Полезная нагрузка на солнечные панели

[V114]

Доброго времени суток всем.
Помогите с реализацией проекта. Задача в следующем. Есть солнечные панели 8 штук по 280 Вт подключенные к гибридному солнечному инвертору SILA V 3000MH (https://e-solarpower.ru/solar/inverter/ ... -v-3000mh/). К инвертору подключены АКБ 16 штук по 90 А*Ч, сеть переменного тока 220 В ну и нагрузка в виде освещения общей мощностью приблизительно 300-400 Вт. И получается что солнечные панели не нагружены и большую часть времени работают в холостую, не используется большая часть мощности получаемой от солнца. Идея в следующем: подключить нагрузку (ТЭН 1500 Вт) к солнечным панелям через MOSFET, с помощью PZEM-004Tv1.0 следить за потреблением энергии инвертором SILA из сети 220 В и измерять напряжение на АКБ. Если появилось потребление из сети 220 В или снизилось напряжение на АКБ то мощности солнечных панелей не хватает и отключать ТЭН или уменьшить его потребляемую мощность через ШИМ.
Будет ли это работать? или как то по другому можно реализовать?

[kbplug]

Добрый день.
Как у вас соеденены панели? Последовательно?

У меня получилось сделать прибор для нагрева воды солнечной енергией.

Принип действия:
Панели соеденены последовательно 7 шт набрано напряжение MPPT приблизительно 220В, в холосту напряжение доходит до 260В. Паралельно панелям подключана батарея конденсаторов из 4 кондесаторов 4700 мкФ 400V. Ардуино через делитель напряжения измеряет напряжение на кондесаторах и если напряжение выше уставки открывает силовые транзисторы. Через транзисторы конденсаторы разряжаются на ТЕН, и когда напряжение стаёт ниже уставки транзисторы закрываются и конденсаторы заряжаются от панелей. Получается некий ШИМ или ЧИМ который держит напряжение в точки MPPT. На практике транзисторы могут открываться из достаточно большой частотой, в зависимости от количества солнечнечного света. Система работает более 2-х лет каждый день.

Я думаю вам не нужен ватметр, вам достаточно знать только значение напряжения. Когда панели недогружены напряжение растёт система греет воду, когда солнца мало напряжение опускается, система воду не греет и не мешает работотать инвертору.

Правда в моей системе нет такого инвертора и акумуляторов и я точно не знаю как в нём реализована технология MPPT но думаю обе системы могут работать паралельно с приоритетом инвертора.

Если интерестно то дам более подробную информацию из схемами и перечнем деталей и проектом.

[KulibinOrsk]

Офтопик

[ref]V114[/ref], подскажите что за панели (где покупали и почем) в работе сколько лет и нет ли уменьшения мощности по времени из-за старения панели ? самому интересна тема.

[Arahis]

Добрый день.
Как у вас соеденены панели? Последовательно?

У меня получилось сделать прибор для нагрева воды солнечной енергией.

Принип действия:
Панели соеденены последовательно 7 шт набрано напряжение MPPT приблизительно 220В, в холосту напряжение доходит до 260В. Паралельно панелям подключана батарея конденсаторов из 4 кондесаторов 4700 мкФ 400V. Ардуино через делитель напряжения измеряет напряжение на кондесаторах и если напряжение выше уставки открывает силовые транзисторы. Через транзисторы конденсаторы разряжаются на ТЕН, и когда напряжение стаёт ниже уставки транзисторы закрываются и конденсаторы заряжаются от панелей. Получается некий ШИМ или ЧИМ который держит напряжение в точки MPPT. На практике транзисторы могут открываться из достаточно большой частотой, в зависимости от количества солнечнечного света. Система работает более 2-х лет каждый день.

Я думаю вам не нужен ватметр, вам достаточно знать только значение напряжения. Когда панели недогружены напряжение растёт система греет воду, когда солнца мало напряжение опускается, система воду не греет и не мешает работотать инвертору.

Правда в моей системе нет такого инвертора и акумуляторов и я точно не знаю как в нём реализована технология MPPT но думаю обе системы могут работать паралельно с приоритетом инвертора.

Если интерестно то дам более подробную информацию из схемами и перечнем деталей и проектом.

Делал адаптивную нагрузку для батареи из 3х последовательно панелей на 120в на ОУ по инвертирующей схеме с Ку=2.5 и таймере 555 если не ошибаюсь по шим схеме, управление с ОУ на вход внутреннего делителя таймера. Основная фишка это кандер паралельно панелям до 200мкф, нагрузка - тен комутируемый парой запаралеленных высоковольтных мосфетов. Работало на ура пока неперевели все панели на инвертор как у топикстартера.

Отправлено спустя 45 минут 6 секунд:

Офтопик

[ref]V114[/ref], подскажите что за панели (где покупали и почем) в работе сколько лет и нет ли уменьшения мощности по времени из-за старения панели ? самому интересна тема.

Тема очень глубока.
Баланс между количеством панелей, ёмкостью батарей и обьемом воды для сброса нагрузки в течении всего года хрен поймать. Батарея легко перезаряжается, вода догревается да максимума, енергию девать некуда нужны гриды сливать енергию в сеть 220, а там.... Только в россии такое бывает: домашняя сеть летом все не съедает и энергиия идет через счетчик в общюю сеть а считает он в плюс! А не в минус! Закон об альтернативной энергетике принят потихому недавно но ТУ не осилить. А тема акумов еще не радужней, свинцу вообще делать там нечего, лиферы плохого качества и разбегаются по банкам сильно, хороших точных балансиров почти нет. И наконец по теме форума: есть потребность при уникальных режимах системы сливать енергию с инверторов опять на активную нагрузку в зависимости от яркости солнца как в сообщениях выше, сейчас примитивная схема по порогу напряжения постоянной нагрузкой, вот ее буду думать переводить на шим при помощи тематики форума. Но во вторую очередь после адаптивной нагрузки на сеть 220 чтоби в расчетном счетчике утекающая энергия не забирада с собой реальные деньги. Извините много букав, накипело.

[V114]

kbplug: Ваш проект очень интересен, панели соединены последовательно.
KulibinOrsk: Панели SIP280-588 PERC, по поводу старения ничего не скажу в работе год и стоят не у меня и не мои (соседний дом).
Arahis: Поделитесь Вашей реализацией пожалуйста если можно
GDAN7777: а мне кажется как раз задача для микроконтроллера который должен контролировать несколько параметров, управлять силовым ключом и следить за тем чтобы не перегреть воду и выводить на дисплей в доступной форме информацию о текущем состоянии.
P.S.: Опять же "зеленая энергетика" вот эта девушка была бы рада

[nalnik]

[spoiler]

gret.jpg

[/spoiler]

[kbplug]

Схему попробую начертить на днях.
Вот то что могу показать сейчас остаточная версия прибора в корпусе:

IMG_20210321_075038.jpg

Плата управления. С разводкой немного напутал, пришлось паять проводки и т.д. Для отображения температуры круглые сутки поставил 3 литийтитанатных акуммулятора и схему защиты к ним. Ардуино сейчас не выключается никогда. Ранняя версия не имела акумуляторов и датчика температуры включалась когда появлялось солнце, последовно котушки реле стояли стабилитроны и прибор включался когда уже солнца было достаточно для поддержания питания самого прибора.

IMG_20210310_122426.jpg

IMG_20210310_122415.jpg

Фото силовых транзисторов в коробке не делал, но есть схема и фото прошлой версии на дин рейку:

Транзистор.jpg

Танзисторы включал в паралель по 2 шт на 1 кВт енергии, нагрева практически небыло.
В коробе использую туж сжему но транзистори 47N60С3 по одному на 1 кВт енергии. В приборе реализовао 3 ступени, тоесть можно подключить 3 тена.
Проект:

трігерний_нагрівач_термометр_nano_в_коробці_v733.flp

[Arahis]

Поделитесь Вашей реализацией пожалуйста если можно

если вы о адаптивной нагрузке на солнечные батареи - я поищу. Если у вас будет инвертор SILA или аналогичный, то вам моя схема уже не потребуется.

Отправлено спустя 3 часа 6 минут 5 секунд:
Нашел!
С кандерчиками ошибся 160х1000
И транзистора одного хватало.

DSC_0055.JPG

Отправлено спустя 1 минуту 8 секунд:
Внешнего питания ге требуется.

[starshoy81]

Закон об альтернативной энергетике принят потихому недавно но ТУ не осилить.

Да ладно, первопроходцы уже есть. Хотябы Бывалый1906 на форумхаусе, для примера. Другое дело, что выкупать лишнюю будут по оптовой цене. Хотя, вроде бы, есть взаимозачёт в календарный месяц.
Лиферы сейчас нормальные, если совсем дешман со свалки не брать.

V114, подскажите что за панели (где покупали и почем) в работе сколько лет и нет ли уменьшения мощности по времени из-за старения панели ? самому интересна тема.

У меня 4 панели разных дат введения в в эксплуатацию. От 5 до 10 лет установлены. Последние три года круглогодично. Панели монокристалл, solartronics и ФСМ. Уменьшения мощности пока не замечаю. Больше влияет перегрев летом. Теоретически снижение до 85% от номинала будет заметно через 20 лет службы.

следить за потреблением энергии инвертором SILA из сети 220 В и измерять напряжение на АКБ.

Вот У вас гибридный инвертор, он сам это делает. Основная энергия берётся от солнечных панелей, а недостающая подкачивается из сети. Так что вы разберитесь поподробнее, какие режимы в нём используются. И настройте как надо. И вам нужен ваттроутер, для отключения бойлера при условии потребления из сети и полной энергии панелей. А панели сами трогать не надо, система построена и работает. Вам нужно регулировать только сторону потребления переменного тока.

[V114]

kbplug приветствую. Попробовал перерисовать Вашу схему, посмотрите пожалуйста правильно ли получилось и вопрос по поводу С1, кроме того что пленочный на 1600В и погрешность +/-5 ничего не понял. Подскажите емкость.

[kbplug]

Схема вроде бы такая. Ёмкость конденстора вроде бы 2.5nF. Конденсатор нужен чтобы при закрытии транзистора ЭДС самоиндукции не прошивало транзистор импульсом высокого напряжения. Я выпаял эти конденсаторы из разобраных старых мониторов, там они немножко отличались по напряжению и ёмкости но работают.

Я черчу схему и скоро доделаю, также я выложу печатки, так что не спешите, я выложу более детальну информацию только соберу её в кучу.

[V114]

kbplug: То же немножко в easyeda порисовал.Транзистор нагревается? нужно место под радиатор?
И по поводу бесперебойного питания, если есть инвертор SILA с АКБ то зачем бесперебойник?
Могу Вам чем нибудь помочь?

[kbplug]

Ваши навыки в проектированиинаверное наверное выше моих, я в Sprint-Layout рисую, а потом утюгом...
Радиатор нужен. Я сделал несколько вариантов силовых модулей, вот один из них, на дин рейку. Радиатор из старой материнской платы, к нему через изоляцию прикручены 2 транзистора. На малые нагрузки можно включать по одному транзистору, на большие можно паралелить, при комутации данной сборкой 1КВт радиатор немного тёплый. Я стараюсь делать из запасом, чтобы оно работало и потом не возвращатся к этому вопросу.

DSC_0500.JPG

DSC_0499.JPG

Вот печатка в Sprint-Layout: https://drive.google.com/file/d/1yBISbr ... sp=sharing
Конденсатор я напаял снизу.

В моей системе нет аккумуляторов и нет заводского инвертора. Когда солнце заходит всё обезтачивается. Я добавил аккумуляторы чтобы видеть температуру в бойлере когда нет солнца. Также они обеспечивают более стабильную работу ардуины при скачках напряжения. Скачки напряжения возможны при включении какой то нагрузки в сеть.

У вас 8 шт панелей последовательно это значит что напряжение точки максимальной мочности в районе 270В, а холостый ход будет за 300В, посмотрите в документации на панели точные данные чтобы правильно понимать какие транзисторы нужны и нормально ли будет работать тэн на таких напряжениях. Бойлер уже есть?

[V114]

Добрый день Kbplug.

Общий рабочий вольтаж - 255,52 В, общий вольтаж без нагрузки - 306,64 В, есть бойлер в котором уже установлен ТЭН 1,5 кВт, и который имеет два теплообменника - верхний используется для отбора тепла на отопления, а нижний используется для нагрева воды - сделан замкнутый контур с насосом и миникотлом, в который можно устанавливать ТЭН любой мощности от 1,2 до 4 (сейчас 1,2кВт). Сопротивление ТЭН на "горячую" 39,8 Ом.

Еще один вопрос беспокоит, измерение напряжения на солнечных панелях производится через делитель напряжения и то есть отсутствует какая либо гальваническая развязка между аналоговым пином Ардуино и солнечными панелями. Есть ли какой либо способ организовать гальваническую развязку аналогового сигнала. Беглый поиск выдал вот такую схему на специализированной микросхеме IL300.

galvanicheskaya_razvyazka_analogovogo_signala.jpg

Не усложнит ли это проект и может проще реализовать гальваническую развязку уже после преобразования сигнала в цифровую форму?

[kbplug]

Добрый день. Вот начертил схему, некоторые непринципиальные детали упустил. Возможно гдето допустил какую несущественную ошибку.

нагрівач_води.jpg

Я не вижу необходимовти в гальванической развязки аналогового входа, дёшево его наверное развязать не получится. Я не развязывал.
Я специально использую аналоговый вход А7 или А6, на других входах ардуино зависало когда напряжение через делитель приходило на вход, а ардуино ещё не включилось, после включения ардуино зависало, при использовании входов А7 или А6 зависонов парактически небыло.

Моя система греет воду постоянным током и она может работать паралельно из инвертором. Но у вас напряжение немного выше и для ТЭНа это напряжение наверное жизни не добавит.

Вы хотите подключать ТЭН после инвертора? В переменку?
Такой вариант наверное тоже может работать, напряжения измерять постоянного тока до инвертора, а ТЭН включать после инвертора. Но тогда нужен симистор и я точно не знаю на склько хорошо воспримит нагрузку ШИМ инвертор.

Симистор :

сімістор.jpg

Я думаю для начала вы можете просто сделать на ардуино вольтметр, откалибровать аналоговый сигнал входного напряжения и посмотреть как себя ведёт напряжение из недогрузом и полностью загруженом. Дисплей на I2C шине не подходит для данного проекта, так как время цикла увеичивается и ардуино не упевает шимить, по этой причине я сделал опрос датчика температури раз в 10 секунд, так как опрос увеличивает цикл программы

[us5nbq]

Гальваническую развязку нужно делать по любому,если планируется управление ШИМ,да еще и ардуиновский шим,частота низкая,будет виснуть ардуина,особенно шина I2C ну очень капризная.....Да и датчик тока необходим,только по напряжению не совсем хорошо,сильно прыгать будет напряжение при включении тенов....
У меня подобный проэкт,но на твердотельных реле,уже третий год трудится 16kWt.Тены по 2kWt.Греют котел.Пока полет нормальный,но есть проблемы с остальной полезной нагрузкой,из-за дерганий сети тэнами,возникают просадки ну и соответственно броски тока.
В разработке сейчас управление с ШИМ и тенами на 1kWt.

[V114]

[ref]us5nbq[/ref], Понимаю что гальваническая развязка нужна, но не знаю как. Даже специализированная для этого IL300 вносит свои коррективы (на картинке ниже справа желтым цветом)

IL300.png

Плюс задержка 10-15 мкс, что критично (понимаю что емкость будет на порядок больше, но все равно)

время разряда.jpg

Поиск ничего не дает, все либо слишком дорого, либо трудно настраивается и советуют делать гальваническую развязку уже после перевода сигнала в цифровой вид. То есть после того же INA226 включать в схему что то вроде I2C изолятора? Опять же отдельный блок питания для INA226 (хотя можно обойтись той же LM317 и запитать от линии12В)

[us5nbq]

Я использую для измерений китайский вольтамерметр,600v100a.Он идёт с трансформаторным датчиком тока и датчиком Холла,короче хитрый,получается бесконтактно измеряем силу тока,к нему подкючилads1115

Отправлено спустя 2 минуты 41 секунду:
А вот данные с ads1115 через гальваническую развязку уже на ардуину.

[starshoy81]

[ref]V114[/ref], вы пытаетесь подойти к проблеме не с той стороны. Рабочая точка на панелях будет постоянно плавать в зависимости от:
освещённости
угла падения солнечного света
температуры
нагрузки
Все эти факторы в простой схеме вы не учтёте. Поэтому я и говорю о том, что вам надо регулировать переменку после гибридника. Чтобы излишки выработки пускать в нагрев бойлера. Почитайте форумхаус, там море таких решений на базе ваттроутера. Вот например. А если вы начнёте дёргать панели от гибридника и подключать их на полной мощности обратно, скажется на долговечности входа инвертора. И выйдет у вас в итоге, что нагрузки нет - вы забираете мощность с панелей на бойлер, нагрузка появляется - гибридник видит её и не видит мощности с панелей - начинает забирать мощность из сети - в итоге вы платите за электричество, пока гибридник не найдёт рабочую точку на панелях.
К тому же работа с таким высоким постоянным напряжением очень опасна, в первую очередь дугой, которую сложно погасить. А пробить может просто по влажному воздуху на неправильно сконструированной плате.

[V114]

starshoy81: Здравствуйте.
Абсолютно с Вами согласен, рабочая точка на солнечных панелях обязательно будет плавать в зависимости от погоды, времени года, времени суток, (включая гороскоп на сегодняшний день) и т д и в принципе это не важно. Не правильно я тему назвал, как писали выше это адаптивная нагрузка.
По поводу инвертора SILA по заявлению производителя, инвертору абсолютно не важно что мы будем делать с стороны солнечных панелей, лишь бы мы этого не делали после инвертора. Максимум что может произойти это инвертор решит что наступила ночь.
По поводу высокого напряжения "общий вольтаж без нагрузки - 306,64 В" это со стороны солнечных панелей на холостом ходу, при этом после инвертора амплитудное значение напряжения 311 В, что ни как не меньше и гораздо опаснее (не буду приводить примеры AC диммера с Али и вспоминать таблицу из Правил по охране труда.. в которой говорится "без прикосновения" и которые обновились в декабре прошлого года) По поводу дуги, нагрузка ТЭН то есть активная составляющая и отключаться будет транзистором, это в случае реактивной нагрузки (катушка, двигатель) возникает дуга.
А в целом идея такая: инвертор не нагружен 300-400 Вт от номинальных 3000 Вт.
Солнечные панели заряжают конденсатор (точнее сборку конденсаторов, чем больше тем лучше).
Ардуино измеряет напряжение на конденсаторе и при достижении 300 Вольт открывает транзисторный ключ на ТЭН при этом контролируя напряжение.
И при падении напряжения до значения при котором инвертор переходит в режим ночь + 10-20 Вольт закрывает транзисторный ключ и ждет заряда конденсатора.
Про второй закон коммутации не знаю писать надо или нет (сначала ток с конденсатора начнет падать, а потом напряжение).
Вот такая идея.Честно не знаю правильная или нет, но выше писали что реализовывали такое и даже помогают. Надеюсь на понимание с Вашей стороны.