Anlaufverhalten verbessern

Steuerelektronik zum Abschalten der Last

Carl

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Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 23.09.2016 - 08:26 Uhr  ·  #49208
Wenn - bevor der Rotor in Schwung gekommen ist - der Generator noch unbelastet anfahren koennte, wuerde das Losbrechmoment - weil der Generator dann ungebremst laeuft - doch frueher einsetzen.

Das wuerde besonders den Fluegelprofilen mit hoher Schnelllaufzahl - die dann weniger Drehmoment aufweisen zugute kommen, nicht nur den schnelleren Vertikallaeufern (Darrieus), die bei haufigem Wechsel der Windgeschwindigkeiten (Boen) Probleme haben weil die Zeitverzoegerung, bis sie nach dem Tiefstand der Windstaerke wieder auf die fuer sie wichtige Vektorgeschwindigkeit kommen oft so gross ist dass wenn der Wind wieder in die abflauende Phase eintritt sie diese noch nicht erreicht haben.

Ich koennte mir vorstellen, dass auch Horizontallaeufer von einer elektronischen Regelung profitieren koennten, die die Lastabnahme erst dann einschaltet, wenn die ideale Vektorgeschwindigkeit des Repellers erreicht ist.

Deshalb meine Frage an die Spezialisten fuer Generator und Elektrik: Kann man soetwas machen? Vielleicht mit Zenerdiode? Sodas nicht nur beim ersten Anlauf sondern auch durch schwaecher werdenden Wind bis zum Auffrischen die Last vom Generator weggeschaltet wird?

FamZim

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 23.09.2016 - 16:38 Uhr  ·  #49212
Hallo

Die Elektronik greift doch sowieso erst ab einer bestimmten Spannung ein mit Lastaufschaltung.
Das ist dann bei einer mindest Drehzahl der Fall, es wirt das Anlaufen eher nicht beeinflussen.
Auch bei direktem Akkuladen mit Gleichrichter entsteht erst eine Belastung wenn durch die Generatordrehzahl die Akkuspannung überschritten wird.
Also auch keine Belastung beim Anlauf.
Anders ist es mit einer Schaltung direkt parallel an einem Wiederstand, dieser greift sofort ein !!
Am schlimsten wenn die Last mit Glühlampen realisiert ist, die sind Heißleiter und fordern sofort einen hohen Strom.

Gruß Aloys.

Carl

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 23.09.2016 - 18:14 Uhr  ·  #49213
Danke, das hilft mir schon mal weiter, bzgl. was darf man nicht machen!

In folgendem Fall, bei schon erreichter Lastabnahme bringt es leider nichts mehr weil dann schon hoehere Leistung ansteht:

Jemand aus meinem Bekanntenkreis, der sein Leben mit Darrieusrotoren verbracht hat machte mich darauf aufmerksam, dass diese Bauart Darrieus) in Boen besonders darunter leidet, dass die Blaetter bei Nachlassen des Windes langsamer laufen und dann wenn der Wind wieder zunimmt nicht mehr schnell genug auf die ideale Vektorgeschwindigkeit kommen um ihren ansonst moeglichen effizienten Wirkungsgrad zu erreichen, der wind flaut zu frueh wieder ab, das geschieht bei boeigem Wind (insbesondere wenn etwas Turbulenz dabei ist) und mindert spuerbar den Ertrag .

Ich wuerde ihm gerne einen Vorschlag machen, wie er das Problem loesen koennte, habe zwar die Idee, es ueber eine spezielle Regelung zu machen nur leider zu wenig Ahnung von Elektronik.

Gruss, Carl

FamZim

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 24.09.2016 - 09:23 Uhr  ·  #49215
Hallo Carl

Das ist kein Problem der E Steuerung sondern ein aerodynamisches Problem!
Bei plötzlichen böigen Winden, ist der Anströmwinkel an den Blättern so groß das die Strömung nicht der Blattkontur folgen kann und diese dann " abreist" .
Die Blätter stallen somit, und der erreichbare Vortrieb fällt nur minimal aus.
Das könnte mit einem grösseren Einstellwinkel der Blätter verbessert werden, was aber eine niedrigere Enddrehzahl zur Folge haben wirt.
Das Stallen dient auch der Sicherheit der Anlage gegen Überdrehzahl.

Gruß Aloys.

Carl

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 25.09.2016 - 07:03 Uhr  ·  #49222
Das Stallen ist sicherlich die Ursache, nur ist auch klar, dass ein abgebremstes Windrad stallt, um so mehr doch sobald volle Bremswirkung vorhanden ist.
Bei Horizontallaeufern ist das sicher weniger gravierend, hier handelt es jedoch sich um einen guten industriell gefertigten Darrieus, der in Berlin auf einem hohen Gebaeude moeglichst guenstig aufgestellt werden sollte. Das hat man auch gemacht, ein Restwert an Turbulenz war nicht zu vermeiden, schlimmer war jedoch, dass auch in ausreichender Entfernung zu Windhindernissen die landschaftliche Umgebung - jenachdem - durch Huegel, Baumwuchs oder weitraeumige Bebauung dazu fuehren kann, dass Boen haeufiger auftreten als in flacher Ebene und auch dazu, dass diese Boen unterschiedliche zeitliche Schwankungen (oft kuerzer) aufweisen. Mithin also die Dauer des Wechsels zu staerkerem Wind sodas ein Rotor wieder ausreichend in Fahrt kommt nicht ausreicht. Es ist doch logisch, dass der Rotor schneller wieder auf Fahrt kommt wenn er nicht durch Last auf dem Generator abgebremst wird.

Du musst das so verstehen, dass der Generator des Darrieus im Wechsel der Windgeschwindigkeiten laengst unter Last steht, es geht nicht darum, dass der Rotor in dieser Zeit stehen bleibt und deshalb aufgrund der Regelung frei ohne Last wieder auf Touren kommen koennte. Angedacht waere also eine Regelung im laufenden Betrieb bei Boen.

Das von Dir beschriebene Stallen tritt schliesslich grundsaetzlich immer dann auf, wenn das Blatt seine Vektorgeschwindigkeit nicht erreichen kann! Da waere ein kurzzeitiges Aussetzten der Lastabnahme doch hilfreich?

FamZim

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 25.09.2016 - 15:43 Uhr  ·  #49225
Hallo

Eine Lastreduzierung wäre da hilfreich das ist richtig.
Das kann eine Elektronik schon regeln.
Sie braucht aber eine Info, das die Windgeschwindigkeit zu genommen hat.
Das ginge über ein Anemometer für die Windgeschwindigkeit.
Dann kurz die Last, ich sag mal 20 % runter regeln, und sofort weiter bei gestiegener Generatorspannung wieder aufschalten mit grösserer Leistung.
Also Last runter : Generatorspannung merken und bei ? 20 % "weiterer Steigerung" wieder passend aufschalten.
Oder man läst das Windrad nicht so dicht an der Stallgrenze laufen, das das stallen ständig passiert.

Gruß Aloys.

Carl

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 26.09.2016 - 07:54 Uhr  ·  #49230
Hallo Aloys,

ich bin auch der Meinung, man sollt gleich von vorneherein seinen Rotor so ausgelegt waehlen, dass er zu den Windverhaeltnissen passt. Bei in Serie gefertigten Modellen die nicht optimal aufgestellt werden koennen kann man so wie Du sagst nachbessern bzw. gleich vom Hersteller dynamisch anpassen. Wichtig dabei ist immer der Aufwand der dafuer noetig ist.

Jedenfalls ist Dein Vorschlag ermutigend auch im Hinblick darauf, welche Versuche schon mit verschleissanfaelligen mechanischen Nachfuehrungen der Rotorblaetter bei Savonius-Rotoren gemacht wurden.

Statt ueber Anemometer koennte man es auch ueber einen Fliehkraftsensor direkt auf der Rotorwelle versuchen. Da haette man zumindest eine direkte Ablesung. Manche Rotoren haben ja schon von Haus aus eine Fliehkraftbremse, die man damit syncronisieren koennte.

FamZim

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 26.09.2016 - 14:28 Uhr  ·  #49241
Hallo

Ein Sensor auf der Roptorwelle wirt nichts nützliches anzeigen, der kann keine Geschwindigkeitszuname messen :fgrin:
Immer nur die Rotordrehzahl die ja nicht schnell genug zu nimmt.
Um die Regelung zu verändern braucht man aber die Invormation das der Wind zu genommen hat.
Also die Rotordrehzahl im Vegleich zum zu nehmenden Wind .
Durch das auswerden dieser Diverens kann dann die Last angepasst werden.

Gruß Aloys.

wieso

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 26.09.2016 - 15:08 Uhr  ·  #49243
ich denke zu verstehen , das war wohl mein Anliegen vor Jahren als ich mich mehr mit MPPT fuer Wind Ladereglern beschaeftigt habe

Midnite classic ist wohl eine gute Entwicklung auf dem Markt
http://smallwindconference.com…-Solar.pdf

der morningstar ist etwas juenger


http://smallwindconference.com…ngstar.pdf

Carl

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 27.09.2016 - 09:19 Uhr  ·  #49251
Stalled Turbines do not run at optimal TSR - das sagt schon alles!

Wg. Aloys nochmal zur Idee mit Fliehkraftregelung - direkt an der Welle gehts also nicht.

Fliehkraftregler koennen winzig und leicht sein - auch wasserdicht versiegelt in einer winzigen Box.

Wie saehe das nun mit der Fliehkraft am außeren Ende des Tragarms in Fluegelnaehe aus? Fliehkraftsensor mechanisch (etwa mit Poti) verbunden muesste doch relativ genaue Messdaten liefern?

Gruß, Carl

FamZim

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 27.09.2016 - 10:04 Uhr  ·  #49252
Hallo

Die Elektronik benötigt ein separates auswertbares Messergebniss welches nicht stallt !!!!!
Alles an der Rotorwelle stallt aber mit dieser, ob aussen am Blatt oder an der Welle ist egal.
Die Elektronik muß informiert werden das der Wind zugenommen hatt, das geht nur mit einer stall freien Messung.

Gruß Aloys.

Carl

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 27.09.2016 - 13:43 Uhr  ·  #49258
Ne, gemeint war bei mir die Erfassung schon beim ersten Leistungsabfall beim Abflauen. Also nicht erst die Phase wenn der Wind wieder ansteigt.

Gruß, Carl

Carl

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 28.09.2016 - 07:09 Uhr  ·  #49266
Der normale Regler schaltet schon etwa bei Ladebeginn mit einer Spannung von sagen wir spaetestens 13,5 V die Last zu.

Wuerde man jetzt einfach die Lastzuschaltung in den dynamischen Windstaerkebereich wo das Stallverhalten am kritischsten ist - ich stelle mir dabei vor, dass bei bedeutend hoeheren mittleren Windgeschwindigkeiten das Stallproblem durch Boen nicht oder weniger ausgepraegt auftritt, dann waeren zusaetzliche Regelungen ueber andere Sensoren wohl kaum sinnvoll.

Schliesslich ist sowieso wenig Ertrag im unteren Windgeschwindigkeitsbereich zu erwarten. Hierzu waere meine Frage zum Regler: Kann man den auch so einstellen, dass er erst bei deutlich hoeherer Leerlaufspannung Last zuschaltet?

Das waere ja dann die einfachste Loesung mit der schon sehr viel erreicht waere.

Sollte das Stallverhalten jedoch auch im Bereich hoeherer Windgeschwindigkeiten, etwa bei Wechseln durch Boe ueber 6 m/sec oder noch hoeher aufztreten, dann stelle ich mir vor, dass ein separates Erfassungssystem Sinn machen koennte.

Bliebe dann also die Frage, ob es besser ist, schon Last wegzuschalten sobald der Wind etwas nachlaesst oder erst dann, wenn durch Abgleich mit den Daten eines Anemometers elektronisch der Stall erkannt wird.

Ich koennte mir vorstellen, dass ein sofortiges Wegschalten bei Nachlassen d. Windes energetisch weniger Verluste erbringt als Verluste durch nicht optimales Laufen im hohen Windgeschwindigkeitsbereich wo doch ein Mehrfaches an Energieausbeute drin steckt.

Eine Direktmessung mit einem mechanischen (entweder-oder) Fliehkraftschalter, der auf den kritischen Bereich bei schon hoeherer Generatorleistung im noch wesentlichem Stallverhalten eingestellt waere, koennte einen sehr einfachen Aufbau haben (sogar micro-klein sein) und am aesseren Ende des Tragarms, wo bedeutend staerkere Fliehkraefte auftreten als direkt auf der Drehachse moeglicherweise funktionieren.

Ralf B

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Vielleicht wäre das eine Lösung...? (nach Deinem Vorstellungen..)

 ·  Gepostet: 28.09.2016 - 11:59 Uhr  ·  #49271
Hallo Carl

Wie wäre es , wenn Du einfach einen Sehr kleinen leichten Rotor mit sehr kleinem Geni neben oder über den zu regelnden Rotor mitlaufen läßt ( Klein und leicht, weil er schnell reagiert auf Windgeschwindigkeitswechsel...!)
Von dem kleinen Rotor nimmst du die Leerlaufspannung als Regelgröße für deinen Wechselrichter und stellst die Kennlinie dementsprechend ein ( synkronisierst mit dem Großen Rotor so das er nie stallt...)
So wird der große Rotor "immer" nur mit der "tatsächlichen" Windgeschwindigkeit / Windenergie belastet von Wechselrichter. ...

Wäre nix anderes als ein Aerometer , der kleine leichte Rotor... ;-)

Gruß Ralf.

Carl

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 28.09.2016 - 19:23 Uhr  ·  #49275
Hallo Ralf,

Ueber alle Windgeschwindigkeitsbereiche Bereiche syncronisiert ist das wahrscheinlich eine ziemlich perfekte Loesung. Es waere dann eine Universalregelung fuer eine Vielzahl verschieden ausgelegter Rotoren. Das hat wohl noch keiner gemacht. Aehnliches ginge vielleicht auch mit Anemometer wie Aloys vorschlaegt? Leerlaufspannung oder Anemometerlesung waere doch gleichermaßen umrechenbar?

Mir wird jetzt erst richtig bewußt, dass ein Fliehkraftregler tatsaechlich den Stall nicht erkennt sondern nur auf die Umdrehungsgeschwindigkeit reagiert. Das Einzige was so ein Regler koennte, in waehlbaren Drehbereichen zu oder wegschalten. Bestenfalls koennte er bei bestimmter Geschwindigkeit zu bzw. abschalten wenns darunter ist und evtl. etwas weiter darunter wieder zu so dass ein bestimmter kritischer Stallbereich abgedeckt wird also der wo sowas auftritt.

Damit wollte ich nicht behaupten, dass es Sinn macht, es waere nur eben eine Loesung mit geringem Aufwand, wenns funktioniert...

Gruß, Carl

Carl

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 29.09.2016 - 13:58 Uhr  ·  #49282
Von allen Regelmoeglichkeiten mal abgesehen hat Famzim ja recht, es ist ein aerodynamisches Problem, also man soll am besten gleich den jeweilig fuer den Standort ausgelegten Rotor nehmen. Beim Darrieus also keinen Schnellaeufer wenn man weiß das die Windgeschwindigkeit oft wechselt und auch etwas Turbulenz im Spiel ist. Hat man nun doch so ein Teil an so einem Ort stehen dann sucht man doch nach einem Heilmittel und wer schlau ist waegt dabei den dann moeglichen Energieertrag mit den Kosten und Aufwand ab.

Aloys sagte, das Windladeregler bei Ladebeginnspannung zuschalten, nun weiß ich immer noch nicht, ob es moeglich ist, erst bei noch hoeherer Spannung zuzuschalten und abschalten wenn die Spannung unter diesen Punkt abfaellt. Das waere dann keine direkte Erkennung einer Stallsituation, der Rotor wird ja auch normal laufend mal schneller mal langsamer, aber wenn ich weiß, was bei mir die mittlere Windgeschwindigkeit ist und auch, dass genau in diesem Bereich das Stallproblem auftritt, dann wuerde ich doch bei einem regulierbaren Windladegeraet doch auf das eh nur wenige an Energie was im unteren Bereich anfaellt verzichten und den Regler so einstellen dass er fruehestens nicht viel vor dem Maximum der mittleren zu erwartenden Windgeschwindigkeit die Last zuschaltet.

Im Prinzip waere das aehnlich wie das was mit Fliehkraft geregelt werden koennte, nur eben wenns mit dem Lade-Regler auch geht waer`s am einfachsten, den braucht man sowieso.

FamZim

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 29.09.2016 - 18:28 Uhr  ·  #49284
Hallo

Nach allem was ich hier schon gelesen habe, im Forum, kann bei den meisten Reglern sowohl die Startspannung als auch eine Leistungskurve programmiert werden.
Für ein leichteres hochlaufen sollte da , bei steigender Spannung, mit sehr geringer Last angefangen werden.
Auch das runterregeln sollte dann automatisch, und schnell wieder auf geringe Last gehen, der Regler wirt das Windrad ja nicht abwürgen wollen.
Der richtet sich nur nach der G Spannung, und die nach der Drehzahl .

Gruß Aloys

Wo bleiben denn die Spezis ?

Carl

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 01.10.2016 - 08:16 Uhr  ·  #49287
Das waere dann ja die einfachste Loesung - ich nehme an, das verzoegerte Hochfahren unter Last in Boen entsteht sowieso nur im unteren Bereich der Windgeschwindigkeiten.

Danke Aloys!

wieso

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 01.10.2016 - 10:37 Uhr  ·  #49288
Zitat
Nach allem was ich hier schon gelesen habe, im Forum, kann bei den meisten Reglern sowohl die Startspannung als auch eine Leistungskurve programmiert werden.


Sorry , aber wo hast Du das hier gelesen ?

Dumm wie Stroh sind die meisten Regler !!!! Eher schon eine Frechheit der Windturbinenverteiber hier nicht bessere Loesungen anzubieten !

Nur ein Beispiel (deshalb hab ich auch einen MPPT Netzwechselrichter )

Genau jetzt um 10 Uhr 30 hier in Irland , Sonne scheint auf meine 4000 watt PV module , Batterie ist bei ca 26 Volt , Windturbine erzeugt Strom aber schaft die 26 Volt nicht , da nicht genug Wind
und wenn mehr Wind, dann hat der stroh dumme Laderegler nur ein Voltfenster von 26-28.4 Volt zu Verfuegung , um irgendwie nuetzlich zu sein ! alles was die Turbine unter oder ueber dieser Spannung generiert geht beim Laderegler /Last verloren !

Sehr traurig !

Mit dem paralell geschalteten Wind GTI (wechselrichter) ist es moeglich den Strom via AC direkt ins Haus einzuspeisen , also bei mir ab ca 22 Volt ( da faengt der Spannungsbereich des GTI an ) u8nabhaennig der Batterie Spannung

Das war ein guter Schritt fuer unsere Inselanlage

Gruss Lars

dig-it

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Re: Anlaufverhalten verbessern

 ·  Gepostet: 01.10.2016 - 19:41 Uhr  ·  #49291
Zitat

Genau jetzt um 10 Uhr 30 hier in Irland , Sonne scheint


Unglaublich, Sonne in Irland! Das ist der Beweis für den Klimawandel... ;-) ;-)

Dieter