Připojení ohřevu vody na DC a plynulá regulace pomocí PWM

[paka]

Zdravím vespolek,

aktuálně mám zapojeno nahřívání vody v zásobníku TUV pro využití přebytků z FV přímo na DC za panely (ještě před MPPT regulátorem a měničem), přes dvě DC SSR "relé" do dvou topných těles, což dává v podstatě tři stupně regulace výkonu (jen jedno těleso, nebo druhé, nebo obě - mají různý výkon).

Řídím to (z Homeassistant na Raspberry) dle napětí panelů i baterie pokud možno tak, aby to využívalo jen přebytky, ale jen ty tři stupně výkonu jsou dost hrubé a jde to nic moc, a rád bych to předělal na jemnější regulaci pomocí PWM.

Idea je využít toho, že Raspberry umí poslat na gpio výstupní pin PWM signál (generovaný hw) a řídit tím jedno DC SSR, stále hned za panely, a za ním topná tělesa (obě paralelně), a nastavením PWM střídy regulovat výkon 0-100%.

Máte někdo praktickou zkušenost s něčím podobným, na DC ?

Jakou byste doporučili zhruba použít frekvenci pro PWM ? (nahrubo uvažuju kolem 500Hz ?)

Co ochrana SSR ? Zatím mám jen varistor paralelně k SSR proti případným špičkám plus diodu antiparalelně k topnému tělesu, doufám že totéž by snad mohlo stačit i při rychlém spínání / vypínání při PWM ? (kabel od SSR k topnému tělesu je cca 4m)

Aspoň na vstupní straně před PWM, tedy hned za panely, bych asi přidal větší kondenzátor pro vyhlazení pulzního odběru z panelů... má to smysl ? (Možná i za PWM, ale tam se bojím aby nenadělal víc škody než užitku..)

Pozn.: jde o napětí z panelů kolem 80-110V a výkon do nahřívání cca do 1000W, proud cca do 10A.

Pavel

[bahora]

Není snadnější použít převodník PWM/0-10V a fázově řízené SSR ?

[antoni_sk]

riadenie podla U nie je vhodné... pri nejakom U zapne špirálu a U klesne takže to zas vypne... a takto do bude robiť dookola

[paka]

Není snadnější použít převodník PWM/0-10V a fázově řízené SSR ?

Jako na AC straně ze měničem ? Tomu jsem se chtěl spíš vyhnout, jednak na měniči nemám moc velkou rezervu výkonu, jednak to bude další ztráta účinnosti regulatorem + měničem navíc v cestě. A taky si nejsem jist, jak se bude mít rád měnič se zátěží s fázovým ořezáváním. (Měnič mám Epever Ipower 2kW).

[cipis]

Druhý měnič, klidně s modifikovanou, jen pro topení.
Cokoliv, než DC do spirály, je lepší.
Čím tu spirálu teď odpojíš, když ti to pojede nějakou chybou nonstop a voda bude mít 99°C?

[paka]

Cokoliv, než DC do spirály, je lepší.
Čím tu spirálu teď odpojíš, když ti to pojede nějakou chybou nonstop a voda bude mít 99°C?

Proč je DC do spirály špatné ?

Teplotu vody hlídám jednak teplotním čidlem a jednak termostatem, při překročení "normální" max teloty vypnu SSR, a při poruše kdyby SSR zůstalo otevřené a teplota dál rostla tak při překročení nějaké vyšší kritické teploty můžu komplet odpojit panely přes napěťovou spoušť u PV jističe. (Tohle mám nastaveno i např. pro případ poruchy regulátoru, kdyby se rozhodl přebíjet baterii a napětí rostlo kam nemá..)

[cipis]

Svaří se ti kontakty havarijního termostatu.
Cokoliv externího není spolehlivého.

[paka]

Havarijní termostat v tomto uspořádání nemám... Jen SSR pro normání řízení, a odpojení panelů pro případ nouze. DC bych přes termostat netahal, to ne

[paka]

Tedy přesněji: havarijní termostat tam nemám taky proto, že ho můj zásobník ani nemá. Má jen "normální" stavitelný termostat, jde nastavit max asi na 85C, ten můžu využít pro to nouzové shození jističe panelů (přímo, mimo Raspberry, aby to bylo spolehlivé). A normální běžné řízení ohřevu dělám podle teploty vody co hlásí teplotní senzor.

[luky]

A co brání tam dát něco jako Siton? Totiž když to bude připojené přímo na panely, tak je potřeba do řízení implementovat i nějaké MPPT - tedy hledání optimálního pracovního bodu panelů.
Kondenzátory mezi panely a SSR ano. Panel je proudový zdroj. Naopak dávat kondenzátory za SSR je blbost - chceš regulovat výkon šířkou pulzu, obdélník tomu topnému tělesu nevadí. Ale nabíjet vybitý kondenzátor z nabitého kondenzátoru přes SSR dává tušit, že to hned při prvním sepnutí shoří.

[cipis]

Každý zásobníkový ohřívač vody musí mít havarijní termostat.
Že ho nenajdeš jako kus ještě neznamená, že ten provozní nemá i havarijní "spoušť" - dělají se i kombinované.
Tedy tam vždycky něco je, co odpojí spirálu, když tam vyleze teplota.
Odpojování jističe panelů je špatné řešení, na to odpojení potřebuješ energii, aby ti přitáhla cívka a vyrazila ten jistič.
Proto ty BELy atd. mají na výstupu průběh přes nulu, aby zvládl zhasnout oblouk, který vznikne při rozpojení kontaktů.
DC se krásně natáhne a bude hořet a nic neodpojí.
Tohle je těžce nebezpečné šetření na nesprávném místě.
Pokud tím někdo krmí infra panel, tak ok, tam se nic nestane, když to pojede nonstop, je to na to dělané. Ale ohřívat vodu a nemít tam jednoduché a účinné vypnutí bez vnějšího zdroje, tak je hazard se životem či zdravím.

[paka]

O něčem jako Siton jsem uvažoval, ale trochu se bojím že když budou za panely dva MPPT regulátory paralelně (Siton a ten co mám k baterii a měniči), jestli se nebudou "přetahovat", a jak budu tomu Sitonu sdělovat kolik si může vzít výkonu (aby měly baterie/měnič přednost). Když bych si to řídil sám, mám lepší kontrolu aby se pwm do ohřevu pouštělo jen když jsou opravdu přebytky, a idea je že bych právě mohl i jemněji upravovat výkon tak aby se napětí na panelech drželo cca kolem optima.

S tím kondenzátorem za SSR to potvrzuje moji obavu, díky

[Mart]

Druhý měnič, klidně s modifikovanou, jen pro topení.
Cokoliv, než DC do spirály, je lepší.
Čím tu spirálu teď odpojíš, když ti to pojede nějakou chybou nonstop a voda bude mít 99°C?

Spirála se může připojit přes 3f stykač u kterého budou kontaty zapojené v sérii.
Například Schrack ve svém katalogu specifikuje použití stykače pro spínání DC. Např. pro stykač řady K1-09D10 je za podmínky spojení tří kontaktů v serii specifikován max. proud 16 A pro napětí 220 V DC

[paka]

Odpojování jističe panelů je špatné řešení, na to odpojení potřebuješ energii, aby ti přitáhla cívka a vyrazila ten jistič.
Proto ty BELy atd. mají na výstupu průběh přes nulu, aby zvládl zhasnout oblouk, který vznikne při rozpojení kontaktů.
DC se krásně natáhne a bude hořet a nic neodpojí.

Tady jsem poněkud zmaten. Jištění panelů je řešeno DC jističem o dostatečném max. proudu, a ten by přece měl být konstruován tak, aby zvládl bezpečně odpojit DC i při zátěži. Jeho vyhození přes napěťovou spoušť by tedy (jako nouzová varianta při detekci poruchy) mělo být ok...

K tomu "na to odpojení potřebuješ energii, aby ti přitáhla cívka a vyrazila ten jistič" - ano, ale v čem je problém ? Konkrétně ta spoušť co používám má cívku na 48V, takže ji mohu aktivovat celkem spolehlivě přes "pojistný" termostat napětím z baterií, nezávisle na tom zda zrovna funguje měnič a pod.

[cipis]

Problém je v tom, že vůbec tu baterii potřebuješ.
Potřebuješ, aby byla připojená, aby byla nabitá, aby nevypla její ochrana, potřebuješ ...
Tedy cokoliv, ale rozhodně ne celkem spolehlivě.
Cokoliv dalšího, cokoliv složitějšího, tak znamená více a více možností, jak se to může posrat.

Vyrážecí cívky jsou dobré na ruční odstavení "elektrárny" obsluhou, tj. tam někdo musí být, kdo zmáčkne to tlačítko, případně shodí ty jističe, když to selže. Ale ne na okamžité nouzové odpojení tařka přehřáté vody v bojleru.

Samotné korektní shození přívodu od panelů správným DC jističem nepopírám. Popírám akorát to, že by to byl bezpečný způsob odstavení napájení spirály.

[thomas.007]

Proč je DC do spirály špatné ?

Jedno video lepší než 1000 slov...ve chvíli, kdy selže SSR a zůstane propustné (bude tam DC), tak to na kontaktech v termostatu skončí leda požárem:
https://www.youtube.com/watch?v=Zez2r1RPpWY

[luky]

cipis, nebuď tak přísnej. SSR relé na DC je nějaký spínací polovodič. Stejně jako to je v Sitonu. Takže když se tohle prorazí, bude na výstupu trvalé DC z panelů. A ani Siton pro tohle nemá řešení. Pak přijde ke slovu pojistný ventil, který upustí nadlimitní tlak a čeká se na obsluhu, která odpojí panely.

[cipis]

Já přísný nejsem, já jsem pouze rozumný a takové krámy, co to neumí, tak prostě nesmí.
Pojistný ventil, haha, kdy jsi ho byl naposledy zkoušet? A co ti asi řekne osazenstvo bytu, když budou zrovna u bojleru a on si pšoukne ten pojišťovák?
Tohle jsou prostě úvahy špatným směrem. Prostě žádné výmluvy a udělat to tak, jak se má, aby to fungovalo.

[stano22]

cipis co to mas za poistak? Mne ked odpusta pretlak, je uplne nehlucny

[cipis]

Tak o hluk vůbec nejde přece. A naopak, kdyby byl hlučnější, tak lepší, aspoň se někdo dozví, že se něco děje.
Zkoušel to vůbec někdo vyzkoušet? Drtivá většina tam má kyblíček, aby to nekapalo na zem, další tam mají tenkou hadičku někam do odpadu. Když jsem se byl kouknout u sousedů na novou koupelnu, tak jsem jim ukazoval, že to mají občas otestovat, no, vytírali celou koupelnu pak
Že tam něco kape při nahřívání bojleru, je jasné, teplá voda mění objem, tak to někudy musí ven.
Ale měl jsem na mysli ten ten havarijní stav, když se na to někdo spoléhá místo pojistného termostatu. To jde pak ven vařící voda a ne zrovna pod nízkým tlakem. Takže třeba nevybuchne bojler a nezabije/nezmrzačí lidi okolo, ale má to velkou potenci minimálně opařit.