MPPT Schaltung

Hallo zusammen,

ich bin zur Zeit in Tansania als Volunteer un arbeite bei einer Firma die unter anderem Windkraftanlagen baut.
Diese werden groestenteils aus alten Limas gebaut und haben Leistungen von 1 kW bis 15 kW.
Da diese Limas ohne umgewickelt zu werden verbaut werden und zudem noch ein Getriebe davor ist, erzeugen diese ein ziemlich hohe Spannung.
Diese geht auch schon mal an die 400V. Diese wird mit einem Transformator heruntertransformiert. Wenn die Spannung bei hohen Windgeschwindigkeiten zu hoch ist wird steuert ein SPannungswaechter der auf 14 V eingestellt ist einen IGBT an der dann die Energie fuer 30 Sekunden an einen Heizstab leitet und dort verbraet. Dann geht das spiel wieder von vorne los.
Wir ihr euch sicher denken koennt ist das eine ziemlich schlechte Loesung den Output einer WKA zu verwerten.

Inspiriert duch diesen diskussionsreichen und informativen Thread moechte ich nun die Entwicklung eines Universellen MPP Reglers noch einmal anstossen.

Ist mit dieser Schaltung von XXLRay schon etwas anzufangen als Regler?


Ich bin zwar ausgebildeter Elektroniker, habe aber bisher nur in anderen Berichen gearbeitet und habe daher von Platinenschaltungen nicht so viel Ahnung.
Kann mir vielleicht mal einer von euch erklaeren wie dieser Step-Down Regler Dimensioniert werden muesste.

Eine weitere Frage waere wie ich die Schaltung aufbaue wenn ich nicht weiss was der Generator fuer einen Innenwiderstand hat.


Ich hoffe ihr koennt mir bei ein paar meiner Fragen helfen und mir vielleicht bei der Entwicklung einer solchen Schaltung helfen.
Zusammenloeten dieser ist kein Problem fuer mich und auch austesten koennte ich diese aber ich brauche erst einmal ein wenig Input zur Dimensionierung und Anpassung.

Vielen Dank und sonnige Gruesse aus Tansania.
Constantin

(Bitte entschuldigt meine komische Schreibweise, ich schreibe auf einer Tastatur mit US-Layout)

Hallo coke,

ich verstehe den status quo noch nicht. 15kW mit KFZ-Limas? Im Leerlauf liefern die hohe Spannungen. Aber 400V unter Last erst bei einer Drehzahl, die sie wegen der Fliehkräfte zerreisst, oder? Wie sieht das jetzt aus?: Heruntertransformieren (3-phasig), gleichrichten, Akku laden? Wo sitzt dann der IGBT?
Wenn all das klar ist, kann man sich überlegen ob ein MPPT erforderlich und sinnvoll ist. Ich vermute, daß ein MPPT das Windrad abwürgt, bei wenig Wind. Grund: Der Regler holt die Maximale Leistung aus dem Windrad. Die setzt sich zusammen aus der kinetischen Energie des Windes und der kinetischen Energie des Rades (Schwungmasse). Bei kleiner Windgeschw. dominiert die Schwungmasse. Was tut ein MPPT, der an einem Generator mit Schwungrad angeschlossen ist? Ich denke, er holt die maximale Leistung heraus, indem er es in kurzer Zeit auf Null abbremst. Das würde beim Windrad jedoch zum stall führen, gerade wenn der Wind dann stärker wird. Ich bin mir nicht sicher. Man muß das diskutieren.
Ich habe zwei Schaltungen von Stephen Woodward zu MPP-tracking. Bei Bedarf kann ich die senden.

Gruß, Heinz

Hallo,
Ich arbeite seit mehr als eine Jahre auf Mppt Regelung für Kleinwindkraftanlage. Ich bin noch am Prototypen aber unserem letzte Prototypen funktionieren ganz gut! Unserem kraft bereich ist aber viel kleiner als eurem Ziel. Wir entwickeln jetzt eine HAWT mit ungefähr 150W Nennleistung (bei 12.5m/s wind und weniger als 70cm Durchmesser). Das größte Vorteil einer Mppt Regelung ist die Möglichkeit eine hoch Windgeschwindigkeit Regelung problemlos zu führen. Wir werden Anfang nächstes Jahr fertige Produkten haben. Wir haben aber festgestellt dass eine "konventionelle" mppt Regelung ist keine gute Lösung für eine Windkraftanlage. Das ist darum haben wir uns für eine Kompromiss entscheidet der funktioniert tadellos ).
Mfg,
Hadrien

Hallo Max,
Photos gibts schon auf meinem Website. Auch verschieden Informationen über die Produktion von meine Windkraftanlage und so.. der Website ist www.micro-energie.com und wird bald aktualisiert wenn wir den nächsten Tests fertig gemacht haben.
Ich habe am Anfang mit Schams-electronics gearbeitet. Er ist ein Spezialist seit 15 Jahren im bereich Mppt Regelung (wind und solar). Aber ich habe mich entscheidet eine andere art von Regelung zu benutzen der besser paßt mit meinem Rotor.
Diese neue Lösung ist mit einem freund von mir entwickelt (in Frankreich). Wir haben aber noch nicht alles getestet und ich mag mehr ein bisschen warten vor meine Entwicklung zu laut zu Zeigen . Ich weiß es klingt sch##! (und ich habe fast alles über Internet gelernt) aber wann mein Produkte schon auf dem Markt seien wird werde ich ruhiger mehr zeigen.
Es wird aber bald auf dem markt (Anfang 2010) und ein großes Teil von meinem Kunden Zielgruppe sind die "DIY menschen" von wem ich gehöre . Ich werde normalerweise einen Version von die Windkraftanlage in Selbstbau-Modus verkaufen. Es ist aber sehr einfach zu montieren und auch sehr leicht (weniger als 2,2Kg Ohne mast) deswegen werde ich, hoffe ich, eine menge Leute freuen.
Als wir, der alte Rotor getestet haben (auf dem Bild in meinem website) haben wir 150W ohne problem erreicht mit 12.5m/s wind. Der neue (und finale) Rotor ist ne bissl größer (76cm) und die Propellern sind mit CAD verbessert. Ich benutze einen Software der Heiß Heliciel (nur in französisch leider) um meine Propellern zu entwickeln.
Die Testspropellern sind in Stereolithographie hergestellt (3d print) um ein genauer Idee von die Leistung Kurve wir erwarten können (mit dem fertigen Design).Das ist auch warum haben wir (fast) keinen Tests mit zu hoch Windgeschwindigkeit gemacht haben. Die sind in Epoxy ohne faser es wäre ziemlich gefährlich Sie werden später mit kunstoffeinspritzung hergestellt in Nylon mit Karbon-faser.
Der Generator ist auch von mir. Es ist ein Brushless Outrunner. Ich hab ungefähr 2 Jahren gearbeitet um der genau Kompromiss zwischen Größe/gewischt/(rpm/min) und Cogging. Ja, ich bin ziemlich stolz von meinem kleinen .
Auf dem video hatte ich einen 4 blätter Rotor. aber der neue Rotor hat nur drei blättern (es ist billiger und es gibt fast keine unterschied an der Leistungskurve!!).
Es ist alles was ich jetzt sagen kann.
Mein Ziel ist nicht Millionär zu sein aber genau genug Geld zu verdienen um von meinem Hobby zu leben und warum nicht ein bissl mehr um noch mehr neue produkt zu entwickeln!!! Ich finde das in bereich "sehr kleinen Windkraftanlage" (<500W) gabs keine sehr effektive Modelle. Und die einsiege billige Lösung war eine Chinesische Windmühle die zwischen 20 und 30Kg wiegt um 300W arme Watt zu erreichen von einen 2M Rotor. Meinen Ziel war eine leichte/kleine und effektive Windkraftanlage zu herstellen um die Montage preise (Mast/Batteriebank) zu reduzieren mit einem intelligente Laderegler. Sie funktioniert auch mit sehr hoch Windgeschwindigkeiten wegen die Mppt Regelung (ich meine produziert noch).
Mfg,
Hadrien
PS: sorry für meinem Deutsch es ist schon besser als 1 Jahre her aber... tja... Es gibt noch ne menge in diesem bereich zu tun

Hallo,
Ich bin neu in diesem Forum, und hatte bis vor kurzem mit Windkraft und Ladereglern nicht viel am Hut.
Vor einiger Zeit kam mein Onkel mit der Idee, sich eine WKA in den Garten zu stellen, und da ich mit Elektronik hobbymäßig zu tun habe, bat er mich die Lade/Steuerelektronik dafür zu bauen. Als Ausgangspunkt gab er mir einen Radnabenmoter, der bei seiner Anlage etwa im Schnitt 3V rausbrachte und bei viel Wind auch mal 16V. Nach einigen Grübeln bin ich zu dem gekommen was wohl PPT genannt wird (wusste ich nicht, bis ich hier mal rum gelesen habe). Bei meinen Testaufbauten funktioniert das eigentlich sehr gut, und ich frage mich, warum das so sellten genutzt wird. Als Spannungswandler verwende ich statt Buck/Boost oder Buck-Boost, einen SEPIC weil ich damit schon öfter bei kleineren Leistungen gearbeitet habe, und bei Simulationen war das Ergebnis auch eher das was ich suchte. Gesteuert wird das von einem Microcontroller der Atmega Reihe. Das PWM Signal liegt etwas über 50kHz und ich kann damit jede Spannung von 2 bis 50V in den Ladebereich eines 12V Akkus bringen.
Nun hat mein Onkel mit meinem Vater einen eigenen Generator gebaut, der so einiges an Leistung bringen kann, allerdings ist er für den Rotor zu stark, sobald man also viel Leistung herauszieht, bleibt er stehen. Meine Idee ist nun, den Ladestrom stark zu begrenzen (PWM einfach nicht hoch regeln lassen), dass der Generator nicht unnötig ausgebremst wird. Spricht eigentlich etwas dagegen, die überschüssige Ladung im Generator zu lassen?

MfG
Maik

Hallo Andreas,

Ich beschäftige mich momentan nur mit dem Generator und der Elektronik im Haus, also der Generator liegt auf der Werkbank und ich kurbel halt dran. Wie es mit dem Rotor so funktioniert weiß ich nicht, er hat jedenfalls nicht viel Kraft. Ich denke nicht, das mein Regler zu langsam sein wird, ich denke eher dass er zu schnell sein wird, und ich ihn von der Programmierung her ausbremsen muss, sonst bekomm ich Spannungsspitzen oder der Generator schaltet innerhalb von Millisekunden von Last auf Freilaufen um, oder umgekehrt.
Momentan fehlt die Selbst-Regulierung noch komplett, aber das ist eigentlich nur Programmcode, und der Controller hat noch eine Menge Platz dafür, es müsste also machbar sein.
Das mit der Grundlast ist etwas woran ich momentan noch nicht gedacht habe (weil ich ja nur selbst kurble), danke für den Hinweis. Ich denke mit einem Hallsensor könnte das gut funktionieren, damit könnte man anhand der Leistung und der Umdrehungen eine optimale PWM Einstellung für den Spannungswandler finden.
Als Bremse reichte bei meinen Tests ein 1 Ohm 300W Widerstand, damit ist der Generator nicht mehr zu bewegen. Da es ein Vertikalachsrotor ist, könnt ich den doch auch freilaufen lassen, oder? Die Wahrscheinlichkeit, dass das ganze umkippt ist glaube höher, als die dass sich der Rotor zu schnell dreht.

MfG
Maik