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Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht
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23.12.2009 17:18
Jonathan 
Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht

Hey,

heute morgen ist offenbar folgendes passiert:

Mein kleiner 20A MPPT PV Laderegler ist ausgefallen (Ursache unbekannt).
Der integrierte Tiefenentladeschutz ist somit ebenso deaktiviert, der Steuerausgang für das Relais, welches den Inverter steuert, ist spannungslos. In Folge schaltet der Inverter ab.
Der Batteriemonitor gibt einen Alarm aus. Ob Über- oder Unterspannung lässt sich nicht sagen.

So war offenbar der Ablauf; ich selbst war nicht vor Ort und rekonstruiere den Ablauf so aus der Erzählung einer Bewohnerin.

Vor Ort habe ich dann folgendes feststellen können, was unabhängig vom Ausfall des Geräts absolut suboptimal ist (der ausgefallene Regler ließ sich einfach wieder reaktivieren durch Trennen und Wiederverbinden zur Batterie):

Trenne ich die Batterie mittels Hauptschalter von der DC Verteilung, schaltet der Inverter relativ wild an und aus bzw. wird vom Tiefenentladeschutz so gesteuert.
Der Strom, der direkt vom Dach kommt, reicht also mal aus, den Inverter unabhängig von der Batterie zu aktivieren und mal eben nicht.

Entsprechend gibt auch der Batteriemonitor einen akustischen Alarm wegen Über- oder Unterspannung aus. Der Inverter zeigt in diesem Zustand entsprechend auch mal "overload" und "low battery" gleichzeitig an.

Eine deutliche Überspannung sollte auszuschließen sein, denn beide Laderegler sind auf 15 V max. Spannung begrenzt und einen Überspannungsalarm sollte es auch erst ab 15V geben. Im Hauptladungsmodus laden beide Geräte mit 14,4V.
Mein FM 80 war im equalization Modus, sprich in Gasungsladung. Er macht das in einem festen Intervall und lädt dann mit 15V. Ich hatte den Batteriemonitor nocht nicht entsprechend konfiguriert, ein Überspannungsalarm sollte entsprechend künftig erst ab >15V ausgelöst werden.
Eventuell war der Alarm also tatsächlich ein Überspannungsalarm, die Batterien waren allerdings bei meiner Ankunft ohne Last bei 12,6V Ladung und der Batteriemonitor misst ja nicht nur einfach die aktuelle Spannung, sondern berechnet den state of charge mittels Shunt - ich bezweifel also, dass der Alarm ein Überspannungsalarm war, zudem die Gasung der Batterien wohl auch eher moderat war.

Also ist unklar, ob der Alarm überhaupt ein Überspannungsalarm war aber in irgendeinem Moment muss die durch meinen Outback FM 80 Laderegler gemessene Spannung bei 16,3V gelegen haben (so erst später in der Statistik nachgelesen). Dies kann durchaus gemessen worden sein, als die Batterie vom System getrennt war und so vielleicht der zur korrekten Messung nötige Widerstand gefehlt hat. Unabhängig von der Batterie sollte aber doch grundsätzlich eine Spannung von über 15V überhaupt nicht möglich sein, die Regler sind ja entsprechend von mir begrenzt worden.

Der Tiefenentladeschutz funktioniert weiterhin alles andere als zuverlässig. Beim Wiederverbinden der Batterie übernehmen alle Geräte wieder ihre Aufgaben, das Relais zur Steuerung des Inverters bleibt aber mal spannungslos (=aus, was nur im Fall einer Unterspannug so sein sollte) und mal brummt es laut, schaltet aber auch nicht zu. Erst beim wiederholten Trennen und Wiederverbinden der Batterie wird es korrekt angesteuert und aktiviert den Inverter. Das ist mir etwas zu viel Lotterie als zuverlässige Regeltechnik.
Letzlich kann der Tiefenentladeschutz ja nur dann zuverlässig arbeiten, wenn separate Leitungen zur Spannungsmessung direkt an die Batterie angeschlossen werden. So wäre sichergestellt, dass der Inverter bei getrennter Batterie nicht arbeiten kann und außerdem grundsätzlich von den ( teils pulsierenden) Spannungen in der DC Verteilung unabhängig wäre, da die Batterie ja durch ihren hohen Widerstand alle Schwankungen durch In- und Output relativ gut weg steckt bzw. ausglättet. Da der Laderegler aber keine separaten v-senses hat und somit zwangsläufig durch den eigenen Ladestrom input verfälscht wird, werde ich mir wohl eine andere Lösung zum Tiefenentladeschutz einfallen lassen müssen.

Grundsätzlich bleibt die Frage, was mit dem Laderegler los ist, weshalb er ausgefallen ist.

Auf solche Ausfälle kurz vor Weihnachten, zudem mit der Unklarheit, was eigentlich tatsächlich passiert ist und ob das System wirklich wirkungsvoll vor Überspannung geschützt ist, können wir wohl alle ganz gut verzichten.

Grundsätzlich kann ich mir aber nicht vorstellen, dass ein Produkt wie ein Outback FM so blöd ist, zu hohe Spannungen zuzulassen, obwohl anders konfiguriert. Bei dem kleinen 20A Laderegler bin ich mir da mittlerweile nicht mehr so sicher aber der geht eben auch nur mit max. 20A an die Batterien, was ja gerade in dieser Jahreszeit erstmal weniger gefährlich ist als die 80A des Outback.

Die Bewohnerin war zusätzlich verunsichert, weil die Batterien wohl ganz gut gegast haben, als die Sonne schien. Das konnte ich dann natürlich wieder nicht nachvollziehen, weil es bewölkt war, als ich ankam. Leichte Bläschenbildung habe ich ja immer, ich schätze, sie hat das etwas überbewertet.
Trotzdem bleibt das mulmige Gefühl, denn eine Ladung mit 16V bei bis zu 100A wäre ja katastrophal, zudem ich derzeit noch keine Absaugvorrichtung für entstehendes Knallgas habe.

Frohe Weihnachten!



_______________

1590 Wp PV, 100A MPPT Laderegler, 500W Windmühle, 500Ah OPsZ Batterie @ 12V

23.12.2009 18:48
frank 

Re: Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht

Hallo Jonathan,

du hast viel geschrieben,
ich versuche das jetzt mal nachzuvollziehen:

20 A MPPT PV Laderegler
Da ist ein kleiner Computer drin, so etwas kann immer spinnen.
Das ein 'Reset' das Ding wieder lauffähig macht lässt nichts gutes ahnen. Versuche ihn zu tauschen, am besten gegen ein anderes Modell,
Würde das auch auch ohne mpp gehen?

Tiefentladungsschutz:
Meine Meinung kennst du ja,
Dein Inverter hat einen grob Schutz (< 11 V oder so),
mehr würde ich nicht verwenden ...

Überspannung
Ohne Last, ohne Batterie, kommt es immer zu Überspannungen bei Pulsern diese sind eher virtuell anzusehen mit einer Last kommt es nicht dazu.

Outback FM
Der Outback FM ist nicht so 'blöd', er muss mit höheren Spannungen,
pulsen, ohne Last (Batterie) kommt es dann zu 'Überspannung'.

12,6 V Ruhespannung
Wie ist das eigentlich zustande gekommen ?
Hatte auch der Der Outback FM das Laden aufgehört ?
Falls ja waren die Batterien recht voll.

Versuche die Geräte möglichst unabhängig zu betreiben
und die Batterie nur im Notfall, Funken, Feuer, ... abtrennen.

Ich hoffe, ich habe dir damit etwas weiter geholfen.


Gruß Frank

_______________

Black: 300
Photovoltaik: 350 Wp
Batterien: 1000 AH 24 V
Wechselrichter: 2 KW (Dauerlast) Trapez 220 V
Notstrom: 3,5 KW Gas Generator
Zuladung: 1,5 KW Netzladegeräte

23.12.2009 19:27
Jonathan 
Re: Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht

Hey Frank,

danke dir für die schnelle Antwort! So in etwa dachte ich mir das ja schon, bin ich erstmal beruhigt. Ich werde den Regler ersetzen, der macht mir schon zum zweiten Mal Probleme. Zum Tiefenentladeschutz: Mein Inverter schaltet erst bei 10,0 V ab. Das ist schon etwas extrem, daher denke ich, ich sollte schon irgendwie für ersatz sorgen. Ist ja auch keiner da, der ständig die Spannung überwacht bzw. darauf aufpasst, dass die Batterie nicht zu tief entladen wird und auch keiner, der nach einer Tiefenentladung sofort den Generator anschmeisst - da fehlt einfach auch das technische Verständnis und ich will den Leuten das auch nicht zumuten.


_______________

1590 Wp PV, 100A MPPT Laderegler, 500W Windmühle, 500Ah OPsZ Batterie @ 12V

23.12.2009 20:05
Sandy 

Administrator

Re: Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht

Jonathan, habe ich deinen Text richtig interpretiert, du kannst die Akkus eventuell auch von deinem Solarregler trennen? Jedenfalls liest es sich so:
Zitat: „Trenne ich die Batterie mittels Hauptschalter von der DC Verteilung, ....“
Wenn ja, so wäre es tödlich für deinen Regler.
Grüße von
Sandy

23.12.2009 20:24
Jonathan 
Re: Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht

Korrekt. Aber: Sicher? Soweit ich weiss, ist es PV Modulen doch relativ egal, ob eine Last (Batterie) anhängt oder nicht? Gilt das nicht nur für Windräder? Wenn nicht, sollte ich das Trennen von der Batterie in Zukunft vielleicht sein lassen


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1590 Wp PV, 100A MPPT Laderegler, 500W Windmühle, 500Ah OPsZ Batterie @ 12V

23.12.2009 21:53
Sandy 

Administrator

Re: Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht

Richtig Jonathan, den PV Modulen ist es egal, so lange die maximale Nennspannung bei z.B. Reihenschaltung von mehreren Modulen im Leerlauf nicht überschritten wird.
Anders sieht es mit dem Regler aus, weil er die Spannung aus dem Akku benötigt, um korrekt zu arbeiten.
Mein Steca Regler hat in der Bedienungsanleitung extra einen Hinweis auf die richtige Anschlussreihenfolge, um Störungen zu vermeiden:

1. Akku am Regler anklemmen
2. Solarmodule anklemmen
3. Verbraucher anklemmen
Dabei wird noch das Abdunkeln der Module empfohlen, bis die Arbeiten beendet sind.
Dieser Regler ist vor Leerlauf geschützt, grundsätzlich sollte dieser Betriebszustand vermieden werden!
Solar Laderegler sind sehr robust, aber ich könnte mir vorstellen, dass eine Fehlfunktion über Stunden böse Folgen haben könnte.
Verliert der Laderegler während einer vollen Sonneneinstrahlung auf die PV Module den Kontakt zum Akku, so passiert folgendes:
Der Regler beginnt zu takten, weil er versucht, die Ausgangsspannung zu begrenzen. Dabei gibt es jedesmal einen Spannungsimpuls, der nach meiner Ansicht durchaus die eingestellte Ladeschlussspannung überschreiten kann.
Nun bekommen deine Verbraucher ebenfalls diese getaktete Spannung, dein Wechselrichter wird natürlich auch in Folge der schwankenden Versorgungsspannung reagieren. Allgemein dürfte diese pulsierende Spannung nicht besonders gut für die Verbraucher sein.
Ob der Regler wirklich zerstört werden kann, weiß ich nicht 100%ig, aber riskieren würde ich einen Leerlauf nicht, jedenfalls nicht mit Absicht.

Grüße von
Rainer
(Sandy)
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Meine Anlage und dazu der Film



24.12.2009 09:14
Jonathan 
Re: Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht

Das klingt sehr plausibel, danke dir! Jetzt erstmal Weihnachten, 2-3 Tage Ruhe von dem Thema

Schöne Feiertage für Euch!


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1590 Wp PV, 100A MPPT Laderegler, 500W Windmühle, 500Ah OPsZ Batterie @ 12V

25.12.2009 17:56
frank 

Re: Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht

Hallo Jonathan,

ich werde den Verdacht nicht los,
daß ich auf dieses Problem im Vorfeld hingewiesen hatte,
wenn auch nicht so deutlich ...

Was genau passiert denn wenn du durch Unterspannung abschaltest ?
Wie wird das System wieder eingeschaltet ?

Eine Abschaltung bei unter 12 V ist höchst kritisch.
So wie ich es verstanden habe schaltest du auch automatisch wieder ein.

Hier kann es bei erhöhter Last, oder je nach Battriezustand zu einem Schaukelzustand kommen.
An, Aus, An, Aus. Solch ein Systemzustand MUSS unbedingt vermieden werden.
Das Problem, sobald die Last weggenommen wird erhöht sich auch wieder die Spannung. Das kann ohne vernünftige Hysterese zu AN / AUS Wechseln im Sekunden Bereich und kleiner führen.

Hierdurch können ALLE elektischen Geräte, Produzenten,
als auch Verbraucher 'sterben', verrückt spielen und es kann noch viel schlimmeres passieren ...

Ich bin mir nicht sicher ob ich dein Anliegen richtig verstanden habe,
aber du willst die Battrien vor den Bewohnern schützen.
Wie soll das funktionieren, müssen die Bewohner dann warten
bis es wieder soweit ist ? Oder manuell eingreifen ?


Gruß Frank

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Black: 300
Photovoltaik: 350 Wp
Batterien: 1000 AH 24 V
Wechselrichter: 2 KW (Dauerlast) Trapez 220 V
Notstrom: 3,5 KW Gas Generator
Zuladung: 1,5 KW Netzladegeräte

26.12.2009 15:40
Jonathan 
Re: Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht

Die Bewohner müssen warten oder den Generator anwerfen, korrekt. Andernfalls (ohne Schutz) ist es relativ vorhersehbar, dass die Batterie Tiefenentladen wird.

Bevor es zur Abschaltung kommt, wird auch akustisch gewarnt, dass die Abschaltung bald passiert (auch time to go wird bei aktuellem Verbrauch in Studen/Minuten angezeigt).
Ein hin- und herschalten, wie du es beschrieben hast, wird verhindert, indem die Ein-/Abschaltschwelle nicht identisch ist. So wird beispielsweise bei 11,9V Abgeschaltet und bei 12,3 erst wieder eingeschaltet.

Abgeschaltet wird nur der Inverter. Die DC Verteilung ist davon also völlig unabhängig. Der Inverter wird mittels Wechselrelais ein- und ausgeschaltet. Aus bedeutet in dem Fall, dass das integrierte Ladegerät weiterhin arbeitet, sobald der Generator läuft. Der überschüssige Strom wird auch weiterhin vom Inverter ins AC Hausnetz eingespeist (automatische Umschaltung).

_______________

1590 Wp PV, 100A MPPT Laderegler, 500W Windmühle, 500Ah OPsZ Batterie @ 12V

26.12.2009 15:45
Jonathan 
Re: Wenn Regeltechnik regelrecht verrückt macht

Bedient wird von den Bewohnern also nichts, abgesehen vom Batteriemontor, welcher Infos über Ladezustand und time to go ausgibt. Dieser ist im Wohnbereich. Weiterhin bedienen sie den Generator. Der wird angeworfen und aus gemacht. Die gesamte Regeltechnik und Umschaltung läuft automatisch, meine Anlage wird entsprechend auch bald völlig verkleidet, damit niemand seine Finger irgendwo hin stecken kann, wo sie nicht hingehören


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1590 Wp PV, 100A MPPT Laderegler, 500W Windmühle, 500Ah OPsZ Batterie @ 12V

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Ãœberspannungsalarm   Wechselrichter   Netzladegeräte   Ladeschlussspannung   Inverter   Batterie   Tiefenentladeschutz   Anschlussreihenfolge   Bedienungsanleitung   regelrecht   Spannung   Regeltechnik   Sonneneinstrahlung   Batteriemonitor   grundsätzlich   verrückt   Laderegler   Versorgungsspannung   Batterien   Tiefentladungsschutz

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