der Weltgeschichte. Und das Netzteil schwingt jetzt bei Teilbeschattung nicht mehr an *seufz*
Klar kann ich mir jetzt nen Tiefsetzsteller friemeln, der das besser kann. Verhältniss mehr als 1:10 ist da aber schon ein ziemliches Geesel bis das vernünftig tut. Mir ist gerade eher nach etwas deutlich primitiverem (werde ich alt?). Habt ihr da ne Idee für mich?

[RMK]

40 Li-Ion-Akkus in Reihe, und daraus dann gleich 230V erzeugen?

[Chefbastler]

Habt ihr da ne Idee für mich?

Ja, Schaltntzteil ist schonmal nicht ganz abwegig nur es braucht noch einen weiteren Reglekreis auf der Primärseite welcher auf Nenspannung(Nicht Leerlauf) der Solarpanel eingestellt wird.
Die Solarzelle selbst ist wie ne Stromquelle und etwas so vorstellbar wie ne LED invertiert. Also Spannung bei etwas Licht sofort da sobald der eigene Leckstrom überwunden ist, aber Strom wird mehr mit mehr Licht, genauso wie bei der LED.
Da her einen Regelkreis der den Hahn zudreht wenn die Nennspannung der Module wegbricht und so auf Nenspannung hält. Sekundärseitig braucht es nur noch den eh schon, in normalen Netzteil, vorhandenen Spannungsregler für Ladeschlussspannung.
Das Netzteil würde ich aber etwas potenter auslegen als was die Solarmodule liefern können, dann verschenkst du nichts und kannst dir die Strombegenzung sparren. Der Strom geht dann mit erreichen der Ladeschlussspannung von selbst zurück.

[Virtex7]

nuja. der Schaltwandler der Wahl ist hier der Flusswandler oder auch der Flyback. bei dem Verhältnis (1:10 und ~ 13,3A auf der sek. Seite) würde ich den Flyback vorziehen, da er auf der Primärseite nur einen Schalter (und auch noch lowside!) braucht.

Auslegung (übern Daumen...)

n_Trafo: 8,3 : 1
Peakstrom sek. 24A
Peakstrom pri: 1,7-2A
UDS_max: >300V, besser eine 400V Type verbauen und einen Schutz-Snubber auf 380V auslegen.

Gleichrichter: Entweder eine doppelte Schottkydiode verbauen oder aktiv Gleichrichten.

Trafo: Induktivitäten: Ich würde den Wandler ab ca 20% load im CCM fahren, dann kann einfacher gleichgerichtet werden.
Schaltfrequenz: such dir was aus, es bestimmt das Lh und Ls des Trafos.

Regelung: würde eine spannungsbegrenzte Stromquelle aufbauen und auf den Eingangsstrom regeln, dass P maximal wird.. MPPT halt.

Gruß,
Philipp

[Finger]

Ihr kennt das sicher: ein kleines Projekt für zwischendurch wird größer und größer. Früher dachte ich: das geht nur mir so *grins* Ich geh morgen mal Teile zusammensuchen... Mir schwebt im Moment eher etwas zweistufiges vor...

[xanakind]

Mal so ganz blöd gefragt:
Warum denn kein einfacher fertiger Regler vom Chinesen?
Hab ich bei mir in der Gartenbeleuchtung auch verbaut. Einbauen und vergessen, seit dem Funktioniert das Ding zuverlässig.
Oder geht es wirklich um einen möglichst hohen Wirkungsgrad?

[Chefbastler]

Mal so ganz blöd gefragt:
Warum denn kein einfacher fertiger Regler vom Chinesen?
Hab ich bei mir in der Gartenbeleuchtung auch verbaut. Einbauen und vergessen, seit dem Funktioniert das Ding zuverlässig.
Oder geht es wirklich um einen möglichst hohen Wirkungsgrad?

160V MPPT regler für 12V/24V giebts halt nicht von der Stange.

Den Primäregelkreis dürfte man mit wenigen Teilen einfach bei einem Fertigen weitbereichs Schaltnetzteil dranfriemeln können.

[Roehricht]

Hallo,
bei dem Übersetzungsverhältnis ist ein Sperrwandler (flyback) das Mittel der Wahl. Das übersetzungsverhältnis vom Trafo kann dann 4:1 oder sogar 3:1 betragen.
Als Trafokern bieten sich Zeilentrafokerne an. Aber der schaltende Transistor muss 800-1000V Uce abkönnen. Die steilen Impulse wegzusnubbern wäre Kontraproduktiv . Der Wirkungsgrad geht in Keller. Ein Zeilen Endtransistor ist dazu gut geeignet. Ein hochsperrender Mosfet wäre ideal

Im Prinzip ist das ne Zeilenendstufe was dabei rauskommt. Das ganze würde ich mit dem guten alten xx3842 single endet switchmoder controller aufbauen. Ein par OP-amps und Komparatoren für die prim. Regelung.
Ein synchrongleichrichter auf der sek. verbessert den Wirkungsgrad ebenfalls. Die Saugdrossel nicht vergessen.

73
Wolfgang

[Virtex7]

Röhricht, warum so viel Uds_max, wenn du nur 4:1 Trafo machst? Rechnerisch kommt man auf 208V Überspannung, alles weitere ist nur Boost von der Streuung... Wenn man keine galv- Trennung braucht, hätte ich das zusammengewickelt und die Steuung minimiert, dann ist das fast keine Energie, die da durch den Snubber geht.
(halt die in der Steuung gespeicherten paar uH*Ip²)

Und Frage2: warum "nur" 1:4 am Trafo und nicht mehr? ich weiß, dass das schon geht mit Buck Effekt, aber so lange die Spannung an der Solarzelle reicht, kann man doch den Trafo mehr der Übersetzung machen lassen.. der primäre Peakstrom sinkt mit steigendem n.

Mosfet bis 650V ist heute kein Problem. Höher sperrende sind dann halt SiC und noch sehr teuer, ginge aber.

Was ist eine Saugdrossel?

Für Synchrongleichrichter gibts sogar extra Chips, die die Ansteuerung übernehmen und so aus einem FET eine recht ideale Diode machen.

Kern: ich hätte jetzt Eisenpulver genommen, kein Ferrit.. Dann hab ich keinen konzentrierten Luftspalt, an dem das Feld in die Wicklung guckt und Proximityverluste macht.
Oder halt E-I Kern, dann ist der Spalt weg von den Windungen... Fragen über Fragen.

Das "aufwändigste" hier ist wohl die Trafoauslegung.. wenn der mal aufgebaut und gemessen ist, sollte sich auch die zu erwartende Überspannung berechnen lassen.

Einwände?

[Bastelbruder]

Ich propagier immer wieder, speziell wenn dann noch der MPP in die Runde geworfen wird:
Keinen Regler, sondern einen Steller mit festem Taktverhältnis und Synchrongleichrichter. Auf deutsch einen PWM-Wandler mit Siebdrossel. Das PWM-Verhältnis ist das Spannungsverhältnis Eingang : Ausgang. Auch wenn's dunkel wird darf das Übersetzungsverhältnis fast gleich bleiben, mit abnehmendem Ladestrom sinkt automatisch die Spannung am Akku und nimmt die Ausgangsspannung der Zellen entsprechend mit.

Natürlich darf da auch eine Regelung sein, aber gaanz langsam, eine Änderung pro Sekunde ist schon hochdynamisch.

[Desinfector]

Meine Idee wäre als Netzteil noch ein 110V/230V umschaltbares PC-Netzteil,
das primär mit 200V Ladeekos bestückt ist.
auf 110V stellen und da klemmst Du deine 160V direkt an diese Elkos ran.

zum Akku-Laden ggf noch die PWM etwas angleichen, damit man auf die 13,8V kommt.

muss doch gehen, wa'?

[Virtex7]

Bastel: also einen CCM Buck Converter^^
vielleicht noch einen Überspannungsschutz einbringen

Desinfector: es kann hier das Problem geben, dass das Netzteil zu viel Leistung zieht und damit die Spannung an der Solarzelle runterzieht, bis keine Leistung mehr kommt.
Das Schaltnetzteil ist bei konstanter Ausgangsspannung/Strom eine Leistungssenke und versucht so bei fallender Eingangsspannung dies durch erhöhten Strom zu kompensieren. Damit fällt die Spannung an der Zelle weiter und der Strom steigt -> bis die Spannung zusammenbricht und gar keine Leistung mehr kommt..

Wenn die Leistung durch das Netzteil begrenzt ist oder man sie irgendwie extern begrenzt, kann das auch funktionieren.

[Bastelbruder]

Was macht ein Schaltregel-Netzteil von der Stange? Es versucht, Spannung (oder Strom) am Ausgang KONSTANT zu halten. Wenn die Versorgung am Eingang etwas stockt, wird automatisch der Strom erhöht, das geht bis zur Unterspannungsabschaltung.
Andersrum: Wenn etwas mehr Spannung kommt, wird der Strom reduziert und in der Solar-Fotodiode gleich wieder in wertvolle Wärme verwandelt anstatt sie in den Akku zu pumpen.

Ein irgendwie geregeltes Netzteil ist für Solarbetrieb ungeeignet, egal wie man es einstellt.
Man könnte auch versuchen, die Regelung auf stabile Eingangsspannung umzubauen. Ein Riesenaufwand, wenig hilfreich.

Ganz ohne Regelung funktioniert das einwandfrei, wie viele klassische Mobil-Solaranlagen seit 40 Jahren beweisen. Da waren 36 Zellen hintereinander und mit einer Schutzdiode an einen kubischen Bleisäuerling angeschlossen, alle "Laderegler" hatten ausschließlich das Verhindern von Überladung oder Totalentladung durch Abschaltung der entsprechenden Zweige im Sinn. Wirkungsgrade um 80%, OHNE REGELUNG.

Um eine moderne (viel zu hohe) Solarspannung mit dem Wirkungsgrad der klassischen Technik in den Akku zu bringen, wird ein fest eingestellter DC-DC-Transformator benötigt. Ein besserer Wirkungsgrad als Früher(TM) ist eine sportliche Aufgabe, allein der Gleichrichter am Ende des Schaltreglers hat mehr Verluste als die klassische Entladeschutzdiode. Die Steuerung könnte ein 555 übernehmen.

Die (die überwiegende Zeit eingeschaltete) Diode am unteren Ende des Schalters kann durch einen Stromgesteuerten MOSFET ersetzt werden, damit läßt sich deren Spannungsabfall von 1 V (160 V != Schottky) in den 50 mV-Bereich bringen. Der Gesamtwirkungsgrad gegenüber der Schaltung mit einfacher Siliziumdiode kann damit um allerhöchstens 5% erhöht werden. Ob das den Aufwand rechtfertigt?

[Desinfector]

nun ich wollte auch schon 13 Bleibatterien in Reihe vorschlagen,
aber ob so viel Igor praktikabel ist?

[Finger]

Als erstes kletter ich die Tage mal aufs Dach und führe alle Anschlüsse nach unten (das Kabel gibt das her). Dann könnte ich die Panele auch parallel schalten, was die Eingangsspannung flauschiger macht (80V). Die Bleisäuerlinge noch in Reihe und dann tuts mit 1:3 (so circa) auch ein Tiefsetzsteller mit nur einer Drossel.... Den Rest macht Software Ich werde berichten...

[Julez]

Eigentlich dürfte ein halbwegs effizientes Schaltnetzteil schon mal ein ganz guter Ansatz sein. Bei diesem würde ich ausgangsseitig via PWM den Strom reduzieren, falls eingangsseitig die Spannung unter ein bestimmtes Niveau fällt.

[MatthiasK]

Ihr kennt das sicher: ein kleines Projekt für zwischendurch wird größer und größer. Früher dachte ich: das geht nur mir so *grins*

Ach was, Feature Creeping ist gängige Entwicklungspraxis.

[uxlaxel]

Als erstes kletter ich die Tage mal aufs Dach und führe alle Anschlüsse nach unten (das Kabel gibt das her). Dann könnte ich die Panele auch parallel schalten, was die Eingangsspannung flauschiger macht (80V). Die Bleisäuerlinge noch in Reihe und dann tuts mit 1:3 (so circa) auch ein Tiefsetzsteller mit nur einer Drossel.... Den Rest macht Software Ich werde berichten...

MPPT-regler für 80V sollten recht preiswert verfügbar sein, soweit ich mich erinnere. vielleicht ist man mit einem fertigem regler wirklich gut beraten, weil man eben nicht 4 wochen dran friemeln muss und beim nächsten projekt weiter kommt. viel erfolg

[Finger]

MPPT-regler für 80V sollten recht preiswert verfügbar sein, soweit ich mich erinnere.

Was ich bisher so gesehen hatte (Heaterman hat sowas im Einsatz) kostete >80€, was meine bisherigen Kosten verachtfachen würde Hast du da was preiswerteres gesehen?

[Heaterman]

Ich hab Dir doch den 20-irgendwas-Euro-Bausatz vom Ali verlinkt. Wart mal ab, bis der bei mir aufschlägt. ich will den auch an so eine 80-V-Zelle anhängen.

[SchuesselTech]

Ich hab Dir doch den 20-irgendwas-Euro-Bausatz vom Ali verlinkt. Wart mal ab, bis der bei mir aufschlägt. ich will den auch an so eine 80-V-Zelle anhängen.

wo?

hab zufälligerweise auch 2 module rumliegen, die ca 60-80V ausspucken ^^

[Heaterman]

Das Problem ist ja meist die hohe Zellenspannung, da ist das Angebot dünn. Desahalb hab ich in der Gewächshaus-Insel den relativ teuren EPSOLAR/EPEVER TRACER drin. Ergebnis: um die beiden Bleiklötze da draußen muss ich mich nicht mehr kümmern, dat löpt da. Das war mir das Geld wert. Der kleinste, der mir reicht, kostet gerade mal 40 Euro.

Das Ding hier ist gemeint, das will ich mal an der Einzelzelle auf dem Schuppen antesten:

https://www.aliexpress.com/item/3283313 ... 4c4dIheunG

[Finger]

Sach ma Beschaid. Ich friemel derweil auch mal weiter