PWM-Solarbatterieladegerät für 192-V-Batterie

Ich habe für meine 192V Solaranlage einen Solarregler gekauft, der nicht wie beworben funktioniert (statt MPPT, arbeitet mit ON-OFF Zyklen - chinesische Abzocke - aber das ist Offtopic). echter PWM-Controller. Dabei bin ich auf folgendes Schema gekommen:

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Das PV-Array hat eine maximale Spannung von 340 V und einen maximalen Punkt bei 270 V. Der eigentliche Controller verbindet die PV direkt mit der Batterie, bis die Spannung 232 V erreicht. Dann trennt es die Verbindung, bis die Spannung auf 216 V abfällt, wenn es die PV wieder verbindet. Zyklus wiederholt. Das lädt den Akku nicht vollständig auf. Durch die Verwendung eines variablen Arbeitszyklus (erzeugt mit einem Arduino) möchte ich die 3-stufige Batterielademethode reproduzieren.

Seien Sie jetzt sanft zu mir, dies ist mein erstes Projekt und alle Hilfe wird geschätzt. Lassen Sie uns über die „WARNUNG: Hochspannungsmeldung“ springen. Wird berücksichtigt :)

Der Snubber vom IGBT wird nach denen meines Controllers hergestellt. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Controller keine Gate-Widerstände/Dioden, keine Widerstände zwischen Gate und Source und einen großen 1uF/450V-Kondensator zwischen PV+ und B+ hat.

In Bezug auf IR2110 weiß ich, dass die Verwendung als High-Side-Treiber eine Bootstrap-Schaltung erfordert. Da die IGBTs in der ersten Stufe kontinuierlich geschlossen sind (100% Einschaltdauer), möchte ich eine isolierte duale Stromversorgung (B1 - von der 192-V-Batterie gespeist) verwenden, um den Arduino (5 V) und den IR2110 (5 V / 12 V) mit Strom zu versorgen ).

Die Frequenz, mit der ich die Schaltung getestet habe, liegt bei etwa 100 kHz. Es funktioniert gut, bis ich eine große Last anlege (ich habe 24 V auf der PV-Seite und 2 Halogen-Autoglühbirnen in Reihe am Ausgang angelegt, mit variabler Leistung, sodass der Ausgang etwa 13 V beträgt), in dem Moment, in dem zufällig der Arduino-Controller entweder zurücksetzt oder sperrt. Ich bin ratlos! Ich habe keine Ahnung, warum das passiert. Wenn die Last kleiner ist (wie beim Versuch, eine 12-V-Batterie zu laden), funktioniert die Schaltung ohne Probleme.

Scheint, dass die Resets / Sperren des uC aufgrund eines hohen Bodensprungs aufgetreten sind. Ich bekam zwischen PV- und B- ein Potential von über 1000 V (über die Skala meines digitalen Voltmeters). Ich fügte C2 hinzu und die Dinge beruhigten sich.

Ich habe einen seltsamen Messwert auf meinem Oszilloskop zwischen Punkt A und B, von dem ich keine Ahnung habe, was es bedeutet. Ist diese Lektüre in Ordnung? Tritt auf, wenn die Einschaltdauer unter 20-30 % liegt. Frequenz 100 kHz.

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Danke !

Beginnen Sie mit einer Simulation, um sicherzustellen, dass Sie alle Grundlagen abgedeckt haben. Machen Sie so lange weiter, bis Sie zufrieden sind. Modellieren Sie bei Bedarf jedes Teil (z. B. das IR2112) mit viel Liebe zum Detail. Probieren Sie so viele Szenarien wie möglich aus. Geh ins Bett. Wachen Sie mit neuen Szenarien auf, die Sie ausprobieren können. Tun Sie dies mehrere Tage lang und bauen Sie dann einen Prototyp.
Sie benötigen eine Induktivität in Ihrer Schaltung. Es hört sich so an, als ob Ihr Ziel darin besteht, die Spannung des Solarmoduls auf einem bestimmten Niveau (dem maximalen Leistungspunkt) zu halten. Die Grundidee besteht also darin, einen Abwärtswandler zu bauen und dann den Arbeitszyklus zu erhöhen, wenn PV+ > Vmpp ist. Und umgekehrt.
Ich habe nicht vor, einen MPPT-Controller zu bauen. Ich möchte nur PWM. Der PV Vmp beträgt 240 V, sodass die Verwendung eines Abwärtswandlers keinen tatsächlichen Gewinn bringt. Das Ziel ist es, eine konstante Batteriespannung in den Absorptions- und Float-Stufen aufrechtzuerhalten.
Es erhöht die Komplexität, aber eine Induktivität und eine Schwungraddiode nehmen die PWM und wandeln sie in eine echte linear variable Batteriespeisung um. Wenn der Eingang wie im Diagramm angegeben maximal 300 V 30 A beträgt, wird es interessant, eine große Kappe über IGBTs in die Batterie zu stecken. Was ist eigentlich PV Vmp , Imp, Voc?
Mihai - hast du das gebaut oder ausprobiert? Die 1 uF von PV+ zu B+ scheint keine gute Idee zu sein. Was sie im Sinn hatten, ist nicht offensichtlich. Dies würde sich aufladen, wenn die IGBTs ausgeschaltet sind, und sich beim Einschalten in sie entladen. Wenn PV auf 300 V Voc geht und die Batterie beispielsweise 200 V beträgt, dann ist 1 uF Energie = nur 0,005 J, also bei 60 Hz = 0,3 W, also kein großer Heizeffekt. Aber der Zweck ist unklar, es sei denn, sie erwarten eine induktive Last. Das Hinzufügen einer Induktivität in B+ auf der Batterieseite von IGBTs und einer Diode an Masse macht dies zu einem "richtigen" Abwärtswandler und ermöglicht eine viel glattere Behandlung von PV-Modulen.
Dieses PWM-Schema erzeugt auch jedes Mal, wenn die IGBTs einschalten, große Transienten in der Batteriespannung, was von keiner Elektronik, die von den Batterien gespeist wird, besonders geschätzt wird.

Antworten (2)

MPT-Ladegeräte suchen nach dem maximal erzeugten VI, aber die Open-Loop-Methode zum Einstellen der PV-Spannung auf (ich erinnere mich) 80 +/- 5%, wo sie mit dem Solar-E-Eingang abfällt und sich mit der Umgebungstemperatur ändert.

Sie haben angegeben : „Das PV-Array hat eine maximale Spannung von 370 V und einen maximalen Punkt bei 300 V. Der eigentliche Controller verbindet den PV direkt mit der Batterie, bis die Spannung 232 V erreicht. Dann unterbricht er die Verbindung, bis die Spannung auf 216 V abfällt, wenn er den PV anschließt zurück"

Somit ist Voc = 370 VDC geschätzt. Vpmt = 80 % von 370 = 296 V ist ein bequemer Arbeitszyklus für eine feste PWM. Ein Tracking-Design erfasst den dv/dt beim Sweeping von PWM und verfügt über einen Regelkreis zum Verfolgen von Spitzenwerten.

Dann benötigen Sie einen weiteren Abwärtsladeregler mit CC- und CV-Steuerung mit UVP-Schutz für den Fall, dass Vpwm durch übermäßigen Bedarfs-Versorgungsstrom abfällt. Dies regelt den CC-Zielpegel mit einem 50-mV-Strom-Shunt R oder einem High-Side-Strommess-IC.

Oft hat jedes PV-Modul seine eigene PWM im Fall von Teilschatten, da die effektive Reihenimpedanz von Reihen-PC-Zellen schnell ansteigt, wenn ein Sonnenschatten auftritt.

Mal sehen, was Ihre minimale PV-Impedanz ist.

Was wir wissen.

  • Vpmt= 200 V

Was wir nicht wissen

  • Pmax des PV-Generators, RdsOn der MOSFETs, Batterietechnologie, Kapazität usw. usw.

  • Nehmen wir eine Zahl wie 40 kW, dann ist der ESR des PV-Panels mit "Quasi-Stromquelle" Pd = V ^ 2 / ESR

    • also ESR= ​​1 Ω und Imax = 40kW/200V=200A

  • Wie wählt man RdsON von MOSFETs für den CC-Modus?

    • Sie wollen keine massiven Kühlkörper oder übermäßigen Tj-Anstieg, daher gilt als Faustregel <1 % Verlust pro Gerät. oder RdsOn von 10 mΩ

Dies sind nur Richtlinien.

Aufladen im Burp-Modus (Ein-Aus) Die Verwendung einer in Reihe geschalteten Glättungsdrossel ist im Grunde eine andere Methode der DC-DC-Wandlung mit Hysterese und einer Drossel, die > Imax bewertet ist, und die Impedanz der Drossel bestimmt die benötigte Schaltfrequenz, so dass sie hoch ist größer als der ESR der PV Dies liegt im Bereich von 10 kHz bis 1 MHz. Wenn die Ströme zu hoch sind, wird ein Boost-Regler verwendet, um PV DC-DC auf eine höhere Spannung wie 800 V anzuheben, für die Zwischenstufe dann Buck zur Batterie, um Leitungsverluste in Kabeln und MOSFETs zu minimieren, jedoch auf Kosten einer höheren Leistung HV Siliziumnitrid-FETS oder IGBTs.

Ich denke, 200 V sind eine hoch genug Spannung für mich. Ich habe mich entschieden, mit höheren Spannungen zu arbeiten (als die standardmäßigen 12-48 V, die übliche Solarladeregler verwenden), da es größere Verluste gibt, um die 300-V-PV-Spannung auf 48 V zu senken und sie dann mit dem Wechselrichter wieder auf 230 V AC anzuheben. Ich fühle mich auch nicht wohl dabei, fingerdicke Batteriekabel zu haben, um den Strom von >100 A abzudecken, der für meinen 5000-W-Wechselrichter erforderlich ist. Bei Verwendung eines 192-V-Batteriesystems habe ich nur 25 A Strom bei maximaler Wechselrichterleistung.
5kW kein Problem, kluge Wahl. Stellen Sie sicher, dass sg in jeder Zelle oder Batterie ESR routinemäßig überwacht und monatlich oder jährlich aufgezeichnet wird. Bei mehr als 2 % Fehlanpassung. führt zu beschleunigtem Zellverschleiß bei Vollladung, dann sind aktive Balancer erforderlich.

Die 1 uF von PV+ zu B+ scheint keine gute Idee zu sein.
Was sie im Sinn hatten, ist nicht offensichtlich – es sei denn, sie rechneten mit einer induktiven Last ohne anderen Spike-Schutz.

Dieser Kondensator würde sich aufladen, wenn die IGBTs ausgeschaltet sind, und beim Einschalten Energie in sie abgeben. Wenn PV auf 300 V Voc geht und die Batterie beispielsweise 200 V beträgt, dann ist 1 uF Energie = nur 0,005 J, also bei 60 Hz = 0,3 W, also kein großer Heizeffekt. Aber der Zweck ist unklar, es sei denn, sie erwarten eine induktive Last.

Das Hinzufügen einer Induktivität in B+ auf der Batterieseite von IGBTs und einer Diode an Masse (wodurch der Strom verarbeitet wird, sodass keine induktive Spitze auftritt) macht dies zu einem „richtigen“ Abwärtswandler und ermöglicht eine viel reibungslosere Behandlung von PV-Modulen. Andernfalls werden die 330uF 400V in Impulsen in die Batterien entladen. Dies ermöglicht entweder einen ordnungsgemäßen MPPT mit angemessener Kontrolle oder eine optimierte Panel-Nutzung durch Anpassen des PWM-Tastverhältnisses.

Ist die PWM 60 Hz wie gezeigt? - das ist für die meisten Anwendungen eine sehr niedrige Frequenz.

PWM-Solarbatterieladegerät für 192-V-Batterie
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