Kombinerad vind & sol kontroller

Har du ett projekt gå gång - Berätta gärna!

Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav rdos 31 aug 2011 16:12

Hjärtat i mitt projekt är ett egetutvecklat styrkort (schema finns här: http://www.rdos.net/home104/windsol-schema.pdf). Det innehåller ingångar för vindkraftverk och solpanel, backup 24v system, reservladdare och "dumpload". Själva styrningen görs av en Microchip kontroller (PIC18F2423). Meningen är att man ska kunna koppla den till en vanlig dator (RS485) för att logga mätdata.

Vindkraftverket matar en flyback kontroller som klarar 100v som genererar lagom spänning för laddning av 24v batteri. Den består dessvärre av en MSOP, som är extremt svår att löda för hand. Reserveffekt ifrån vindkraftverket switchas via en effekttransistor till en dump load (24v/600W elpatron).

Solpanelen lämnar upp till ca 17-18v, och där används en step-up kontroller som genererar lagom spänning för laddning av 24v batteri. Reserveffekt switchas till elpatron.

Både flyback kontrollern och step-up kontrollern kan stängas av ifrån PIC-kontrollern. Switchningen till elpatronen görs oxå ifrån PIC-kontrollern.

Vidare finns mätning av spänning och ström ifrån både vindkraftverk och solpanel, samt mätning av spänning och laddningsström till 24v batteri.

Dessvärre finns ett antal problem i konstruktionen. Ett av dessa är att strömmen ifrån vindkraftverket och solpanelen över mätmotståndet är en negativ spänning, och det klarar inte AD-omvandaren (ska patcha för detta då det finns en op med +/- 5v). Ett annat är svårigheter att löda in flyback-kontrollern, som gör att jag just nu siktar på att låta vindkraftverket i prototypen enbart köra emot elpatronen. Ett tredje är att när man kopplar in vindkraftverket i frigående läge, när det blåser lite, så ligger spänningen på över 100v, vilket vissa komponenter inte är dimensionerade för (bl.a. ett 470ohms motstånd i basslingan på effekttransistorn).
rdos
 
Inlägg: 35
Blev medlem: 24 aug 2011 21:44

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav Göran 31 aug 2011 16:30

Oj! Det här var avancerade grejer. Är det att inte använda batteri och undvika de förluster som då uppstår, som är poängen med det hela?
Användarvisningsbild
Göran
 
Inlägg: 4426
Blev medlem: 24 mar 2007 16:45
Ort: Vilhelmina

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav rdos 31 aug 2011 16:42

Det finns både ett 24v system (med batteribackup), och en reservväg när batteriet är fulladdat. Initialt så finns egentligen inget som drar ström ifrån 24v systemet (förrutom själva kontrollern). I planerna ingår dock att bygga ett 24v "nät". En annan avsikt är att logga mätdata inför eventuellt större projekt.
rdos
 
Inlägg: 35
Blev medlem: 24 aug 2011 21:44

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav Göran 31 aug 2011 17:06

Intressant! Jag ska kolla mer på det här senare.
Användarvisningsbild
Göran
 
Inlägg: 4426
Blev medlem: 24 mar 2007 16:45
Ort: Vilhelmina

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav rdos 01 sep 2011 08:44

Första delprojektet är nu avklarat. Den gamla pannan (som länge bara gjort varmvatten) är utkastad. Istället har jag en 100L oisolerat "expansionskärl" som förvärmare + en Nibe ES 24 (160L) vattenvärmare. 24v elpatronen är monterad i botten på förvärmaren. Preliminärt så fungerar konstruktionen såtillvida att förvärmaren har betydligt högre temperatur än kallvattnet, och denna värme kommer just nu ifrån luften i pannrummet (senare i vinter ifrån värmepumpen). Det blir dock en del kondens, men det problemet minskar nog när systemet "satt sig". Om förvärmaren håller 35grader så minskas ju elnotan för varmvatten till hälften, vilket låter som ett rimligt mål.
rdos
 
Inlägg: 35
Blev medlem: 24 aug 2011 21:44

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav rdos 01 sep 2011 19:50

Första versionen av styrprogrammet fungerar nu. PIC-kontrollern mäter spänningen över vindkraftverket, och slår av och på belastningen (elpatronen) så att spänningen hålls konstant. I den här versionen hålls spänningen på 10.75v. Trots väldigt lite vind så ligger strömmen på 100-200mA, vilket ger 1-2W effekt.

Hoppas på mera vind imorgon för bättre tester...
rdos
 
Inlägg: 35
Blev medlem: 24 aug 2011 21:44

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav Karro 02 sep 2011 10:24

Jag försökte titta på schemat, men det går inte, texten är för plottrig och oläsbar. Går det att ladda upp ett schema i lite förstoring, så det går att läsa?
Användarvisningsbild
Karro
 
Inlägg: 2210
Blev medlem: 13 maj 2007 08:13
Ort: Västernorrland

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav rdos 02 sep 2011 15:02

Man kan förstora ritningen i Adobe Acrobat Reader (iaf i nyare versioner). Välj t.ex. 200%, det fungerar hyfsat bra.
rdos
 
Inlägg: 35
Blev medlem: 24 aug 2011 21:44

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav Karro 02 sep 2011 22:30

Ok, vid 300% blir det läsbart.
Användarvisningsbild
Karro
 
Inlägg: 2210
Blev medlem: 13 maj 2007 08:13
Ort: Västernorrland

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav Jonas L 03 sep 2011 23:43

Oj oj oj, jag insåg inte att du kunde dina grejer när jag föreslog NTC-motstånd i den andra tråden. Jag har lite funderingar, men du får inte ta detta som kritik, det är bara funderingar.

Vilka effekter pratar vi om här? Med en 33 A MOSFET antar jag att du får ut 100-300W genom flybacken. Hur mycket blir det i boosten? Varför väljer du en flyback när du ändå inte använder den isolationsbarriär som det möjliggör?

Hur funkar det att använda en dumplast för de båda källorna? Försöker du någonsin dumpa från båda samtidigt? Jag antar att detta är viktigt för din konstruktion, eftersom det verkar ha krånglat till switchningen av dumplasten.

Varför använder du en extern ADC? Är den inbyggda för långsam eller har du den till något annat? (jag har inte rört en PIC på flera år, så jag vet inte vad dess ADC går för). Eftersom du mäter både spänning och ström har du allt du behöver för att köra en MPPT-algoritm på soldelen. Men då behövs det ju förstås något för att styra boostregulatorn...
Jonas L
 
Inlägg: 300
Blev medlem: 16 okt 2009 18:10

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav rdos 04 sep 2011 20:18

Jonas L skrev:Vilka effekter pratar vi om här? Med en 33 A MOSFET antar jag att du får ut 100-300W genom flybacken. Hur mycket blir det i boosten? Varför väljer du en flyback när du ändå inte använder den isolationsbarriär som det möjliggör?


Att jag använder flyback beror på att jag både måste kunna höja och sänka spänningen. Vid låga vindstyrkor så är den optimala spänningen ifrån vindkraftverket under 24v, medan vid höga så är den över 24v.

Dock så kanske en bättre lösning vore att bara ha en step-up konverter, och att switcha in högre spänningar direkt på batteriet istället, ungefär som med dump-loaden.

Minns inte exakta effekten på flybacken, men den ligger under 100W. Skulle tro det var kring 25-50W.

Jonas L skrev:Hur funkar det att använda en dumplast för de båda källorna? Försöker du någonsin dumpa från båda samtidigt? Jag antar att detta är viktigt för din konstruktion, eftersom det verkar ha krånglat till switchningen av dumplasten.


Det är ett problem i konstruktionen. Det måste finnas två stycken dioder innan sammankopplingen av dump-loaden, annars laddar ena systemet upp den andras kondensator om spänningen över dumploaden är högre.

PICen kopplar bara in ena systemet till dumploaden i taget. Det funkar om dumploaden är tillräckligt stor.

Jonas L skrev:Varför använder du en extern ADC? Är den inbyggda för långsam eller har du den till något annat?


Det beror på att den inte klarar differentiala insignaler.
rdos
 
Inlägg: 35
Blev medlem: 24 aug 2011 21:44

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav rdos 06 sep 2011 10:12

Vindkraftverket är nu igång och producerar el till dumpload. I morse satte jag upp börvärdet för spänningen till 30v, vilket gav 1A (30W effekt). Med oscilloskop kunde jag konstatera att nu fanns snygga spikar i dumploaden. Kylflänsen för switchtransistorn blir inte heller varm, så då kan man nog utgå ifrån att det mesta av de 30W som genereras hamnar i elpatronen.

Ikväll är det tänkt att jag ska testa regleralgoritmen som maximerar effekten. Då enda lasten är resistiv, och med konstant värde, så bör det räcka att maximera spänning x antalet inkopplingar av dumpload under ett fixt intervall. Strömmätningen ska inte behövas (än).
rdos
 
Inlägg: 35
Blev medlem: 24 aug 2011 21:44

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav rdos 06 sep 2011 21:13

Väldigt svåra förhållanden nu ikväll, med starka vindbyar och en del turbolens. Vilket väl iofs är perfekt för test av MPPT-algoritmen. Efter lite trimning av tidskonstanter (och användandet av spänning i kvadrat i summationen), så verkar PIC-kontrollern ställa in lagom börvärde på spänningen nu. Jag kör en samplingsfrekvens på ca 4.000 Hz, och medelvärdesbildar över 2 sekunder (snurran är relativt trög, vilket gör att det är nödvändigt med så långa mätningar). Fixat några buggar oxå som nu gör att det blir mindre förluster.

Var uppe i över 100W momentaneffekt nu ikväll (32v, drygt 3A).

Det som ska bli intressant är hur algoritmen fungerar ifrån vindstilla till svag vind.

Ett problem som behöver lösas är att effektmätningen inte bör inkludera det intervall där börvärdet på spänningen ändras, då en minskning av spänningen gör att energin i snurran omsätts (för hög effekt), medan en ökning av spänningen leder till att mindre energi kan tas ut under förändringen (för låg effekt).
rdos
 
Inlägg: 35
Blev medlem: 24 aug 2011 21:44

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav m_robban 06 sep 2011 21:36

Intressant.

När du switchar lasten kommer ju spänningen variera. När mäter du den? När lasten ligger på? Eller mäter du bara planlöst oberoende av switchningen och räknar ut medel?
Användarvisningsbild
m_robban
 
Inlägg: 217
Blev medlem: 27 jan 2009 20:32
Ort: Lund

Re: Kombinerad vind & sol kontroller

Inläggav rdos 08 sep 2011 06:28

m_robban skrev:Intressant.

När du switchar lasten kommer ju spänningen variera. När mäter du den? När lasten ligger på? Eller mäter du bara planlöst oberoende av switchningen och räknar ut medel?


Jag mäter den hela tiden, men använder den bara när lasten är på (för att mäta effekt). Däremot så använder PWM-algoritmen (som körs 4000 gånger per sekund) spänningen, och avgör om lasten ska kopplas in / ut beroende på spänningsnivån. Det finns ett värde för frånslag och ett värde för tillslag (hysteres). Jag låter spänningen variera 12.5%.

Igår lödde jag in step-up konvertern för solpanelen, och den fungerar som avsett. Har oxå patchat strömmätningen för vindkraftverket, men ännu inte ändrat algoritmen för att använda spänning x ström kontinuerligt.

EDIT: Nästan ingen vind nu ikväll, men jag har iaf konstaterat att inverteringen av spänningen ifrån strömmätningen med op-förstärkaren verkar ok. Har ändrat styrprogrammet så att det inte mäter effekt under tiden som börvärdet på spänningen ändras, och det ser ut att fungera lite bättre. Imorgon ska jag försöka byta effektmätningslogik så att den använder spänning x ström under hela förloppet. Det bör ge bästa effektvärdet. Som det är nu så blir det bara ett fåtal urladdningar i dumpload när börvärdet på spänning ligger för högt, vilket ger dåligt underlag för effektberäkning.
rdos
 
Inlägg: 35
Blev medlem: 24 aug 2011 21:44

Nästa

Återgå till Projekt

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 2 gäster

cron