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DC- DC- Wandler in der Praxis
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05.02.2009 10:44
Harald 
DC- DC- Wandler in der Praxis

Ich habe den Vorschlag von Sandy (Rainer) angenommen, und beginne mit einigen Links zu Thema.

Bei Interesse könnten hier alle Beiträge, Leitfäden und Schaltungen zum Thema
Stepp Up- Wandler eingebracht und nachgelesen werden.

Ich habe einen DC- DC Wandler von 12V nach 24 V vorliegen. Werde einmal austesten
ob er sich auch noch mit 6V betreiben lässt, und dann hier über den Test berichten.
Bei Gelegenheit und Zeit werde ich auch die Spannungsverdoppler Schaltung aufbauen und Testen.

Habe zum Thema DC- DC- Wandler eine sehr gute Beschreibung mit allem für und wieder gefunden.
Ich werde den Autor einmal anschreiben und das Problem mit der Ausnutzung der unteren
Generatorspannungen schildern. Eventuell gibt es eine bezahlbare und gute Lösung dazu.

Beschreibung:
http://www.user.fh-stralsund.de/~emasch/...w_how_power.pdf

Schaltregler Grundlagen :
http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html#up


Kleine Schaltung:
http://www.strippenstrolch.de/1-4-11-step-up-wandler.html

Noch eine Schaltung:
http://www.df1ty.de/dc_dc_wandler.pdf

An alle Benutzer: Sollten wir das in dieser Art so weiterführen?
Wenn Ja, wird wohl nicht jeder Beitrag zum Erfolg führen, es werden Diskussionen aufkommen.
Persönliche Angriffe auf einen Anwender oder Person sollten wir dabei aber unterlassen,
auch wenn einmal "Mist" zum Thema berichtet wird.

Grüße
Harald

Nachtrag: Anfrage für einen passenden DC- DC Wandler läuft!

Hier der Link zu den DC- DC- Modulen:

http://www.fortecag.de/113001-Zm9sZGVyaW...5305_suche.html

05.02.2009 15:49
Sandy 

Administrator

Re: DC- DC- Wandler in der Praxis

Moin Harald,
zunächst danke, dass du meinen Vorschlag umgesetzt hast, den neuen Thread für den Step Up Regler aufzumachen. Der Gedanke kam mir deshalb, weil das Thema einen separaten Platz hier im Forum verdient hat und eigentlich nicht in der recht simplen Schaltung von mir, die ich seinerzeit nur aus Neugierde baute, untergehen sollte. Im Kleinwindanlagen Forum, das ich immer noch als tolle Plattform für uns Hobby Windrad -Betreiber schätze, gibt es inzwischen eine Vermischung von Beiträgen, die den Besucher, der zum ersten Mal die Seiten besucht, restlos verwirrt und die Moderatoren zur Verzweiflung treibt.
Zum Thema:
Mit diesem Thread können wir vielleicht erreichen, den Step Up Regler im Zusammenspiel mit dem Black Windgenerator zum sicheren Funktionieren zu bringen.
Das eigentliche Problem ist nicht, einen Step Up Regler zu bauen, sondern ihn so anpassungsfähig zu machen, dass er nicht letztendlich zu Verlusten führt. Die rechtzeitige Abschaltung, wie von mir mit der Trafoschaltung praktiziert, könnte eventuell nützlich sein.
Ein großes Problem ist die Anpassungsfähigkeit an die Systemspannung, die bekanntlich nicht konstant ist. Auch hier hätte ich einen Vorschlag zu machen: Es könnte u. U: ein Solarladeregler Abhilfe schaffen. Er sollte nach meiner Einschätzung, zwischen Step Up und Akku geklemmt, die nötige Anpassung bringen Nach meinen vielen Beobachtungen ist in dem Bereich, den wir ausnutzen wollen, eine recht gleichmäßige und ruhige Leistungsentfaltung vom Black zu erwarten. Gefährlich wird es in dem Moment, wenn der Black z.B. von einer Böe getroffen wird und dann richtig „die Post abgeht“. Genau hier wäre meine kleine Schaltung nützlich und könnte den Step Up ausschalten.
Mir ist bekannt, dass es Regler mit Strombegrenzung gibt. Ob diese im Zusammenspiel mit dem Black funktionieren, weiß ich leider nicht.
Grüße von
Rainer

P.S. Es sollte hier im Forum kein Problem werden, mal Mist zu schreiben Wir sind doch alle nur Menschen.

05.02.2009 16:12
Hermann 

Administrator

Re: DC- DC- Wandler in der Praxis

Hallo, zusammen
gut Rainer, ich denke, dass wir das zusammen hinbekommen.
Und fehlerfrei sind wir alle nicht, da können wir nur dazulernen, wenn mal was nicht so toll ist.
Zum Thema:
Strippenstrolch ist eine gute Adresse. Der Betreiber hat ein Forum eingerichtet, nach
gleicher Vorlage, wie das unsere. Dort kann man auch Fragen stellen und wird mit sehr
viel Einsatz. geholfen.
Der Betreiber Stephan ist sehr nett.
Hier wollte ich mal den Step-up verlinken den ich gebaut habe und er funktioniert
auch super. Man kann durch verändern der Teile einiges verändern.
http://www.uwe-freese.de/hardware-projek...ronik_dcdc.html
den LM2577 ADJ gibt es billig um die 3 Euro
eine Anpassung an unserem Black 300, im Schwachwindbereich ist allerdings noch
nicht fertig.
_______________

Beste Grüße Hermann
eMail : hermann@mahnecke.de

06.02.2009 12:08
Harald 
Re: DC- DC- Wandler in der Praxis

Hallo Hermann und Sandy

habe so verschiedene Links zum Elektronikbasteln abgespeichert. Was mir nur fehlt, ist die Zeit um verschiedene Schaltungen nachzubauen.
Im Forum Kleinwindanlagen hatte ich Kontakt zu einem freundlichen Anwender aus dem Schwarzwald. Dieser hatte auch im Null Komma nix Platinen zu gewissen Schaltungen hergestellt, und ist in Sachen Elektronik kein Laie. Müsste ihn auch einmal in Sachen DC- DC- Wandler kontaktieren. Eventuell ließt er auch diese Zeilen.
Es wird wahrscheinlich doch eine gewisse Zeit vergehen, biss ein geeigneter Aufwärtswandler für variable Eingangsspannung gefunden wird.
Von Interesse währe natürlich zu wissen, bei welcher Spannung (unter 12 V) sich welcher Strom einstellt, gemessen an verschiedenen Widerständen oder einer 6 V Batterie. Den Laderegler würde ich in diesem Fall bis auf den Gleichrichter weglassen. So währe eventuell Daten für einen passender Wandler zu finden.
Wie verhält sich der "Schwarze" dann unter Last bei geringem Wind?
Noch etwas: wie ja bekannt ist, kann zum Beispiel ein passender Wandler bei 6 V Eingangsspannung und bei 1 A Eingangsstromfluss? Am 12 V Ausgang wird nur noch die Hälfte minus die Verluste zu messen sein, also weniger als. ½ A Strom. Beim Abwärts wandeln verhält sich der Strom dann umgekehrt.

Grüße
Harald

07.02.2009 20:35
Sandy 

Administrator

Analyse unterer Leistungsbereich

Moin Harald,
um deine Frage nach dem Verhalten des Black 300 zu beantworten, habe ich eine Datenaufzeichnung gestartet.
Aufgezeichnet wird einmal der DC Strom über meine Schaltung und die Frequenz (Damit indirekt die Drehzahl). Die Windgeschwindigkeit wird von meiner TFA Nexus Wetterstation aufgezeichnet.
Sollte die Windgeschwindigkeit weiterhin so bleiben wie gehabt, könnte ich bald Ergebnisse haben.
Grüße von
Rainer

Nachtrag 09.02.2009
Das erste Diagramm habe ich im Thread "Schwachwind Ladeschaltung", Seite 3 eingesetzt.

Nachtrag 10.02.2009
Hier habe ich das zweite Diagramm:

16.02.2009 11:50
Harald 
Re: DC- DC- Wandler in der Praxis

Hallo zusammen,

@ Rainer: welche Spannung liegt so im Mittel bei 30 mA an?

hier noch ein Link zu einem Spannungsverdoppler mit wenigen Bauteilen.
Eingang 6 bis 12 V, Ausgang 12 bis 24 V
http://home.berg.net/opering/projekte/7/index.htm
Der Wandler schafft um die 30 W

Gruß
Harald

Hier noch eine andere Möglichkeit:
http://www.patent-de.com/20061012/DE202006009948U1.html

16.02.2009 21:39
Sandy 

Administrator

Re: DC- DC- Wandler in der Praxis

Moin Harald,
genau hier liegt das eigentliche Problem: Die Spannung ist bei 30 mA nicht immer gleich. Die Systemspannung kann bei mir unter Last zeitweise bis auf 12,20 V absinken. Im Mittel liegt sie jedoch jetzt im Winter bei 12,70 V. Wie du dir vorstellen kannst, wird die Spannung bei einer Akku Kapazität von 190 Ah mit einem Ladestrom von 30 mA nicht gerade ansteigen. Also ist es durchaus möglich, dass die Spannung in meinem Fall zwischen 12,20 und 14,00 V(Dafür sorgt die Solaranlage) liegen und der Strom beim jetzigen Stand meiner Schaltung zwischen 0 – 91 mA pendeln kann.
Wohlgemerkt: Die Messkurve oben entstammt meiner Schaltung für die geringen Windgeschwindigkeiten.
Nun zum Step Up Regler: Nach meiner Meinung müsste der Strom über diesen Regler von vornherein begrenzt werden. Eine Abschaltung wäre somit wie in meiner kleinen Schaltung nicht notwendig. Damit dürfte auch das Problem der Anpassung an die schwankende Systemspannung zu lösen sein.
Der Black 300 beginnt bei mir, seit ich den selbstgebauten Schottky Gleichrichter installiert habe, schon bei ca. 1,8 m/s – 2 m/s mit der Hauptladung, ohne die „Schwachwindschaltung“. Der neueste Laderegler vom Black 300 hat nach meinem Wissen ebenfalls Schottkys verbaut.

Noch eine kleine Rechnung: Bei 1,8 m/s beträgt die im Wind enthaltene Leistung, auf die Rotorfläche vom Black 300 bezogen, 4,2 W !!!

Mir geht es mit der Schaltung nur darum, die Steuerverluste auszugleichen und den geringen, bei mir hier fast ständig wehenden Wind, auszunutzen. Also sind die Anforderungen in Bezug auf die Leistung unseres Step Up Regler gar nicht so gewaltig. Wichtig ist, wie bereits schon mal erwähnt, dass er den Windgenerator nicht abwürgt.
Grüße von
Rainer

18.02.2009 07:51
Harald 

Hallo Rainer,

Da die Batterien je nach Ladezustand einen unterschiedlichen Innenwiderstand haben, ändert sich auch Ladestrom und die Systemspannung entsprechend.
12,7 V Klemmenspannung an der Batterie sind im Ruhezustand in Ordnung.
Wenn Strom auch nur im mA Bereich fließt liegt die Erzeugte Spannung ja immer, wenn auch nur geringfügig über der anstehenden Systemspannung gemessen an den Batteriepolen wie Du ja schon berichtest hast.
Eventuell wirst Du mit den 30 bis xx mA Schwachwindladestrom die Batterieselbstentladung ausgleichen können. Hier ist schon mit geringem Aufwand ein Erfolg erzielt worden. Aber wie gesagt "mann" strebt halt immer nach etwas besserem.
Ob der Aufwand mit einem Wandler den Mehrertrag rechtfertigt steht noch in den Sternen. Hier muss noch Experimentiert werden.
Mit den Schottky Dioden hast Du ja schon eine gewisse Verbesserung in Punkto Ladestrom bei kleiner Generatordrehzahl erreicht.
Im Grunde ist ja kaum noch eine Mehrleistung aus dem Black herauszuholen.

Grüße
Harald

22.08.2013 22:30
Wildbiene 
Re: DC- DC- Wandler in der Praxis

Hallo,
(schreibe hier bei DC-DC, da beide Abteilungen für mich zusammen gehören)

habe
1) komplette Abteilung "Schwachwind Ladeschaltung" durchgearbeitet
und danach
2) "DC- DC- Wandler in der Praxis"

letzter Eintrag
zu 1) ist vom 2012-03-28
zu 2) ist vom 2009-02-18

3) Den Schaltplan von Sandy, vom 2009-01-19 find ich super,
nur, die Trafos bereiten mir Sorgen, wo bekomme ich die her?
gehe ich recht in der Annahme:
Primärspannung 24 V
Sekundärspannung: 24 V

Hinweis: es reichen auch zwei Trafos in "V-Schaltung"

4) Was ich wohl überlesen habe ist der Schaltplan, zur Einbindung dieses "Schwachwind-Kondensators"
kann mir da jemand auf die Sprünge helfen?

5) Ist denn mittlerweile jemand weitergekommen mit einem "DC-DC Wandler" für Schwachwind Optimierung?
---------------------------------------------------

Habe in meiner "Energiezentrale02" Black 600 mit Controller an Batteriebank 12V ca. 1KWh & Wechselrichter Sinus 1000VA
zur Unterstützung meiner Energiezentrale01 ca 100 m entfernt
PV 15 KWp mit Batteriebank 24V ca. 8 KWh mit Wechselrichter Sinus 3000VA
Wenn Sonne scheint lade ich Batterie, wenn Sonne nicht scheint, entlade ich Batterie,
habe komplettes Haus, außer E-Herd & Waschmaschiene am Wechselrichter
Warmwasserspeicher ca. 100 ltr wird über Thyristorsteller nur geladen mit Sonnenstrom.

In jeder Zentrale eine Kompaktsteuerung "LOGO! 12/24 RCE" mit TCP/IP Anschluss
zur Steuerung aller Funktionen.
Ausgewählte Parameter kann ich über WLAN jederzeit auf meinem Smart-Phone überprüfen!
und ich kann die Geräte von meinem Arbeitsplatzrechner aus programmieren.

ZUM Black 600:
Einweg.Drehstrom-Brücke gegen Controller/ Batterie-Minus zur Messung Generatorspannung
Generator.Phase L1 gegen Controller/Batterie-Minus zur Messung Generatorfrequenz.
so das ich eine "Schwachwind-Schaltung" jederzeit frequenzgenau ein- & ausschalten kann.
!! Nur welche???

und zum Schluß:
Bei welcher Drehzahl sollte ein separater Überdrehzahlschutz eingeschaltet werden?

mfg

Georg

24.08.2013 21:00
Sandy 

Administrator

Re: DC- DC- Wandler in der Praxis

Moin Georg,
Herzlich Willkommen bei der Black Familie

Jetzt zunächst etwas generelles zu den Ladeschaltungen für geringe Windgeschwindigkeiten. Diese Schaltungen sind nicht in der Lage, die physikalischen Grundsätze außer Kraft zu setzen. Wir können bei einem Rotordurchmesser von z.B. 116 oder 160 cm keine Wunderdinge erwarten, wenn der Wind mit 1,5 m/s weht. Meine Schaltung hatte ich nur gebaut, weil ich alles aus den Generatoren rauskitzeln wollte. Tatsächlich habe ich nach der Rückkehr meines Black 300 innerhalb der Inselanlage diese Schaltung sofort wieder aktiviert. Über das Jahr gesehen reicht diese Energie aus, die Steuerungsverluste auszugleichen. Dies wollte ich nur gesagt haben, bevor du zu große Erwartungen hegst.

Meine Schaltung: Auf dem Schaltplan hatte ich die Typenbezeichnung von Reichelt EL angegeben und hatte deshalb keine Angabe zur eigentlichen Primärspule gemacht. Die Trafos sind ganz gewöhnliche Teile mit 230 V Primärseitig und 24 Sekundärseitig. Schaltungstechnisch werden die Trafos in meiner Schaltung im umgekehrten Modus wie eigentlich vorgesehen verwendet. Die 24 V Ausgänge werden auf den Generator geklemmt, damit wir auf der 230 V Seite eine Spannungserhöhung erzielen.
Zwei Trafos würden eine schiefe Belastung bedeuten, was wir vermeiden sollten.

Kondensatorschaltung: Es wird ganz simpel ein Elko mit dem Minuspol auf Minus der Anlage und Plus auf einen der Außenleiter vom Generator geklemmt. Nach meinen Erfahrungen sind 1000 µF ausreichend und müssen nicht zwingend abgeschaltet werden, wenn der Gen auf Drehzahl kommt. Du kannst natürlich eine entsprechende Schaltung bauen, die Herstellung scheint für dich kein Problem zu sein. Damit könnte dann ein größerer Elko verwendet werden.

DC/DC Wandler: So ein Teil könnte nach meiner Meinung nur eingebunden werden, in dem eine Umschaltung zwischen Wandler und Laderegler eingebaut wird. Somit müsste ein separater Drehstrom-Brückengleichrichter eingesetzt werden, der den Wandler versorgt. Nach meiner Ansicht ist eine Umschaltung auf der AC Seite weniger problematisch. Natürlich ließe sich auch mit IGBTs auf der DC Seite arbeiten, aber da dürften die Kosten etwas zu hoch werden.

Abschaltfrequenz für die Schaltungen: Meine Trafoschaltung hat einen relativ hohen Innenwiderstand. Als ich bei meinem aktuellen Black 300 die Schaltung wieder aktivierte, hatte ich einfach beobachtet, wann keine Stromerhöhung mehr erfolgt und habe hier den Abschaltpunkt festgelegt.

Bei der Kondensatorschaltung liegt die Abschaltfrequenz bei etwa 450 Hz.

_______________

Grüße von
Rainer
(Sandy)
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