Spannungsdifferenz von 5V an Victron MPPT Laderegler notwendig?

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hallo,
das tun sie eben nicht! er hat ja noch nie probiert, die ausgangsspannung am generator durch eine zusaetzliche stromquelle auf ueber 40V zu halten, ausser durch den anschluss eines akkus und die funktion des akkus kann auch ein step-up-wandler oder ein netzteil uebernehmen.

er schreibt doch, dass sein windrad komplett ausgebremst wird, wenn die ausgangsspannung kleiner 30V ist und dass die spannungswandler bereits im leerlauf, die spannung auf unter 10V runterziehen!

und das liegt daran, dass im windrad eine bremse eingebaut ist, die bereits durch einen geringen strom ausgeloest wird, deshalb darf eben kein strom fliessen, solange die ausgangsspannung unter einem bestimmten wert liegt!

ich gehe davon aus, dass das der fall ist, damit man beim abbremsen keine hohe leistung in einem widerstand vernichten muss.

dass ein drehstromgenerator, der spitze mindestens 10A liefert, sich mit einem laststrom von <10mA bis zum stillstand abbremsen laesst, das glaubst du doch nicht wirklich. also muss etwas im windrad verbaut sein, das dieses verhalten verursacht!

tschuess

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hallo,
du hast es nicht begriffen:
die bremse ist normalerweise auf, aber sobald ein kleiner strom fliesst und die mindestspannung nicht erreicht ist, haut es die bremse rein!

das kann man mit einer sehr einfachen elektronik fuer ein paar euro realisieren, wenn die bremse magnetisch ausgeloest werden kann. dann geht einfach der komplette strom in eine wirbelstrombremse oder die bremse ist auf eine andere art und weise realisiert.

tatsache ist jedenfalls, egal wie schnell das windrad sich dreht, wenn die drehzahl hoch genug ist, um die spannung zu erzeugen, dass der maximale strom fliessen kann, dann fliesst bei einem drehstromgenerator mit permanentagneten auch der maximale strom.

der fall dass die spannung um 50% einbricht, das windrad stark abgebremst wird, ohne dass strom fliesst, gibt es nicht, ausser es ist eine zusaetzliche bremse eingebaut, die abhaengig von spannung und strom gesteuert wird!

um das windrad abzubremsen, muss ihm eine bestimmte leistung entzogen werden, das kann entweder ueber den generator, eine wirkbelstrombremse oder eine mechanische bremse erfolgen. wenn keine leistung entnommen wird, findet auch kein bremsvorgang statt, ganz einfache physik! wenn der wind eine gewissen kraft auf das windrad ausuebt, dreht es sich und die uebertragene leistung ist abhaengig vom widerstand, den das windrad der drehung entgegen setzt und das kann nur der generator selbst sein oder eben eine bremse.

ich hatte schon mal ein 24V windrad an einem mppt mit step-up-wandler haengen, damit bereits bei 12V am ausgang des windrades der akku geladen wird. das hat prima funktioniert, weil es eben nichts im windrad gab, als den generator und generator auch brav den maximal moeglichen strom geliefert hat. natuerlich war das nicht der maximal moegliche generatorstrom, sondern deutlich weniger, da ja auch nur die leistung uebertragen werden kann, die der wind auf das windrad uebertraegt!

tschuess

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hallo,
ganz einfach: bei sturm muss ein windrad auf irgendeine weise gebremst werden, ausser es ist so gebaut, dass es eine bestimmte drehzahl nicht ueberschreiten kann und bei der windstaerke auch nicht zerlegt wird. wenn es ungebremst auf eine beliebig hohe drehzahl beschleunigen kann, wird es dir mit sicherheit um die ohren fliegen.

damit man zum bremsen keine hohen leistungen abfuehren muss, wurde etwas eingebaut, das abhengig vom strom und der spannung die bremse ausloest, egal, wie die jetzt wirklich ausgefuehrt ist. da gilt einfach die regel: fliesst unter einer bestimmten mindestspannung ein kleiner mindeststrom, hau die bremse rein. im einfachsten fall reicht da ein relais um den generatorausgang kurz zu schliessen, dann fliesst fuer einen kurzen augenblick ein hocher strom, bis das windrad die bremse eingelegt hat! danach fliesst dann kaum noch strom oder auf jeden fall nicht mehr der maximale strom.

natuerlich koennte man das ganze auch drehzahlabhaengig steuern und den vollen strom zulasen. aber du weisst doch, wie die firmen sind: man muss bei der herstellung moeglichst viel sparen, die vorschriften alle einhalten und moeglichst teuer verkaufen.
das jemand wirklich nur das beste zum besten preis verkaufen will, duerfte wohl wirklich nur extrem selten vorkommen! man nimmt eben immer moeglichst viel mit!

abgesehen davon, ein windrad, das bei sturm nur auf die maximal erlaubte drehzahl abgebremst wird, hat auf jeden fall auch probleme:

  1. der ganze aufbau muss den auftretenen kraeften standhalten und wird es maximal abgebremst, muss es warscheinlich auch weniger aushalten
  2. in dem fall muss eine grosse energiemenge abgefuehrt werden, so dass die bremse auch schnell heiss werden kann. es ist also eine kuehlung noetig. bei einer minimalen drehzahl wird weniger leistung vernichtet, es muss also auch keine so grosse kuehlung vorhanden sein.

egal, von welcher seite du dir das problem mit der drehzahl und der bremso ansiehst, es gibt immer gruende, es auf die eine oder andere weise zu realisieren. aber das, was noetig ist, um die optimale leistung herauszuholen, wird wohl niemand machen, da zu teuer!

tschuess

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hallo,
ich weiss, was es fuer moeglichkeiten gibt. aber bei diesem typ windrad ist es eben so, dass bereits ein kleiner strom dazufuehrt, dass es extrem gebremst wird und erst wenn die ausgangsspannung des generators einen bestimmten wert, z.B. 45V, erreicht hat, liefert er leistung. bei niedrigeren spannungen kommt er einfach nicht auf drehzahl, selbst bei einer belastung von weniger als 10 mA!

oder hast du eine andere erklaerung, warum das windrad fast stehen bleibt und der generator weniger als 10V liefert, ohne dass wirklich strom fliesst? auf der anderen seite, liefert er leistung, sobald er ueber 48V liefern darf!

also fuer mich sieht es so aus, als ob es da eine bremse gibt, die daran schuld ist und die ueber die parameter spannung und strom gesteuert wird!

du kannst ja gerne einmal versuchen, einen kurzgeschlossenen generator zu drehen und dabei den generatorstrom zu messen, da werden garantiert mehr als 10 mA fliessen oder er laesst sich ganz leicht drehen!

tschuess

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hallo,
das drehmoment entsteht aber auch erst, wenn in der spule strom fliesst und wenn der strom nur sehr klein ist, dann ist auch das drehmoment sehr klein, bis nicht vorhanden!

oder wie willst du erklaeren, dass das windrad selbst bei starkem wind nicht auf drehzahl kommt, sobald nur der mppt angeschlossen ist, ohne dass der am akku haengt oder ein einfacher step-up-wandler ohne last!

du kannst ja gerne mit mader diskutieren, aber du solltest dir auch darueber klar werden, dass sein problem nicht die 5V ueber der akkuspannung sind, sondern die mindestausgangsspannung des windrades und damit die mindestdrehzahl, die noetig ist, damit es leistung abgeben kann!

deshalb gibt es auch nur eine loesung fuer dieses problem: man muss dafuer sorgen, dass der ausgang dieses mindestspannung nicht unterschreitet. der mppt-tracker alleine kann dafuer aber nur sorgen, wenn ohne akkustrom die spannung am pv-eingang auch hoch geht und nicht wenn der betriebsstrom des mppt dann schon zu hoch ist!

tschuess

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hallo,
der mppt macht ja alles richtig, aber er braucht nun einmal einen mindeststrom am pv-eingang, weil er von dort vorzugsweise die leistung zum betrieb nimmt. wenn aber der strom, der dann fliesst, das windrad komplett abbremst, muss man dafuer sorgen, dass diese energie nicht mehr vom windrad kommt, sondern aus einer anderen energiequelle, wie einem step-up-wandler, einem netzteil oder eben einem akku, der die spannung fuer den dc-zwischenkreis liefert.

es ist aber wirklich nicht noetig, dass diese energiequelle energie aufnehmen oder groessere mengen abgeben muss, sie muss nur dafuer sorgen, dass die spannung immer ueber der mindestausgangsspannung des windrades bleibt. und mit dem 48V akku hat es ja prima funktioniert!

selbst wenn der mppt mal die spannung bis auf akkuspannung runter zieht, wird er den strom sofort wieder auf 0 reduzieren, sobald er merkt, dass damit auch die leistung auf 0 gegangen ist.

tschuess

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Nein, das habe ich nicht geschrieben.
Um hier eine authentische Interpretation hinzuzufügen. :innocent:
Erst einmal herzlichen Dank für dir rege Diskussion und dass ihr versucht mir zu helfen.
Also zuallererst:
Wenn ohne Last gearbeitet wird, dann drehen die Windräder an der AC-Seite von 0V über sehr häufig 6-7V (bei wenig Wind) bis hinauf bis zu 70V (Sturm) und mehr. Also ziemlich linear zur Windgeschwindigkeit.
Sobald allerdings eine Last dranhängt, schaut das anders aus. Beispielsweise ein normaler Windladeregler (AC-DC; MPPT) für 24 oder 12V plus eine entsprechende Batterie (was die Geschwindigkeit auf die Hälfte bis zu einem Viertel der Umdrehungsgeschwindigkeit gegenüber der Geschwindigkeit ohne Last). Wenn hingegen (erst seit ein paar Monaten) ein Windladeregler (AC-DC; MPPT) mit 48V an den Windrädern angesteckt ist, gibt es keine Probleme, auch nicht wenn hinter dem Windladeregler ein Victron MPPT hängt. Das Problem tritt auf, wenn ein StepUp-Konverter (keine Ahnung was das Problem auslöst, eventuell ein Widerstand, oder aber die Kondensatoren des Boost-Konverters?) zwischen Windladeregler und dem Victron MPPT geschalten ist. Dann stockt das Windrad auf eine Umdrehung innerhalb von 2 bis 3 Sekunden, egal wie stark der Wind ist und dann kommen eben nur so 2V beim Victron an.
Somit glaube ich nicht, dass im Windrad (übrigens ein “vertikales Windrad” mit horizontaler Drehachse) eine Bremse eingebaut ist. Wenn eine Elektronik eingebaut wurde, dann maximal im Windladeregler MPPT! Das Problem ist nicht, das das Windrad “abgebremst” wird, sondern, dass sich das Windrad dann nie schneller drehen kann.
Ich habe natürlich eine Kurzschlussbremse eingebaut, der alle drei Pole des jeweiligen Windrades verbinden kann. Einmal, als ich bei relativ hoher Drehzahl (ohne Last) diese Bremse einschaltete, kam aus dem Schalter ein stärkeres Glimmen. :grimacing:
Das System mit der seriell geschaltener 12V- Batterie funktioniert im Prinzip ganz gut, nur ist derzeit der Wind noch zu gering (3m/s == 11 km/h), um eine abschließende Aussage zu treffen. Die Spannung war nur einige Male ganz kurz über der vom Victron akzeptierten 5V Überspannung (Haupt-Batteriespannung 26 - 26,9V, somit muss das Windrad 31 - 31,6V erreichen). Was ich noch nicht versucht habe, ist dass ich die 12V-Batterie permanent auf die 12,4V gepuscht habe (die Bauteile kommen erst).

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Also nochmals meine Schaltung:
Windrad AC 48V → Windladeregler (AC-DC) MPPT 48V → seriell dazu 12V Puffer-Batterie → Victron MPPT (DC-DC; verlangt 31 - 31,9V Mindestspannung) → 24V Hauptbatterie → ein- und ausschaltbarer Wechselrichter (DC-AC) → 230V Hausnetz.

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Ja, da wenn ich die Windladeregler MPPT direkt an die 24V Hauptbatterie anschließe (ich also den Victron ausklammere), dann habe ich einerseits keine Fernüberwachung des Einganges und zweitens noch schlimmer, wird das 48V Windrad durch die 24V-Batterie wieder ausgebremst.

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Ja, genau die selben hatte ich vorher und habe sie wieder rausgeworfen

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Nun, eine derartige Konfiguration hatte ich bereits und war auch meine ursprüngliche Intention, nur hat die Praxis gezeigt, dass das leider nicht so funktioniert. Deshalb auch meine andauernden Umbauten.
Also meine Erfahrung bisher ist, dass ein 48V Windrad an einem 24V MPPT Laderegler immer die Rotationsgeschwindigkeit der Windräder auf ziemlich exakt die Hälfte reduziert hat und damit auch die Spannung.

48V Windrad an Laderegler 12V → 1/4 Rotationsgeschwindigkeit
48V Windrad an Laderegler 24V → 1/2 Rotationsgeschwindigkeit
48V Windrad an Laderegler 48V → 1/1 Rotationsgeschwindigkeit
jeweils gegenüber Windräder ohne Last.

Vielleicht ist der Victron da eine Ausnahme und vielleicht ist hier ein Testlauf noch notwendig.
Immerhin reduzierte der Victron MPPT (auf 24V) hinter dem Windladeregler MPPT (48V) die Rotationsgeschwindigkeit nicht.

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hallo,
wenn das windrad bereits durch einen so geringen strom daran gehindert wird, auf drehzahl zu kommen, dann muss es eine leistungskennlinie haben, die vorgibt, dass es unabhaengig von der wingeschwindigkeit, bei niedriger drehzahl keine leistung liefert. aber ich glaube kaum, dass die kraft, die der wind auf das windrad ausuebt, nicht von der windgeschwindigkeit, sondern nur von der drehzahl abhaengig ist.

und es spielt absolut keine rolle, warum das windrad bei niedriger spannung schon durch einen kleinen strom stark abgebremst wird. tatsache ist, die brauchst eine mindestspannung am generatorausgang, damit es ausreichend drehzahl bekommen kann und leistung liefert und wie ich bereits mehrfach gesagt habe, es spielt keine rolle, ob diese mindestspannung durch einen 48V akku zur verfuegung gestellt wird, oder durch einen step-up-wandler oder ein netzteil mit einer schutzschaltung.

sobald diese mindestspannung am ausgang sichergesteltt ist, wird der mppt die nur selten runterziehen und sie wird auch immer wieder hoch gehen. also probier es doch einmal aus!
kann doch nicht so schwer sein. wenn du allerdings keinen step-up-wandler und kein passendes netzteil hast, kannst du gerne den 48V-akku mit einer 5W 230V gluehbirne vor dem mppt anschliessen, das sollte auch funktionieren. wenn dann leistung kommt, weisst du jedenfalls, dass sie nicht vom akku kommt, da waeren naemlich nur ein paar W moeglich und ob der mppt die spannung runterzieht, kann man an der gluehbirne feststellen.

tschue

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hallo,
du kannst natuerlich auch eine elektronik einbauen, die dafuer sorgt, dass du immer mindestens 48V hinter dem gleichrichter hast. allerdings ist dazu wesentlich mehr bastelarbeit noetig, als die variante, das ganze mit einer zusaetzlichen spannungsquelle und einem widerstand, wie einer einfachen gluegbirne zu machen, die bestimmt noch jeder im haus findet.

fuer die elektronik, mit oder ohne hilfsspannung brauchst du jedenfalls folgende komponenten:
z-dioden, widerstaende, leistungstransistor, vorzugsweise power-mos-fet, kondensator, cmos-schmitttrigger oder analoge regelung (nur mit hilfsspannung oder zusaetzlichen transistor mit kuehlkoerper fuer die stromversorgung).

die drehzahl eines windrades ist IMMER proportional zur ausgangsspannung, der strom ist normalerweise nicht von der drehzahl abhaengig. nach allem, was du bisher gesagt hast, scheint aber genau das bei dir der fall zu sein. bei niedriger drehzahl bekommst du auch keinen strom und damit keine leistung!

und dass der mppt hinter dem windradladeregler die drehzahl nicht reduziert, liegt warscheinlich daran, dass der erst bei einer bestimmten eingangsspannung den ausgang zuschaltet. allerdings sollte der mppt dann auch leistung liefern oder es liegt keine eingangsspannung am pv-eingang an.

tschuess

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hallo,
wieso? ein akku als zwischenspeicher ist doch wesentlich teuerer als ein step-up-wandler oder ein netzteil und eine gluebirne oder ein passender ptc-widerstand. selbst ein normaler widerstand geht, muesste aber eine hoehere leistung haben.

allerdings ohne eine spannungsquelle, fuer die mindestspannung am generatorausgang, braucht man eben eine regelung, die keinen strom aus dem generator zieht, bevor die mindestspannung nicht erreicht ist und das kann man mit einer z-diode erreichen.

aber er muesste es endlich einmal ausprobieren, ob es ausreicht, eine 48V-hilfspannung mit wenigen mA maximalstrom bereitzustellen!

tschuess

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hallo,
was hat das damit zu tun? mehr vorschlaege sind meistens besser als einer.

und aus allem, was er bisher geschrieben hat, geht hervor, dass er eine bestimmte generatormindestspannung braucht. die mppts arbeiten auch dann noch problemlos, wenn die eingangsleistung <5W ist. aber bei ihm sorgt selbst ein step-up-wandler im leerlauf dafuer, dass die spannung am eingang nicht hoch geht.

einer meiner mppts hat sogar nachts eine pv-spannung von 24V anliegen, nur durch die strassenlaterne. allerdings bei den neueren mppts und modulen geht die spannung bis auf 0 runter. keine ahnung warum.

tschuess

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So, Umbau durchgeführt (also statt der Windladeregler 48V die genannten Brückengleichrichter eingebaut). Nur kann ich noch keine Rückmeldung abgeben, da derzeit kein Wind.
Windräder (48V) → Brückengleichrichter → Victron MPPT (24V) → 24V Batterie. Kann auch noch die 12V Pufferbatterie (seriell) mit Xor-Schalter hinzuschalten.

Und ja, habe den Strom des Victron MPPT testweise einmal auf 1A begrenzt (als ich versucht habe die 48V-Batterie am Batterieanschluss und die 24V-Batterie am Lastausgang zu betreiben). Dabei ist mir kein Unterschied zwischen 1A und 20A aufgefallen. War aber auch eine komplett andere Konfiguration.
Es heißt also derzeit warten.

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hallo,
er hatte einen step-down-wandler dazwischen, aber ich glaube der ist inzwischen abgeraucht, kannst ja mal im beitrag danach suchen.

tschuess

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OK, gestern gab es so bei knapp 3,5 bis 4 m/s einen (teilweisen) Erfolg.

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Kurzfristig hat er (inklusive zugeschaltener 12V-Batterie) 37,28V und 3 Watt geleistet und der Victron MPPT war im Bulk-Modus. Nur … es kamen fast keine Amper (maximal +0,1A) zu Stande.
Ja den Eingangsstrom auf 1A beschränkt. Dann später auf 3A erhöht, keine Änderung in der Leistung. Im Gegenteil, im Batteriebereich hat er einige Male auch - (minus) 0,10A angezeigt.
(offensichtlich hat der Victron Strom von der Batterie investieren müssen um den Bulk-Zustand aufrecht erhalten zu können).

Bezüglich Lastausgang:
Ja, da hatte der Victron MPPT den Lastausgang ohnedies andauernd ausgeschalten. Plan wäre gewesen, die 48V Windräder mit der 48V Batterie im “gewohnten” 48V Betriebsbereich zu betreiben und gleichzeitig über den Lastausgang und einen Step-Down Konverter die 24V Batterie aufzuladen. OK, hat ohnedies nicht funktioniert, der Victron mag offensichtlich keinen StepUp/Down-Konverter.

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hallo,
der lastausgang mag generell nichts, was einen hohen einschaltstrom zieht, ausser man schaltet einen einschaltstrombegrenzung dazwischen!

ich wollte dort die spannungswandler anschliessen, um den strom zu messen. aber die laststrommessung der mppts ist eine katastrophe und viel zu fehlerhaft!

keine ahnung, wie das gemessen oder berechnet wird.

tschuess