Mikrowechselrichter für Nulleinspeisung

[Silvio]

Eines meiner Projekte umfasst die Stromerzeugung mit einem 1-Zylinder-Dieselmotor (ähnlich wie bei Toni oder Alexander470815), der relativ langsam laufen kann und damit leise ist. Ein asynchroner Netzparallelbetrieb mit Nulleinspeisung würde gut funktionieren, obwohl die Leistung wegen des einzelnen Zylinders stark pulsiert. Weil das aber natürlich nicht so sehr Regel-konform ist, suche ich einen Weg den Strom zu "waschen", d.h. ihn netzkonform einzuspeisen, obwohl ich einspeisen ja gar nicht will. Das Zauberwort ist Nulleinspeisung mit einem Synchrongenerator/Lichtmaschine als DC-Quelle. Die Idee steht und fällt mit der Fähigkeit des Wechselrichters die Einspeiseleistung vorzugeben. Die jetzige Dieselmotorregelung ist in der Lage den Stromverbrauch der zu kompensierenden Wohnung, 4 mal pro Sekunde zu messen. Der Ist-Wert ist demnach bekannt. Soll-Wert ist Null. RS485 ist auch einfach zu realisieren und ich hoffe, dass es Mikrowechselrichter gibt, die das sprechen. In einem ersten Schritt würde ich gerne Leistungen bis circa 500 W kompensieren wollen.

Die Fragen:
Hat einer von euch Erfahrung mit solchen Mikrowechselrichtern und eventuell auch mit der Vorgabe der Einspeiseleistung? Wie lange braucht ein Wechselrichter die vorgegeben Leistung zu erreichen? Die gleichgerichtete Generatorspannung ist kein Solarpaneel. Stört das den Wechselrichter(MPPT)? Wie wird die Leistung vorgegeben? Geht das überhaupt?

Viele Grüße

Silvio

[ando]

Moin,

ich denke mit nem Hoymiles könnte es gehen.

Ich habe so einen schon am Labornetzteil betrieben.

Ausserdem ist kürzlich nen HAck veröffentlicht worden, wo ein sehr tiefer Zugriff in den Wechselrichter möglich war.
Das könnte dir dabei helfen, das der WR das macht, was du von ihm möchtest.

Ando

[audax]

Die Ausgangsleistung lässt sich per Funkschnittstelle drosseln. Z.B. mal nach OpenDTU suchen. Die Geräte werden ja häufiger für Eigenbaulösungen mit 48V-Speichern genutzt. Habe da aber (noch) keine eigenen Erfahrungen.

Bei Wechselrichtern mit "echter" Nulleinspeisung muss die Stellgeschwindigkeit nach einer VDE-Norm begrenzt werden. Ob der Hoymiles das auch macht, wäre interessant zu wissen.

Ausserdem ist kürzlich nen HAck veröffentlicht worden, wo ein sehr tiefer Zugriff in den Wechselrichter möglich war.
Das könnte dir dabei helfen, das der WR das macht, was du von ihm möchtest.

Kannst Du dazu noch mal ein paar nähere Hinweise/Stichworte geben?

[nero]

Ob der Hoymiles das auch macht, wäre interessant zu wissen.

Ja, macht er.
Aus 48V speisen lässt er sich aber dafür auch super.

Eigntlich will er einen Multiplus (victron)
Der kann das alles in ordentlich, kostet aber >500€, wobeis den HM-600 inkl Versand für <90 gibt.
Aber dafür eben auch 600W vs 3000W und einmal in richtig und einmal in Pfusch.

[audax]

Naja, interessant finde ich bei den Hoymiles-Dingern den niedrigen Eigenverbrauch bzw. den Wirkungsgrad bei niedrigen Leistungen. Nachts liegt unsere Grundlast (im Sommer) zwischen 50...150W, je nachdem ob gerade der Kühlschrank läuft. Da macht es schon einen Unterschied, ob sich der WR 5W oder 50W Eigenverbrauch genehmigt.

[Jannyboy]

Ein asynchroner Netzparallelbetrieb mit Nulleinspeisung würde gut funktionieren, obwohl die Leistung wegen des einzelnen Zylinders stark pulsiert. Weil das aber natürlich nicht so sehr Regel-konform ist, suche ich einen Weg den Strom zu "waschen", d.h. ihn netzkonform einzuspeisen, ...

Warum nicht einfach mehr Schwungmasse aus die Kurbelwelle? Die alten Lanz haben nicht ohne Grund 400 kg drauf.

Grüße Jan

[Silvio]

Erstmal Danke an alle Beteiligten!

Ausserdem ist kürzlich nen HAck veröffentlicht worden, wo ein sehr tiefer Zugriff in den Wechselrichter möglich war.

Die Ausgangsleistung lässt sich per Funkschnittstelle drosseln. Z.B. mal nach OpenDTU suchen.

Bei Wechselrichtern mit "echter" Nulleinspeisung muss die Stellgeschwindigkeit nach einer VDE-Norm begrenzt werden.

Wahrscheinlich meinst du dieses Projekt https://github.com/tbnobody/OpenDTU.
Den dazugehörigen Mega-Thread auf Mikrocontroller.net muss ich mal durch arbeiten. Der Hoymiles HMS-500-1T scheint ideal zu sein. 500W und nur einen DC-Strang

Da macht es schon einen Unterschied, ob sich der WR 5W oder 50W Eigenverbrauch genehmigt.

Gibt es wirklich WR mit 50 W im Stand-by?

Warum nicht einfach mehr Schwungmasse aus die Kurbelwelle? Die alten Lanz haben nicht ohne Grund 400 kg drauf.

Ich habe da schon viel gerechnet, bzw. den Simulator bemüht. Mit Trägheitsmoment = Kapazität, Strom = Kraft, Winkelgeschwindigkeit = Spannung, etc. kann man mechanische Probleme mit einem Schaltungssimulator schön im Zeitbereich rechnen. Eine Überlegung war auch die Idee des 2-Massenschwungrades, in dem Federn das Pulsieren dämpfen. Wird aber kompliziert und mechanische Resonanzen können da auftauchen. Aber stimmt schon, mit doppelt so großen Schwungmassen ist das Problem nur noch halb so groß.

[Alexander470815]

Gibt es wirklich WR mit 50 W im Stand-by?

Hoffentlich nur so Klötze mit 50KVA oder mehr.
Oder es sind eben nur 50VA aber keine 50W, was bei den darin verbauten Netzfiltern schnell zusammenkommen kann.

Also bei den Leistungen hier würde ich mir über pulsierende Einspeisung nicht so große Gedanken machen.

[nero]

Du darfst aber nicht vergessen dass bei einer 0-Einspeisung mit einem HM-5/600 auch noch ein Sensor und eine Steuerung dazu muss. Das sind dann auch gleich mal 5..10W zusätzlich.

Der hohe Eigenverbrauch (Nicht Standby!) ist aber eigentlich der Kritikpunkt am Multiplus.
Wenn aber eine Phase mit 25A abgesichert da drüber läuft sind die 25W (Beim Wechselrichten) vernachlässigbar.

[Joschie]

Warum nicht einfach mehr Schwungmasse aus die Kurbelwelle? Die alten Lanz haben nicht ohne Grund 400 kg drauf.

Ich habe da schon viel gerechnet, bzw. den Simulator bemüht. Mit Trägheitsmoment = Kapazität, Strom = Kraft, Winkelgeschwindigkeit = Spannung, etc. kann man mechanische Probleme mit einem Schaltungssimulator schön im Zeitbereich rechnen. Eine Überlegung war auch die Idee des 2-Massenschwungrades, in dem Federn das Pulsieren dämpfen. Wird aber kompliziert und mechanische Resonanzen können da auftauchen. Aber stimmt schon, mit doppelt so großen Schwungmassen ist das Problem nur noch halb so groß.

Also, ein Zweimassenschwungrad wird dir den unrunden Lauf eines Einzylinder Viertakters nicht lange mitmachen.

Auch die Devise die Schwungmasse am Motor zu erhöhen sollte man nicht übertreiben, da kann es dann zu Ermüdungsbrüchen der Kurbelwelle kommen.
Ich denke wenn man hier noch 25% mit draufpackt sollte es gut sein.

Was ich noch mehr in betracht ziehen würde wäre eine Erhöhung der rotierenden Masse am Generator (größerer Anker oder dort eine fest verbundene Schwungscheibe) und die Kraftübertragung zwischen Motor und Generator elastisch gestalten. Hier ein Keil oder Keilrippenriemen in nicht zu kurzer Ausführung dürfte etwas ruhe ins System bringen. Bei der Schwungscheibe für den Generator würde ich die gleiche Masse wie am Motor nehmen. So etwas wurde auch schon für den Bau von Lichtaggregaten in der Deutz Werksschrift von vor 1930 empfohlen.

Grüße
Josef

[ferdimh]

Es gibt da was von Growatt mit 25kVA. Das hat im Akkubetrieb einen Leerlaufverbrauch von 300W (nicht VA, die Scheinleistung ist ca. 700VA, dies scheint ausschließlich vom Netzfilter zu kommen).
Das scheinen die normal zu finden...

[Silvio]

Eine Erhöhung des Trägheitsmomentes der Schwungmassen direkt auf der Kurbelwelle verspricht nicht die Lösung. Das Pulsieren bleibt, auch wenn es weniger werden würde. Das Problem liegt bei der asynchronen Netzparalleleinspeisung in der harten Kennlinie der Einpeisung. 1500 U/min -> 0 W, 1550 U/min-> 2 kW, etc. Die Drehzahl des Generators ist nicht weich an das Netz gekoppelt. Eine kleine Drehzahlschwankung des Dieselmotors erzeugt immer pulsierende Leistung, das ist aber leider prinzipbedingt. Hätte der Motor 10 Zylinder, wäre das super, aber 1 Zylinder ist das untere Extrem.
Im Gegensatz dazu gefällt mir die Idee mit dem Permantmagnetgenerator / Synchrongenerator + Gleichrichter + WR, dann fällt eine Drehzahlschwankung überhaupt nicht ins Gewicht. Dann hätte ich sogar die Möglichkeit die Drehzahl bezüglich der angeforderten Leistung zu modulieren. Der Motor, der übrigens ein Lister-Clon ist, könnte die Grundlast bis 500 W mit 250 U/min (= leise) erledigen und wenn der Herd oder Wasserkocher eingeschaltet würde, könnte er auf 600 U/min gehen und 2.5 kW machen. Vorraussetzung ist, dass der Mikrowechselrichter nicht mehr so mikro ist. Aber die Grundidee gefällt mir.

[Joschie]

Dann tipoe ich auf einen Lister CS Clone.

Pass mit der niedrigen Drehzahl auf das die Schmierung nicht zum Problemfall wird, außerdem ist die Beziehung zwischen Drehzahl und Leistun nur äußersr selten linear.

Grüße
Josef

[Silvio]

Hallo Josef,
vielen dank für den Hinweis. Die Kurbelwelle ist per Rollen gelagert und eine Stößelpumpe bespühlt die Lager. Wie merke ich, dass es Schmierprobleme gibt?
Ich werde es die Tage ausprobieren, wie er sich bei niedrigen Drehzahlen und mäßiger Last anhört. Du schriebst in einem anderen Thread, dass bei einem befreundeten Dieselmotorbesitzer es mit Pflanzenöl so übertrieben wurden, dass sich Rußstücken im Brennraum lösten. Ich suche mal die Referenz. Wie kann man so was verhindern? Ich würde es auch gerne mit Pflanzenöl probieren (Also mit Heizöl warm fahren, dann auf PÖL umstellen und zig Minuten vor dem Abstellen wieder auf Diesel zurückstellen.) Das Ursprungsthema wird gerade ein bisschen ausgeweitet

[Alexander470815]

Wie wäre es mit einem Umkehrstromrichter und einer Gleichstrommaschine als Generator
Oder Ein Frequenzumrichter mit einem aktiven Frontend, der kann dann auch ins Netz zurückspeisen.

Ich habe hier so einen ultra billig China PV Wechselrichter, dessen Ausgangsstufe besteht einfach nur aus einer Vollbrücke die mit Netzfrequenz schaltet.
Die Modulation des Stromes passiert dann auf der DC-DC Wandler Seite.

[ferdimh]

Die Modulation des Stromes passiert dann auf der DC-DC Wandler Seite.

Bist du sicher, dass sie passiert?
Ich hätte da auch einen Kandidaten, der den Strom tatsächlich nicht moduliert, also ein Rechteck einspeist. Das ist natürlich ineffizient und unzulässig - funktioniert aber irgendwie...

Die Schweizer habens auch hingebracht, in ihren Loks den Motor mit 16,7Hz zu erregen und so rückzuspeisen. das könnte mit einem WaMa-Motor auch bei 50 Hz funktionieren - ich habe es allerdings nicht gescheit hinbekommen.

[Alexander470815]

Bist du sicher, dass sie passiert?

Ja, habe ich nachgemessen, brauchte zwar etwas Vorstellungskraft um einen Sinus zu erkennen aber einfach nur Rechteck war es definitiv nicht.

[Gary]

Lister war mit Vorkammer, Petter Direkteinspritzer? Habe ich das richtig in Erinnerung?

Ich habe einen INVT 1000W PV WR, nahezu neu, werden hier nicht mehr vertrieben. Über die RS485 Schnittstelle kann man die Leistung begrenzen, wenn man es kann.
Dreistellig € brauche ich aber, zu sehr will ich nicht drauf zahlen.

[Bastelbruder]

Aber die Zwischenkreisspannung zu variieren reicht nicht. Der Phasenwinkel ist die ideale Regelgröße.
Zum Einspeisen muß Dein Generator quasi versuchen, das Netz zu beschleunigen.

[Robby_DG0ROB]

Im Gegensatz dazu gefällt mir die Idee mit dem Permantmagnetgenerator / Synchrongenerator + Gleichrichter + WR, dann fällt eine Drehzahlschwankung überhaupt nicht ins Gewicht. Dann hätte ich sogar die Möglichkeit die Drehzahl bezüglich der angeforderten Leistung zu modulieren.

Das ist ja das Prinzip der sog. "Inverter-Generatoren". Der Generator ist nicht anders aufgebaut als eine herkömmliche Moped-Lichtmaschine. Die drei Phasen speisen nach Gleichrichtung den DC-Kreis und dann wird wechselgerichtet, was durch Integratortiefpässe in Form von Induktivitäten zu sinusförmigen Spannungen am AC-Ausgang führt. Drehzahl nur so hoch wie nötig.

[Alexander470815]

Aber die Zwischenkreisspannung zu variieren reicht nicht. Der Phasenwinkel ist die ideale Regelgröße.
Zum Einspeisen muß Dein Generator quasi versuchen, das Netz zu beschleunigen.

Eigentlich will man als Phasenwinkel ja nur 0° oder eben 180° wenn man nach dem Verbraucherzählpfeilsystem geht.
Also bei positivem Spannungsmaximum will man das negative Strommaximum.
Eine Phasenverschiebung will man nicht, das belastet nur die Komponenten und für Blindleistung bekommt man nichts.

[Silvio]

Wie wäre es mit einem Umkehrstromrichter und einer Gleichstrommaschine als Generator
Oder Ein Frequenzumrichter mit einem aktiven Frontend, der kann dann auch ins Netz zurückspeisen.

Umkehrstromrichter mit Gleichstrommaschine...hmm. sagt mir erst mal nichts. Aber an einen Waschmaschinenmotor als Generator habe ich schon gedacht.
Ein FU zum Einspeisen war auch ein Gedanke, hört sich aber nach früher oder später brennenden IGBTs an

Lister war mit Vorkammer, Petter Direkteinspritzer? Habe ich das richtig in Erinnerung?

Ich habe da noch nie durchgesehen. Ich weiß es nicht. Bei meinem Motor sollte es eine Vorkammer geben.

Ich habe einen INVT 1000W PV WR, nahezu neu, werden hier nicht mehr vertrieben. Über die RS485 Schnittstelle kann man die Leistung begrenzen, wenn man es kann.
Dreistellig € brauche ich aber, zu sehr will ich nicht drauf zahlen.

Ich habe dich mal angeschrieben.

Eine alte Lichtmaschine wurde heute zerlegt. Sie hat sich gewehrt. Muss neue Lager und Kohlen kaufen und kann dann ein paar Kennwerte aufnehmen (Drehzahl, Erregungs-U,I, und Ausgangsspannung), würde sie aber gerne auf Neodym umbauen.. Der Stator ist auf Dreieck gelötet, werde auf Stern gehen.. Es kann ein paar Tage dauern, aber das Projekt läuft...

[audax]

Du darfst aber nicht vergessen dass bei einer 0-Einspeisung mit einem HM-5/600 auch noch ein Sensor und eine Steuerung dazu muss. Das sind dann auch gleich mal 5..10W zusätzlich.

Sensor ist bei mir der Stromzähler (Easymeter) des Netzbetreibers, der freundlicherweise alle Daten im Sekundentakt per IR-Schnittstelle ausgibt. Auswertung/Steuerung übernimmt ein ESP32, Leistungsbedarf eher so <1W (geschätzt).

Ich habe hier so einen ultra billig China PV Wechselrichter, dessen Ausgangsstufe besteht einfach nur aus einer Vollbrücke die mit Netzfrequenz schaltet.
Die Modulation des Stromes passiert dann auf der DC-DC Wandler Seite.

Das scheint bei den Mikrowechselrichtern allgemein der Standard zu sein. Dave von EEVBlog nimmt in einem Video den Hoymiles auseinander. Das Design weist Ähnlichkeit mit einer Microchip-AN aus dem Jahr 2011 (https://ww1.microchip.com/downloads/en/ ... 01338B.pdf auf. Zweiphasig interleavter Sperrwandler mit Isolation, Thyristorbrücke als Wechselrichter, 94% Gesamtwirkungsgrad.

Scheint für den Anwendungsbereich nicht unbedingt die schlechteste Lösung zu sein?

[Silvio]

Sensor ist bei mir der Stromzähler (Easymeter) des Netzbetreibers, der freundlicherweise alle Daten im Sekundentakt per IR-Schnittstelle ausgibt.

Ein geeichter Sensor ist immer gut. Der Stromzähler in meiner Wohnung, macht das nur alle 2 Sekunden 1 mal und die IR-LED ist dermaßen schwach, dass eine sichere Verbindung Glückssache ist.

Dave von EEVBlog nimmt in einem Video den Hoymiles auseinander. Das Design weist Ähnlichkeit mit einer Microchip-AN aus dem Jahr 2011 (https://ww1.microchip.com/downloads/en/ ... 01338B.pdf auf. Zweiphasig interleavter Sperrwandler mit Isolation, Thyristorbrücke als Wechselrichter, 94% Gesamtwirkungsgrad.

Scheint für den Anwendungsbereich nicht unbedingt die schlechteste Lösung zu sein?

Das Video und das Errata-video sind sehr gut. Auch die Applikationsnotiz von Microchip. Danke!!

[Silvio]

Von einem Freund habe ich einen 600W-Wechselrichter von Hoymiles geliehen bekommen und ich habe eine 12V-Lichtmaschine (von Dreieck auf Stern umgelötet) über einen Gleichrichter an diesen WR gehängt. Die Spannung macht im Leerlauf bei ca 2400 U/min und 8V/1.6A Erregung circa 50 Vdc. Unter sonst gleichen Bedingungen speist der WR einmal 100 W und einmal 200 W ein. Eine Lichtmaschine, ohne weitere Spannungsregelung, ist eben kein Solarpanel und der MPPT-Algorithmus hängt auf lokale Minima. Idee: Mit einer "regelten" Erregung, die vom Ausgangsstrom abhängt, könnte man die Kennlinie einer Solarzelle nachbilden, dem MPPT in die Hände spielen und so die Einspeiseleistung steuern.

An der Lichtmaschine ist eine anderen Riemenscheibe montiert, so dass auf die Schnelle das Lüfterrad nicht passt. Die Lichtmaschine wird schnell warm

[TDI]

Vermutlich darf man nicht außer Acht lassen, dass der "Gleichstrom" aus der Lima noch ziemlich viele Rippel hat im Vergleich zu echtem Gleichstrom aus dem Solarpanel.
Würde mich nicht wundern, wenn ein MPPT damit nicht so wirklich gut zurecht kommt.
Vielleicht hilft da eine brauchbare Siebkette bzw. ein anständiger Elko zur Glättung...

[Robby_DG0ROB]

Eine PV-Zelle ist ja eine Stromquelle, die über den MPPT eine entsprechende Impedanz aufgebürdet bekommt. Die Lichtmaschine hingegen ist eine Spannungsquelle, die mit dieser Art Belastung sicher wenig Freude haben dürfte. Ein permanent erregter Sychrongenerator, Typ "Mopedlichtmaschine" wäre hingegen über eine Shuntregelung gut zu regulieren, da er ebenfalls einer Stromquelle nahekommt.

[Silvio]

Die Kennlinie eines Solarpanels sieht prinzipiell so aus. (Applikationsnotiz AN1444 von Mikrochip, Seite 2) :

Die Kennlinie eines Generators ist natürlich eine andere, Plus Rippel durchs Gleichrichten, plus Schwankung durch den Dieselmotor selbst, der mit 270 U/min lief.. Der Testlauf mit der Lichtmaschine war ein "Probieren geht über Studieren"-Test. Der Lima-Regeler war nicht in Betrieb und der Rotor wurde über ein Labornetzteil erregt.

Ein permanent erregter Sychrongenerator, Typ "Mopedlichtmaschine" wäre hingegen über eine Shuntregelung gut zu regulieren, da er ebenfalls einer Stromquelle nahekommt.

Kannst du die Shuntregelung näher ausführen?
Eine Mopedlichtmaschine, bzw. einen Generator eines Invertergenerators möchte ich zeitnah probieren. Ich habe mir Stator und Rotor als günstige Ersatzteile für einen Matrix ig-2000i besorgt. Der originale Invertergenerator kann laut Bedienungsanleitung 1.8kW Dauerleistung, leider gibt es keine Informationen mit welchen Drehzahlen dieser Invertergenerator läuft.

[Robby_DG0ROB]

Shuntregelung ist, wie der Name andeutet, eine Parallelregelung, bei der die Quelle mit einer variablen Bürde derart belastet wird, dass sich die gewünschte Ausgangsspannung unabhängig der Lastsituation bzw. der Energiezufuhr (Generatordrehzahl) einstellt. Die einfache Z-Stabilisierung ist so ziemlich das einfachste Beispiel dafür. Die Spannungsquelle in Verbindung mit dem Vorwiderstand kann man gewissermaßen als Stromquelle betrachten, zumindest in dem Arbeitsbereich der Schaltung (Strombereich der Z-Diode).

Einfache PV-Spannungsregler arbeiten so, in dem sie mit einem FET und PWM das Modul derart kurzschließen, dass der Mittelwert der sich dann einstellenden Spannung dem Sollwert entspricht. Bei den Moped-Lichtmaschinen werden in der Regel halbgesteuerte Brücken aus Dioden und Thyristoren verwendet, die dann mit einem Phasenanschnitt für einen Nebenschluß sorgen, so dass der vom Verbraucher nicht benötigte Strom dann in diesem Pfad fließt, da die Quelle ja als Stromquelle arbeitet. Das wird allerdings dort nur für den Teil der Batterieladung benötigt. Die Wicklungen, an denen eine konstante definierte Last (Beleuchtung) hängt, benötigen das nicht, wie man es auch von der herkömmlichen Fahrradbeleuchtung kennt.

[Kuddel]

Habe diesen Tread gerade erst gefunden. sonst hätte ich mich natürlich früher gemeldet.
In meinem Wolsely Projekt habe ich genau das gemacht: Einzylinder an Generator an Wechselrichter:

https://www.youtube.com/watch?v=veDo__n ... 6&index=36

Vorher hatte ich einen alten Benzinmotor:
https://www.youtube.com/watch?v=b6WkLXh ... 6&index=31

Ich hatte insgesamt 3 verschieden Wechselrichter dran, und tatsächlich ist die Motorkennline natürlich unterschiedlich zu Solar. Insbesonders ist der Wechselrichter langsamer als der Motor. Bei mir hat nur jeweils ein Wechselrichter zu einem Motor gepasst.
Generell gilt, dass eine Lichtmaschine sehr schlecht vom Wirkungsgrad her ist. Es lohnt sich auf jeden Fall ein guter Generator oder Motor. Am besten regelt sich das ganze völlig von selber.

Der Wolsley dreht sehr langsam, es kommen nur 200 Watt am Generator an. Bei höherer Leistung wird der Wirkungsgrad schlechter siehe Muscheldiagram.
Die Leistungsanpassung und Drehzahlanpassung ging über den Riemenantrieb. Ziel ist es, dass der Motor bei etwa 30% Leistung die Nenndrehzahl des Generators erreicht. Der Wechselrichter muss dazu seine Nennleistung bei der Spannung haben, die der Generator dann unter Last erzeugt.
Das klingt aufwändig, tatsächlich regelt ein einigermaßen passender Motor sich recht gut ein.

Wichtig ist, dass der Wechselrichter gleich mit an der Spannung ist. Ansonsten ist die Leerlaufdrehzahl zu hoch und geht in Überspannung.

Wenn der Wechselrichter mal ausfällt, würde der Motor wegen der fehlenden Last plötzlich hochdrehen. Das gilt es zu verhindern. Die Wolseley und Lister für Benzin haben eine automatische Drehzahlregelung, bei meiner Gasausführung ist das nicht der Fall.

Ich hatte zur Glättung einen Kondensator dazwischen. Wenn der zu groß war, brach das ganze sofort zusammen. Mit 200µF ging es ganz gut.

Hast Du Bilder von dem Motor?
Gruß
Kuddel

[Bastelbruder]

Bei den Moped-Lichtmaschinen werden in der Regel halbgesteuerte Brücken aus Dioden und Thyristoren verwendet, die dann mit einem Phasenanschnitt für einen Nebenschluß sorgen, so dass der vom Verbraucher nicht benötigte Strom dann in diesem Pfad fließt, da die Quelle ja als Stromquelle arbeitet.

Tatsächlich ist das PhasenABschnitt, wenn der jeweilige Thyristor die Stromquelle kurzschließt und die Gleichrichterdiode ABschaltet.
Die Methode hat die praktische Nebenwirkung, daß zwar der Strom und damit die Heizleistung an der Generatorwicklung konstant bleibt, aber wenn keine Energie abgegeben wird, wird der Motor weniger gebremst.

Beim Mopped merkt man das kaum, beim Fahrrad-Nabendynamo ist das deutlich zu spüren.
"Jaja, der Fahrraddynamo gibt auch bei Leerlauf keine Energie ab, wo soll da der Unterschied sein?"
Der Unterschied ist eine Menge unnützes Eisen, welches natürlich auch im Leerlauf ummagnetisiert wird. Im Kurzschlußfall ist aber viel weniger Eisen wirklich beteiligt, weil ein Großteil durch die Kurzschlußwickung von der Teilnahme am Magnetismus ausgeschlossen wird.

Es besteht also durchaus die Gefahr daß der Kurzschlußregler vom Mopped den Motor nicht am Hochdrehen hindert. Ein Shuntregler funktioniert immer, der wird bloß warm.

[Robby_DG0ROB]

Tatsächlich ist das PhasenABschnitt, wenn der jeweilige Thyristor die Stromquelle kurzschließt

Ja, natürlich hast du recht, da ja hier die Spannung über dem Ventil betrachtet werden muss und nicht der Strom durch das Ventil, da ja beides sich komplementär zueinander verhält.

[Silvio]

Danke Robby_DG0ROB und Bastelbruder für die Erklärung zur Spannungsregelung. Ich glaube ich habe das verstanden

Hallo Kuddel,
deine Videos sind ja toll Ich muss deinen Kanal genauer stalken. Frage: Waren die Generatoren Gleichstommotoren? Ich bin mir nicht sicher, da du auch was von Glättung mit Kondensator gesprochen hast !?

>Hast Du Bilder von dem Motor?
Na klar
Hier war er noch ganz unverbastelt.

PS: Ich habe heute einen stärkeren Wechselrichter bekommen und werde berichten.

Edit: Der Dieselmotor ist für 900 U/min gebaut und hat 9 PS. Bei 580 U/min habe ich 2.2 kW erzeugt und weggedrückt. Bei 240 U/min möchte ich ihn gerne laufen lassen bis 500 W. Der Motor hört sich gesund an. Er tuckert sehr gemütlich vor sich her. Die originale mechanische Drehzahlregelung habe ich durch eine Elektronische ersetzt, daher kann die Steuerung bei Lasten gegensteuern (Nulleinspeisung).

[Kuddel]

Sehr chic. 500 Watt ist ein guter Wert, aber für den 9 PS Motor eventuell etwas zu gering.
Hast Du mal dran gedacht, einen Akku mitzuverwenden? Eventuell das Victron System. Dann könnte der Motor mehr leisten und den Rest in den Akku schieben.
Ich verwende Gleichstrommotoren, die direkt an den Wechselrichter gehen.
Wie funktioniert die elektronische Drehzahlregelung? Hast Du einen Link?

Btw: verwendest Du herkömmlichen Diesel oder hast Du eine spannende klimaneutrale Quelle?

[Kuddel]

Ist der Lister Lizenznachbau nagelneu? Wird der noch gebaut?

[Silvio]

Sehr chic. 500 Watt ist ein guter Wert, aber für den 9 PS Motor eventuell etwas zu gering.
Hast Du mal dran gedacht, einen Akku mitzuverwenden? Eventuell das Victron System. Dann könnte der Motor mehr leisten und den Rest in den Akku schieben.
Ich verwende Gleichstrommotoren, die direkt an den Wechselrichter gehen.
Wie funktioniert die elektronische Drehzahlregelung? Hast Du einen Link?

Akkumulatoren wollte ich eigentlich gar nicht benutzen.
Die Drehzahlregelung ist Eigenbau. Sie nimmt die Drehzahl auf und gibt nach der PI-Regelschleife das Stellsignal auf einen Schrittmotor. Der hat eine Steuerkurve und stellt die Zahnstange von der Einspritzpumpe. Ich habe das ursprünglich für 600 U/min dimensioniert und das läuft auch ganz gut, aber bei 240 U/min ist die ein bisschen unruhig, weil zwischen den loop-tics oft kein Arbeitstakt ist.

Hier die Stellschnecke. Foto ist mies, weil Screenshot aus einem Video.

Btw: verwendest Du herkömmlichen Diesel oder hast Du eine spannende klimaneutrale Quelle?

Ich wollte benutztes Pflanzenöl versuchen, bin aber noch weit davon entfernt.

Ist der Lister Lizenznachbau nagelneu? Wird der noch gebaut?

Der Motor ist neu Der Motor ist von Topland / Indien.

[Kuddel]

Das die noch gebaut werden ist ja der Hammer. Preislich scheinbar günstiger, als ich incl. der Fahrt nach Holland für meinen 70 Jahre alten Wolseley bezahlt hatte. Gibt es scheinbar sogar mit Anlasser. Ich bin begeistert.
Deine Regelung finde ich gut, vielleicht muss ich meinen da noch mal nachrüsten. Ich wollte auch den Motor als Anlasser benutzen. Aber so eine Handkurbelsache hat auch etwas

[Silvio]

Ich habe den Motor in Deutschland gekauft. War nicht so billig, aber ich wollte seit langem einen solchen Motor haben. Fürs elektrische Anlassen, wollte ich ein angetriebenes Rad von einem Elektroroller nehmen, aber die Dekompression darf nicht vergessen werden..

[Bastelbruder]

das läuft auch ganz gut, aber bei 240 U/min ist die ein bisschen unruhig, weil zwischen den loop-tics oft kein Arbeitstakt ist.

Ich bin weder Meß/Regelspezialist noch durfte ich der höheren Mathematik frönen ...
Ich denke jetzt an Frequenzzähler, die bei gaanz niedrigen Frequenzen ein ähnliches Problem haben, welches dank der heute allgemeinen Verwendung von Kleinhirnen ganz primitiv gelöst werden konnte.

Ist es nicht möglich, den Takt vom Motor abzuleiten, eine Referenzfrequenz zu messen und entsprechend invers zu regeln?

[ferdimh]

Ich denke, das Problem ist nicht die Drehzahlmessung, sondern die Tatsache, dass das Drehen an der Fördermenge der Einspritzpumpe nur eine Wirkung zeigt, wenn die ESP auch tatsächlich fördert.
Bei 240U/min (die ich wegen der Schmierung für bedenklich halte) passiert nur zwei mal pro Sekunde eine Zündung. Im Durchschnitt reagiert daher der Motor erst 250ms verzögert auf Regelinput. Diese Totzeit ist aus regelungstechnischer Sicht ein Arschloch, weil sie beliebig große Phasenverschiebungen bereitstellen kann (hier haben wir bei 1Hz bereits 90°) und dabei gleichzeitig keinen Verstärkungsabfall zu hohen Frequenzen bietet.
Die Tatsache, dass die Totzeit in der Realität auch noch streut, macht hier nichts besser.
Der restliche Regelkreis muss also bei 1Hz bereits eine ausreichend niedrige Verstärkung haben, dass er nicht schwingen kann, darf aber gleichzeitig keine Phasenverschiebung >90° aufweisen. Das ist eine sehr nachteilige Forderung, inbesondere wenn man bedenkt, dass das Schwungrad als Integrator bereits die nächsten 90° liefert.

Das ganze ist vermutlich nur dann zähmbar, wenn man für stabile Verhältnisse die Regelschleife mit der Zündfolge synchronisiert, und dann idealerweise auf Generatorstrom und nicht auf Drehzahl regelt. So vermeidet man die prinzipiellen 90° vom Schwungrad.

Ein Akku (oder Supercap) als Zwischenspeicher könnte in Folge den nötigen Ausgleich schaffen, dass der Wechselrichter stabil arbeiten kann. Den im WR vorhandenen MPPT müsste man durch Konfigurieren auf geringere Leistung unwirksam machen können. Das würde ich aber erstmal an einem Netzgerät ausprobieren.

[Kuddel]

Das mit der Generatorspannung hatte ich auch gedacht, könnte aber weitere Herausforderungen bringen. Aus dem Generator kommt erstmal ein ungesiebter Gleichstrom, ein Kondensator führt dazu, dass der Wechselrichter die Impedanz misst und glaubt, dass er einen sehr hohen Strom ziehen kann. Dass macht er dann auch und geht auf Vollast. Der Wechselrichter ist aber auch träge und bleibt ein paar Sekunden auf Vollast bis die Generatorspannung auf Null ist. Dann geht der Wechselrichter wegen Unterspannung aus. Der Motor hat dann keine Last und geht wiederum dann auf Vollgas. Ohne Last dran.
Das zumindest konnte ich beobachten.
Man könnte also die Drehzahl selber noch abgreifen, aber das erzeugt die nächsten, mechanischen Probleme. Wenn der Sensor dreckig wird geht das Teil mit mal auf Vollgas. Das ist ohne Last übrigens sehr eindrucksvoll, wie ich an meinem Wolseley beobachten kann. Wenn ich aus Versehen das Licht in der Werkstatt ausschalte (an dem Wechselrichter hängt), dann rappelt der Wolsley auf seinem Gestell mit Rädern ganz schön los. Ist dann auch nicht mehr dieses leise Föp Föp wie im Normalbetrieb.

[Alexander470815]

Wie wäre es einen Permanent Magnet Motor/Generator zu nehme und mit einem VESC o.Ä. zu befeuern.
Da kann man ein Drehmomentsollwert vorgeben den man passend zum Motor Takt modulieren könnte um eine konstante Leistung zu erzeugen.
Durch passende Ansteuerung kann man so die Zwischenkreisspannung und die Motordrehzahl auch weitestgehend voneinander entkoppeln.

Auf einem höheren Spannungsniveau dürfte das natürlich auch mit einem FU(der Drehmomentsollwerte beherrscht) und einem Netz Wechselrichter funktionieren.

[ferdimh]

Ich denke, man muss in jedem Fall den Wechselrichter irgendwie zähmen. Evtl in dem man den MPPT strategisch verarscht.
Ich hatte da an so ein Gebilde gedacht:

Versuche an einem Laggradda-Hoymiles zeigen, dass das Ding mindestens der Strombegrenzung am Labornetzteil in Sekundenbruchteilen hinterherrennt.

[Silvio]

Ich hatte da an so ein Gebilde gedacht:

Ich glaube ich verstehe deine Idee. Wenn der WR der Meinung ist, er müsste den Strom hochdrehen, dann bricht ab einem gewissen Punkt die Spannung schnell zusammen, sodass der WR den Strom wieder reduziert, weil MPPT in die falsche Richtung gegangen ist. Dann sollten die Transistoren Q3 und Q4 gar nicht so viel verbraten, weil im Schnitt fast keine Spannung drüber abfällt. Ich lass die Idee sacken. Man könnte das auch auf die Erregerseite schieben, mit einem Stromsensor o.ä.
PS: Ich konnte den neuen Wechselrichter an der Lichtmaschine testen. Der WR fängt ab 60 Volt oder noch mehr überhaupt erst an zu arbeiten. Das hieß Erregerstrom (1,8A) und Drehzahl (pi x Daumen 4000 U/min) bei der Lima hochsetzen. Lima wird schnell warm, dafür ist sie ja auch nicht gemacht. Ich brauche einen anderen Generator. In den nächsten Tagen werde ich den Invertergenerator in Angriff nehmen.
PS2: Ich muss DC-Spannung und Strom messen und loggen können.

[Toni]

Ich habe noch einen neuen wassergekühlten 3~Synchrongenerator über. Der wurde für kleine Heim-BHKW entwickelt und gebaut.
Habe ich bei mir auch verbaut, der speist über 3~ Gleichrichter einen Solarinverter mit ca. 400VDC. Regelbarkeit weiß ich noch nicht, die Anlage steht wg. spontaner Prioritätsverschiebung.

Wenn du Interesse hast, werde ich die Daten rauskramen, und mir einen Preis ausdenken...

[winnman]

Bei den geringen Drehzahlen würde ich mir nicht nur Gedanken über die mangelnde Schmierung sondern auch über starkes Verrußen / Verkockeln aller möglichen Teile machen.

[Gary]

Die halbe Nenndrehzahl passt schon, wechselnde Last soll es ja auch werden. Von daher passt das denke ich.

[Toni]

Daten zum Generator, den ich angebaut habe, und einen übrig habe:

3~ Synchrongenerator mit Permanentmagneten, wassergekühlt. Die Daten gelten für 60°C Vorlauftemperatur
- 12-polig / 6 Polpaare
- Spannungskonstante = 110VAC / 1000U/min (zwischen 2 Klemmen im Leerlauf)
- Nenndrehzahl 2600U/min
- Nennstrom 19A
- Nennleistung 8,4kW
- Nennspannung 330VAC
- max. mech. Drehzahl 7500U/min
- max. Isolationsspannung 500VAC
- Welle müsste 24mm x 40mm sein (muss ich nochmal nachmessen)
- Flansch 105mm x 105mm, Durchmesser Motorkörper 108mm

Die Daten gelten für Betrieb am FU / Servoverstärker im Bremsbetrieb. Wenn die Phasen stumpf auf einen Brückengleichrichter gegeben werden, sollte man nicht die Grenzleistung gehen, sondern 20..30% Reserve lassen.

Ich habe eine Riemenscheibe dran, die Übersetzung weiß ich nicht mehr genau. Müsste aber in der Gegend 2500U/min Generatordrehzahl bei 1500U/min Motordrehzahl sein.

[Silvio]

Es hat natürlich länger gedauert und es ist natürlich komplizierter geworden, als ursprünglich geplant, ihr kennt es, aber hier ein kurzer Zwischenstand:

Dieser neue Generator ist noch nicht am Dieselmotor montiert und leider komme ich auch die nächsten Tage nicht dazu, aber mit der Bohrmaschine habe ich das Ding angetrieben und 130 Vac / 1000 U/min unbelastet zwischen 2 Phasen gemessen. Nach dem Gleichrichten muss aufgepasst werden, dass die Spannung die Grenzen des Wechselrichters nicht überschreitet.

[Silvio]

Update:
Der Generator ist montiert, an den Wechselrichter (INVT iMars MG1KTL) geschlossen und der erste Test mit Messwerten ist gemacht. Wenn der WR erst einmal im Einspeisemodus ist, dann kann man den Zusammenhang zwischen Drehzahl und Einspeiseleistung erkennen.
Der komplette Testlauf:

Einspeiste-Leistung vs. Motordrehzahl (Vorgabe per Hand):

Der MPPT-Algorithmus hat natürlich einen Einfluss, aber ich sollte eine Regelschleife probieren, in der die Leistung vorgegeben wird und die Drehzahl gestellt wird. Wenn das einigermaßen stabil läuft, braucht der WR keine Leistungsvorgabe via RS485. Ziel ist die Nulleinspeisung.

Ein kurzes Video fürs Gefühl:

20240307_Invertergenerator_kurz.mp4

(1.33 MiB) 15-mal heruntergeladen

Ich denke, das geht in die richtige Richtung. Der WR kann max. 1 kW und das macht er auch im Betrieb. Die Generatorspulen werden heiß, aber ein Lüfterrad habe ich da.