Netzgeführte Alt-PV-Anl. "einfach" mit Bastelei für Notstromfunkt. erweiterbar ?

[Papa Romeo]

... nach deiner Theorie müssen aber dann der WR-Wechselrichter und der "reindrückende" Erzeuger ganz gewaltig ausser Phase sein, ansonsten könnte die Spannung eventuell nur um die Differenz der beiden Erzeuger ansteigen.

Ich denke ich weiß welches Video du meinst. Aber da war das Problem, dass da gerade das passiert ist. Durch das schnelle ab- und zuschalten der Last, die Wechselrichter der Testaufbaues (ein Soyosource und ein normaler Batteriewechselrichter) ausser Phase geraten sind. Ob sich allerdings deswegen der Batteriewechselrichter verabschiedet hat, wurde meines Wissens nach weiters nicht mehr geklärt.

LG
Papa Romeo

[Papa Romeo]

ich habe das Video auch nicht wiedergefunden ...

... ich denke du meinst das hier

https://www.youtube.com/watch?v=yOCKfF6v1qc

LG
Papa Romeo

[Papa Romeo]

... um an dem Thema dran zu bleiben.

Ich habe vor ein paar Tagen bei Kleinanzeigen einen defekten Soyosource (24V / 1000W) erworbern. Da ich ihn wegen der Reparatur sowieso komplett zerlegen musste, habe ich danach gleich ein paar Test´s und Versuchsaufbauten gemacht.

Über die Ergebnisse war ich allerdings im ersten Moment schon etwas erstaunt.

Also habe ich mir den Hochspannungsteil (230Volt) etwas nähers angeschaut und mir für diesen Teil Schaltpläne erstellt.
Ich stelle diese Schaltpläne im Anhang zur Verfügung. Vielleicht sind sie für den Einen oder Anderen auch von Nutzen.

LG
Papa Romeo

[KölnSolar]

Hi Papa,
das mache ich seit Monaten für verschiedenste Wechselrichtertypen(speziell Fronius).  Ich befürchte Du brauchst dafür gerade mal ein paar Tage. 

Ist das ein Inselwechselrichter(suggeriert mir 24V/1000W) und deshalb auch keine Netzüberwachung, Trennrelais.... ? Aber wieso dann 230V-Trafo ?
Mal gegoogelt.... Ist das so ein 1000G24 ? Dann wird mir das schon klarer.  Ist nicht VDE-AR-N-4105 konform. Richtig ? Kannst Du mal in Deinen Schaltplänen den reinen MPP-Tracker "markieren", damit es mir Dummie leichter fällt die Schaltpläne zu verstehen.

Grüße
Markus
Edit: der "Nulleinspeisungsteil" ist auch auf den Plänen ?

[Papa Romeo]

Hallo Markus,

doch ist schon ein netz geführter Wechselrichter. Sogar mit Limiter-Funktion. Die Schaltpläne beziehen sich erst mal nur auf den
"Hochspannungsteil".
Im Niederspannungsbereich ist eine wenig "mehr" Elektronik verbaut (PWM-Erzeugung, MPPT usw.) und war für mich erst einmal uninteressant.
Mein Bestreben war, das Teil von der "Netzführung" weg zu bekommen. Daher hab ich mal die Elektronik mit externen 12 Volt und den Teil der
Frequenz-Erkennung (Opto 817) und Spannungsmessung (LM358) mit einer externen Netzspannung versorgt.

Ging dann auch ganz normal in den Betrieb, erzeugt aber am Ausgang keine Wechselspannung.

Nach den Transformatoren und der Gleichrichtung hatte ich zwischen +Ub und -Ub, je nach Limiter-Einstellung, ein Spannung zwischen 242 und 259 Volt.

Warum dann aber keine Ausgangsspannung nach der Brücke mit den FET´s?

Also Schaltplan gezeichnet und ... Verwunderung.
Die Brücke ist eine autarke in sich geschlossen Baugruppe. Keine Ansteuerung von aussen (Sinus, PWM o.ä.).
D.h. die Synchronisierung mit dem angeschlossen Netz erfolgt nicht über den Opto-Koppler und die DC-seitigen FET´s werden
einfach nur über eine vom Limiter oder fest vorgeben Leistung durch eine PWM so angesteuert, dass diese Leistung dann
nach der Gleichrichtung zur Verfügung steht. Schließt man nun an den Punkten AC die Netzspannung an, holt sich diese die Leistung
aus dem DC-Kreis. Somit ist auch keine Netzsynchronisierung erforderlich.

LG
Papa Romeo

[Papa Romeo]

Wie versprochen habe ich mich weiter mit dem Thema beschäftigt und nach Lösungen gesucht, wie man,
nach Möglichkeit, auf einfachste Weise und kostengünstig die Energie der PV-Anlage bei z.B. längerem
Netzausfall, also auch ohne Netzsynchronisation nutzen könnte.

Die Idee, dem Wechselrichter mit einem ,,eigenen Netz" das vorhanden sein eines solchen vorzugaukeln
scheitert daran, dass ein normaler netzgeführter Wechselrichter mittels des MPPT immer versucht die
maximale Energie, die er über die Panels erhält, ins Netz einzuspeisen. D.h. in diesem Fall dann in
das ,,simulierte" Netz, was dann logischer Weise zu dessen Überlastung führt, da diese Energie nicht
abgeführt werden kann.

Eine andere Option wäre der Tausch des Wechselrichters gegen einen Hybrid-Wechselrichter, da dieser
auch ohne Netzanbindung funktioniert und dann auch nur diese Energie abgibt, die man gerade benötigt.
Da scheitert es aber dann am ,,kostengünstig", zumindest bei mir, da günstige Hybrid-Wechselrichter
einen DC-Eingangsspannungsbereich von maximal 450, vielleicht 500 Volt haben. Auf meinem Ost-Dach
befinden sich zwei Strings mit jeweils 18 Solar-Module in Reihe und auf dem West-Dach vier Strings
mit jeweils 12 Solar-Module in Reihe.  Ein Solar-Modul ist mit einer Leerlaufspannung von 45 Volt
angegeben. Das heißt wiederum, dass mir ein Ost-String eine Spannung von etwas über 800 Volt und
entsprechend ein West-String um die 550 Volt liefert. Ich denke, dass die Spannungen in dieser Höhe
in der Realität zwar nicht vorkommen werden, aber aus Gründen der Sicherheit werde ich diese als
Grundlage bei der Dimensionierung der Spannungsfestigkeit hernehmen.

Die Aufgabenstellung bestand also darin, diese hohen Spannungen irgendwie für den ,,Hausgebrauch"
nutzbar zu machen.

Bei den dann folgenden ganzen Versuchen, Tests und einigen ,,gehimmelten MOS-FET´s", blieben dann zwei
Aufbauten übrig. Warum zwei, wird im weiteren Verlauf dann noch klar.

Für die erste Variante, die ich am West-Dach einsetzen werde, habe ich mir auch schon eine Platine
fertigen lassen und zwei Prototypen aufgebaut. Ein angebauter Wemos D1 Mini überwacht über einen PZEM014
die AC-Ausgangswerte, über einen INA226 die DC-Eingangswerte und über einen DS18B20 die Temperatur der
Ausgangsdrossel (siehe Anhang). Ein Lüfter sorgt dafür, dass die Temperatur der Drossel unter 35 Grad bleibt.

Das Herzstück des Aufbaus ist ein Fertigmodul mit der Bezeichnung EGS002. Dieses sorgt für:

- die korrekte Ansteuerung der vier Brücken-MOS-FET
- die Ansteuerung des Lüfters
- den 50 Hz Sinus der 230VAC Ausgangsspannung.

Ein Aufbau erzeugt über einen 230V/230V Trafo eine Ausgangsspannung von 230 Volt AC. Der andere über einen
230V/12V Trafo eine Ausgangsspannung von 12 Volt AC. Beide Platinen lauf im Dauertest schon seit Tagen mit
einer DC Eingangsspannung von ca. 580 Volt und belastet mit etwa 100 Watt ohne Probleme.

Warum eine zweite Variante? Ich habe die obige Schaltung natürlich auch für die Ostseite getestet. Wie auf
Bild_05 zu sehen lief der Aufbau im Leerlauf dann auch mit einer Eingangsspannung von 750 Volt ohne Probleme
... bis ich das Ganze dann mit Last hochfuhr. Die verbauten IR2113 auf dem EGS002 haben eine Spannungsfestigkeit
von 600 Volt. Und wenn man denkt man müsse dies ignorieren, so führt dies wohl dann zum Ergebnis das auf Bild_01
zu sehen ist. Ein zweites Mal wollte ich das nicht testen und hab nach einer anderen Lösung gesucht.

Meine Lösung ist in Bild_06 und 07 zu sehen. Eigene Steuerung (Bild_08) mit einem ESP01 und einem CD4093, als
Sicherheits-IC, auf einer Grundplatine wie von Variante1 und 2. Vier FET-Module für die Brücke (Bild_09, Platinen
habe ich mir auch schon fertigen lassen). Zwei davon mit einer galvanisch getrennten Stromversorgung (ohne geht´s nicht).
Als Last zwei in Reihe geschaltete Transformatoren, deren Ausgänge so verschaltet sind, dass von jedem Trafo
die gleiche Leistung abverlangt wird. Die Ausgangsspannung ist hier zwar rechteckförmig, da ich aber im Endeffekt
zum Laden der Akkus sowieso eine gleichgerichtete Spannung im Bereich von 12 bis 28 Volt benötige ist das für mich eigentlich unerheblich.

Bis 700 Volt DC funktioniert das Ganze schon mal. Im Moment kann ich noch nicht mit höheren Spannungen testen,
da wie oben schon geschrieben, doch einige FET´s den Halbleitertod gestorben sind und ich im Moment nur welche habe,
die eben nur diese 700 Volt verkraften. Aber andere sind im Zulauf.

LG und frohe Ostern
Papa Romeo

[KölnSolar]

Hi Papa,
danke für Deine Tests und Deine Berichterstattung. Ich bin auch noch immer an dem Thema dran...
Ich verstehe mehr u. mehr von der Funktionsweise der Netz-WRs. Die alten modularen Trafogeräte von F. aus Ö. sind da für mich als Elektronik-Dummie gut geeignet. Haben eine Spannungsfestigkeit bis 500VDC. Es gibt 2 "Kernplatinen". Die eine wandelt über eine Brücke und MPPT die DC-Solarleistung in einen AC-Zwischenkreis. Per Trafo erfolgt dann die Übertragung auf die 230VAC-Platine, die erst einmal gleichrichtet und dann über eine weitere Brücke netzsynchronisiert seine Leistung ans Netz abgibt.
Unklar ist mir leider noch, wo/womit die Solarleistung/-spannung gemessen bzw. geregelt wird. Dort wäre ja der Ansatzpunkt bedarfsorientiert zu regeln.


Habe ich Dich jetzt richtig verstanden, dass Du Dir Inselwechselrichter baust, die Du im Fall der Fälle an Deine Solarstrings schalten würdest ?
Und wie sieht Deine Regelung aus ? Oder regelt das EGS002 ein stabiles Inselnetz (230V/50Hz) je nach Leistungsbedarf?

Grüße
Markus

[Papa Romeo]

Habe ich Dich jetzt richtig verstanden, dass Du Dir Inselwechselrichter baust, die Du im Fall der Fälle an Deine Solarstrings schalten würdest ?

Genau so habe ich mir das vorgestellt. Ich schalte über ein 900 Volt Solid-State-Relais (Platine auch schon fertig und aufgebaut) die Insel-Module parallel zu den einzelnen Strings. Der bestehenden Wechselrichter wird über einen Schütz vom Netz getrennt und arbeitet somit nicht mehr (fehlende Netzsynchronisation). Da jetzt aber an jedem String mindestens ein Insel-Modul hängt, das unabhängig voneinander arbeitet, kann ich die 230 Volt-Seite schlecht zusammenführen, da es doch einen erheblichen Aufwand darstellen würde, mindestes sechs Spannungen zu synchronisieren. Deshalb fahre ich über die 12/24 Volt-Schiene. D.h. an jedem Insel-Modul hängt ein Trafo dessen Ausgangsspannung gleichgerichtet und dann zusammengeführt wird. Damit werden dann erst einmal die Akku´s geladen. Drei Soyo´s, die über einen weiteren Wechselrichter ein "simuliertes Netz" erhalten (funktioniert hier) bringen dann die Energie ins Hausnetz.

Und wie sieht Deine Regelung aus ? Oder regelt das EGS002 ein stabiles Inselnetz (230V/50Hz) je nach Leistungsbedarf?

Ja, der EGS002 regelt die Ausgangsspannung und die 50Hz je nach Belastung. Was der Wechselrichter im Endeffekt an Leistung bringen kann ist von den verbauten FET´s der Brücke abhängig, d.h. deren Strombelastbarkeit.

Im Netz (Ali) gibt es ähnliche Platine für um die 30 Euro als Bausatz zu kaufen sind aber auch alle auf ca. 500 Volt DC-Eingang begrenzt. Wem das reicht kann auch diese verwenden. Für mich war´s halt zu wenig und bevor ich jetzt anfange Teile zu tauschen habe ich mir eine Eigene gemacht.

LG
Papa Romeo

[Papa Romeo]

Bis 700 Volt DC funktioniert das Ganze schon mal. Im Moment kann ich noch nicht mit höheren Spannungen testen,
da wie oben schon geschrieben, doch einige FET´s den Halbleitertod gestorben sind und ich im Moment nur welche habe,
die eben nur diese 700 Volt verkraften. Aber andere sind im Zulauf.

Test erfolgreich. Eingangsspannung im Leerlauf 800 Volt. Bei einem Puls-Pausen-Tastverhältnis von 30 zu 70 bringen die
beiden Transformatoren in etwa die selbe Effektivspannung wie an 230 Volt.

LG
Papa Romeo

[Prof. Dr. Peter Henning]

Nice work. Für mich jetzt nicht mehr relevant, leider. Meine 2. PV-Anlage hat eine manuelle Notstromumschaltung von Enwitec spendiert bekommen, mit 10kWh Speicher.

LG

pah

[Papa Romeo]

Nice work. Für mich jetzt nicht mehr relevant, leider. Meine 2. PV-Anlage hat eine manuelle Notstromumschaltung von Enwitec spendiert bekommen, mit 10kWh Speicher.

Das ist natürlich das Optimale, da ich aber leider nicht den Platz für eine zweite Anlage habe,
war ich weiter am ,,forschen" und gebe hier ein kleines Update. Vielleicht braucht`s ja doch noch jemand.

Die Aufbauten zur Gewinnung brauchbarer ,,Ladespannungen" aus den doch relativ hohen Spannungen (700 Volt)
der Strings der Solarzellen aus meinen vorherigen Beiträgen würden zwar funktionieren, sind aber alle ,,Transformator" gebunden.

Wie ich feststellen musste ist, es aber nicht einfach Transformatoren mit entsprechender Leistung zu finden.
Da diese dann auch noch entsprechenden Ausmaße und Gewicht vorweisen, habe ich weiter nach Lösungen gesucht
ohne schwere Transformatoren einsetzen zu müssen.

Und manchmal sind es doch immer wieder die einfachen, simplen Dinge die dann zum Erfolg führen.

Mein jetziger Aufbau erzeugt aus einer Gleichspannung von 80 – 750 Volt eine Ausgangsspannung von 14,4 Volt
bei einer maximalen Stromstärke von 14 Ampere.

Die Ausmaße dieses Moduls sind ein weniger größer als die Fläche eines größeren Handys und je nachdem
wie man die Einzelkomponenten kauft, liegen die Kosten für ein Modul zwischen 20 und 30 Euro.

Mein Testaufbau besteht aus vier solcher Module. Da die Ausgänge galvanisch getrennt sind, können diese, ohne Probleme,
um höhere Ströme zu erreichen parallel bzw. um höhere Spannungen zu generieren in Serie geschaltet werden.
(Wie z.B. bei mir vier 12 Volt Akkus in Reihe für zwei 48Volt Soyosource)

Die Bilder im Anhang zeigen Modul1 und Modul2 an einem leeren 12 Volt Auto-Akku. Jeweils Einzeln und parallel.
Die verwendeten Messmodule sind in Bezug auf die Strommessung eher Schätzeisen.
Bei den angezeigten Stromwerten darf gut noch 1 Ampere hinzugezählt werden.

Da ich nicht weiß, ob das Thema für andere auch noch relevant ist, werde ich das Ganze jetzt nicht weiter ausführen.
Wenn mehr Informationen über Aufbau, Modifikationen der verwendeten Einzelmodule usw. erwünscht sind, werde ich diese hier einstellen.

LG
Papa Romeo

[Prof. Dr. Peter Henning]

Ich sehe, Du hast da richtig Arbeit hineingesteckt. Sieht gut aus, und mich würden die technischen Details tatsächlich interessieren.

Der richtige Weg wäre sicher, dazu eine Wiki-Seite aufzumachen - dann verschwindet die Lösung nicht im Wust des Forums.

LG

pah

[Papa Romeo]

Der richtige Weg wäre sicher, dazu eine Wiki-Seite aufzumachen - dann verschwindet die Lösung nicht im Wust des Forums.

Da hast du bestimmt Recht, aber das hab ich noch nie gemacht und müsste mich da erst einarbeiten.
Also werde ich es erst einmal hier einstellen und mal sehen wie ich dazu Zeit hab vielleicht dann ein Wiki.

LG
Papa Romeo

[Papa Romeo]

Meine Ausführungen hören sich jetzt vielleicht lapidar und einfach an, aber wie pah schreibt,
hängt da ein ganzes Stück an Arbeit drin und auch jede Menge Fehlschläge, da wie so oft,
Theorie und Praxis manchmal doch nicht eins sind und sich dadurch Lösungen gelegentlich doch
recht einfach gestalten ...

... das Ergebnis zählt ...

Die Module bestehen aus einem 24 Volt 4A Schaltnetzteil (WX-DC2412) für 7 € (inzwischen 9.99€ bei Amazon),
einem 300 Watt Step-Down-Wandler für knapp 3 €, einem 50A Brückengleichrichter (KBPC5010) für 2.50 €,
einem 60x60mm 12 Volt Lüfter für 1.60 € und einem 25 Watt 0.01 Ohm Widerstand für 2 €.
Die genannten Preise natürlich unter Vorbehalt, je nachdem wo man einkauft!

Für die Modifikation am Schaltnetzteil wird eine 3-polige 2.54mm Buchsen-Leiste, drei 0.1 Ohm Widerstände
und ein FET 7N80 benötigt. Da die hohen Spannungen zwangsweise zu einer höheren Verlustleistung der FETs
führen und Diese dadurch etwas mehr ,,Kühlung" benötigen, sind die verbauten Kühlkörper, auch mit
ausgestatteten Lüfter, nicht ausreichend.

Ich habe daher die fünf Module auf dem Kühlkörper eines ausgeschlachteten Wechselrichters verbaut.
Zu sehen auf Bild 11-13. Zum fünften Modul komme ich später.

Da ein Modul, im Testaufbau, bei einer Ausgangsspannung von 25 Volt nicht ganz 10 Ampere, also um die 250 Watt,
lieferte, habe ich über dem Kühlkörper der Gleichrichter-Doppeldioden Lüfter montiert. Die nachgeschalteten
300 Watt Step-Down-Wandler, die lt. Angabe 20 Ampere liefern sollen, begrenzen den Strom, bei einer eingestellten
Ausgangsspannung von 14.4 Volt aber auf ca. 14 Ampere. Dem Modul werden also runde 200 Watt abverlangt.

Dem Step-Down nachgeschaltet folgt noch ein 50 Ampere Brückengleichrichter in der Plus-Leitung und ein
25 Watt 0.01 Ohm Widerstand in der negativen Leitung (warum 25 Watt? Wegen der Bauform! Siehe Bild 12).

Der Brückengleichrichter entkoppelt die Ausgangsspannung, damit Module parallel geschaltet werden können
und der 0.01 Ohm Widerstand dient einmal als Shunt-Widerstand für die Strommessung und zum anderen sorgt
er für den Spannungsausgleich, wenn die Ausgangsspannungen beim Parallelschalten doch nicht ganz gleich
eingestellt sind. Diese Spannungsabfälle müssen aber natürlich berücksichtigt werden und deswegen sind
die Ausgangsspannungen direkt am Ausgang des Step-Down-Wandlers auf etwa 14.8 Volt (12 Volt Bleibatterien)
einzustellen. (siehe Bilder vom ersten Post)

Zur Modifikation des Schaltnetzteiles müssen folgende Komponenten entfernt werden, da Diese u.a. eine
unzureichende Spannungsfestigkeit aufweisen:

CX1        0.1 uF Kondensator
L1          Gleichtaktdrossel
C1          82 uF Elko
D1        FET mit Kühlkörper
R1        0.3 Ohm SMD-Widerstand

optional können noch die Glassicherung und der Brückengleichrichter entfernt werden.
Aber Achtung! Entfernt man den Brückengleichrichter, muss man sich bewusst sein, dass man an das Modul
die Gleichspannung mit der richtigen Polung anlegen muss.

Ein fünftes Modul mit einer Ausgangsspannung von 12 Volt versorgt mir die Ein- u. Umschaltsteuerung für PV-String
und Netzbetrieb. Auch die Option die Lüfter Geschwindigkeit über die Temperatur der Kühlkörper zu regeln ist somit
offen. Im Moment sind sie direkt an den Ausgangs-Klemmen des Step-Down-Wandler gelötet und laufen ständig.

Bild 5 zeigt die ,,Entstückung" und Bild 6 die erneute ,,Bestückung" dieses 12 Volt-Moduls.
Bei den 24 Volt Modulen wird genauso verfahren, bis auf den 0.3 Ohm Widerstand. Diesen habe ich im 12 Volt Modul nicht ersetzt,
da hier keine hohen Ströme benötigt werden. Bild 8 zeigt aber die Verschaltung der drei 0.1 Ohm Widerstände, zu 0.15 Ohm.

Bild 1-4 zeigen die Vorbereitung, Bild 9 u. 10 die Montage des FETs und Bild 7 die rückseitig eingelötete Aufnahme.
Um für L1 keine Brücken einlöten zu müssen habe ich, wie in Bild 6 zu sehen, nochmal Kabelklemmen eingelötet,
die dann diese Brücken obsolet machen. Dies hat auch den Vorteil, dass man dann die Module in Reihe verbinden kann.
Dafür ist es aber dann sinnvoll die Feinsicherungen auf den Modulen ebenfalls durch Brücken zu ersetzen.

Bild 11-13 zeigen meinen kompletten Aufbau. Umschaltsteuerung in Bild 14 ist teils noch provisorisch, da mir die
Hochvolt-Relais noch fehlen. Die im Moment verbauten Relais im 700 Volt Zweig machen das nicht lange mit.
Eines habe ich schon zerlegt. Die Platine oben ist das Gleichrichter-Modul für die Netzspannung.

So, das soll es erst einmal gewesen sein. Wenn dies einem Wiki wert ist, kann man mal darüber reden.
Ansonsten, wer Fragen hat darf sich gerne melden.

LG
Papa Romeo