Smarter Leistungs-Steller zum Verwerten der Überschuss-Energie von PV-Anlagen

Begonnen von John, 07 Mai 2023, 00:02:33

Vorheriges Thema - Nächstes Thema

John

Zitat von: Sebuz am 29 September 2023, 13:35:44Hallo,
...
Die PWM wollte ich gleich mit ESPxxx und Tasmota erzeugen, ich bin aber noch nicht sicher ob 10kHz wirklich generiert werden

Esp32 kann das.

PWMFrequency1 = reset PWM frequency to 223Hz
40..4000 or 2..50000 = set PWM frequency (40Hz to 4kHz on ESP 82xx / 2Hz to 50kHz on ESP32)
CubieTruck Docker Node-Red Tasmota Shelly Homematic-IP

Sebuz

Hallo John,
danke für die PWM-Optionen, mit einem Wemos-D1 geht es demnach bis 4kHz, das werde ich mal testen. Die Wahl der Taktfrequenz hat ja mehrere Einflussfaktoren / Randbedingungen:
1. hoch genug um die Smart-Meter Saldierung zu umgehen
2. langsam genug für eine gute gate-Ansteuerung der IGBTs (Verlustleistung)
3. Einfluss auf EMV bzw. Störung und Filterung
4. Geräusche
(Moderne Umrichter arbeiten bei ca. 5...10 kHz)

Im Anhang meine Spice-Simulation bzw. Schaltplan. Das ist die Variante mit 2 back to back IGBTs, die als bidirektionaler Schalter wirken. Die IGBT müssen aber eine entsprechend dimensionierte Body-Diode haben oder man setzt die diskret daneben.
Die andere Variante ist eine 1- oder 3-phasige Netzgleichrichtung auf einen Zwischenkreis mit Elko, die Gleichspannung wird dann mit einem Leistungshalbleiter entsprechend Stellwert/PWM getaktet.

Schön daß Jemand Interesse hat, ich habe im Moment nicht genug Zeit für die Hardware, kann aber meine favorisierten Bauelemente oder Schaltung mal reistellen.
Mein erweitertes Blockschaltbild hat noch ein paar mehr Features wie z.B. Schaltausgang für Hauptschütz, Strommessung im Lastkreis, Temperaturüberwachung der Endstufe etc.

Eine Weitere Idee ist, das ganze 3-kanalig zu bauen, 2x Triac-Schalter mit MOC40xx als Treiber (SSR), 1x analoger Sinusdimmer, dadurch ist die gedimmte Leistung klein und die große Leistung wird hart geschaltet. So macht es Fronius mit dem Ohmpiloten auch.

Du darfst diesen Dateianhang nicht ansehen.Du darfst diesen Dateianhang nicht ansehen.
FHEM seit 3/2019 auf Rasbberry Pi3B+ -Signalduino433/FS1000A/RXB6
- diverse IT Geräte, Funksteckdosen, Sonoffs, -Gas/Wasser/Stromzähler über Logo und FHEM
- Siemens 1x LOGO!8-RCE12/24 0BA8  / 1x LOGO!8-RCT
- PV-Anlage mit Fronius SymoGen24 /- 3-Stufige Heizstabsteuerung für PV-Überschuss

Papa Romeo

Zitat von: John am 29 September 2023, 18:04:46
Zitat von: Sebuz am 06 Oktober 2023, 14:55:44Die andere Variante ist eine 1- oder 3-phasige Netzgleichrichtung auf einen Zwischenkreis mit Elko, die Gleichspannung wird dann mit einem Leistungshalbleiter entsprechend Stellwert/PWM getaktet.

... das wäre dann doch wohl sinnvoller. Einfach auf der Gleichspannungsseite bleiben und über PWM die Leistung steuern, wie es beispielsweise bei Motorreglern auch gemacht wird.

LG
Papa Romeo
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
...überlasse niemals etwas einer Software, das du hardwaremässig erreichen kannst.
...unvorsichtige Elektriker werden schnell zu leitenden Angestellten.
und...never change a running System...no Updates if not necessary

Sebuz

Zitat... das wäre dann doch wohl sinnvoller. Einfach auf der Gleichspannungsseite bleiben und über PWM die Leistung steuern, wie es beispielsweise bei Motorreglern auch gemacht wird.

Das ist die Frage des Gesamtaufwandes, Anzahl Halbleiter und der Verlustleistung! Ein einem Voll-Brückengleichrichter fällt 2x die Durchflussspannung der Dioden ab (ca. 1,5V), ein IGBT hat auch nochmal so viel.
Bei der Variante mit dem Doppel-IGBT entfallen die Dioden bzw. kommt wieder eine dazu, das hätte eine geringe Verlustleistung.
Optimal sind 2 moderne FETs, die gibt es jetzt auch mit 650V und ein paar mOhm Rds_on
FHEM seit 3/2019 auf Rasbberry Pi3B+ -Signalduino433/FS1000A/RXB6
- diverse IT Geräte, Funksteckdosen, Sonoffs, -Gas/Wasser/Stromzähler über Logo und FHEM
- Siemens 1x LOGO!8-RCE12/24 0BA8  / 1x LOGO!8-RCT
- PV-Anlage mit Fronius SymoGen24 /- 3-Stufige Heizstabsteuerung für PV-Überschuss

Papa Romeo

Zitat von: Sebuz am 10 Oktober 2023, 13:45:35Optimal sind 2 moderne FETs, die gibt es jetzt auch mit 650V und ein paar mOhm Rds_on

... eben deswegen und eine Spannungsfestigkeit von 400V wäre weithinaus ausreichend.
Um eine bestimmte Verlustleistung kommt man nicht drumrum.
An den Gleichrichter-Dioden kann man nicht viel drehen ... am "PWM-Schalter" schon.
Die Verlustleistung am FET steigt bei doppeltem Laststrom um das vierfache.
Schaltet man hingegen mehrere FET´s parallel bleibt der Faktor gleich ...
d.h. zwei FET´s --> Verdoppelung, drei FET´s --> Verdreifachung, vier FET´s --> Vervierfachung
der Verlustleistung usw.

Schaltungsaufwand dürfte um einiges geringer sein, als bei einem Sinus-Wandler oder dgl.

LG
Papa Romeo

...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
...überlasse niemals etwas einer Software, das du hardwaremässig erreichen kannst.
...unvorsichtige Elektriker werden schnell zu leitenden Angestellten.
und...never change a running System...no Updates if not necessary

Sebuz

Hallo Papa Romeo,
wie hast Du deine Lösung realisiert?

Egal ob FET/IGBT/DC-Zwischenkreis, um die potentialfreie Ansteuerung des Gates kommt man nicht herum. für kontinuierliche PWM kann man Impulstransformatoren nehmen, ist aber wegen Symmetrie auch nicht so einfach.
Ich will eh ein kleines eigenes 18V Netzteil für die Gateansteuerung einsetzen, galvanische Trennung ist ja notwendig!

VG, Seb
FHEM seit 3/2019 auf Rasbberry Pi3B+ -Signalduino433/FS1000A/RXB6
- diverse IT Geräte, Funksteckdosen, Sonoffs, -Gas/Wasser/Stromzähler über Logo und FHEM
- Siemens 1x LOGO!8-RCE12/24 0BA8  / 1x LOGO!8-RCT
- PV-Anlage mit Fronius SymoGen24 /- 3-Stufige Heizstabsteuerung für PV-Überschuss

Papa Romeo

Zitat von: Sebuz am 13 Oktober 2023, 12:55:08wie hast Du deine Lösung realisiert?

... im Anhang mal eine meiner Lösungen bezüglich Potentialtrennung ...

... kann dann gleich durch das steuernde Element versorgt werden ...

... den Spannungswandler gibt´s in verschiedenen Versionen. z.B. 3V3 --> 5V

... der untere Teil ist optional. Erforderlich um beim Phasenabschnitt die Zeit ab dem Nulldurchgang zu ermitteln.

LG
Papa Romeo
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
...überlasse niemals etwas einer Software, das du hardwaremässig erreichen kannst.
...unvorsichtige Elektriker werden schnell zu leitenden Angestellten.
und...never change a running System...no Updates if not necessary

loetmeister

Hallo,

so eine Variante hatte ich auch mal ausprobiert. Gleichrichter + IGBT (IKP40N65H5). Die Verlustleistung am IGBT war aber relativ hoch. Mit einem MOSFET (16N50) war es besser... wurde aber noch immer sehr heiß.

Da die Wellenpaketsteuerung funktionierte bin ich dabei geblieben. (mit einfachen Triac, BTA140-800)

Gruß,
Thomas

Papa Romeo

Zitat von: loetmeister am 15 Oktober 2023, 11:46:37Mit einem MOSFET (16N50) war es besser... wurde aber noch immer sehr heiß.

... das wundert mich jetzt, da der MOSFET mit seinem 0.38 Ohm RDS_On einen fast
zehn mal so hohen Wert wie der IGBT (0.04 Ohm) aufweist.

... egal ... aber eben deswegen sind die Teile in den professionellen Geräten immer
in Parallelgruppen verbaut um die Verlustleistung und die Einzelströme niedrig zu halten.


LG
Papa Romeo
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
...überlasse niemals etwas einer Software, das du hardwaremässig erreichen kannst.
...unvorsichtige Elektriker werden schnell zu leitenden Angestellten.
und...never change a running System...no Updates if not necessary

John

@Papa Romeo
@loetmeister
@Sebuz

Ziel meine Beitrages war es ein konkretes Konzept vorzustellen, um Überschuss zu verwerten.

Ich persönlich lese keine Threads mehr, die mehr 60 Pages lang sind und thematisch vom "Liebesleben der Maikäfer" bis zur "Zuverlässigkeit von Handwerken" reichen.
Das wünsche ich mir als Thread-Ersteller auch nicht für diesen Thread.

Euer Vorhaben ist ambitionert, sehr interessant  und verdient einen eignenen Thread.

Vielleicht mögt ihr darüber nachdenken.

Beste Grüße
John





CubieTruck Docker Node-Red Tasmota Shelly Homematic-IP

Papa Romeo

Zitat von: John am 15 Oktober 2023, 19:33:21Ich persönlich lesen keine Threads mehr, die mehr 60 Pages lang sind ...
... jeder wie er will ...

Zitat von: John am 15 Oktober 2023, 19:33:21... bis zur "Zuverlässigkeit von Handwerken" reichen.
... bekenne mich schuldig, war aber mit "Offtopic" markiert

Zitat von: John am 15 Oktober 2023, 19:33:21Das wünsche ich mir als Thread-Ersteller auch nicht für diesen Thread.
...hab ich mir für meine Threads auch nicht gewünscht ... ergibt sich aber eben aus der Situation
und den Ideen anderer die ähnlich dem vorgestellten Thema sind ...


Zitat von: John am 15 Oktober 2023, 19:33:21Euer Vorhaben ist ambitionert, sehr interessant  und verdient einen eignenen Thread.
Vielleicht mögt ihr darüber nachdenken.
... könnte man ins Auge fassen ...

Für mich war das Thema kein "konkretes Konzept" ... weil ... das Ganze in der Rubrik
                                     
                                    "B A S T E L E C K E"

steht und daher dann vielleicht doch anregt sich darüber Gedanken zu machen und nicht als "so isses" zu betrachten.

LG
Papa Romeo
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
...überlasse niemals etwas einer Software, das du hardwaremässig erreichen kannst.
...unvorsichtige Elektriker werden schnell zu leitenden Angestellten.
und...never change a running System...no Updates if not necessary

Sebuz

ich habe jetzt nicht gesucht, aber sind das logic-level FETs? ich würde mit min. 15V ansteuern um in die Sättigung zu kommen.

zur Wellenpaketsteuerung:
- genau das ist das Problem, da das meist mit der Saldierungszeit der Zähler nicht funktioniert! d.h. wenn der Zähler schnell genug ist, hast Du trotz Drosselung Netzbezug! das ist der Hauptanspruch der Entwicklung!


Sorry, ich war zu schnell im Antworten,
ich schließe mich an, das Thema in die Bastelecke zu verschieben bzw. neu zu starten.
FHEM seit 3/2019 auf Rasbberry Pi3B+ -Signalduino433/FS1000A/RXB6
- diverse IT Geräte, Funksteckdosen, Sonoffs, -Gas/Wasser/Stromzähler über Logo und FHEM
- Siemens 1x LOGO!8-RCE12/24 0BA8  / 1x LOGO!8-RCT
- PV-Anlage mit Fronius SymoGen24 /- 3-Stufige Heizstabsteuerung für PV-Überschuss

Papa Romeo

Zitat von: Sebuz am 18 Oktober 2023, 14:29:12Sorry, ich war zu schnell im Antworten,
ich schließe mich an, das Thema in die Bastelecke zu verschieben bzw. neu zu starten.

... eben das ist es ja ... wir sind in ... der BASTELECKE ...

... aber damit John´s Leseanstrengungen nicht so sehr gefordert werden,
hab ich natürlich auch nicht´s gegen einen neues Thema.

wobei das ..

Zitat von: Sebuz am 18 Oktober 2023, 14:29:12zur Wellenpaketsteuerung:
- genau das ist das Problem, da das meist mit der Saldierungszeit der Zähler nicht funktioniert! d.h. wenn der Zähler schnell genug ist, hast Du trotz Drosselung Netzbezug! das ist der Hauptanspruch der Entwicklung!

eigentlich wieder sehr Themenbezogen ist ...

LG
Papa Romeo
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
...überlasse niemals etwas einer Software, das du hardwaremässig erreichen kannst.
...unvorsichtige Elektriker werden schnell zu leitenden Angestellten.
und...never change a running System...no Updates if not necessary

M.Schulze

Vielleicht macht es mehr Sinn den Überschuss mit einem Netzteil zu verwerten?

Netzteil Huawei R4850G2 , R4875 G1 oder G5
Anbindung über CAN an FHEM, was geht da?
Spannung und Stromstärke kann dann wohl dynamisch gesetzt werden. Ist-Werte können gelesen werden. 3-4 kW MAX

Passend dazu 16 Zellen LiFePo als Option, oder zum direkten verheizen, beides, oder Puffer für Wärmepumpe.

Reliability MTBF >500000hours laut Datenblatt.

MfG
Muss ich das Licht aus machen?

Papa Romeo

Zitat von: M.Schulze am 15 November 2023, 13:52:43Anbindung über CAN an FHEM, was geht da?
Spannung und Stromstärke kann dann wohl dynamisch gesetzt werden. Ist-Werte können gelesen werden. 3-4 kW MAX

oder so https://github.com/KlausLi/Esp-HuaweiR4850-Controller

LG
Papa Romeo
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
...überlasse niemals etwas einer Software, das du hardwaremässig erreichen kannst.
...unvorsichtige Elektriker werden schnell zu leitenden Angestellten.
und...never change a running System...no Updates if not necessary