Sistem fotovoltaic offggrid de joasa si de inalta tensiune

[cavit]

 Joasa se refera la 12-24v si inalta la 120-400v.

se stie ca e foarte dificil de a transporta energia electrica le tensiune joasa chiar si pe cativa metri, 12 sau 24 v e improprie pentru a transporta energia de la aria fotovoltaica la baterii, in afara ca necesita sirme groase si scumpe si greu de cablat mai are tendinta sa ia si foc in caz de contacte proaste, o solutie ar fi tensiuni mai mari, pana la 1000v, 120v e suficienta, bateria consta in 10 acumulatori de 12 in serie totusi acesta baterie are mai multe neajunsuri fata de una de 12v, este mai scumpa pentru aceeasi energie stocata ca in varianta de 12, are durata de viata mai scurta si probleme cu egalizarea, se poate construi totusi un sistem pe 12-24 in care circuitul de joasa tensiune sa fie foarte scurt de la regulator pana la baterie si de la baterie la invertoare, asta presupune realizarea unor regulatoare de incarcare coboritoare de tensiune, sa zicem de la tensiuni de 100-400v la 12-24,acesta va consta intr-o sursa foreward coboritoare cu trafo, fiind raport asa mare intre tensiuni invetorul buck nu merge bine, sistemul poate consta sa zicem in 2 siruri de panouri cu cate un astfel de regulator pentru asigura o redondanta si posibilitatea de hot fix, acumulator de 12 sau 24 si 2 invertoare.

 

 Regulatorul e destul de simplu de facut sursa pwm e stabilizata le iesire pentru asigura incarcarea corecta, nu trebuie filtrata pentru asigura ceva impulsuri necesare prevenirii sulfatarii si stratificarii placilor, pe structura de baza se poate adauga si un modul MPPT, acesta citeste tensiunea la intrare si ajusteaza factorul de umplere la PWM,  stabilizarea de la iesire are prioritate fata de MPPT, in momentul cand bateria e incarcata bucla MPPT se inrerupe si intra bucla de stabilizare a tensiunii la iesire. In varianta fara MPPT tensiunea la intrare e data de de raportul de transformare sursa functionind in unda continua pana se atinge tensinea de incarcat pe baterie, acest raport se poate alege ca fuctionarea sa fie in vecinatea MPP, absenta MPPT nu duce la  degradarea semnificativa a randamentului.

 

Am in functiune un sistem cu bateria pe 120v cu 2 siruri+ 1 generator eolian cu incarcare directa si control cu dump load+2 invertoare, totusi consider ca varianta cu bateria la 12v e mai buna, si intentionez sa mai fac unul asa.

  Circuitul de joasa tensiune fiind foarte scurt nu pune probleme deosebite, pentru o si mai mare simplitate de cablare la iesirea regulatorului vine o dioda schottky dubla cu prindea cablurilor prin surub sau se poat folosi mosfet cu conectoare cu surub pentru a asigura o redresare sincrona.

 

 Sunt pe piata si asfel de regulatoare cu tensiune mare de intrare care scot 24v dar sunt foarte scumpe.

 

 In varianta in care regulatorul nu are instalat MPPT se poate conecta in paralel cu el si un invertor ongrid, pentru a transmite surplusul de enegie in retea.

aceste invertoare ongrid sunt de regula neizolate, transformerless, dar regulatorul are transformator si asigura izolarea ariei pv de restul instalatiei.

 

 In occident filosfia actuala e de renewable +storage, deci sistem cu baterii si invertor ongrid.

Editat Septembrie 18, 2015 de cavit

[Vizitator gica contra]

Daca consideri ca varianta pe 12V, e mai buna ca cea pe 120V, spune-mi te rog, cum vezi construirea unui invertor 12V/230Vac, la vreo...sa zicem 4-5Kw.

[cristi_908]

Eu merg pe sistem de 24v si 1200 Ah am 10 panouri Inseriate 310v cc si la incarcare am o sursa de 3 Kw cu mosuri sic si diode sic cu frecventa mare cu randament bun peste 94 % la putere maxima si peste 97 % la putere mica,exista MPPT cu tensiuni mari de intrare dar costa mult,la eoliana folosesc tot 300vcc si o sursa tot de 3 Kw perderile find foarte mici sursele sant aproape de acumulatori invertor am de 4 Kw cu cabluri groase si scurte invertorul l-am modificat cu mosfeturi sic in puntea H si redresarea de 320vcc a invertorului am pus diode sic deci randamentul invertorului e de peste 90 % eu sant foarte multumit de modificarile pe care le am facut.

[cavit]

Deci este o solutie buna pe care o folsesc si altii, am si eu o sursa cu sic zfet 2x c2m0080120d cree in semipunte si 2 diode sic schottky 20a 1200v pentru a incaraca acumulatorul de 120 v cu generatorul cand nu e soare, merge foarte bine, cu stgw 39nc60vd pierderile in tranzistori la 50 khzz si 2 kw erau de caa 50 w iar cu sic zfet, desi sunt destul de mititele pierderile sunt doar de 15 w, practic le-am inlocuit pe primele si am modificat tensinea de comanda pe 20v.

 Invertor de 3kw la 12 exista am vazut unul chiar de 5kw, pentru  mai mult. 24 cum are @ cristi 908.

 

In legatura cu comanada la sic zfet sau dmos, am o nedumerire, adresata lui cristi 908, cum ai reusit sa modifici tensiunea de comanda a invertorului deja existent pe 20v?

 

 Alt aspect la comanda acestora este negativarea, intial am construit sursa auxiliara a comenzii cu 2 tensiuni duble +20v si-5v dar fiindca driverii mei erau doar la 20v am renuntat la negativare si am folosit doar +20v m-am indoit putin ca merge bine, dar au mers fara probleme, ambele tipuri de driver pe care le-am folosit au 20v , ir2113 si optpcuploarele speciale pentru sic fet.

 specialistii sugereaza ca in fapt nu e nevoie de negativare daca sunt folosite drivere rail to rail ca cele pe care le folsesc eu, si cand nu se folosesc frecvente foate mari de la 200 khz in sus.

 

 Dupa parerea mea nu este o situatie asa de rea chiar si daca mai ramine un pic de conductie la trazistorul pereche caci la tensiuni mici de poarta curentul de saturatie e foarte redus spre deosebire de cele cu siliciu, probabil negativarea se ia ca o masura suplimentara de siguranta deoarece tensiunea de prag pe poarta e relativ mica caa 2-3v.

 

 Am comandat acum tot sistemul cu carbura de siliciu, zfet pentru auxiliara c2m1000170d si pentru forta c2m0025120d

 

 Acum se gasesc si la tme si sunt ieftine fata de altii, pentru acelesi caracteristici cap pe cap sunt chiar mai ieftine ca cele cu siliciu.

 

revenind la chargerul coboritor diodele sic schottky sunt improprii pentru 12 sau 24 caci au tensiunea directa destul de mare de1,2v sepot folsisi diode schotthy cu siliciu sa mai bine redresare sincrona cu mosfet cu siliciu ceva la 70 -100v.

Pentru 120 sunt numa bune.

[ionpat]

pt cine are distanta mare de la panouri la acumulatori,

ce solutii avem pt reducerea pierderilor ??

distanta fiind cam 30-40 m .

daca se pote detalia putin.

[nel65]

fire groase si scumpe sau ridicarea tensiunii panourilor ,prin inserierea lor,pana la tensiunea dorita.Mai departe ,regulator care sa se pupe cu acea tensiune de intrare si sa livreze la iesire tensiunea si curentul, necesare bancului de acumulatori

[giongiu]

Cred ca se poate face si altceva. Ridicarea tensiunii panourilor, la, sa zicem 300-400V, sau chiar mai mult, cu o sursa in comutatie boost, apoi la regulator, o alta sursa, de data asta buck, care sa coboare tensiunea. Transferarea puterii de la panouri la regulator, s-ar face la tensiune mare si curent mic, deci cablu de sectiune mica, care e ieftin.

Ca algoritmul MPPT sa nu fie dat peste cap, ar trebui ca umplerea atat la sursa boost, cat si la buck, sa fie fixa. Adica tensiunea panourilor sa fie crescuta de n ori, iar la regulator, redusa de n ori. 

Editat Noiembrie 6, 2015 de giongiu

[ionpat]

din ce inteleg,curentul de 37v(panou),ridicat la 300..v,prin acea sursa,,boost",

apoi transportat prin cabluri de 3-4mm

iar la intrarea regulatorului,o alta sursa ,,buck" de la 300-37v.

ok! intreb si eu pe cei avansati:

este greu de construit aceste surse ??

ma puteti ajuta cu schemele necesare?

multumesc anticipat

Editat Noiembrie 6, 2015 de ionpat

[djlove]

Are rost sa faci acest lucru?

Sursele de care vorbesti au si ele randamentul lor, deci alte pierderi.

La 30-40m e mai ok cu cabluri.

Ce panouri ai? Cate bucati, ce invertor? ce faci cu energia produsa de panou?

[giongiu]

din ce inteleg,curentul de 37v(panou),ridicat la 300..v,prin acea sursa,,boost",

apoi transportat prin cabluri de 3-4mm

iar la intrarea regulatorului,o alta sursa ,,buck" de la 300-37v.

ok! intreb si eu pe cei avansati:

este greu de construit aceste surse ??

ma puteti ajuta cu schemele necesare?

multumesc anticipat

Da niste detalii, ce putere au panourile ? Sper ca nu discuti de un singur panou, de vreo 250W.

[ionpat]

deocamdata am 3 buc.37v-8a,

sistem 24v,

cel mai apropiat stalp se afla la vreo 5-600 m,

si 200m panta abrupta,

[giongiu]

Ce regulator folosesti ?

[ionpat]

nui ceva sofisticat,

cred ca-i vreo pocnitoare din asta ieftina,

maine merg acolo si fac foto,

[cavit]

 eu am asa: 2 siruri de panouri de cate 10 panouri de 12v la 120v de fapt 150-160 la regim mppt si o sursa push pull cu 2 vmos 600v 30mohm in primar si in secudar redresor sincron cu 2 vmos la 100v 2 mohm comanadate direct cu cate 1/2 spira din trafu de putere si cate o rezistenta de 10 ohm in poarta plus cate 2 zennere de riogoare puse antiserie intre poarta si sursa 15v/1w.

Sursa are raport de 5:1 2x10 spire in primar si 2x2 in secundar cu platbanda, sectiunea miezului ede 2x1,8cm patrati, un trafo de la un invertor de sudura telwin twin. Pierderile totale sunt de 10w la 1,2kw putere la iesire si incarca un banc de acumulatoare de 24v pe care este un invertor de 24v, sarma de la panouri pana la sursa e de 1,5mm patrati si de la sursa la acumulator de 16 mm patrati 2x1,5m.

Sursa este pwm si stablizata la iesire la max 29v reglabil cu un potetimetru intre 27 si 29v si am citire si la intrare  pleaca  la 150v, in cazul in care toata puterea e absorbita de acumulator tensiunea la intrare ramine 150v dupa incaracare aceasta incepe sa creasca pana in apropiere de VOC caa 200v.

 

 Pe acest gen de sursa se poate instala si un modul mppt acesta citeste tensiunea si curentul la intrare si furnizeaza o referinta pentru amplificatorul de eroare al pwm-ului, via un DAC sau mai ieftin un pwm integrat, multe microcontrtollere au asa ceva.

 In legatura cu MPPT-ul as avea ceva de mentionat, datorita faptului ca este lent la variatii ale iluminarii iese din bucla si pot fi pierderi mai mari ca fara el, de aceea eu recomand ca tensiunea la intrarea sursei sa fie limitata analogic intr-un interval destul de restrins pentru a nu pierde puterea daca MPPT ul iese din bucla de exemplu, pentru 360 celule in serie intre 140 si 170v. in principiu un interval de +- 20v in jurul MPP teoretic.

 

In situatia cand doriti sa utilizati un controller MPPT la tensiune joasa, cel mai bine folosti acesta sursa in regim de unda continua, adica factor de umplere 50% si montati regulatorul la iesire inainte de baterie, raportul intre tensiunea pe panouri si cea pe regulator este fix, fiind egal cu raportul de transformare al transformatorului, iar functia de MPPT este pastrata, de exemplu daca aveti un regulator pentru 72 celule MPP 28-36v puteti folosi un sir de 10 panori de 24 in serie adica 720 celule si un trafo cu raport de 10/1, tensiunile vor fi in plaja de MPPT totul fiind ok.

Editat Noiembrie 13, 2015 de cavit