Aktywny dzielnik napięcia dla PV

Wed Dec 28, 2022 8:18 pm   

W związku z popularnym obecnie tematem rozbudowy już istniejących instalacji PV (szaleństwo z cenami energii) zastanawiam się nad takim czymś - albo zrobieniem, albo kupieniem gotowego jeśli już jakiś Chińczyk to robi w rozsądnej cenie. Wstępne założenia:

- łączymy szeregowo 2 stringi PV, których suma napięć Vmpp1+Vmpp2 mieści się w zakresie pracy falownika, ale mogą się różnić prądy - inny typ paneli, inny kierunek, nowe panele wydajniejsze od lekko przechodzonych itp.
- w takich warunkach string o mniejszej wydajności prądowej decyduje o mocy całości, co oznacza spore straty energii którym chcemy zapobiec
- w punkcie połączenia stringów wymuszamy odpowiednie napięcie za pomocą synchronicznego step-down (półmostek + dławik) z ustawionym na stałe wypełnieniem Vmpp1/(Vmpp1+Vmpp2)

Przy tych mocach (choć musimy "przepompować" tylko różnicę między stringami, reszta idzie bezpośrednio na falownik) chyba miałoby sens wziąć gotowy moduł falownika 3-fazowego (6x IGBT najlepiej od razu z driverami) + 3 dławiki (łatwiej znaleźć gotowe 3 mniejsze niż 1 duży) i sterować z jakiegoś MCU który ma 6 kanałów PWM (stałe wypełnienie, odpowiedni dead-time, kanały przesunięte w fazie co 120 stopni co ułatwi odfiltrowanie tętnień). Po uruchomieniu PWM nic więcej do roboty nie ma, zakładam pracę w CCM bez sprzężenia zwrotnego, specjalnych zabezpieczeń chyba też nie trzeba bo źródłem zasilania są panele PV których wydajność prądowa jest ograniczona co w naturalny sposób zapewnia też miękki start. Można by się nawet pokusić o pomiar Voc stringów o poranku (w czasie tych 60 sekund kiedy falownik się jeszcze uruchamia i nie obciąża paneli) i automatyczne ustawienie PWM na tej podstawie (zakładając mniej więcej stałą wartość Vmpp/Voc).

Istnieje już coś takiego gotowego do kupienia? Czy trzeba by rzeźbić samodzielnie (ilości raczej prototypowe, na większą skalę nie pozwoli CE i RoHS - a to ma działać 15 lat w jakiejś hermetycznej puszce na zewnątrz, więc raczej lutowałbym tradycyjnie SnPb). Wiem że są optymalizatory ale one działają na poziomie pojedynczych paneli, tu chodzi o całe stringi.

Thu Dec 29, 2022 5:17 pm   

Hello M,

Wednesday, December 28, 2022, 7:18:42 PM, you wrote:


Ale po co, skoro niemal każdy współczesny falownik PV większej mocy ma
wejścia na co najmniej dwa stringi?

[...]


--
Best regards,
RoMan
Nowa strona: http://www.elektronika.squadack.com (w budowie!)

Thu Dec 29, 2022 6:37 pm   

czwartek, 29 grudnia 2022 o 16:17:18 UTC+1 RoMan Mandziejewicz napisał(a):

Mam już współczesny falownik PV z 2 MPPT - konkretnie ASW-10K-LT-G2.
W tym przedziale mocy i cen trudno znaleźć z więcej niż dwoma. A niestety dach skomplikowany (>20 lat temu nie był projektowany z myślą o PV).
Na jednym (max 26A) 3 stringi po 7 paneli 380W równolegle (7 na wschód, 14 na zachód bo tam była większa połać dachu).
Na drugim (max 13A, max 1000V więc jeszcze spora rezerwa napięcia) 1 string 5 paneli 380W mniej więcej na południe, też na dachu.
Razem 9,88 kW (realnie 8 kW bo różne kierunki) - początkowo wydawało się że wystarczy.
No ale rząd postanowił nas zamrozić (ogrzewanie elektryczne, PV pokrywa połowę zapotrzebowania, limit 2 MWh znika w miesiąc).
By się nie dać, chcę jeszcze dołożyć 8 paneli 345W bifacial na gruncie, też mniej więcej na południe ale nieco inne kąty (tak jak miejsce w ogródku pozwala).

Napięcia paneli są podobne (wszystkie mają po 60 ogniw szeregowo) ale prądy się różnią.
Jak tylko połączę 5 + 8 szeregowo to część uzysku stracę. A taki "balanser" przy falowniku ustawię z wypełnieniem 5/13 i efekt będzie podobny jak przy łączeniu równolegle.
Alternatywą jest dołożenie kolejnego falownika, ale one przy małych mocach są jednostkowo w PLN/kW dość drogie.
Albo optymalizatorów ale one wyjdą podobnie jak falownik, do tego chodzenie po dachu i kolejne coś na dachu co się może zepsuć.
Może i ten prototyp będzie mnie kosztował tyle co falownik, ale przy drugim egzemplarzu już mogę być do przodu