PV Heat PWM MPPT Regelung zur ansteuerung eines E-Heizstabes
Die Regelung dient zur Ansteuerung einer Heizpatrone die mitels PV Modulen versorgt wird. Durch Änderung PV Last bzw. des PMW-Füllfaktors, in Verbindung mit dem Kondensatormodul als aktive Belastung.
Dadurch können die PV Module am MPPT-Punkt, d. h. mit dem höchsten Leistungsfaktor, betrieben werden. Voraussetzung für den ordnungsgemäßen Betrieb und höchste Energieerträge ist die Sicherstellung der richtigen Last für den Regler.
Das Heizelement am Regler sollte an die PV-Module angepasst werden. Das bedeutet das die Nennleistung und Spannung, der MPPT-Spannung PV-Module entspricht.
Grundsätzlich geht es darum, dass der Regler ein Element darstellt, das bei unzureichender Sonneneinstrahlung
die Belastung der PV-Module reduziert, sodass der optimale Arbeitspunkt der PV-Module aufrechterhalten wird. Der Regler selbst ist nichts anderes als ein sehr schnelles SSR-Relais, das mit einem Kondensatormodul ausgerüstet sein muss, um die Paneele entsprechend zu belasten.
Ohne Kondensatormodul wirkt der Regler wie ein normaler Thermostat, der beim Einschalten maximal belastet oder beim Ausschalten vollständig entlastet. Der Kondensatormodul erhöht die Systemleistung um ca. 30%.
Das Kondensatormodul besteht aus LC Gliedern (WIKIPEDIA RC-GLIED) und einem Transistordiode (400V) am Eingang. Die Ladung wird in zwei 100uF/400V-Kondensatoren gespeichert.
Der Regler wirkt auch als Thermostat und verhindert eine Überhitzung des Speichers. Für eine einwandfreie Funktion benötigt der Regler eine stabilisierte Stromversorgung mit der in den technischen Daten des Gerätes angegebenen Spannung. Der Regler ist mit einer Reihe von Sicherheitselementen ausgestattet, wie z. B. einer aktiven Kühlung, die bei 37 °C oder einer Leistung über 1900 W eingeschaltet wird, und einer Abschaltung bei einer Temperatur unter 35 °C oder einem Leistungsabfall unter 1500 W. Diese Lösung sorgt für günstige Betriebsbedingungen für die Betätigungselemente (Transistoren) und gewährleistet eine ausreichend hohe Sicherheit. Bei unzureichender Kühlung (z. B. bei Radiatorverunreinigung, Lüfterbeschädigung) kommt zusätzlicher Schutz in Form einer Notabschaltung bei einer Temperatur von 60 °C zum Einsatz, um die Endstufe vor Schäden durch hohe Temperaturen zu schützen. Das Gerät überwacht auch die Versorgungsspannung und aktiviert, wenn diese zu niedrig ist (d. h. nicht ausreichend, um Transistoren in den Sättigungsmodus zu versetzen), die Abschaltung der Transistoren.
Dadurch wird verhindert, dass das Gerät als aktiver Leiter funktioniert und es somit zu einer übermäßigen Wärmeentwicklung kommt, die zu Schäden an den Betätigungselementen führen kann.
Das Gerät ist mit einem zusätzlichen (potentialfreien) Relaisausgang ausgestattet, wodurch externe Geräte darüber zu informiert werden können, dass die Wassererwärmung abgeschlossen ist (Erreichen der Solltemperatur) oder dass im Notbetrieb ER.1 (Ausfall des Aktors) gearbeitet wird. Als zusätzliche Schutzvorrichtung wird ein SST-Gleichstromrelais verwendet, das eine Notabschaltung der Wassererwärmung bei einem Defekt des Betätigungselements ermöglicht. Diese Lösung bietet einen nahezu vollständigen Schutz der Solarstromanlage.
Plug and Play
Die Regelung ist in einem Aufputzgehäuse integriert und komplett anschlussfertig. Eine 16A Sicherung mit einem 12V Trafo ist hier schon integriert.
Die Betriebsarten:
Betriebsart I:
Vollautomatischer Betrieb, der sofort nach dem Anschluss der Anlage beginnt, wenn die eingestellte Eingangsspannung den minimalen Spannungswert überschreitet.
Sinkt die Spannung bei der Einstellung unter diesen Wert, wird die Suche abgebrochen. Die Einstellung des Minimalwertes ermöglicht eine Wassererwärmung nach Bedarf und gleichzeitiges Aufladen der Batterien.
Betriebsart II:
Einstellung von Schwellenwerten für die Einschaltspannung (ab welcher der PWM-Wert zu steigen beginnt) und der maximalen Spannung (ab welcher der Füllfaktor 100% beträgt), d. h. die gesamte Energie der Zellen geht direkt zum Heizelement.
Darüber hinaus ermöglicht die Anwendung dieser Methode, dass die Paneele am MPPT-Punkt (Punkt der größten Leistung) gehalten werden können und ist insbesondere für Windkraftanlagen von Vorteil.
In diesem Fall wird eine zu hohe Drehzahl der Turbine verhindert und ihr reibungsloses Anfahren ermöglicht.
Technische Daten:
| Versorgungsspannung |
10V bis14,4V |
| PV Spannung |
10V bis 400V DC |
| PVStrom |
bis 10A |
| Maximale PV Leistung |
2kW |
| Maximale Leistung des Heizung |
2kW |
| Mind. Widerstand Heizstab |
14 Ohm |
| Stromaufnahme |
0,08 A |
| Stromaufnahme aus der Stromversorgung für die Küglung |
0,23 A |
| Hauptsicherung |
16A |
| Trafomodul |
12V |
| Messgenauigkeit |
0,1°C |
| Sensor Typ |
DS18B20 |
ACHTUNG:
Die Leistung ist abhängig von der PV Anlage und des installieren Heizelements. Das Heizelement muss so ausgewählt werden, dass es der Nennspannung der PV Anlage entspricht. Eine nichtübereinstimmung verringert die Effizienz. Das Heizelement darf nicht überdimensioniert werden, dies kann den Ladepuffer beschädigen. Das Heizelement kann mehr Leistung haben, jedoch unter der Bedingung, dass die PV Anlege weniger als die Nennspannung der des Heizelements abgibt.
Je besser die PV-Anlage auf das Heizelement abgestimmt ist, umso höher die Effizienz!
Lieferumfang
- PV Heaat komplett verdrahtet mit Sensor (2m)
- Optional DC Heizpatrone (Bild kann abweichen)
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