Arduino jako MPPT regulator

[? 8milan8]

Tady je nějaké menší čtení o mikroinvertérech - http://www.digikey.com/en/articles/techzone/2015/jan/integrated-mcus-enable-cost-effective-microinverters-for-solar-energy-designs. Ty důvody budou podobné jako k použití mikroregulátorů. Výhoda mikroinvertérů je to, že tam není ten další úbytek co vznikce DC/DC měniči u mikroregulátorů.

[? brumlaj]

Jenže nevýhoda mikroinvertorů je, že máš další ztráty v nabíječi baterií a problém s přetoky do sítě. Zbytečně moc problémů.

[tomas]

Vytěžovač samozřejmě používám. Tristar mám nastaven na napětí, které se na akumulátoru v podstatě během provozu nevyskytuje (equalizační úroveň), jinak by ani vytěžovač nemohl fungovat (ten vlastně přebírá funkci regulátoru, když pomocí zátěže udržuje napětí na úrovni float). Tomuto zapojení už chybí jen jedno: regulátor proudu akumulátoru, jelikož je nevhodné provádět topbalancing maximálním výstupním proudem. Kdybych takový regulátor do systému doplnil, zůstane z Tristaru pouze MPPT zdroj proudu s napěťovým omezením a jeho zbylou inteligenci budu nucen odstavit.

Takže chceš mít MPPT regulátor a za ním odbočku na spotřebiče a potom další regulátor (přemostěný diodou aby se dal akumulátor bez omezení vybíjet) který by reguloval nabíjecí proud?
Nedovedu si představit jak by to mohlo fungovat. Například při 3kW výkonu MPPT by šlo do akumulátoru třeba jen 1kW a do spotřeby také 1kW a ten zbývající 1kW by šel kam? MPPT regulátor by stejně musel omezit výkon na 2kW a opustit MPPT bod. Když není spotřeba tak regulátor tu energii nemá kam tlačit. Pořád v tom nevidím rozdíl, akorát že tato varianta by měla horší účinnost, protože by byl v cestě další regulátor.
A co v případě že akumulátor už bude nabitý, tak nabíjecí regulátor přeruší nabíjení. Já si myslím že MPPT regulátor řízený MCU to napětí nezvládne ustabilizovat a budou tam špičky které budou ohrožovat spotřebiče i samotný regulátor, viz. zničené některé regulátory po odpojení akumulátoru. Muselo by se to řešit analogově a dost složitě.

[kybos]

Zátěž by mohla být řízena napěťově. Například pro olovo by se nad 54,5V připojovaly vytěžovací obvody zátěže (například boiler). Špičky, které by mohly vzniknout odlehčením nabíjecího proudu lze řešit dostatečně velkým filtračním kondenzátorem, který je schopen s přijatelným zvýšením napětí pojmout energii akumulační indukčnosti v jednom cyklu vstupního regulátoru. MPPT regulátor by mohl mít nastaven limit například na 56V napětí tohoto filtračního kondenzátoru.
Výstupní svorka pro spotřebiče by byla připojena k tomuto kondenzátoru. Akumulátor by k němu byl připojen také ale ne přímo ale přes spinač a indukčnost. V době nízkého výkonu panelů a nenabitého akumulátoru by byl tento spinač trvale sepnut (dioda by byla příliš ztrátová). Rozpínal by se cyklicky až v okamžiku, kdy by bylo potřeba omezit nabíjecí proud.

[kybos]

Mohlo by se to řešit i jinou filosofií. Oba výstupy regulátoru (aku a zátěž) by byly uvnitř regulátoru připojeny přímo do společného uzlu ale každý by měl vlastní snímač proudu a regulátor by měl navíc výstup pro řízení vytěžovací zátěže. Regulátor by pak pomocí vytěžovací zátěže řídil nabíjecí proud a napětí akumulátoru.

[? 8milan8]

Jenže nevýhoda mikroinvertorů je, že máš další ztráty v nabíječi baterií a problém s přetoky do sítě. Zbytečně moc problémů.

Jenže to je ta otázka, kterou mi tu nikdo krom "myslím si" nevysvětlil. Podle mě, když by se udělal mikroregulátor ke každému panelu, tak ano, asi to bude dražší, ale bude to mít několik podle mě ne-malých výhod.

Tím, že by se napětí zvyšovalo na nějaké vyšší (ideální by bylo třeba 300Vdc, ale podle mě to je zase na úkor ztrát nešikovné), ale dejme tomu třeba 100Vdc. A bylo by to u každého panelu, takže díky MPPT by jsi z každého panelu dostal 100%. Což pokud to máš ve stringu tak podle mě dostaneš nejvíce podle toho nejslabšího panelu.

Dále by jsi mohl míchat panely. Amorf, poly, nové, staré... prostě by nebyla nějak velký rozdíl co by se připojilo.

Pro několik lidí, kteří mají problém se stíněním by se tím problém vyřešil.

A kdyby jsi pak měl na konci 96V AKU, tak to snížení ze 100Vdc na 96V by více méně nemuselo být...

A i kdyby jsi tedy snižoval na 48V (při nejhorším 24V), tak sic se ztráty sečtou, ale ve výsledku by jsi třeba byl na tom samém co teď (protože z každého panelu dostaneš 100%). Dále by člověk měl přehled o jednotlivých panelech a rozbití jednoho regulátoru by člověk nemusel skoro řešit. Horší je, že pak bude stejně nejslabší místo nabíjení aku. Ale to by se také dalo nějak zduálnit/triálnit.

[tomas]

kybosy ten tvůj vytěžovač reguluje na základě napětí s hysterezí. A proto se snažíš jít s napětím ještě víš než je hodnota nabitých aku aby jsi je dobře nabil a přes vytěžovač zase nevybíjel. A proto potřebuješ proud do aku omezit a chránit je před přebitím. Je to tak že?
Taková regulace na základě napětí má jednu velkou výhodu, nezáleží jaké zdroje akumulátor nabíjejí ( různé regulátory, FVE, vítr, voda atd...), prostě je překročeno napětí a vytěžovač sepne zátěž. Jak napětí poklese pod určitou hodnotu tak vytěžovač zátěž odpojí.
Má to ale také velkou nevýhodu, vytěžovač má napěťovou hysterezi a nad hodnotou napětí nabitého akumulátoru potřebujeme ještě nějaký napěťový prostor pro hysterezi vytěžovače a to ohrožuje akumulátor. Tato nevýhoda ještě více narůstá když potřebujeme větší výkon a vytěžovače zapojit do kaskád.
Myslím si, že tuto nevýhodu hystereze vytěžovače a kaskádního řazení lze vyřešit i jinak než dávat do cesty nabíjecímu proudu akumulátoru další regulátor a vystavovat ho i spotřebiče nebezpeční vyššího napětí.
Problém je také v tom že těch 48V nedává velký prostor pro regulací napětím s hysterezí. Protože když bude hystereze vytěžovače 1V, tak se to napětí rozdělí na 16 článků (LiFePo) a na každém bude kolísat napětí o 0,0625V. Když bude napětí například 350V, to je 112 článků, tak při stejné hysterezi regulátoru 1V bude napětí na článcích kolísat jen o 0,0089V. Je tam větší napěťový prostor a lze udělat i několik kaskád takového vytěžovače.

Moje návrhy řešení vytěžovačů:
a) napěťový vytěžovač předělat z analogu na mikroprocesor s naprogramovaným PID regulátorem. PID regulátor po dosažení nastaveného napětí nabitého akumulátoru začne generovat PWM signál na výstupu č1. Velkost PWM signálu plynule najede od 0% do hodnoty kde se napětí zastaví na žádané hodnotě akumulátoru a nebude klesat. Pokud napětí poklesne tak to znamená že to přehnal a není dostatek výkonu z panelů a vytěžovač musí ubrat na zátěži. Potom si program bude hlídat jen odchylku od žádaného bodu napětí a dle toho na PWM signálu přidávat nebo ubírat. Pokud odchylka nebude, tak zůstane předchozí hodnota PWM signálu. Pokud PWM výstup č. 1 dosáhne 100% hodnoty tak ho nechá na 100% a začne přidávat na PWM signálu na výstupu č. 2 a tak dále dle toho kolik má mikroprocesor PWM výstupů. Podobně funguje Wattrouter a GreenBonO jen neregulují na základě měření napětí ale na základě měření proudu.
Tento vytěžovač by mohl mít neomezený počet kaskád (přídavné moduly s dalšími PWM výstupy) a tedy i výkon, a jen velmi malou regulační napěťovou hysterezi (danou přesností měření napětí mikroprocesorem a jeho rychlostí reagovat na tuto změnu).

b) vytěžovač v MPPT reguátoru. MPPT regulátor si prostě a jednoduše PWM signálem přidá zátěž když se sníží příkon zátěže a akumulátoru pod MPPT bod, tak aby zůstal stále v MPPT bodě. Toto lze také jednoduše kaskádovat do neomezeného počtu PWM výstupu a výkonu. Regulace vytěžovače nebude odvozena od napětí ale od výchylky od MPPT bodu.
Není k tomu potřeba žádné externí měření proudu ani 4 svorkový regulátor. Je to čistě jen softwarová záležitost.
Nevýhodu to má takovou že vytěžovač v MPPT regulátoru nebude schopný reagovat na jiné zdroje a regulátory (FVE z různými regulátory, vítr, voda atd...). Další zdroje by museli mít o malou hysterezi vyšší výstupní napětí než regulátor s vytěžovačem aby vytěžovač bral energii i ze zdrojů které nemají vlastní vytěžovač.
Při použití více regulátorů (FVE východ - západ) s vytěžovači by stačilo jejich PWM výstupy sloučit pomocí diod (logický součet OR) abychom nemuseli použít více zátěží pro každý vytěžovač zvlášť. A bylo by to bez napěťové hystereze v libovolném výkonu a napětí.

Měření napětí a proudu pro vyhodnocení MPPT:
Tady by bylo na větší zvážení a diskuzi zda v algoritmu vyhledávaní MPPT bodu používat vstupní hodnoty proudu a napětí do regulátoru (z panelů) nebo výstupní hodnoty z regulátoru. Změna výkonu P=U x I pro vyhledání MPPT bodu je stejná jak na vstupu tak na výstupu. Jen na vstupu máme převážně větší napětí z panelů a malý proud a na výstupu zase velký proud a napětí dle akumulátoru a toto napětí moc nekolísá (akumulátor špičky pohltí).

Mikro MPPT regulátory na střeše pod panely neuděláte v rozumném výkonu při napětí 48V, budete značně omezeni výkonem = velkým proudem. Museli by jste přejít na vyšší napětí a pokud trváte na 48V akumulátoru tak potom jít zase s napětím dolů.
Řadit mikro MPPT regulátory do série aby jste dosáhly vyššího napětí a menšího proudu přinese další problémy. Všechny regulátory v sérii mají svůj vnitřní odpor a zastíněný panel s regulátorem bude mít ztráty a jste tam kde jste teď. Při rozpojení takového řetězce napětí naprázdno vyletí nahoru (třeba i desítky kV) a bude hořet oblouk, pojistka ani vypínač to nerozpojí. Stejné napětí bude na rozepnutém výkonovém polovodiči a na filtračních kondenzátorech v DC/DC měniči u akumulátoru, jde to vyřešit ale je to dost komplikované, méně spolehlivé a nebezpečné.
To už je možná jednoduší použít klasické On-grid mikroinvertory a vlastní oddělenou síť s hybridním střídačem a regulovat pomocí AC vazby (AC coupling).

[gupa]

Nevím, asi bych řešil dvě mouchy jednou ranou. Vytěžovač, jak to tu popisujete, může provádět balancování článku ve formě mnoha vytěžovačů pro každý článek baterie jeden. A pokud zapojíte 120V baterii, kčemu bude nějaká hystereze, když to bude litat na článku a vlastně tak se blbě nabíjí a při vybíjení zase ničí vše okolo špatného článku.

Také jsem se podíval na pár zapojení MPPT gridfree měničů a popravdě nechápu jak by se to MPPT u arduina konalo, když plus z panelu se zapojuje na trafo za tranzistory minus před ně. Napadá mne nějaká rychlá sběrnice, která by vše řídila z jednoho místa, ale to je zase tak speciální zapojení, že když to někdo vymyslí a sestrojí, musí to nakonec nějak odladit a vymyslet, jak dostat cenu někam na desetinu ceny panelu. Jinak je to zbytečná snaha něco takového dělat i kdyby to bylo zlato z bláta.

[tomas]

Nevím, asi bych řešil dvě mouchy jednou ranou. Vytěžovač, jak to tu popisujete, může provádět balancování článku ve formě mnoha vytěžovačů pro každý článek baterie jeden. A pokud zapojíte 120V baterii, kčemu bude nějaká hystereze, když to bude litat na článku a vlastně tak se blbě nabíjí a při vybíjení zase ničí vše okolo špatného článku.

tebe trápí nějaká hystereze vytěžovače v setinách voltu na článek když balancéry mají?
Balanční napětí hraniční: 3.60 V (+/- 0.05V) [detection voltage]
Balanční napětí uvolňovací: 3.50 V (+/- 0.05V) [release voltage]
http://shop.mypower.cz/pasivni-balancov ... -1-7a-2497

Také jsem se podíval na pár zapojení MPPT gridfree měničů a popravdě nechápu jak by se to MPPT u arduina konalo, když plus z panelu se zapojuje na trafo za tranzistory minus před ně. Napadá mne nějaká rychlá sběrnice, která by vše řídila z jednoho místa, ale to je zase tak speciální zapojení, že když to někdo vymyslí a sestrojí, musí to nakonec nějak odladit a vymyslet, jak dostat cenu někam na desetinu ceny panelu. Jinak je to zbytečná snaha něco takového dělat i kdyby to bylo zlato z bláta.

Jo slíbil jsem tu nějaké fotky ongrid měničů jak tam řeší MPPT a měření proudy.

Střídač KOSTAL PIKO 8.3

Je to střídač KOSTAL PIKO 8.3:
http://www.kostal-solar-electric.com/co ... p=72&kat=6

Má osazené dva nezávislé MPPT sledovače označeny červenou 3. Verze PIKO 10.1 má osazeny všechny tři MPPT sledovače, jinak se to asi neliší (kromě ceny, štítku a firmware )
Střídač je bez transformátoru a panely, ovládací a měřící obvody, MPPT, ovládání výstupního můstku jsou na stejném potenciálu sítě. A měření napětí a proudu je přes jednoduché děliče napětí a bočníky. Obvody pro komunikaci a ovládání obsluhou jsou galvanicky oddělené optočleny přes mezeru na plošných spojích označenou 1. a 2.

[gupa]

tebe trápí nějaká hystereze vytěžovače v setinách voltu na článek když balancéry mají?

Balancér je co? Problém 1, balancér na např. 200-2000Ah článek je? Není.



Mne trápí to, že místo toho aby elektronik a prodejce zjednodušoval problematiku, tak si vymýšlí další a další bazmeky, které ale jen navyšují poruchovost a náklady.

[kybos]

kybosy ten tvůj vytěžovač reguluje na základě napětí s hysterezí.

To si nemyslím. Jednak jsem tam obvodově žádnou hysterezi nezabudoval a ani při pohledu na naměřené průběhy tam žádná hystereze není patrná. Z čeho usuzuješ na regulaci s napěťovou hysterezí?

[tomas]

Tak z jakého důvodu potřebuješ omezovat proud akumulátorem dalším regulátorem?

[? solárník]

Pokud je k dispozici DS, tak nejefektivnější řešení je nic neakumulovat (vzpomínka na hlášku zabanovaného uživatele "střídač", která by se mohla připsat do Bible).

Na akumulaci s bateriemi o napětí řádově stovek voltů mi vadí obrovská cena takových baterií. Na to těžko nalákáte začátečníky, kteří mají stále tu krásnou představu, že na soláru něco ušetří. Nikdo z nich není psychicky ani finančně připraven na nákup baterek za stovky tisíc. To, co naženeme na účinnosti vysokovoltového řešení, ztratíme na postupné degradaci ukrutně drahé bateriové banky. To bych si za ty prachy radši zařídil přípojku DS (myslím na dotaci spotřeby, když nesvítí) a vyšlo by mne to dlouhodobě levněji. Pokud někdo akumulaci energie z nějakých důvodů přesto potřebuje (záloha čerpadla atd, i když já bych to předělal na samotíž, dnes už existují téměř všechna zařízení i na samotíž, včetně automatických ventilů, jen se to nesmí tahat trubičkami jako malíček) tak bych baterie dal, vzhledem k jejich ceně, životnosti a účinnosti, co nejmenší. Tedy paralelně k možnému MPPT solárnímu reglu by byl na straně solárního pole stejně zapojen střídač, který pojede stále "na plný kotel" a o přetoky se postará směrovač u DS. Všechna energie z panelů využita.

[kybos]

Tak z jakého důvodu potřebuješ omezovat proud akumulátorem dalším regulátorem?

Abych nemusel dimenzovat balancér na maximální proud nabíječe.

[tomas]

Tak z jakého důvodu potřebuješ omezovat proud akumulátorem dalším regulátorem?

Abych nemusel dimenzovat balancér na maximální proud nabíječe.

viewtopic.php?f=61&t=540#p39023
"Jenže takový jaký bych si představoval se nevyrábí např. vstup až do 1000V, výstup 200V-500V na http://files.wizkid057.com/teslapack/20 ... .08.42.jpg, proud 20A, libovolně konfigurovatelné výstupy např. PWM výstup na přebytky, vstupy na balancér atd...."

Další regulátor mezi baterkou a MPPT není nutný. Pokud MPPT regulátor dostane signál od balancéru že je již nějaký článek nabitý a balancuje, tak regulátor sníží proud do akumulátoru na nastavenou hodnotu. Pro tuto funkci je nutný měřič proudu baterkou aby regulátor věděl jaký proud teče baterkou.
Snížení proudu se může realizovat tím, že regulátor přebytečný výkon odvede do topných těles (PWM výstupy na přebytky v kaskádě), tak aby zůstal v MPPT bodě.
Není k tomu nutný další regulátor, první Kirchhoffův zákon platí i v uzlu mezi baterkou, regulátorem, spotřebičem a zátěží na přebytky.

S MPPT regulátorem na 350V akumulátor jsem tady asi předběhl dobu. Uvidíme za pár roků jak budou drahé akumulátory pro elektromobily a co udělá s trhem megatovárna Tesly. Ale bylo by dobré mít regulátor připravený a navržený tak, aby se dal vyměnit jen výkonový modul na vyšší napětí a softwarově přenastavit na vyšší napětí.

[? burda]

S tématem souvisí spíš volně, ale zdroj inspirace: http://www.hw.cz/vykonove-obvody/sbiram ... ronik.html

[? burda]

Příjde mi, že to co na trhu není a arduino by elegantně mohlo vyřešit, je MPPT měnič pro 12-48V systémy s LiFepo4 akumulátorem. Většina cenově rozumných měničů je pro olovo a nechová se zcela optimálně k LiFepo4 z pohledu nabíjecí charakteristiky.
Navíc arduino by mohlo být současně i řídícím prvkem článků - balancerem s ideální možností zobrazovat stav akumulované energie a současně je tedy v jeho moci v klidu dávat externí signál/y pro řízení zátěže.
Však už tu na fóru takové řízení přetoku přebytků kamsi do boileru bylo ne ?

Nestavěl bych vzdušné zámky v podobě maximalizace bodu každého panelu. Je to složité (tedy k poruše náchylné) a otázka zní jestli se to vůbec zaplatí !?
Pojďme postavit rozumný regulátor, který dělá "svoji práci co nejlíp" a komunikuje s okolím . Bude to realizovatelné v dohledném čase a smysluplných financích;)?

[? solárník]

S tématem souvisí spíš volně, ale zdroj inspirace: http://www.hw.cz/vykonove-obvody/sbiram ... ronik.html

Na tenhle obvod jsem tuším viděl ve Farnellu přímo vývojový kit.

[? brumlaj]

...... nejefektivnější řešení .........

Zde je myšlena energetická efektivita? Kdy? když je výpadek energie v DS? Nebo máš na mysli využití energetického zdroje? Kterého? Uhlí? Nebo máš na mysli efektivitu výkonu pracujících neztížených zaprášením plic v dolech?

Myslím, že jsem Tě odhalil, to totiž asi bude efektivita Tvého hodnotového žebříčku. Což je zde informace zajímavá, ale irelevantní Tento web totiž zapovídá dotace, takže propagace žití na úkor druhých domnělou efektivitou "sa tresce".

[? burda]

JJ chlapci mám pocit, že tohle téma má být o arduinu jako Mppt regulátoru, ne o tom kdo ho má většího. Samozřejmě tím myslím EGO;)