Доработка гибридного контроллера солнечных панелей

[Slesar]

Мне лично непонятно - почему в фильтре так многотеряется (если, конечно, Ваши оценки этого явления верны).

Моя оценка по температуре индуктивности фильтра, когда к преобразователю ничего не подключено, а дроссель при этом не пропуская через себя токов полезной нагрузки разогревается до +80 гр. С. Причем потребление от АКБ преобразователем при этом около 47 Вт. 10 Вт. для внутренних нужд электроники и около 8 Вт после моих доработок теряется на АКБ трансформаторе, что уже обсуждалось ранее.
сейчас стоит задача сделать стенд для опытов с LC фильтром и сделать наиболее эффективный алгоритм управления ключами инвертора для повышения КПД LC фильтра при сохранении первоначальных свойств преобразователя.

Там же по идее идет перекачка (колебание) энергии - сдвиг фаз ток-напряжение, на хх качается между L и С - поусть не на резонансе, но тем не менее.

Я вам по простому скажу, для того чтоб выходное напряжение следовало синусоидальному принципу, инвертор каждый период ШИМ дает импульс заряда выходной емкости, а так же импульс разряда. Когда много заряда, а мало разряда, моментальное значение напряжения на выходе выше, а когда наоборот, то моментальное на выходе ниже. То есть, выходная емкость, через дроссель, заряд-разряд происходит с частотой ШИМ допустим 10 кГц. На заряд-разряд выходной емкости (хотя нагрузки преобразователя может и не быть) затрачивается энергия. Сопротивление катушки дросселя при этом разогревается.
Мне надо изменить алгоритм работы ключей так, чтоб принцип синусоидальности сохранялся, но при этом меньше энергии уходило в разогрев дросселя.
Мне надо не тупо отправлять энергию холостого хода преобразователя в разогрев сопротивления дросселя, как это сделано в оригинальном преобразователе, а научиться энергию заряд-разряда выходной емкости перемещать из электролитов в выходную емкость, а потом снова возвращать в электролиты с минимальными потерями на разогрев дросселя.

[Yuri222]

ШИМ дает импульс заряда выходной емкости, а так же импульс разряда.

Насколько понял из Ваших предыдущих сообщений - не импульс разряда, а импульс циркулирования тока дросселя. Т.е. - левый вывод дросселя коротится на землю (которая меняется каждый полупериод 50Гц в результате коммутации силовым полумостом). Т.е. идет процесс в LC контуре, создается путь протеканию тока дросселя (паразитным диодом оппозитного силового ключа либо открытым тем ключом), тепло выделяется на сопротивлении катушки и за счет колебания индукции в сердечнике дросселя - потери в сердечнике (в предположении, что конд-р имеет низкие потери на этой частоте 10кГц - так оно и есть, раз не греется).

Вы как-то на мой вопрос про частоту ШИМ сказали, что доверяете производителю, но тогда цифру так и не назвали. Сейчас всплыло 10 кГц - непонятно, это ваша задумка или все же частота производителя. Если там IGBT в мосту формирователя 50Гц синусоиды - понятно, что не должно быть больших десятков килогерц, но асе же...

Неплохо было бы все же посмотреть ток в дросселе - его форму - в разные моменты формирования синусоиды. Может натолкнет на какую мысль.

И еще вопрос - а если нагрузить преобразователь на 100Вт/500Вт/1-2кВт - изменится ли нагрев дросселя?.

[Slesar]

Да. Я смотрел анализатором ключи оригинального преобразователя, там ШИМ 19 кГц, вроде как такую картинку уже показывал.

Температуру дросселя под нагрузкой не пробовал. Вентиляторы чаще включаются под нагрузкой и выдувают тепло, будет недостоверно..

[mike-y-k]

Slesar, а от обычной сети на ХХ включать фильтр не пробовали?
Просто сравните вход и выход, потом можно с кипятильником на 100W, потом с PSU похожей мощности.
Если воспользуетесь шунтом и дифференциальным пробником - увидите ток.

Уже писал про несложный учет работы системы принудительного охлаждения.
Даже простой прогон 1 минуту с открытым корпусом даст ответ про нагрев дросселя.
Но это желательно с тепловизором делать с записью процесса.

Генератор, шунт с дифференциальным пробником и двухканальный осциллограф (подключить к ПК) позволят получить все параметры дросселя, но придется выпаять из устройства.

PS Вернулся тут с оказией к основам
Потери в катушке функция тока!
Вся погоня за оптимизацией на ХХ при росте потерь с ростом потребления напоминает тот самый инцидент!
Насыщение сердечника опять функция тока…
Вычислить реальные характеристики катушки, без них притча про слона и мудрецов получается.

[Slesar]

ПЛИС припаяна к плате старого ненужного инвертора вместо МК. Это у меня такой стенд ля опытов по производству сетевого переменного напряжения.
Синусоидальное пока что ~87В на конденсаторе LC фильтра 10 мкФ я получил. Что вносит искажения синуса пока не знаю, буду разбираться, все достаточно сыро и полностью не отлажено. Но уже понятно что потери при преобразовании в моем исполнении всего 0.6 Вт. Дроссель естественно вообще не разогревается.
Хотя индуктивность и габаритные размеры дросселя, емкость конденсатора, мной применены почти такие же как в оригинальном преобразователе с потерями в инверторе и LC фильтре до 30Вт и разогревом дросселя до +80 гр. С.

[mike-y-k]

Может стоит в Wikipedia почитать про конденсатор, катушку индуктивности, потери в них, работу фильтра?
Сами найдете статьи или Вам ссылки нужны?
Там за час… в формулах найдете все ответы…
И как считать потери, как измерять параметры,…
Дальше почти школьная лабораторная работа по определению параметров Ваших индуктивностей и емкостей. Потом с ними разбор параметров фильтра…

Поскольку Вы не умеете или нет возможности измерить ток, то Вы так и будете сражаться с призраками…

PS Похоже ТС начал открывать для себя написанное в учебнике физики. Наблюдаемыми темпами это займет несколько месяцев… Не стоит его это время беспокоить
Когда появится математика, соответствующая предмету, можно посмотреть…

PPS Если голубая фигура - ток, то он наведен бурей на Марсе.

PPS Не буду приводить очевидные для всех формулы для индуктивности и LC фильтра, но ТС не увидел в них привычную букву f, а вот что греческая ω обозначает то же самое - стало откровением. Физика говорит об этой с частотой (минимум с 3 частотами) открытым текстом.
Похоже у котов процесс не пошел

[Slesar]

ток у меня нормально измеряется. и даже осциллографическим пробником

сейчас поборюсь с искажением, форма тока дросселя нормализуется

синус ШИМ перепроверил, проблем не нашел и даже понизил модуляцию, так что напряжение DC шины +250В, а выходное напряжение ~87В. Больше сделать пока не могу, ток дросселя и соответственно ключей в моменте достаточно большой, до 5А.
В таком режиме мощность потерь на инверторе и дросселе 2Вт. Разогрев естественно не наблюдается.

С ШИМ на выходе инвертора, синий луч, вроде все в порядке, откуда берется это искажение синусоиды без нагрузки, желтый луч, пока непонятно, возможно дроссель неправильная индуктивность.

Двукратно уменьшил число витков дросселя, уменьшил индуктивность, синусоидальность напряжения на выходной емкости LC фильтра выровнялась, ток ключей инвертора нормализовался, у меня ограничение импульса тока ключей на уровне 5А, запас есть, можно накручивать напряжение и модуляцию на полную для получения на выходе 230В.
Сейчас на картинке DC шина 320В, модуляция 50%. Потери инвертора и дросселя на холостом ходу повысились до 5 Вт, но все еще не как у того преобразователя 30 Вт холостого хода.
Получается, дроссель надо точно настраивать на требуемую частоту тока.

У меня прибор показывает ESR дросселя выходного LC фильтра моего опытного преобразователя на частоте ШИМ 12 кГц, 5.6 Ом (11 мГн). Насколько понимаю, если ток дросселя на холостом ходу RMS 0.75А умножить на ESR сопротивление, то перепад напряжения потерь равен 4.2В, мощность потерь на дросселе 3.15Вт. Не знаю, можно ли так считать?

https://youtu.be/s4pxGxchFOYh

[Slesar]

Все же непонятно как для неподготовленного пользователя организовать работу защитного выключателя аккумуляторной батареи. Проблема, что при включении выключателя происходит хлопок, уходит в защиту BMS так что приходится выключать питание BMS чтоб перезапустить. Полагаю, что при таком включении происходит удар тока до 1000А, и непонятно долго ли протянут при таком варианте включения электролиты преобразователя и электронные ключи BMS.
По этому, чтоб не рисковать, произвожу включение предварительно пропустив ток АКБ в электролиты преобразователя например через мощный электроинструмент, а потом только после предзаряда электролитов включаю выключатель.
Существуют ли защитные выключатели типа SoftOn, которые сначала пускают ток АКБ через сопротивление для пред заряда, а потом только замыкают цепь?
Ну так чтоб обычный пользователь не парился что надо делать предзаряд электролитов.
Маломощные сопротивления для предзаряда не работают, так как заряжаясь продолжительное время электролиты преобразователя могут снова разряжаться, когда преобразователь зарегистрировав появление напряжения АКБ пытается включиться в работу и разряжает электролиты без прямого подключения к АКБ.

[mike-y-k]

Таки не Softon, а нормальное Soft Start.
Типовое решение для источников питания.
Начинается с NTC, а дальше ключи для ограничения тока заряда конденсаторов.
НО эта функция должна быть грамотно интегрирована в схему и логику работы MCU/MPU.
В UPS такого ведь не наблюдается, а функциональная схемотехника идентична.
Что-то у Вас с силовой электроникой таки не айс получается…

Может как все начнете с принципиальной/функциональной/блрк схемы?
Из текста не сильно понятна связь с предыдущими изысканиями и общей схемой взаимодействия участников процесса. BMS у Вас откуда взялась? Раньше ее не наблюдалось. По какой причине и как часто происходит такая коммутация? Какова емкость тех конденсаторов?

[Slesar]

Не часто. Но непонятно как объяснить пользователю как пред зарядить электролиты перед подключением АКБ.
SoftStart это есть внутри преобразователя, это для пред заряда электролитов высоковольтной шины при вводе преобразователя в работу. Здесь вопрос о том как пользователю подключить АКБ. То есть только подключить физически. Не включать преобразователь в работу. Сейчас подключение производится обычным защитным DC выключателем "автоматом". Проблему такого подключения и использования описал ранее.