So schlimm würd ich es nicht ausdrücken
Es wird da in etwa der Ansatz verfolgt, den ich auch mit meiner
Schaltung mal erreichen will, nämlich die Ausgangsspannung bzw. den Ladestrom abhängig von der Eingangsspannung regeln => kleine Eingangsspannung => Vorgabe der Ausgangsspannung nur minimal höher als Akkuspannung => kleiner Ladestrom Ausgangsstrome. Mit steigender Eingangsspannung kann man dann eine höhere Spannungsvorgabe machen, womit der Ladestrom steigt.
Was mir an der
Schaltung gefällt: sie ist völlig analog, kommt mit Standardbauteilen aus und kann einen großen Spannungsbereich (würde sagen 5-55V) verarbeiten. Auch werden die Ladeströme durch die recht hohe Spannung halbwegs in Grenzen gehalten, so kann die
Schaltung Leistungen bis zu ca. 1,6kW (bei 48V Akkunennspannung) verarbeiten. Durch weitere Parallelschaltung von Leistungshalbleitern läßt sich das noch etwas ausbauen, evtl. sollte man die Spule dann aber auch noch anpassen.
Interessant ist, wie die Spule selbst gebaut ist, es handelt sich um eine Luftspule, das hat den Vorteil daß man sich nicht um die Sättigung eines Magnetkerns (die bei solchen Strömen schnell mal passiert) kümmern muß, auch das umständliche Berechnen und Besorgen des Kerns fällt weg, allerdings ist die Spule eben etwas unhandlich durch ihre Größe (ca. 10cm Durchmesser), man kann aber schön dicken (Kupferlack)Draht nehmen bzw. wie es der Autor auch gemacht hat 2 oder mehrere Drähte parallelschalten.
Nachteilig ist, daß man 4 Akkus in Serie braucht, das erfordert weitere DC/DC Wandler wenn man z.B. 12V Geräte damit betreiben will. Ein einzelner Akku ist auch möglich, schränkt aber den Spannungsbereich sehr ein.
Auch werden in der Diskussion noch ein paar Fakten genannt die nicht optimal sind, z.B: die Ansteuerung des Leistungstransistors, dort würde ich noch eine Treiberstufe einbauen, damit der OPV nicht überlastet wird.
Mir gefällt der wilde Aufbau (besonders des Leistungsteils, da sollten aus Wirkungsgradgründen die Leitungen so kurz wie möglich sein) nicht so recht, da könnte man sicher noch was optimieren.
Auch suboptimal ist die Speisung der OPVs aus dem Netz, braucht doch nur unnötig Energie. Ich würde da z.B. nen isolierten DC/DC Wandler (z.B. Conrad Nr. 156749) einsetzen, der seinerseits die Versorgungsspannung aus der Generatorspannung bezieht (ein 7805 versorgt dann diesen Wandler seinerseits). Damit arbeitet die
Schaltung dann ab so ca. 6-7V Generatorspannung und man braucht keine Netztrafos mehr, die auch Strom ziehen, wenn das Windrad garnicht in Betrieb ist.
Versuche mal zu analysieren was die
Schaltung macht:
1.) Leistungsteil mit Step-Up Converter. Hier kann man aus einer kleinen Spannung eine große machen, so erreicht man schon (geringe) Ladeströme bei kleinen Spannungen. Wie hoch das Verhältnis Eingangsspannung/Ausgangsspannung ist bestimmt das Tastverhältnis, mit dem der PWM Teil (2) den Leistungstransistor ansteuert. Die maximale Eingangsspannung ist durch die Akkuspannung (hier 48V) begrenzt, steigt die Spannung am Generator höher als die Akkuspannung ist, so wird unkontrolliert Strom über die Diode zum Akku fließen. Das kann die Regelung nicht verhindern, die wird an dem Punkt dann den Transistor abschalten. Um eine Überladung des Akkus zu verhindern muß der Rotor gebremst werden (mechanisch, elektrisch) bzw. oder die Energie irgendwie verheizt werden (Warmwassererzeugung usw.).
2.) PWM Teil: Dieser Teil enthält eine Taktquelle in Form des altbekannten NE555 und einen OPV der die Spannung am Kondensator des 555-er mit der Spannung aus Schaltungsteil 3 vergleicht. Die Kondensatorspannung müßte eine Dreieckspannung sein, die zwischen 1/3 und 2/3 der Versorgungsspanung des IC (bei 12V sind das also 4-8V) schwankt. Vergleicht man diese jetzt mit einer fixen Spannung die ebenfalls zwischen 4 und 8V liegt (die kommt vom 3. Schaltungsteil), so entstehen Rechteckimpulse, deren Ein/Ausschaltdauer = Tastverhältnis oder PWM Verhältnis abhängig von der zugeführten fixen Spannung sind.
3.) Von links nach rechts: OP5 arbeitet als Impedanzwandler, seine Eingangsspannung ist gleich der Ausgangsspannung, nur daß die nicht im kOhm Bereich liegt sondern bei sagen wir mal 100 Ohm. Mit dem Poti kann man also Ausgangsspannungen von 4-8V erreichen. Mit dem Poti kann man prinzipiell einstellen wie hoch der Ladestrom wird (denke das ist für die Grundeinstellung, für ein kleineres Windrad kann man den Vorgabewert runterdrehen, für ein größeres rauf)
OP2 ist ein invertierender Verstärker, dessen Ausgangsspannung umso niedriger wird, je höher seine Eingangsspannung ist. Das Poti dient dazu einzustellen, wie stark der Ladestrom steigt wenn die Ausgangsspannung steigt (durch Versuch zu ermitteln)
OP6 ist dafür da, den Wandler ab einer bestimmten Spannung einzuschalten. Was der Transistor genau für eine Funktion hat weiß ich nicht, vermute die Vorgabespannung muß in bestimmten Werten liegen, deshalb diese Kunstschaltung. Mit der angegebenen Dimensionierung müßte die
Schaltung so arbeiten daß bei frühestens 5,75V Generatorspannung (rede immer von den Gleichrichtwerten!) der Wandler seine Arbeit aufnimmt. Diese Einstellung ist also auch ein Grundsetting.
OP4 führt die 3 Spannungen zusammen dann zum PWM Teil, wo der OP1 arbeitet (was der tut ist eh oben beschrieben).
Denke es ist mal einen Versuch wert das nachzubauen.
