Controler MPPT pentru incalzire boiler de la panouri solare

[informer]

As vrea sa fac un controler MPPT pentru incalzirea apei dintr-un boiler folosind niste panouri solare.
Cea mai buna descriere/constructie a unui astfel de proiect DIY am gasit-o aici: LoadMasterXP
Nu sunt un cunoscator al electronicii de putere pt. comutatie dar totusi as vrea sa inteleg atat cat se poate din partea asta a proiectului.
Prima intrebare pe care as avea-o referitoare la aceasta sectiune ar fi DE CE realizatorul acestui proiect a marit frecventa PWM-ului generat de acel Arduino de la valoarea default (490Hz) la o valoare de aprox. 3.9kHz?
Atat cat stiu eu asta duce la cresterea puterii disipate in elementul de comutatie iar avand in vedere ca elementul comutat este o rezistenta scufundata in apa nu cred ca inertia sistemului ar justifica marirea frecventei.
Deci ce nu stiu si ce-mi scapa?
Multzam! 

Editat Decembrie 22, 2024 de informer

[Bandi Szasz]

Din cate vad eu acolo este un convertor DC-DC asta inseamna ca cu cat frecventa este mai mare cu atat inductorul poate fi mai mic. La 490Hz iti trebuie un inductor mult mai mare care sa nu se sature intre 2 cicluri de comutare. Nici 3.9Khz nu e cine stie ce si este si in intervalul auditiv, incarcatoarele industriale sunt mult peste 20Khz in afara intervalului auditiv.  Pana la urma este un trade-off intre frecventa si dimensiunea inductorului si de cele mai multe ori este mult mai economic sa ai putina pierdere de comutatie decat sa pui ditamai inductorul. Regulatoarele buck/boost sunt spre ordinul sutelor de Khz, multe din ele peste 1Mhz chiar si duc 4-5A in capusle minuscule, atat timp cat comanda mosfetului este corect pierderile sunt mici, nici sa nu te gandesti sa comanzi Mosfetul direct din pin-ul unui arduino, acolo iti trebuie un driver de mosfet care sa incarce poarta cu 1-2A nu cu 25mA cat duce un pin de arduino.

Editat Decembrie 22, 2024 de Bandi Szasz

[informer]

Ceau Bandi,
Multumesc pt. raspuns.

Totusi trebuie sa-ti citez din respectivul articol:
"Whilst this arrangement may look like a low side switched buck, it isn't!. This arrangement is sometimes referred to as a Linear Current Booster "

Sunt constient de avantajul maririi frecventei la sursele in comutatie in principal pt. micsorarea dimensiunilor fizice ale inductantelor implicate... da` dupa cum reiese de mai sus, nu-i cazu` aici.

Din ce am mai citit intre timp ar fi mai mult legat de riplul pe condensatorul de intrare datorita faptului ca panourile au o rezistenta interna mare comparativ cu o sursa obisnuita de tensiune... dar cum se integreaza riplu` asta pt. a calcula MPP inca mi-e neclar....

 

Editat Decembrie 22, 2024 de informer

[digitalelectron]

Decat sa te chinui cu fel si fel device-uri cumperi direct un MPPT care scoate 400VDC (aproximativ echivalent 230VAC) iesire ce o poti pune direct la rezistentele de la boiler - fara inverter fara baterii direct energia din panouri in boiler.

 

https://www.tanfonsolar.com/solar-charge-controller/high-voltage-mpptsolar-charge-controller.html

 

PS: De ce sa reinventam roata cand deja solutiile sint, acum sa gasesti si ceva ieftin ... nu mai stiu.

 

Editat Decembrie 22, 2024 de digitalelectron

[informer]

Acum 7 minute, digitalelectron a spus:

Decat sa te chinui cu fel si fel device-uri cumperi direct un MPPT care scoate 400VDC (aproximativ echivalent 230VAC) iesire ce o poti pune direct la rezistentele de la boiler - fara inverter fara baterii direct energia din panouri in boiler.

 

https://www.tanfonsolar.com/solar-charge-controller/high-voltage-mpptsolar-charge-controller.html

 

PS: De ce sa reinventam roata cand deja solutiile sint, acum sa gasesti si ceva ieftin ... nu mai stiu.

 

Dupa parerea mea daca aplici 400VDC pe o rezistenta care-i dimensionata pt. 230VAC o sa obtii... rezultate diferite...
Dar sa zicem ca ma intereseaza sa fac ceva, nu sa cumpar ceva... de placere   
 

Editat Decembrie 22, 2024 de informer

[digitalelectron]

Pai hai sa vedem:

 

Deoarece 230V AC aici este valoarea RMS, trebuie să găsim tensiunea de vârf înmulțind-o cu √2. Tensiune DC la ieșire = 230*√2 = 325,2 Volți

 

Ok, am sarit eu mai mult decat trebuia spre 400VDC ( de la solare mi se trage ) dar acel MPPT cat si altele poti regla ce tensiune vrei tu de iesire.

[informer]

digitalelectron, diferenta intre o tensiune alternativa cu amplitudine maxima de 320+V si o tensiune continua cu aceeasi valoare  e ca una-i din cand in cand si una ii tot timpu`  ... de unde puterea ii...... dar sincer, nu asta vroiam sa discutam aici.
In plus acel dispozitiv la care ai dat link-ul este un controler de incarcare, dupa cum se specifica in descrierea lui... ii vorba de incarcare curent constant/tensiune constanta si alte treburi specifice incarcarii bateriilor... daca ai sa cittesti articolul despre acest "load controller" pe care l-am postat, aici ii vorba de altceva.

Editat Decembrie 22, 2024 de informer

[digitalelectron]

Ti-am dat exemplu de MPPT de tensiune mare care exista si te scapa de modificari si munca DIY experimentari la care am inteles ca nu te pricepi plus te scapa de pericole mortale la inalte tensiuni. 230V DC nu este acelasi lucru cu 230VAC, DC-ul e mult mai periculos.

 

Acum nu am chef acum sa caut sa-ti demonstrez exact fix un anumit produs care face fix MPPT si face fix 230VDC.

 

Sint obosit la ora asa, legat de 230VAC <=> 230VDC 100% chiar daca 230VAC are varfuri de 325,2V (normal este sinus).

 

Un Mppt de inalta tensiune care poate sa-ti asigure 230VDC la iesire (normal ca e pentru incarcat baterii, dar tu folosesti boiler nu are importanta e o sarcina) e mult mai bun ca efecienta deoarece asta face el urmareste punctul max de putere din panouri.

 

Poti merge si pe varianta cu PWM la tensiune mare direct din panouri (cunosc oameni care asa au facut).

 

Sau variante de stepdown de inalta tensinea (o gramada de bani si nu merita + pericol).

 

Acum nu esti primul care vrea sa bage direct curent din panouri in boiler, majoritatea au luat-o pe calea usoara. Adica au o baterie, au un inverter si apoi cand bateria e plina, orice produce panourile se diverteaza catre boiler direct in AC. Se foloseste aplicatii, Shelly, Home Assistant, Divertere, Relee tip dumploader ... etc.

 

 

 

 

Editat Decembrie 22, 2024 de digitalelectron

[informer]

Iti multumesc frumos pt. contributia la subiect... cu toate ca nu inteleg cu cine te certi...  

[digitalelectron]

Am vrut doar sa-ti sar in ajutor sa nu o iei pe aceasta cale sa faci ceva de la zero la care nu ai destule cunostine pentru ca in final te va costa mai mult decat un produs gata facut + o poti mierli in HVDC.

 

De multe ori eu prefer sa cumpar direct de la chinezi multiple produse, castig timp, bani, eficienta si pot reface proiectul de cate ori am nevoie doar sa-l ansamblez ca la ikeea.

 

Editat Decembrie 22, 2024 de digitalelectron

[informer]

Acum 2 minute, digitalelectron a spus:

Am vrut doar sa-ti sar in ajutor sa nu o iei pe aceasta cale sa faci ceva de la zero la care nu ai destule cunostine pentru ca in final te va costa mai mult decat un produs gata facut + o poti mierli in HVDC.

 

De multe ori eu prefer sa cumpar direct de la chinezi multiple produse, castig timp, bani, eficienta si pot reface proiectul de cate ori am nevoie doar sa-l ansamblez ca la ikeea.

 

OK, multumesc pt. sfat, incerc sa mai invat una alta... o sa am grija cu HVDC!

[dragostalpau]

Urmaresc si sunt interesat de pretul final ... acum unul gata facut costa 2.000 de ron sau 400€ cu afisaj si toate cele. Se leaga si la retea ca sa ai apa calda si noaptea sau cand mai ninge.

[cristi7521]

Acum 8 ore, informer a spus:

Ceau Bandi,
Multumesc pt. raspuns.

Totusi trebuie sa-ti citez din respectivul articol:
"Whilst this arrangement may look like a low side switched buck, it isn't!. This arrangement is sometimes referred to as a Linear Current Booster "

Sunt constient de avantajul maririi frecventei la sursele in comutatie in principal pt. micsorarea dimensiunilor fizice ale inductantelor implicate... da` dupa cum reiese de mai sus, nu-i cazu` aici.

Din ce am mai citit intre timp ar fi mai mult legat de riplul pe condensatorul de intrare datorita faptului ca panourile au o rezistenta interna mare comparativ cu o sursa obisnuita de tensiune... dar cum se integreaza riplu` asta pt. a calcula MPP inca mi-e neclar....

 

Daca bobina se foloseste pentru transferul de energie nu conteaza tipul de convertor, se aplica aceeasi regula.

Totusi bobina din schema, de 10uH are valoare prea mica, pare sa fie doar o filtrare iar sarcina este comandata pwm, la fel ca motoarele de dc.

Editat Decembrie 23, 2024 de cristi7521
adaugare

[informer]

Acum 3 ore, dragostalpau a spus:

Urmaresc si sunt interesat de pretul final ... acum unul gata facut costa 2.000 de ron sau 400€ cu afisaj si toate cele. Se leaga si la retea ca sa ai apa calda si noaptea sau cand mai ninge.

Componentele cred ca sunt in jur de 120-130€ (in varianta cu un "canal"), cel mai scump fiind condensatorul de pe intrare.
PCB-uri vinde realizatorul proiectului cu £14.50 iar transportul din UK ii vreo £10 (l-am contactat pe email).
Atasez BOM-ul ca idee.
Pt. mine treaba cu pretul e relativa pt. ca daca "ma scarpin bine" am aproape toate componentele prin atelier... iar manopera, pt. uzul personal, e gratuita... .
In plus as vrea sa inteleg constructia ca s-o pot adapta la alte scenarii si configuratii, daca o fi nevoie.  
 

BOM_LoadMaster Xp PCB V4 Dual Inductor - Iss 08 BASIC BUILD.xlsx

Acum 17 minute, cristi7521 a spus:

Daca bobina se foloseste pentru transferul de energie nu conteaza tipul de convertor, se aplica aceeasi regula.

Totusi bobina din schema, de 10uH are valoare prea mica, pare sa fie doar o filtrare iar sarcina este comandata pwm, la fel ca motoarele de dc.

Da, scopul "declarat" e sa nu transformi scula in emitator radio...  

[informer]

Device-ul nu-i "rocket science", ca si module principale, eliminand extras-urile, e vorba de un Arduino ca generator PWM cu factorul de umplere dependent de puterea instantanee masurata (un divizor pt. tensiune si un sunt cu amplificator INA180 pt. curent). Algoritmul de reglare e "perturb and observe". Comanda MOS-ului se face cu un driver specializat.
M-am uitat putin prin cod si nu-i nimic deosebit.
Totusi inca mi-e neclar de ce marirea frecventei PWM e un avantaj... asta e motivul postarii.