Jännitteen muunnos, paras tapa?

[krah]

Terve, mikä olisi paras tapa muuntaa 24V tai 48V myllyn jännite 12VDC:ksi. En halua 12V myllyä, koska teholuokka noissa on liian pieni. Suuremmalla teholuokalla pitäisi jännite pienentää akun päässä. Perus myllyt ovat yleensä kolmivaihe generaattoreilla, jonka jälkeen lataussäädin ja sen perässä akku. Lataussäätimen ja akun väliin pitäisi tehdä jännitteen alennus. Onnistuu muuntajalla mutta onko muita tapoja? 1000W luokassa muuntajakin maksaa kai aika tavalla. Löytyykö markkinoilta tuulimyllylle sopivaa lataussäädintä, joka teke tämän muunnoksen, esim. 12-120V kolmivaihevaihtovirtaa sisään ja 12VDC ulos. Latausjännitteen ylärajan portaaton säätökin olisi hyvä ominaisuus, koska käytän Litium-akkuja ja siihen ei lyijyakun latausjännite ja ylläpitomoodit oikein sovi.

12 VDC systeemiäni en voi järkevästi enää muuttaa (akut, aurinkopaneelit ja invertteri/laturi) suuremmalle DC jännitteelle.

 

[Puuha]

ei sinne säätimen ja akun väliin mitään laiteta.

akku kyllä laskee ihan itse sen myllyn jännitteen sisäisen vastuksen ansiosta akun napajännitettä vastaavaksi. suurempi ongelma on jos myllyssä itsessä tulee matkassa säädin joka ei ole mitoitettu 12V jännitteelle joka on vieläpä pahimmassa tapauksessa kiinteästi asenettu.

 

[krah]

Ahaa, no jos kerta esim. 48V myllyn voi kytkeä suoraan 12V akustoon, niin miten tuo käytännössä tehdään? Oletusena, että myllyn mukana mahdollisesti tuleva säädin ei käy.

Jotenkin näin vai?
Generaattorilta 3-vaihetta tasasuuntaussiltaan ja piuhat akkuun. Miten ylilataussuoja pitäisi rakentaa tuohon väliin, vai saako jotain valmiina. Latausta ei voi releellä poikkasta (mylly ryntää kun ei ole sähköistä vastusta), vaan pitää olla jarruvastus, eikö?

Vähän mulla on vielä perusteet haussa kuten näkyy.

 

[Puuha]

riippuu vähän säätimestä miten kytketään.

kyllähän myllyt (paitsi osa VAWT-myllyistä) vaativat jarruvastuksen.

edit: http://www.morningstarcorp.com/en/support/library/TS.IOM.Operators_Manual.04.EN.pdf tuossa sellainen että voit tietokoneella itse säätä tarvittavat arvot akuille kun sinulla oli ne lipot nurkissa. hintaa 195 euroa 45A ja n. 235 euroa 60A.

muuntajahan on vaihtovirralle helppo tehdä. jos ajatellaan että halutaan 48V ensiöltä toisiolle 24V niin otetaan pätkä umpi jöötiä toiseen päähän 2 kierrosta ensiölle johon pukataan ensiövirta eli 48V ja toisiolle 1 kierros jolloin ulos saadaan 24V.

 

[krah]

Onnistuisiko tämä ihan ilman varsinaista säädintä. Minulla on akkumonitorissa apurele, jonka voi ohjelmoida päälle kun jännite on saavuttanut jonkin tason. Tämä apurele ohjaisi virrankestoltaan riittävää relettä, jossa on vaihtokytkin, joka vaihtaa akulta lämpövastukselle. Onnistuuko ihan näin helposti? Onko sopivan vastuksen mitoitukselle netissä mitään sivuja?

Vai tarvitaanko vastustakaan? Eikö tuolla vaihtokytkimellä voi kytkeä myllyä oikosulkuun, vai onko myllyn käämeille liian rankkaa myrskytuulilla?

 

[Puuha]

akuston täyttyessä virran määrä vähenee mikä menee akkuun jolloin osa tuotosta pitää ohjata dumbille jos haluaa että akut saadaan oikeasti täyteen. tosin en tiedä kuinka lipot käyttäytyvät ladattaessa mutta olettaisin niiden toimivan samoin jolloin rele naksuttaisi vähän väliä pois päälle ellei hystereesiä olisi asetettu.

jarruvastuksille löytyy kaavioita ja laskuohjeita googlella.

oikosulkuun kytkemisestä en tiedä ja myllystä riippuu kestääkö sen oikosulkea mutta siihen varmasti muut osaavat paremmin sanoa.

 

[krah]

Jep, totta mutta onneksi Victronin akkumonitorilla voi määritellä apureleelle myös jännitteen alarajan, millä rele kytkeytyy taas pois. Eli hystereesi on järjestettävissä. Lipot kyllä käyttäytyy samoin tässä asiassa, kuin lyijyakut. Tämä rele kytkentä olisi Lipoille hyvä, koska ne pitäisikin kytkeä irti latauksesta (ei saa olla flowttia), kun max. napajännite on saavutettu (16V).

 

[krah]

Tästä voisi saada toimivan systeemin. Kiitos vaan kommenteista! Biltemassa on muuten 15EUR maksava vaihtorele joka kestää virtaa riittävästi. Ebaystä tasasuuntaaja ja dumppivastus, niin siinä se alkaisi olla. Pysäytyskytkin ehkä vielä. Tarviiko muuten erillistä diodia laittaa, eikö tasasuuntaussilta hoida homman?

Ennen kun hankin 24V myllyn  ja kytken sen suoraan12V akustoon, haluaisin vielä kommentin myllyn käämien kestosta tässä tilanteessa. Jos 1000W mylly on mitoitettu pukkaamaan täyttä tehoa 24V jännitteellä ja se on kytkettynä 12V akustoon, eikö silloin virrat nouse generaattorin käämeillä liikaa (myrskytuulilla)? Teho pyrkii pysymään vakiona. Mitoitettu nimellisvirta on 42A mutta 12V:lla se olisi 83A.  Vai hyytyykö myllyn virta magneettikentän häviöihin?

 

[kotte]

Yksi mahdollisuus olisi kytkeä akut sarjaan esim. 48V:lle (jos generaattori on tälle jännitteelle tarkoitettu) ja hankkia tälle sopiva säädin. Kaupasta saa tasajännitteen jakajia (24V -> 12V on runsaasti, 48 -> voi olla vaikeampi löytää).

Joka tapauksessa olisi fiksua valita sekä generaattorin, säätimen että akkujen jännite samaksi, generaattorin jännitettä vastaaviksi, jotta häviöt jäävät systeemissä siedettäviksi ja generaattorin teho saadaan suurimmalta osaltaan hyödyksi (jos esim. kytkee 48V:n generaattorin 12V:n akkujen lataukseen, jää latausvirta neljäsosaan siitä, mihin generaattori tehon puolesta kykenisi oikealle jännitteelle tarkoitetulla käämityksellä).

Seuraavaksi paras ratkaisu olisi hankkia säädin, joka mukautuu suoraan erilaisiin sisääntulojännitteisiin (tarjonta suppeampi ja säätimet kalliimpia) ja pystyy muuntamaan suuremman jännitteen suuremmaksi virraksi matalammalla lähtöjännitteellä. Vaihtojännitemuuntajat ovat tuuligeneraattorin yhteydessä vaikea ratkaisu, sillä taajuus vaihtelee paljon ja muuntaja olisi mitoitettava jännitteeltään järeäksi (periaatteessa kuormittamattoman tyhjäkäyntijännitteen ja tätä vastaavan taajuuden perusteella). Myös DC-muunninmoduleista voisi värkätä tehokkaan jännitteenalentimen, mutta tässä joutuu sitten kokeilemaan tehoelektroniikkakomponenttien käyttöä tavalla, johon osia ei ole suunniteltu ja on mahdollisesti lisättävä erilaisia suojakomponentteja jännitepiikkien torjumiseksi, jotta muunnin ei kärähdä.

 

[krah]

Terve, hyviä kommentteja.
--------
Yksi mahdollisuus olisi kytkeä akut sarjaan esim. 48V:lle (jos generaattori on tälle jännitteelle tarkoitettu) ja hankkia tälle sopiva säädin. Kaupasta saa tasajännitteen jakajia (24V -> 12V on runsaasti, 48 -> voi olla vaikeampi löytää).
-----------
Minun tapauksessa ongelmaksi tulee jo olemassa oleva 12V 3kW invertterilaturi. Tuon teholuokan muuntaja akun ja invertterin välissä ei oiken napeksi. Muut 12V kulutuskojeet (LEDit ja lämmitin) menisi toki pienellä muuntajalla.
------------
Joka tapauksessa olisi fiksua valita sekä generaattorin, säätimen että akkujen jännite samaksi, generaattorin jännitettä vastaaviksi, jotta häviöt jäävät systeemissä siedettäviksi ja generaattorin teho saadaan suurimmalta osaltaan hyödyksi (jos esim. kytkee 48V:n generaattorin 12V:n akkujen lataukseen, jää latausvirta neljäsosaan siitä, mihin generaattori tehon puolesta kykenisi oikealle jännitteelle tarkoitetulla käämityksellä).
--------------
Tuossa aikaisemmassa kysymyksessä pohdin tätä samaa. Eikö kuitenkin käy niin, että 24V mylly 12V akustoon kytkettynä nostaa latausvirtaa nimellisestä. Periaatteessa 2x, jollei sitten generaattori muuten hyydy tai käämit pala poikki. Ainakin normaaleissa sähkömoottoreissa, teho pyrkii pysymään samana. Jos lasket jännitettä, virrat nousee ja riskinä on moottorin ylikuumeneminen. Eikö tässä ole sama ilmiö?

-----------
Seuraavaksi paras ratkaisu olisi hankkia säädin, joka mukautuu suoraan erilaisiin sisääntulojännitteisiin (tarjonta suppeampi ja säätimet kalliimpia) ja pystyy muuntamaan suuremman jännitteen suuremmaksi virraksi matalammalla lähtöjännitteellä. Vaihtojännitemuuntajat ovat tuuligeneraattorin yhteydessä vaikea ratkaisu, sillä taajuus vaihtelee paljon ja muuntaja olisi mitoitettava jännitteeltään järeäksi (periaatteessa kuormittamattoman tyhjäkäyntijännitteen ja tätä vastaavan taajuuden perusteella). Myös DC-muunninmoduleista voisi värkätä tehokkaan jännitteenalentimen, mutta tässä joutuu sitten kokeilemaan tehoelektroniikkakomponenttien käyttöä tavalla, johon osia ei ole suunniteltu ja on mahdollisesti lisättävä erilaisia suojakomponentteja jännitepiikkien torjumiseksi, jotta muunnin ei kärähdä.
------------
Ehkä aurinkopaneeleille tarkoitettu MPPT-säädin hoitaisi tämän suoraan?

 

[Puuha]

aurinkopaneleille tarkoitettu säädin ei toimi sillä siinä ei yleensä ole lähtöä keinokuormalle eikä myöskään ohjausta keinokuormalle.

lisä ongelmia tuottavat nuo lipoakut ja niiden latausjännite jolloin mahdollisten säätimien määrä entisestään vähenee ja voi olla että sellaisen joutuu väsämään itse esimerkikis arduinolla tai vastaavalla ohjelmoitavalla piirillä.

toisaalta mieleen juolahti ajatus että jos aurinkopaneleille tarkoitettu mppt säädin ohjaa latausta ja edellä esille nostamani tristarilla diversiteetti latausmodissa sitten ohjaisi keinokuormaa. se miten tämä sitten käytännössä tapahtuisi ja onnistuisiko on toinen asia.

 

[Eko]

Minulla on tuo 45A tristar myllyllä ja samojen akkujen perässä normi pwm säädin paneleille .
Silloin kun jännite alkaa hipomaan tristariin asettamaani rajaa , niin tristar kytkee jarrun
päälle ja lataus jännite tipahtaa alaspäin . Tuollainen kytkentä vois jopa toimia jos ja
kun tuo mppt-säädin kestää sitten tuon tuulivoimalan antaman virran .  Tristarissa
on mahdollisuus hiplata latausjännitteitä hyvinkin tarkkaan , kun sen liittää tietokoneeseen .
Voisi jopa löytyä sopiva latausjännite näille erikoisakuille .

 

[kotte]

Eikö kuitenkin käy niin, että 24V mylly 12V akustoon kytkettynä nostaa latausvirtaa nimellisestä. Periaatteessa 2x, jollei sitten generaattori muuten hyydy tai käämit pala poikki. Ainakin normaaleissa sähkömoottoreissa, teho pyrkii pysymään samana. Jos lasket jännitettä, virrat nousee ja riskinä on moottorin ylikuumeneminen. Eikö tässä ole sama ilmiö?

Jos vertaat samantehoisia 24V:n ja 12V:n myllyjä, niin edellinen tuottaa latausvirtaa puolet siitä kuin jälkimmäinen. Vaatii aivan erikoisen fiksua MPPT-tyyppistä (tuuligenelle tarkoitettua!) säädintä, jos aiot saada 24V:n generaattorista tosiaankin hyödyksi mahdollisimman paljon sen tuottokyvystä. Tuuligeneraattori on muutenkin kallis investointi, joten kyllä sen tuotto pitäisi saada täysin hyödyksi eikä joko jättää osa käyttämättä (jolloin joko heikko tuuli pääsee lähes raakana lävitse, tai kovempi edellyttää jarruvastuksen käyttöä kierrosluvun pitämiseksi aisoissa).

Asian hauduttua yli yön olen kallistumassa sittenkin kannalle, että oikein mitoitettu 3-vaihemuuntaja (tai kolme erillistä, samanlaista yksivaihemuuntajaa) olisi kaikkein luotettavin ratkaisu. Hommahan onnistuu, kun siis mittaa tyhjäkäyntijännitteen sopivalla nimellispyörimisnopeudella ja kertoo saadun jännitteen muuntajan mitoitustaajuuden ja ao. nimellispyörimisnopeuden suhteella. Tuosta saa siis suoraan tarvittavan ensiöjännitteen suuruuden. Muuntosuhdehan saadaan suoraan genen nimellisjännitteen ja 12V:n suhteesta.

Tasavirtatehopuolijohteista ja hakkureista voisi saada paljonkin halvemman ratkaisun, mutta valmista systeemiä ei välttämättä ole saatavilla, joten suhteellisen vaativaksi kehitysprojekti tuolla tavalla menee.

Sinällään korkeamman jännitteen käyttö on hyvin perusteltua, sillä siirtojohdoista saa ohuemmat / paljon ohuemmat ja/tai häviöt saadaan huomattavasti / erittäin huomattavasti pienenemään.

 

[Puuha]

Minulla on tuo 45A tristar myllyllä ja samojen akkujen perässä normi pwm säädin paneleille .
Silloin kun jännite alkaa hipomaan tristariin asettamaani rajaa , niin tristar kytkee jarrun
päälle ja lataus jännite tipahtaa alaspäin . Tuollainen kytkentä vois jopa toimia jos ja
kun tuo mppt-säädin kestää sitten tuon tuulivoimalan antaman virran .  Tristarissa
on mahdollisuus hiplata latausjännitteitä hyvinkin tarkkaan , kun sen liittää tietokoneeseen .
Voisi jopa löytyä sopiva latausjännite näille erikoisakuille .

tosin ei se tuo auringolle tarkoitettu mppt esim. tristar toimi tuossa tarkoituksessa sillä myllyn optimi tuottopiste ei ole ihan naps ja kops. ajatuksena hyvä mutta se ei riitä. säätimeen tosiaan pitää saada syötettyä tuotanto käyrä jos haluaa parhaan mahdollisen hyödyn. jotain muutakin hauskuutta taisi olla mitä piti huomioida...

 

[Jussi]

Muutama sohasu tähän:

Aina, kun tuotto ja tarve ei kohtaa, eli joudutaan muuttamaan jännitettä (tai vaikka impedanssia), hukataan tehoa jonnekin muualle, kuin hyötyyn.

Normi verkkojännitemuuntajat on yleensä tarkoitettu 50/60Hz taajuuksille, ja niiden raudan ominaisuudet tippuu nopeasti 100Hz jälkeen.
Jos käyttää muuntajaa, sen luultavimmin pitää myllyn tapauksessa sietää korkeampia taajuuksia.

Litium akkuja on useita eri tyyppejä, joiden lataus ei noudata ihan samaa tapaa. Millään niistä ei tainut riittää se metodi, että latausjännite vaan
rajataan johonkin arvoon. Niissä tosin pitäisi olla omakin suojapiiri, joka suojaa isommilta poksahduksilta.

 

[krah]

Litium akkujen kanssa latauksen säätö on helppoa. Kun on saavutettu max. latausjännite esim. 16V, lataus poikki. Lataus takaisin päälle, kun jännite on laskenut tarpeeksi alas. Tähän en tarvitse mitään kaupallista lataussäädintä. Victronin akkumonitorilla (jossa ohjelmoitava rele) ja riittävän suurella (virrankestoltaan) releellä tuo hoituu. Samalla releellä onnistuu (vaihtokytkin) myös tuuligeneraattorin dumppivastuksen kytkeminen. Aurinkopaneelin säädinhän kannattaa samalla heittää mäkeen ja kytkeä paneelit suoraan akkuun tuon saman releen kautta. Mitään ylläpitolatauksiahan ei nyt haluta.

Rele tosin aiheuttaa omat häviönsä, kun se on pakko laittaa vetämään, kun lataus on käynnissä. Jos laittaa releen vetämään, kun lataus kytketään pois, on riskinä akkujen ylilataus, jos rele ei jostain syystä sitten toimikkaan. Litium akuilla on kyllä sisäinen suoja, joten vaaraa ei pitäisi tulla mutta akku on suojan lauettua pysyvästi pilalla ja ovat tarhan kalliita vaihdettavaksi oman hölmöilyn takia.

Edelleen, mitä tapahtuu, kun 24V generaattori kytketään 12V akustoon. Kärvähtääkö generaattorin käämit jollain käyttötilanteella? Eikö nimellistehoa koskaan saa ulos?

 

[kotte]

Edelleen, mitä tapahtuu, kun 24V generaattori kytketään 12V akustoon. Kärvähtääkö generaattorin käämit jollain käyttötilanteella? Eikö nimellistehoa koskaan saa ulos?

Tuskinpa kärvähtää pienellä tai kohtuullisella kiertonopeudella, suurella nopeudella tuollainen riski voi joillakin generaattoreilla olla (riippuu aivan generaattorin suunnitteluperiaatteista). Kestomagneettigeneraattori on kyllä mahdollista (ja kannattaisi) suunnitella ja rakentaa niin, että käämit eivät kärvähdä tuossa tilanteessa edes maksimikierroksilla.

Sen sijaan on jokseenkin varmaa, että 24V:n generaattorista tulee huomattavasti vähemmän tehoa kuin kytkettynä 24V akkuihin. Generaattori saattaa jopa syöttää 24V akkuun lähes yhtä suuren virran kuin 12V:n akkuun, jolloin hyödyksi saatava tehokin on lähes kaksinkertainen. Eli generaattorin tehoa ei saa läheskään täysin hyödyksi millään kierrosnopeudella, matalilla kierrosnopeuksilla kumminkin suhteellisesti parhaiten, eli silloin, kun tuotto on muutenkin huonoimmillaan ja merkitys sen takia vähäisin (Eli voi ajatella, että generaattori jaksaa kerätä 12V täyteen jo matalammalla kierrosnopeudella kuin 24V, joten virtaa aletaan saamaan aikaisemmin ja siksi enemmän. Tuotetun jännitteen kasvun mukana tämä etu kumminkin vähitellen häviää).