Abwärtswandler 60V-15V

[sombrero]

Hallo,
Für alle die den Laderegler 0-60V auf 15V/10A nachbauen wollen noch ein Hinweis.
1. Der Widerstand 4.7k der an D1,D2 und Elko 10uF(40V) liegt soll 22k werden.
Der Grund: Die Spannung an diesem Elko liegt über 40V wenn mit 70V Eingangsspannung gefahren wird.
2. An der Basis von T11 liegt ZPY39 parallel mit dem Elko 10uF(40V). Dieser Elko soll wegfallen. Er ist auch noch überflüssig, könnte aber ein Problem beim einschalten der Eingangsspannung verursachen.
Beim Einschalten bleibt die Basis von T11 ca. 1sec auf 0Volt stehen. 220k * 10uF. T11 ist ein BD 139
Die Collektor Basisdiode von (T11 max 80Volt) könnte durchbrechen. Wenn mit 70Volt gefahren wird ist man nicht weit von 80Volt entfernt.
Das betrifft die Zeichnung vom 22.4.11.

mfG Peter Sombrero

[sombrero]

Hallo,
Wie schaltet man am besten mehrere Leistungsquellen auf einen gemeinsamen Regler, diese eher parallel oder besser in serie? Parallel durch Dioden entkoppelt, in serie ebenfalls je eine Diode an der Quelle. Auch in serie benötigt man Dioden um Strom der rückwärts durch die Quelle gehen würde zu verhindern. Die Quelle die nichts abgibt ist gemeint.
Der Regler benötigt mindestens 15V bei 12V Akku. (30V bei 24V Akku) u. er verträgt 70V.
Die 8) beispielhaften Zustände von Wi.Gen. und So.Gen. habe ich mir frei ausgedacht, aber ich glaube sie sind der Realität nahe. Jeder will ja die größte Ausbeute an Energie.
Da muß man so eine Überlegung anstellen, besonders bei kleinen Anlagen. Es gehen sonst viele Anteile, alle die mit ein bischen Wind und ein bischen Sonne, verloren. Die kommen jedoch am häufigsten vor.
Man kann sehen, daß bei Parallelschaltung von Wi.Gen. und So.Gen. viermal keine Leistung an den Regler kommt, da die Spannung <15V ist. 15V braucht er mindestens.
Und die kleinere Spannung wird sozusagen zugedeckt von der Größeren, indem die entsprechende Entkopplungsdiode gesperrt ist.
Die kleinere Spannung bewirkt nichts, ist verloren.
Das kommt in Serienschaltung nicht vor. Aber leider gibt es da was anderes Unangenehmes. Wenn Wind u. Sonne gleichzeitig voll da sind, ist zuviel Spannung da. Man muß den nachfolgenden Schaltregler schützen. Und dann kommen wieder geschaltete Lastwiderstände ins Spiel.
Die beiden Innenwiderstände Ri 6 Ohm bzw Ri 4 Ohm addieren sich manchmal, oder stehen einzeln da, plus etwas Durchg. Widerstand einer Diode. Diode D1 oder D2 übernimmt den Rückfluß
des Stromes.
Aber es ist wohl so, daß man in Serienschaltung viel häufiger Energie zur Verfügung hat, leider ist die Spitze nicht ganz so hoch.
Das ganze ist vielleicht auch eine Frage an den Praktiker.

Wi.Gen. (V) Ri 6 Ohm.....So.Gen. (V) Ri 4 Ohm.....Wi.Gen. u.So.Gen.(V) parallel.....Ri ?.....Gen.Wi und Gen.So (V) in serie.....Ri ?
1)........60............................15.......................................60...............6................................75...............6+4.
2)........40............................20.......................................40...............6................................60...............6+4
3)........30.............................0.......................................30................6 ...............................30...............6
4).........0............................18.......................................18................4................................18...............4
5).........4............................14..................keine Leistung....14................4................................18..............6+4
6).........6............................10..................keine Leistung....10................4................................16..............6+4
7)........12............................10.................keine Leistung....12.................6................................22..............6+4
8).........8.............................9..................keine Leistung.....9.................4................................17..............6+4

mfG Peter Sombrero

Parallel od Serie klein.jpg

[andreas]

Hallo Peter,

Du stellst das alles rein spannungsbezogen dar. Praktisch sieht es aber ein wenig anders aus. Sowohl Solar- als auch Windquelle haben eine recht weiche Kennlinie. Deren Spannung ist also alles andere als stabil, sondern bewegt sich lastabhängig in einem weiten Rahmen. Damit sehe ich gute Voraussetzungen für eine Parallelschaltung der Quellen. Der jeweils die geringere Leistung liefernde Quelle wird wegen geringer Last die Spannung nach oben laufen, sie liefert dann noch einen kleinen Anteil der Gesamtleistung hinzu. Bei Solar hat das Grenzen (max. Leerlaufspannung), beim Wind aber gar nicht. Tagsüber bei Licht kann es durchaus passieren, daß solar eine Grundleistung geliefert wird, das Windrad daraufhin auch bei geringem Wind (noch unbelastet) eine gute Drehzahl erreicht, aber mit jeder Windböe sofort die Gesamtleistung erhöht, ggf. sogar kurzzeitig den Hauptanteil bringt. Das wiederum entlastet die solare Quelle, welcher die Spannung hochläuft, sie also nur noch einen geringeren Anteil am Laststrom liefern kann.

So eine parallele Kombination stelle ich mir durchaus als sinnvoll vor, allerdings sollten die Spannungsbereiche der beiden Quellen halbwegs vergleichbar sein, so dass sie sich ergänzen können. In der Reihenschaltung fallen diese Vorteile fast unter den Tisch. Das Windrad ist zumindest am Tag ab der ersten Umdrehung recht hoch belastet und kommt nur schwer auf Drehzahl, arbeitet also sehr uneffektiv - denn es braucht Drehzahlen, um Leistung zu bringen.

MfG. Andreas

[sombrero]

Hallo Andreas,
Ich habe die gleiche Auffassung bezüglich hochlaufen der unbelasteten Gen. Spannung. Und dann bei genügender Höhe dieser, das einsetzen der Leistungsabgabe auf den Regler, wobei
die Spannung dadurch gleich wieder begrenzt wird. Das ist völlig klar.
Es ist immer wieder das Denkmodell aus der E-Technik mit dem Wasserdruck.
Aber ich muß am Anfang alles von der Spannung her sehen. Weil der Regler eine 15V Mindestspannung benötigt.
Unter 15V gibt es nichts zu regeln für ihn.
Der Fall 8) bei den von mir angenommenen Werten: Wi. Gen. 8V und So. Gen. 9V. Da sieht man das sie einzeln nichts bewirken, zusammen haben sie aber 17V.
Oder ein treffsicherer Fall ist Wi. Gen. 14V und So. Gen. 14V. Zusammen 28V bei Ri 6 Ohm + 4 Ohm. 28V, das ist doch schon richtig gut bei Serienschaltung. Und mit 14V könnte ich
sogar ganz ohne Regler schon Akkus laden. Aber in Parallelschaltung der Leistungsquellen spielt sich immer noch nichts ab.
28V an Ri 10 Ohm ergibt eine Kurzschlußleistung von 28V * 28V / 10 Ohm = 78.4W. Nutzbare Leistung 1/4 19.6W. Mit Wirkungsgrad des Reglers 85% immer noch 16.66W am Ausgang des Schaltreglers.

mfG Peter Sombrero

[Chris McRat]

Hallo Andreas!

hab die Beiträge hier in mich aufgesogen, da ich vorhabe, auch ein Windrad zu bauen mit höherer Spannung (->Geschwindigkeit) als die der Batterien.
Daher auch das Interesse an obiger Schaltung. Tolle Schaltung, Peter!
Ich habe soweit alles verstanden, auch:

an Leistungs-Fets halte ich die Gegentakt-Treiberstufe für notwendig, sonst sind die Schaltverluste zu hoch.

Aber: wie sieht die Gegentakt- Treiberstufe aus? Hatte bisher immer nur einen MOSFET als Treiber eingesetzt...

MfG Christian

[andreas]

Hallo Christian,

mein derzeitiger Treiber sieht so aus:

Fet-Treiber.png (6.15 KiB) 8502-mal betrachtet

Der liefert richtig steile Flanken zum Gate, so bleiben die Schaltverluste gering.

MfG. Andreas

[Chris McRat]

Danke für die rasche Antwort.
zu dem Schaltplan habe ich noch ein paar Fragen:
1. ist mit Ue-9V die Eingangsspannung weniger 9V gemeint? Wenn ja, könnte man das ja im Prinzip mit einem Spannungsteiler mit Z-Diode erledigen, oder ist der erforderliche Strom zu hoch, so dass zu viele Verluste auftreten?

2. ersetzt die Schaltung nur einen Teil, oder den gesamten Teil vor der Spule (bzw. woran kommt der Eingang "Impuls"- an den Kollektor des unteren NPN in dem SP von MyCo?)?

MfG Christian

[andreas]

Hallo Christian,

richtig, Ue-9V liegt 9 V unter der Eingangsspannung. Ich habe dazu einen separaten Längsregler für diese Spannung eingesetzt.

In welche Schaltung Du das einbaust, ist relativ egal. Der Impuls-Eingang wird hier von einem Transistor mit Längswiderstand im Kollektorzweig bedient, welcher die Pwm-Signale an der Basis bekommt.

Hier ist nur die Gate-Ansteuerung eines P-Fet dargestellt. Den restlichen Leistungsteil habe ich weggelassen, der ist eher als Standardschaltung aufgebaut.

MfG. Andreas

[MyCo]

2. ersetzt die Schaltung nur einen Teil, oder den gesamten Teil vor der Spule (bzw. woran kommt der Eingang "Impuls"- an den Kollektor des unteren NPN in dem SP von MyCo?)?

Wenn du meine Schaltung von Seite 11 des Threads meinst, dann benötigst du keine weitere Treiberstufe, da dort bereits eine verbaut ist (Q2 & Q3). Die ist wahrscheinlich nicht so steil wie die von Andreas, aber dennoch ausreichend.

[Chris McRat]

Besten Dank, ihr habt mir sehr geholfen.
@MyCo: Ich meinte nur, wenn ich die Treiberstufe in deinem Schaltplan ersetzen wollte, müsste ich dann den Kollektoranschluss von Q1 (NPN unten) an den "Impuls"-Anschluss aus Andreas' Schaltplan verbinden. R1, R2, Q4 und alles, was dazwischenliegt, würde dann ja rausfallen, oder?

MfG Christian