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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Eolico

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Costruirsi un MPPT per eolico.
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righetz

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Inviato il: 14/08/2015 12:28:31

Un generatore eolico necessita sempre di un regolatore di carica che permetta anche lo stop o la deviazione di carica in caso di raggiungimento della massima carica del banco batterie.
A differenza dei regolatori per pannelli solari sia pwm che mppt, il generatore eolico deve sempre essere collegato ad un "carico".

Nel caso che il generatore viene scollegato e gestito come un pannello solare, questo si distruggerebbe in poco tempo. Usando una metafora è come mettere l'automobile in folle e schiacciare l'acceleratore a fondo e tenerlo sempre a manetta........ e salutiamo il nostro motore.

In commercio prodotti con la funzione MPPT per eolico non se ne trovano molti e quelli disponibili non sono per tutte le tasche.

Poi progetti regolatori solari autocostruiti se ne trovano a volontà e anche con algoritmo mppt. Per generatori eolici non se ne trovano.

Decido di affrontare la sfida partendo da un progetto OpenSource condiviso sul famoso sito Instructables con algoritmo MPPT apportando alcune modifiche per adattarlo al mio generatore.



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righetz

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Inviato il: 14/08/2015 12:46:18

Il primo passo è stato quello di capire come funziona un buck-converter.

Come già discusso altrove i parametri da prendere in considerazione sono molteplici e molti di questi anche "sconosciuti" in quanto se devo adattarlo alla mia turbina autocostruita, molti di questi non sono stati provati tutti in quanto non dispongo di un laboratorio con strumentazione adeguata per fare tutti i test necessari.

Alcuni di questi sono stati rilevati nel tempo.
Come ad esempio la corrente massima erogabile.
La Imax calcolata era circa 19 A quella reale è arrivata a 19,96 A, facciamola "fuori dal vaso" e arrotondiamo a Imax=20A

Con il regolatore di carica shunt la potenza massima era legata al livello di tensione delle batterie che per un impianto a 24 Volt con batterie AGM al limite massimo della carica è previsto attorno ai 30 Volt
Si arriva al semplice calcolo che la turbina poteva arrivare ad un massimo di 600W.

Altro parametro variabile e rilevato direttamente in loco è la tensione di circuito aperto Voc. Per il momento questa rimane ancora sconosciuta in quanto dipende dal numero di giri.

Un rilevamento effettuato sul posto, durante un grosso temporale, è stato di una tensione sotto carico lato alternata di 65 Volt Vac con una potenza di 550W I=19.96A tensione batterie 29V

65 Vac corrisponde ad una tensione di circa 90 Vcc sotto carico.....



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righetz

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Inviato il: 14/08/2015 13:01:49

Conoscendo alcuni dati essenziali del generatore si possono calcolare anche i limiti di potenza erogabile.

Come dimostrato in questo sito conoscendo la resistenza degli avvolgimenti la tensione del banco batterie e tensione del generatore a circuito aperto si trova la corrente e la potenza che può erogare ad un determinato numero di giri.
Riassumendo I=(Voc-Vbat)/Rgen
I= Ampere
Voc= volt a circuito aperto in cc
Vbat= volt batteria
Rgen= resistenza degli avvolgimenti.

Una singola fase ha 0,65 Ohm collegato a stella fanno 1,3 Ohm.
I=(90V-24V)/1,30=50,76 A questa è la corrente che avrebbe dovuto sparare dentro le batterie in quelle determinate condizioni.
In realtà erano solo 20 A
La domanda, dove è sparita la differenza dei 30A?....Tutto calore disperso negli avvolgimenti ovviamente.
Fanno la bellezza di 668 Watt persi (1218W meno 550W)

Quindi se i miei 20 A li faccio erogare dal mio generatore ad un voltaggio più elevato=maggiore potenza.
Quindi devo realizzare un regolatore con la funzione di buck-converter in modo da abbassare la tensione in ingresso e adattarla alle mie batterie considerando che Pin=Pout-perdite.



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righetz

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Inviato il: 14/08/2015 13:06:58

Inizio a realizzare un circuitino pilotato da arduino uno con relativi sensori di corrente in ingresso e in uscita in modo tale da avere tutti i parametri sotto mano per il calcolo del rendimento.

Questo il circuito semplificato, per le versioni più complesse attendiamo i risultati di questa prima piccola sperimentazione.

con la basetta e i componenti necessari per la realizzazione
Come mosfet ho utilizzato degli irfz44n gate logico Reggono un voltaggio massimo di 55V e una corrente massima di 49A.
Inizialmente farò entrare il carico di protezione ad un voltaggio impostato di circa 50 Volt. Se si comporta bene mettiamo dei mosfet più performanti.
L'induttanza è fatta con 6 fili di D=2mm con 13 spire per circa 19 uH a 50Khz

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/F/IMG_20150814_105126.jpg



Immagine Allegata: Mppt_eolico_semplificato_schem.png
 
ForumEA/F/Mppt_eolico_semplificato_schem.png



Modificato da righetz - 14/08/2015, 13:12:30


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righetz

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Inviato il: 14/08/2015 13:29:56

Il codice per la gestione del segnale pwm che metterà in funzione il mosfet Q1 sarà gestito dal codice scaricabile dal sito instructables indicato all'inizio della discussione.
Al momento opportuno prenderò per mano il codice sorgente e lo adatterò ai sensori di corrente acs712 da 30A dovranno essere modificati i parametri sulle tensioni per la gestione delle batterie. L'inserimento del carico per la frenata del rotore al voltaggio di sicurezza stabilito e altri dettagli.
Mi manca da saldare i componenti sulla basetta di prova poi se nel frattempo chi viene a leggere può tranquillamente suggerire varianti e modifiche



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acinstall

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Inviato il: 14/08/2015 14:00:49

Grande .....
Amo gli eolici anche se mi hanno fatto smaltire un sacco di volte , chi non risica non rosica......



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Meio ave paura che piallo.....

 

BellaEli

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Inviato il: 14/08/2015 15:56:03

Interessante la tua sperimentazione solo che ho dei dubbi su alcuni concetti ...

Per ora non aggiungo altro, appena ho 2 minuti vedo di fare un test pratico che darà ragione a te o a me !

Elix



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C'è un limite al fai da te ???
Si, ma lo stabiliamo noi !!!

 

righetz

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Inviato il: 14/08/2015 18:39:37

Ok, vediamo se è possibile una realizzazione.
Ho iniziato a saldare i componenti e per il troppo caldo afoso mi sono arreso. Mi colava il sudore sopra la basetta.....
Domani mattina a ferragosto, padrona di casa permettendo, saldo gli ultimi pezzi.
Lascio il firmware per arduino come l'originale, cambio solo le impostazioni dei piedini e provo con l'alimentatore su di una batteria a 12 V



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righetz

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Inviato il: 14/08/2015 19:14:53

CITAZIONE (BellaEli, 14/08/2015 18:39:37 ) Discussione.php?212983&1#MSG6

Interessante la tua sperimentazione solo che ho dei dubbi su alcuni concetti ...

Per ora non aggiungo altro, appena ho 2 minuti vedo di fare un test pratico che darà ragione a te o a me !

Elix


Hai qualche info in più su questo test?



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Inviato il: 15/08/2015 20:29:24

Quasi pronta la schedina, mancano da saldare solo i cavetti per il controllore.



Immagine Allegata: IMG_20150815_193619.jpg
 
ForumEA/F/IMG_20150815_193619.jpg



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acinstall

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Inviato il: 15/08/2015 21:46:56

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acinstall

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Inviato il: 15/08/2015 21:49:40

Appena ho tempo devo realizzare una scheda per inseguimento solare , di un telaio con 5 pannelli da 230 w monocristallini , che ho finito e motorizzato oggi ......devo ordinare Arduino su ebay con resistenze fotosensibili.



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righetz

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Inviato il: 22/08/2015 08:10:50

Ho sistemato un errore sulle piedinature dei mosfet.
Avevo invertito il Drain con il Source, bel casino.
Risaldati i componenti con la nuova configurazione, ora sto compilando il firmware per arduino uno.
Nel pomeriggio dovrei fare la prima prova con un piccolo alimentatore variabile che simula l'erogazione di corrente e tensione di una turbina.
Speriamo non vada arrosto qualcosa.



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righetz

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Inviato il: 22/08/2015 17:33:47

Uff come sempre il primo tentativo fallisce.
Devo stare calmo... ommm ommm.
é come lo starter, mesi di mal di pancia ma alla fine ci sono riuscito, ora devo soffrire con questo MPPT modificato.



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Gastoneg

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Inviato il: 22/08/2015 21:30:15

Dai Righetz vedrai che trovi la soluzione non avvilirti.
Non bisogna mollare mai, vedrai che fra un po vedi la luce in fondo al tunnel.

 
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