Messwandler für Bezug/Einsp. mit Ausg. f. Dimmer

  • Hallo PV-Fans,


    in letzter Zeit wird hier zunehmend das Thema PV-Thermie und in diesem Zusammenhang das Problem der Überschussreglung diskutiert. Ich hatte dieses Problem auch und habe deshalb einen Messwandler gebaut, der unabhängig von der sonst vorhandenen Technik den Bezug und die Einspeisung messen und außerdem einen Dimmer ansteuern kann. Irgendwann später sollen dann der Dimmer und der Heizstab gegen einen bidirektionalen Batteriewechselrichter getauscht werden.


    Falls für den einen oder anderen von Euch das Selberbasteln eine Option ist, stelle ich hier gern alle Details zur Verfügung.


    Hintergrund: Ich betreibe eine kleine Anlage mit 2,45 KWp außerhalb des EEG, also privat und ohne Einspeisevergütung. Da liegt es nahe zu überlegen, wie man das Verschenken von Überschüssen vermeiden kann.
    Da mir der VNB natürlich einen Zähler mit Rücklaufsperre eingebaut hat, hatte ich außerdem das Problem, dass ich kein Verbrauchsmonitoring mehr betreiben konnte, da die momentane Einspeisung ja nicht bekannt war. Weil also sowohl gemessen als auch geregelt werden sollte, kam eine Lösung mit S0-Zähler nicht in Betracht, weil die zeitliche Auflösung gerade bei kleinen Leistungen (Regelabweichungen) völlig ungenügend ist. Und weil es außerdem noch billig sein (und Spaß machen) sollte, habe ich eine einfache Schaltung entwickelt, deren analoge Ausgangssignale dann mit einem AD-Wandler gemessen werden bzw. direkt einen Dimmer ansteuern.
    Falls nur geregelt werden soll, wird der AD-Wandler natürlich nicht gebraucht und auch der Schaltungsaufwand verringert sich etwas.


    Das Bild zeigt einen Test des Regelverhaltens. Anstelle des künftigen Heizstabs wurde ein Heizstrahler mit 900W parallel mit einer 100W Glühbirne betrieben.(Die Leistung könnte natürlich auch größer sein.) Die Glühbirne vermittelt einen unmittelbaren Eindruck von der Regelgeschwindigkeit. Was im Bild leider noch fehlt, ist die gesonderte Kurve für die Regelleistung; den S0-Zähler dafür muss ich erst erst noch einbauen. Im Bild wird der DumpLoad also noch als Bestandteil des Verbrauchs dargestellt.
    Ich bin von hohen Bäumen umzingelt, aber gestern hat die Sonne dann doch zweimal mein Dach erreicht. In der Zeit von 12:40 bis 13:40 findet Einspeisung (grün) von bis zu 1,3 KW statt, was die Messfunktion der Schaltung demonstriert. Der Verbrauch (blau) ergibt sich aus der Differenz von PV (gelb) und Einspeisung.
    In der zweiten Sonnenphase nach 14:30 habe ich dann die Regelleistung von 1KW zugeschaltet. Man sieht, dass daraufhin die Einspeisung einen Maximalwert von 50W nicht mehr überschreitet. Diese maximale Regelabweichung ergibt sich aus der Schaltungsdimensionierung und ist unabhängig von der maximalen Regelleistung (Heizstableistung).
    Der Gesamtverbrauch folgt im Weiteren unmittelbar der PV-Leistung. So um 15:10 haut mal die Kaffeemaschine dazwischen, so dass Strom bezogen (magenta) werden muss und nach 16:30 reicht die PV-Leistung schließlich nicht mehr aus, um den Verbrauch zu decken.


    Schöne Grüße
    emhopa

  • Ja schreibe mal wie du das realisiert hast.


    Habe da ja auch überlegt.
    Momentanwerte von Strom (z.B. mit Stromwandlern) und Spannung messen und mit einem Analogmultiplizierer miteinander multiplizieren. Und dann die Last als Abweichung da mit rein

  • Zitat von Murray

    Ja schreibe mal wie du das realisiert hast.


    Habe da ja auch überlegt.
    Momentanwerte von Strom (z.B. mit Stromwandlern) und Spannung messen und mit einem Analogmultiplizierer miteinander multiplizieren. Und dann die Last als Abweichung da mit rein


    Bei Leistungen <50A lohnen sich Stromwandler nicht, bzw. sind zu ungenau. Viel einfacher ist es, mit einem sep. Zähler den Überschuss zu detektieren und das ausgegebene S0-Signal weiterzuverarbeiten.
    Eine einfache SPS mit nachgeschaltetem Burst Controller (Nulldurchgang) und festen Schaltstufen löst das zuverlässig. Für den Elektronikbastler gibts auch eine Lösung mit diskreten (CMOS) Bausteinen und die Arduino Cracks lösen es mit Programmzeilen.
    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 Murray,


    die beigefügte Datei zeigt die von mir verwendete Schaltung sowie zusätzlich eine mögliche Minimalvariante, die für eine Reglung völlig ausreichen sollte. Außerdem habe ich das Datenblatt der verwendeten Stromwandler beigefügt. (Preis: 7,90 € pro Stück)


    Kurze Schaltungsbeschreibung: Das von OV1 verstärkte Signal des Stromwandlers wird einem phasenempfindichen Gleichrichter mit OV3 zugeführt. Dieser erhält sein Referenzsignal über den Komparator OV2 aus der Sekundärspannung des Netztransformators. Das RC-Glied mit (R7||R8) x C1 kompensiert die Phasenverschiebung zwischen U und I zu Null bei rein ohm'scher Last.


    Am Ausgang von OV3 entsteht so eine Spannung, deren Mittelwert die Wirkleistung repräsentiert.
    Diese Ausgangssignale der drei Phasen werden mit OV4 addiert und geglättet, so dass bei gegebener Dimensionierung am Ausgang von OV4 ein Spannungshub von ca. 2mV / W ensteht.
    OV5 und OV6 dienen nur der Anpassung an den Eingangsspannungsbereich des AD-Wandlers.
    OV7 schließlich liefert die Steuerspannung für den Dimmer.


    emhopa

  • Hallo emhopa,


    was soll den die Aktion mit U1, U2 und U3 und die drei Trafos :?:


    Gruß


    PS:
    Die Stromwandler sind ja nicht schlecht die kann man wenigstens aufmachen und der Durchmesser ist 10mm, bei meinen muss ich immer die Kabel ausklemmen zum Einbau (D=ca.7mm). Einziger Nachteil ist der Preis von 8 €.

  • Hallo werner8,


    die Signalverarbeitung erfolgt ja zunächst für jede Netz-Phase getrennt und ermittelt die jeweilige Wirkleistung. Dazu braucht der phasenempfindliche Gleichrichter die genaue Phasenlage der jeweiligen Spannung. Um diese für jede Phase des Drehstromnetzes zu ermitteln, wird für jede Phase ein kleiner Transformator (0,35W) verwendet. Aus deren Sekundärspannungen wird der Nulldurchgang der Netzspannung ermittelt. Quasi nebenbei dienen diese Transformatoren dann auch noch der Stromversorgung.


    Die Phasenverschiebung, die der Transformator selbst erzeugt, hat zwar die gleiche Richtung wie die des Stromwandlers, ist aber etwas größer. Deshalb ist das RC-Glied zur Kompensation notwendig.


    Gruß
    emhopa

  • Hallo emhopa!


    Schöne Idee!
    Interessanterweise betreibe ich auch eine 2,45kWp Anlage außerhalb des EEG, allerdings erst seit 4 Tagen, und ich habe noch ein Problem mit der Performance - aber das werde ich erst mal selber analysieren.


    Ich gehe die Überschuss-Herausforderung so ähnlich an wie du und messe den kompletten Hausanschluss mit Stromwandlern. Allerdings schlage ich mit High-End Equipment drauf ein - ich habe günstig einen Janitza UMG 604 Netzanalysator geschossen. Trotz völlig überdimensionierter 250:1 Stromwandler kann ich das Einschalten jeder Glühbirne sehen, und auch der Absolutwert ist recht genau. Daneben kann das Janitza auch alles andere Messen, was da Netz hergibt: Spannungen, Ströme, Frequenz, Leistungen, cos phi, Oberwellen, Klirrfaktoren, Energien, etc. pp. Tolles Spielzeug.


    Eine Frage: Hast du auch eine günstige Bezugsquelle für Wandler, die Strom in Strom statt in Spannung umsetzen? Ich könnte am vierten Eingang noch mal separat den Ertrag vom Wechselrichter messen.


    Hier mal ein Ausschnitt von einer Messung der Wirkleistung meiner drei Phasen, auf Minutenwerte gemittelt:



    Wenn die PV richtig läuft, will ich im Sommer meine Heizung auf Wärmepumpe umbauen, dann wird auch Überschuss "vernichtet"...


    Gruß, skyme

  • Hallo skyme,


    das trifft man selten hier im Forum, dass jemand seine Anlage privat betreibt; wird aber wohl künftig häufiger vorkommen.


    Zu Deiner Frage: Im Prinzip ist jeder Operationsverstärker auch ein U/I-Wandler. Du könntest also z.B. auch den Wandler verwenden, den ich oben genannt habe. Entscheidend ist, wie hoch der Eingangsstrom sein muss, den Deine Supermaschine haben will und ob dieser massebezogen sein muss. Interessant wäre u.U. auch, wie hoch die Eingangsimpedanz dieses Messeingangs ist.


    Gruß
    emhopa

  • emhopa Respekt
    Ist die Schaltung von dir?
    Ist zwar etwas altbacken (nicht negativ gemeint), z.B. die SMY50 sind mir wohl vor über 20 Jahren das letzte Mal über den Weg gelaufen. :D
    Weiter so :!::danke:

  • Hallo murray,


    ich habe fast alle Bauelemente aus der Bastelkiste genommen; und die ist fast schon so alt wie ich.
    Der SMY50 aus DDR-Produktion ist aber für diesen Anwendungsfall ideal geeignet. Ich wüsste auf Anhieb nicht, mit welchem aktuellen Typ ich ihn ersetzen sollte. (Ich bin da allerdings auch nicht auf dem aktuellen Stand.)


    Gruß
    emhopa


    ach so, die Schaltung ist schon von mir