Simulation eines PV-Moduls mittels Labornetzteil möglich?

  • Hallo Miteinander,


    ich brüte über diesem Problem jetzt schon über eine Woche aber kam per Google oder der Boardsuche hier bisher zu keinem wirklichen Ergebnis.


    Was ich suche:
    Ich möchte die mir vorliegenden PV-Module zum Testen von Ladereglern und sonstiger Peripherie in Schaltschränken als "Modell" nachbilden - sprich eine Platine/Schaltung mit einem oder mehreren angeschlossenen Schaltnetzteilen, die sich exakt genau so verhält wie ein PV-Modul. Da später vor allem der Nachtmodus zum Einsatz kommen soll, wäre es wichtig, dass die Schaltung auch den kleinen Rückstrom (ca 0.360mA bei absoluter Dunkelheit) verkraften und aufnehmen kann, da der Laderegler nur über Diesen merkt, dass er in den Nachtmodus wechseln soll.


    Stand der Dinge:
    Dank Ersatzschaltbild habe ich es hinbekommen, ein Panel in LTSpice zu simulieren (wahrscheinlich aber noch falsch bzw unvollständig, ich lasse mich da gern von euch belehren :) ). Schaltbild mit Strom/Spannungsverläufen liegt bei.


    Die Spannungsquelle V1 ist für die simulierten Kurven verantwortlich, die Stromquelle I1 repräsentiert die eingestrahlte Sonnenenergie - habe bisher dort erstmal den Mpp Current Wert vom Panel eingetragen, um eine 100prozentige Auslastung zu simulieren, und um einigermaßen den R_Last zu dimensionieren (siehe rote Kurve - habe versucht die Maximalleistung auf ca 100W zu legen)


    An dem Laderegler werden jeweils 2 in Reihe geschaltete 12V Blei-Gel-Akkus angeschlossen (->24V)


    Spezifikationen PV-Module:

    • Application Class A
    • Maximum Power 100Wp+0- +3%
    • Open Voltage(Voc) 21.5V
    • Short Current(Isc) 6.04A
    • Mpp Voltage(Vmpp) 18.0V
    • Mpp Current(Impp) 5.56A
    • Maximum system Voltage 1000V


    Laderegler:
    Steca PR3030
    http://www.steca.com/index.php?Steca-PR-10-30-de


    Offene Fragen:

    • Wie kann ich das Schaltbild erweitern, dass der geringe Rückstrom aufgenommen wird und die Netzteile nicht beschädigt werden?
    • Beeinträchtigen entsprechende Erweiterungen die sonstigen Verhaltensweisen, die das Teil (ähnlich dem echten Modul) liefern soll - falls ja, wie verhindere ich das?


    Habe mit einem echten Modul bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen Messwerte für Spannung und Strom (zum Laderegler) aufgenommen - falls benötigt, reiche ich die gerne nach - ich dachte, dass ich damit evtl einen realistischen Innenwiderstand herausbekomme, aber die aus den Messungen errechneten Widerstandswerte divergieren leider.


    Danke im Vorraus für eure Antworten - freue mich schon auf interessanten Input!

  • Hallo ,


    schaue bitte mal bei dieser Firma die diversen Berichte über PV Simulatoren an:


    PV-Simulationssysteme der Regatron AG im Überblick


    in den Beschreibungen und Angeboten kannst du den Aufwand dieser Netzteile incl. der Softwaresteuerung erahnen.
    Es ist sicher einfacher eine Mini PV Anlage zu Testzwecken zu erstellen um alle Faktoren zu berücksichtigen.


    Ich hatte beruflich im Testbereich Wirkungsgraduntersuchungen an Wechselrichtern mit solchen sehr teuren Geräten zu tun.

  • Ich arbeite gerade an der Weiterentwicklung meines Modulfelddetektors. Auch wenn ich dabei nur die Modulfeldspannung berücksichtige ist das Zusammenspiel der unterschiedlichen Wetterparameter und der Sonneneinstrahlung mit dem MPP-Tracker des Wechselrichters anspruchsvoll. Dazu fliessen aktuelle Daten ein und eine Simulation ist nur beschränkt möglich. Nach dem Sprichwort: Wer misst, misst Mist. :wink:
    einstein0

    33 J Erfahrung mit PV im Netzverbund. Erster zweiachsiger Tracker in Australien.
    2 kW- Hybrid-Insel im Camper, BEV: Hyundai Kona. 30kW-PV-Anlage Ost/West.
    PV-Notstromversorgung 10 kWh im MFH mit Infini 3 kW Hybrid-WR und 10 kWh Li-Testspeicher.

  • Hallo raneo,


    die Spannungsquelle V1 darf da gar nicht sein. Die Spannung wird durch die Stromquelle I1 erzeugt.


    Im Leerlauf fließt der gesamte Strom von I1 durch die 36 Dioden und erzeugt so die Leerlaufspannung von ca. 36 x 0,6V = 21,6V. Bei Anschluss einer Last teilt sich der Strom auf und fließt zum Teil durch die Last. Der Strom durch die Dioden wird dadurch geringer, so dass im MPP eine Spannung von ca. 36 x 0,5V = 18V ensteht.


    Und die verwendete Diode verträgt m.E. nur 1A.


    Bei welcher Spannung soll denn ein Rückstrom von 0,36mA fließen?


    emhopa

  • Hallo,


    danke für eure Antworten! :) Konnte mit Einstein's Kommentar leider nicht viel anfangen, bin in der Thematik noch neu.


    Zitat von wadoe

    [...]
    PV-Simulationssysteme der Regatron AG im Überblick
    in den Beschreibungen und Angeboten kannst du den Aufwand dieser Netzteile incl. der Softwaresteuerung erahnen.
    Es ist sicher einfacher eine Mini PV Anlage zu Testzwecken zu erstellen um alle Faktoren zu berücksichtigen.
    Ich hatte beruflich im Testbereich Wirkungsgraduntersuchungen an Wechselrichtern mit solchen sehr teuren Geräten zu tun.


    Danke für den Hinweis, habe mich da mal umgesehen und wie zu Erwarten, bin ich dort weniger auf Pläne, wohl aber auf eindrucksvolle Anlagen in Schrankgröße gestoßen. So hochpräzise muss die Simulation dann auch wieder nicht sein - Abschattung/Teilabschattung/ArraySimulationen/Wetterbedingungen etc sind mir nicht so wichtig. Mir würde reichen, dass die Schaltung die grobe Charakteristik von Strom und Spannung EINES Panels wiedergibt (einstellbarer Strom = Sonneneinstrahlung).


    Das führt mich auch direkt zu dem Kommentar von emphoba .. Danke für die gute Erklärung!

    Zitat von emhopa

    die Spannungsquelle V1 darf da gar nicht sein. Die Spannung wird durch die Stromquelle I1 erzeugt.


    Im Leerlauf fließt der gesamte Strom von I1 durch die 36 Dioden und erzeugt so die Leerlaufspannung von ca. 36 x 0,6V = 21,6V. Bei Anschluss einer Last teilt sich der Strom auf und fließt zum Teil durch die Last. Der Strom durch die Dioden wird dadurch geringer, so dass im MPP eine Spannung von ca. 36 x 0,5V = 18V ensteht.


    Hatte mir schon gedacht, dass ein Aufbau mit 2 Netzteilen irgendwie nicht ganz richtig sein kann. Habe bisher nur nicht begriffen, wie ich das dann in LTspice visualisieren soll ... wie nehmen denn die Hersteller die UI-Kennlinien ihrer Module auf?


    Zitat von emhopa


    Und die verwendete Diode verträgt m.E. nur 1A.


    Bei welcher Spannung soll denn ein Rückstrom von 0,36mA fließen?


    Heißt das, dass ich andere Dioden verwenden muss, die ~6A abkönnen? (weil im Leerlauf der gesamte Strom durch jede der Dioden fließt?)
    Habe meinen Testaufbau zur Messung skizziert und die Messwerte beigefügt.


    Ich danke euch für die Antworten und freue mich auf die Folgenden :)

  • Hallo raneo,


    die Dioden müssen nicht nur einen Strom von 6A aushalten, sondern auch eine Leistung von 0,6V x 6A = 3,6W. Bei 36 Dioden sind das dann 130W, die als Verlustleistung abgeführt werden müssen.


    Wenn es dunkel ist, dann geht I1 gegen Null und auch die Spannung über den Dioden wird sehr klein. Wenn nun von der Seite der Last eine äußere Spannung anliegt, die größer ist als diese Dunkelspannung, dann fließt ein Strom in das simulierte Modul zurück. Dieser negative Strom wird genau so groß, dass die Spannung über den Dioden der externen Spannung entspricht. (Rs mal vernachlässigt)


    emhopa

  • Hallo emphoba,


    Danke für deinen aufschlussreichen Input! Hat mich dann komplett abgebracht von einer aufwendigen Simulation die "nah" am realen Modul ist. Das was jetzt dabei herauskam, ist ziemlich simpel und doch macht es alles was ich brauch(t)e:


    Ich kann nun mit einem Dreh am Poti zwischen Tag-/Nachtmodus wechseln und somit testen, ob der Lastausgang des Reglers entsprechend schaltet - und darüber hinaus ggf. nach Umlegen des Kippschalters die Batterien mit einem Netzteil laden.


    Trotzdem nochmal Danke an alle Kommentatoren für die interessanten Denkanstöße ... hat mir wenn auch mit Umwegen geholfen, ans Ziel zu kommen!