Солнечные батареи. Тепло без посредников

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Можно разделить задачи. Поиск ТММ делать чисто по времени зарядки входного массива конденсаторов. Тогда правда нужно иметь некоторого достаточно мощного потребителя куда бы сбрасывать лишний заряд перед поиском ТММ. В результате проблемы согласования нагрузок нет. Мы их ШИМируем поотдельности в соответствии с приоритетами поддерживая напряжение на каскаде кондеров.

И да, я был неправ чуть выше. В схеме с зарядкой АКБ в моем случае нельзя напрямую подключать конвертер к массиву кондеров. Надо мосфет туда, отрубать питание конвертера при недостатке электричества, ШИМировать в общем тоже.

Мне нравились ардуины Нано, довольно шустрые. Дешевые, входов и выходов много
А измерять нужно только напряжение на каскаде кондеров (а только напряжение нужно для поиска ТММ на зарядке кондеров, ищется максимум U*dU/dt (помним, что q=C*U, стало быть I=dq/dt=C*dU/dt), не суть важно при каком реальном токе. Точка максимума по напряжению не зависит от емкости.
Дальше по приоритетам, кормим АКБ и сеть связанную с ними через ШИМ, заполнился, стали потихоньку заполнять ШИМ ТЭН-а... Какая разница какие токи? Одного напряжения на кондере достаточно для принятия решения.

В моем случае, если нет достаточно мощного потребителя чтобы сбросить лишнюю энергию с кондеров при поиске ТММ - придется сделать шунт для того. Для него еще один мосфет. А так можно было бы и на ТЭН сбрасывать.

Время поиска ТММ - время зарядки кондеров при отсутствии нагрузки с минимально ожидаемой ТММ до фактической. 1мс думаю можно уложиться, соответственно для 600Вт мощности СП речь о потерях на поиске ТММ порядка 0,6Дж - подозреваю обычный резистор справится чтоб не сгореть.
Сбрасываем 0,6Дж, закрываем все выходы, измеряем U (t) на зарядке, прерываем поиск при нахождении ТММ (если АЦП работает с постоянной частотой - максимум U*dU, считаем на каждом шаге, стало падать, ТММ найден), запускаем нагрузки по программе с приоритетами (электричество главное, тепло вторично).

1мс раз допустим в 10с и эти сбросы на шунт незначительны (0,6Дж по сравнению с 6кДж выработки). Но и 0,6Дж можно сберечь Заполняем ШИМ электрической сети, напряжение не падает? Ну тогда и ТЭН-а. Все еще не падает? Ну тогда подключаем шунт

 

В принципе сделать можно все что угодно. Но слишком сложные решения никто не будет реализовывать.

 

Программу то можно и сложную, что в этом такого? А в железе все примитивно вроде. Кондеры, делитель, МК и несколько мосфетов и выходы столько сколько нужно...

Кстати, задачи точно измерять напряжение тоже не стоит при поиске ТММ, делитель можно сделать условно от балды. Если будем мерить напряжение например занижая на 10% от факта, точка в которой UdU будет максимальна останется там же

 

Из-за АКБ схема не будет простой. В отличие от ТЭНа, АКБ нельзя подключать к банку конденсаторов напрямую просто голым MOSFET-ом - он сразу же сгорит. Надо ставить катушку индуктивности, диод и строить обычный импульсный понижающий преобразователь. А раз есть катушка, надо как-то гарантировать, что она не вошла в насыщение, иначе опять MOSFET-у кирдык. Значит, надо громоздить ограничение тока. И пошло-поехало, одно за другое цепляется. В какой-то момент станет понятно, что одной только Ардуинкой это не решается, не потянет по быстродействию, надо ставить нормальный step-down преобразователь, и т. д и т. п.

 

У меня он есть. Правда не знаю, удастся ли его эффективно запитать с ШИМ...

 

Извините, я этого не понимаю. У меня от таких слов что называется "крыша едет". Потому что ШИМ - это неотъемлемая составная часть любого step-down (т.е. понижающего) преобразователя, это почти что синонимы.

ШИМ и step-down -
близнецы-братья
кто более
матери-истории ценен?
Мы говорим step-down,
подразумеваем -
ШИМ,
мы говорим
ШИМ,
подразумеваем -
step-down.

И что означает "удастся ли эффективно step-down запитать с ШИМ" - такое находится за пределами моего понимания.

PS: step-down - это ШИМ, на выходе которого стоит фильтр нижних частот (ФНЧ), как правило - LC-фильтр. Откуда и появляется индуктивность. Вот ТЭНу фильтр не нужен, это инерционный прибор, он сам себе ФНЧ. А ставить ШИМ на ШИМ с фильтром - это зачем?

 

У меня есть в корпусе DC-DC 72-12В от MeanWell. Готовая девайсина. Она предполагает на входе питание с массива АКБ или с другого источника постоянного питания, а не внешнего ШИМ, потому не знаю как будет работать.

 

Просто ШИМ, без ФНЧ на выходе, может работать на резистивную или (с оговорками) на индуктивную нагрузку. Как правило (99.99% случаев) преобразователь DC-DC по входу представляет собой емкостную нагрузку, у него на входе конденсаторы стоят. Просто ШИМ не может работать на емкостную нагрузку, MOSFET мгновенно сгорит из-за перегрузки по току.

ШИМ+ФНЧ (т.е DC-DC, или step-down) может работать на любую нагрузку, в том числе на емкостную. У него самого на выходе емкости стоят.

 

Ваша задача, судя по всему, требует не простой ШИМ, а иное решение. Возможно вам лучше было бы оставить существующую 24В систему как есть, а для ТЭНа сделать повышающий преобразователь, вернее - инвертирующий (его еще называют обратноходовый), т. е. бестрансформаторный fly-back на дросселе.

Если все 600 Вт с трех СП попытаться перегнать на ваш ТЭН сопротивлением 16 Ом, то напряжение на нем будет 98 В, а ток 6.125 А. Поскольку напряжения на входе и на выходе преобразователя отличаются почти в 4 раза, то бОльшую часть периода дроссель будет "заряжаться" от 24В, а меньшую - "разряжаться" на выходной накопительный конденсатор напряжением 98В, включенный параллельно ТЭНу. Поскольку средний ток ТЭНа 6.125А, то в импульсе, пока идет разряд, за примерно 20% времени от периода, дроссель должен выдать где-то в 5 раз больший ток, т. е. 30...35А. Ну а индуктивность дросселя рассчитывается исходя из того, что за примерно 80% от периода он должен набрать эти 35А от источника 24В. Выбрав частоту преобразования, получаем период и находим нужную индуктивность. На частотах меньше 100 кГц дроссель на 35А будет монстроидальным, а на частотах порядка 1 МГц появится множество новых подводных камней.

Проще отдельные СП купить для ТЭНа и использовать простой ШИМ.

 

М-да, повышающие преобразователи сложноватые получаются. Однако если делать понижающий с 72 В в 12 В на 600 Вт, то ток нагрузки 50А. Хрен редьки не слаще.

Я удивляюсь, что у вас АКБ всего на 20 Ач, а СП на 600 Вт. У меня для вспомогательного освещения стоит 12В батарея на 100 Ач, а заряжаю я ее от одной 200 Вт СП на 32В при помощи китайского зарядника (пишут что с МРРТ, но я скептически к этому отношусь). На ночное освещение во дворе мне этого хватает с лихвой, на аварийное освещение в доме тоже сгодится, когда до него руки дойдут. На что-то другое я эту СП использовать не буду. На бак с водой я отдельные СП собираюсь ставить.

 

Номинальная емкость была эдак под 1000 А*ч. Но это свинец, который эксплуатируется много лет. Почти ни на что не способен и менять АКБ нет желания.

Потом у меня было еще сделано таким образом что с панелей контроллер заряжал 2х3 по 60А*ч батареи, с которых конвертер уже питает 12В сеть со своими аккумуляторами. Но были проблемы с балансировкой, 24В АКБ исключил и подключил СП напрямую к конвертеру. АКБ с 24В части сдал недавно. Надоели место занимать Их емкость была на уровне 0,5А*ч всех вместе.

Конвертер 24-12 почти никогда не работает, за исключением прямого солнца.

В итоге СП сейчас в основном простаивают. Жалко

Новых АКБ можно купить парочку для ветки 24В, но не более. Какие бы хорошие АКБ не были, стоимость кВт*ч запасаемых в них все равно расстраивает по сравнению с магистралью.
А для аварийного освещения и некоторых других девайсов хватает емкости АКБ на линии 12В. Последние года 4 ни разу не было, чтобы к включению электричества у меня уже потухли светодиодные ленты или отрубился интернет...

 

Купил для проверки про "диод=идеальный ТММ-нагреватель" штук несколько FR607 (1000V 6A). Поставил после cc/cv на 2 ампера- один диод терпит это при 0,85В, падает при прогреве до 0,8В. Два- соот-нно 1,70В и 1,60В. Из плюсов- помимо корпуса диода ОЧЕНЬ греется и пара его выводов. На воздухе прогрелись до "рука не терпит" (≥330К). Что хочу собрать: трубка медная диаметр более 11мм, внутрь- цепочку из стольки диодов, сколько удовлетворят мою СП, залить антифризом, в сосуд с водой и внешней теплоизоляцией. Навскидку в идеальный солнечный день моя СП может выдать порядка 25...30Вт*5часов, что в переводе на 10 литров воды будет прибавкой 10,8-13К. Как-то так...
Далее- экспериментально установлю, на сколько можно уменьшить диаметр диода без потери герметичности (электроизоляция не так важна), чтобы уменьшить нагрев кристалла и увеличить теплооотдачу.

 

Может лучше маслом?

 

He знаю. Вроде в инете пишут, что у антифриза приличное уд. сопр. Если найду у кого-нить остатки пропилен-гликольного от домашней системы- отожму. Если даже на моих 20-24В будет деградация от утечки- посмотрим в сторону масла.

 

2-ая часть марлезонского:
налил в чашку обычной воды, подал 2А, потом- 4А. Когда вода холодная (Тводы=+20…+25°С) на диоде падает 1,0В. Когда из СВЧ_печки закипячённая (Тводы=+90…+95°С), то падает стабильно 0,85В. Как-то так... То есть весь зазор- 0,15В. Будем попробовать малые токи.