Solare Fotovoltaico
Come gestire un Inverter Grid Tie

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ElettroshockNow

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GigaWatt


Utente
Msg:4656

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Inviato il: 23/4/2013,14:55

---AVVERTENZE---


Io ElettroshockNow Autore della seguente discussione dichiaro che la presente è a solo scopo didattico




*******************************************************
Indice dei test condotti e relativi link (link in fase di ripristino )

-Primo test (DC/DC Step UP ) + II Parte
-Secondo Test (PWM) + II Parte + III Parte
-Terzo Test (PWM con Feedback)
-Quarto Test (ON/OFF con Feedback)
-Quinto Test (FAST PWM)
-Sesto Test (FAST PWM HIGH VOLTAGE )
-Settimo Test (Il Firmware )+II Parte

*******************************************************



Come gestire un Inverter Grid Tie ?

Bella domanda non credete !!

/START

Son mesi che ne possiedo uno .. due ...tre ... ,ma a quanto pare non ho raggiunto un livello di conoscenza tale da dichiarare "sono in grado di gestire un inverter Grid Tie "
quindi ho deciso di avventurarmi e testare tutte le possibili soluzioni al caso ..

Ma qual'è il problema ?

Un inverter grid tie è un inverter in grado di immettere direttamente l'energia proveniente da un impianto fotovoltaico senza la necessità di farla transitare in accumulatori ......
Cosi' facendo tutto il sistema aumenta la sua efficienza perchè evita le perdite derivate da regolatori e accumulatori .......

Ma il suo svantaggio è di produrre solo durante le ore di irraggiamento .... e di notte ? Niente produzione .

Altro svantaggio è che se si realizza un impianto homemade bisogna tenere in considerazione che non avendo nessuna autorizzazione nell'immissione di energia nella rete, abbiamo l'obbligo di restare utenti passivi (CEI 0-21),quindi nessun Watt dovrà fuoriuscire dalla nostra rete domestica ....

Per far ciò dobbiamo essere in grado di limitare la produzione o aumentare il carico in maniera tale da avere un consumo dalla rete prossimo allo zero ...


Come si può fare ?

Gli inverter per un Grid homemade sono principalmente cinesi e la loro struttura interna è schematizzata qui di seguito
http://solar.smps.us/grid-tie-inverter-schematic.png
(ulteriori info http://solar.smps.us/grid-tie-inverter-schematic.html)

Possiamo immaginare tre blocchi:
-Primo blocco (parte superiore dello schema) è un elevatore DC/DC che ha il compito di portare la tensione in ingresso a valori leggermente superiori alla tensione di picco della rete
-Secondo blocco (parte inferiore dello schema) è un doppio ponte H ed è la sezione di potenza in grado di trasformare la tensione continua elevata dal precedente blocco in una tensione alternata ,avente forma ,frequenza e fase identiche alla rete
-Terzo blocco (non rappresentato) è il cervello del sistema (tipicamente un microcontrollore) che pilota lo stadio di potenza in funzioni dei parametri in ingresso (tensione ,corrente ....)

Quindi se installiamo 1000Wp di pannelli collegandoli ad un inverter Grid ,e vogliamo solo una produzione di 500W come facciamo ?
E come facciamo se l'energia provenisse da una batteria ,che è in grado di darci tanta potenza istantanea?

E' qui che nasce l' avventura

Se l'energia è proveniente dai pannelli fotovoltaici possiamo :

1)limitare la potenza in ingresso parallelando uno o più pannelli con dei semplici relè' ... tipico esempio
http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/pptea/ForumEA/Ibrido%201350W%20200x140.jpg

2)limitare la potenza modulandola in PWM...
http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/pptea/ForumEA/PWM%20HV%20200x150.jpg

3)modificare il firmware dell'inverter
http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/pptea/ForumEA/GridTie%20con%20Pot%20200x150.jpg

Se l'energia è proveniente da Batterie (nessuno vieta di accumulare l'energia surplus):

1)Pwm se la tensione batteria è superiore alla tensione di funzionamento inverter
2)Dc/Dc step up se la tensione batteria è inferiore
3)modificare il firmware dell'inverter

Inizia l'avventura ......

Vi presento gli inverter che hanno scelto volontariamente di prestarsi al Test........ai test http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/pptea/ForumEA/Dott.Male.jpg

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/pptea/ForumEA/GridTie%20Vittime.jpg

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/pptea/ForumEA/Inverter%20Vista%20alto%20aperti.png

Ops .... si son svestiti

[size=7]Primo test (DC/DC Step UP )[/size]

http://www.energialternativa.info/Public/NewForum/ForumEA/pptea/ForumEA/GridTie%20OffOn20V.jpg

Ho preso due Dc/DC converter ed ho testato il loro comportamento alimentandoli da una batteria ...

-NOTA: le uscite necessitano di DIODI per parallelare piu DC/DC converter in quanto gli integrati che gestiscono l'elevazione prendono l'uscita come feedback e non gradiscono un intruso :)

Nella prima immagine entrambi i StepUp vengono settati per avere una tensione in uscita di 20V
ForumEA/us/img59/5089/h64c.jpg

In quest'altro test un Converter è settato a 20V ed un'altro a 24V
ForumEA/us/img841/1329/2vqp.jpg


Perchè' un comportamento cosi' anomalo .......
Teoricamente la potenza in gioco doveva raddoppiare nel primo caso e chissà cosa doveva succedere nel secondo !!!!!
Ma aimè a deluso le mie aspettative .....
Come metodo funziona ed è molto sicuro per l'inverter in quanto la corrente massima che un converter Step Up è in grado di erogare è data dalla dimensione del suo toroide in funzione della frequenza di esercizio .....
Quindi una autolimitazione della sorgente ........

Il contro è che il cervello dell'inverter non sempre interpreta bene come sfruttare la sorgente ..... infatti nel secondo test viene evidenziata proprio questa anomalia .....

In due casi risultano connessi i due converter ,ma ottengo due potenze di immissione diverse (Fig 2 e Fig 4)

Ho dedotto che è causato dall'algoritmo del microcontrollore che si aspetta una tensione alta iniziale per poi ridurla aumentando il carico ....
Dimenticavo di dire che tutti i grid tie cinesi sono MPPT quindi sempre alla ricerca del massimo punto di produzione .....



Ora vi saluto ... vado a prendere i nani

 

NonSoloBolleDiA...

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PetaWatt


AMMINISTRATORE
Msg:13786

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Inviato il: 23/4/2013,15:16

CITAZIONE (ElettroshockNow @ 23/4/2013, 15:55)
Vi presento gli inverter che hanno scelto volontariamente di prestarsi al Test...

faccine/wacko.gif faccine/ohmy.gif faccine/ohmy.gif faccine/ohmy.gif non li avrai minacciati?

CITAZIONE (ElettroshockNow @ 23/4/2013, 15:55)
Ma il suo svantaggio è di produrre solo durante le ore di irraggiamento .... e di notte ? Niente

Perchè di notte non c'è il vento? faccine/tongue.gif




Modificato da NonSoloBolleDiAcqua - 23/4/2013, 16:21


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Chi sa raccontare bene le bugie ha la verità in pugno (by PinoTux).
Un risultato se non è ripet...

 

Luca450Mhz

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GigaWatt


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Msg:3105

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Inviato il: 23/4/2013,15:20

Ti seguo con interesse, molto interesse.....
Solo non ho afferrato il perchè in certi casi hai utilizzato i converter con tensioni diverse tra di loro.. cosa volevi testare in particolare?
Forse il fatto di voler/poter utilizzare banchi di batterie diversi, collegati a dei converter step/up diversi?



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Pannelli: 4395 Wp policristallini. Inverter UPS PSW7 6kW 48V toroidale con switch comandato dal mio ...

 

pippowind
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Msg:45

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Inviato il: 23/4/2013,17:04

usa il mio metodo, limita la potenza modulandola in PWM con dei solidi in dc

 

ElettroshockNow

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GigaWatt


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Msg:4656

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Inviato il: 23/4/2013,17:31

CITAZIONE
Perchè di notte non c'è il vento?

Hai sbagliato sezione ,qui si parla di solare faccine/ahah.gif

CITAZIONE
Solo non ho afferrato il perchè in certi casi hai utilizzato i converter con tensioni diverse tra di loro.. cosa volevi testare in particolare?

Ho riportato solo i test che ritenevo più validi per uno studio del comportamento del grid .....
In un'altra discussione era nata la domanda ...."Se un Converter è tarato più alto dell'altro cosa accade ?"

CITAZIONE
usa il mio metodo, limita la potenza modulandola in PWM con dei solidi in dc

Ciao pippowind,
ho aperto la discussione per elencare le diverse metodologie per intervenire sulla immissione ,tra cui anche il PWM.
Se me lo consentirai ,sarei lieto che tu condivida la tua esperienza in questa discussione magari con un esempio pratico (sempre ben gradito) accompagnanto da qualche foto.


Ps: fino a domani mattina ,il banco test (sembra serio è faccine/laugh.gif )sarà dedicato agli Step Up, quindi se volete che faccio qualche prova empirica , chiedete ......

 

pippowind
Watt


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Msg:45

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Inviato il: 23/4/2013,20:40

aprirò un topic dedicato.

 

ElettroshockNow

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GigaWatt


Utente
Msg:4656

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Inviato il: 24/4/2013,15:01

**Perchè due se ne ho tre ***

Questa mattina ho concluso le prove con i dc/dc stepup converter ,cosi' mi son levato qualsiasi dubbio sul loro reale funzionamento e i limiti nell'usarli come limitatori di immissione.

Ho iniziato tarandoli tutti e tre a 20V (tarature con tensioni diverse come anche segnalato dal grande Luca servono a ben poco ...) ed ecco il risultato
ForumEA/us/img59/127/i50z.jpg
Come si può notare l'aumento di immissione avviene in maniera abbastanza lineare ,ma ... non è tutto oro ciò che luccica ....

infatti .....

al test successivo ho tarato i DC/DC converter tutti a 24V ed ecco cosa è accaduto

ForumEA/us/img6/8958/slp6.jpg

Nella figura 1-2-3 il comportamento è praticamente uguale al primo test ... aumento lineare al variare del numero DC ....

Poi ho resettato l'inverter (disalimentandolo per qualche secondo ) e nella figura 4 si può vedere che il microcontrollore è stato in grado di prelevare più energia dai converter... faccine/ohmy.gif

"Poi ho iniziato a disconnetterli e ...."

Ancora più curioso è stato il caso rilevato della figura 5 e 6 che mostra l'inverter in grado di prelevare ancor più energia da ogni singolo DC converter ......... faccine/ohmy.gif faccine/ohmy.gif

Questo significa che il micro se ingannato con questi artefici spesso non è in grado di trovare il MPT ...

Concludo la parte StepUp ritenendola funzionante ma poco pratica in quanto spesso le tarature vanno per la loro strada .......

Prossimo Step ...... riproduco un PWM con il PPTEA e confermiamo i dati di pippowind

Ciao
ElettroshockNow



 

xfree
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Msg:51

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Inviato il: 24/4/2013,15:35

Miiiiii

A parte lo sfondo rosso. . . . . faccine/laugh.gif faccine/laugh.gif sembra proprio un test serio!!

Vai che vediamo se riesco a capirci qualche cosa anche io. faccine/tongue.gif

P.s hai provato cambiando inverter ?? Che non sia una caratteristica dello specifico greed!!


XF

 

Luca450Mhz

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GigaWatt


Utente
Msg:3105

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Inviato il: 24/4/2013,15:37

CITAZIONE (ElettroshockNow @ 24/4/2013, 16:01)
tarature con tensioni diverse come anche segnalato dal grande Luca servono a ben poco ...

Sicuramente sarà un altro Luca..... faccine/biggrin.gif

CITAZIONE (ElettroshockNow @ 24/4/2013, 16:01)
Questo significa che il micro se ingannato con questi artefici spesso non è in grado di trovare il MPT ...

Se ho capito bene, stai effettuando questi test immaginando di collegare l'inverter on-grid a delle batterie.. ma se così fosse, parlare di MPT non avrebbe molto senso, credo.. questo valore è legato alla curva di produzione di un pannello fotovoltaico, e utilizzando batterie.. in effetti non saprei come si comporterebbe l'inverter...

Lui il punto di massima produzione lo cercherà sempre, ma probabilmente andrà a prelevare la massima tensione possibile dalle batterie, in quanto così aumenta la potenza prodotta..

Questa è una semplice supposizione.. tu cosa ne pensi ElettroshockNow?

Ancora complimenti!! Hanno grande valore per tutta la community i tuoi esperimenti!!! faccine/wink.gif



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Pannelli: 4395 Wp policristallini. Inverter UPS PSW7 6kW 48V toroidale con switch comandato dal mio ...

 

ElettroshockNow

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GigaWatt


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Msg:4656

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Inviato il: 24/4/2013,18:14

CITAZIONE (xfree @ 24/4/2013, 16:35)
A parte lo sfondo rosso. . . . . sembra proprio un test serio!!

Aumenta il livello di attenzione faccine/w00t.gif ........ al prossimo cambio colore ... faccine/biggrin.gif
CITAZIONE (xfree @ 24/4/2013, 16:35)
hai provato cambiando inverter ?

Ho provato al volo il mio da 1200W ed è la stessa pappa ....
L'altro che vedi in foto è già passato a miglior vita faccine/smile.gif (evito i commenti ,ma posterò delle foto cosi' anche voi potete capire perchè !!! lasciam perdere... )


CITAZIONE (Luca450Mhz @ 24/4/2013, 16:37)
Sicuramente sarà un altro Luca.....

NONO
CITAZIONE (Luca450Mhz @ 24/4/2013, 16:37)
parlare di MPT non avrebbe molto senso

Posso solo che darti ragione ,ma l'inverter ha la funzione MPPT Nativa quindi devo conviverci durante i test....
Infatti è proprio quella funzione a dare anomali risultati,ma è anche giusto che sia cosi' visto che è nata per sentire il comportamento di un pannello che usando i DC/DC converter non trova .....

Perchè le batterie ?
Perchè è il primo dei test ...... ne verranno molti altri e per tutte le esigenze ........

Esempio: Metti caso che hai un impianto ad isola a 12V connesso sulla linea luci e qualche isolato elettrodomestico e a mezzogiorno le batterie risultano cariche ......
Basterà mettere un DC/DC converter e un grid-tie per immettere l'energia extra nella linea prese aumentando l'efficienza dell'impianto faccine/tongue.gif .........


E per quelli a 24V ? ....... restano PWM ,Firmware....

 

prius2008

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MegaWatt


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Msg:381

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Inviato il: 24/4/2013,18:32

Ciao ElettroshockNow, scusa la mia ignoranza, ma sarei curioso di sapere a cosa servono i dc/dc converter, che lavoro fanno? faccine/huh.gif
Grazie faccine/smile.gif



---------------
7 kwp di pannelli disposti a sud con inclinazione di 41 gradi. 3kwp sud-est +3kwp sud-ovest 450w amo...

 

ElettroshockNow

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GigaWatt


Utente
Msg:4656

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Inviato il: 24/4/2013,18:41

Ciao prius2008,
quelli da me usati sono dei Dc/Dc converter Step Up che aumentano semplicemente la tensione in ingresso .....
Esempio : se in macchina (quindi 12V )vuoi alimentare un Pc portatile che vuole in ingresso 18.5V userai un Dc/Dc converter Step Up (oopure chiamato boost) che eleverà la tensione al valore da te scelto ......
Altre info le puoi trovare qui

Esistono anche i Step Down ...... che semplicemente riducono la tensione in ingresso .......
Un esempio ..... tutti gli alimentatori PC , i caricabatterie,i regolatori solari MPPT !!!! faccine/w00t.gif

 

prius2008

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MegaWatt


Utente
Msg:381

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Inviato il: 24/4/2013,21:35

Grazie della celere risposta!Grazie e alla prossima! faccine/wink.gif



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7 kwp di pannelli disposti a sud con inclinazione di 41 gradi. 3kwp sud-est +3kwp sud-ovest 450w amo...

 

ElettroshockNow

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GigaWatt


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Msg:4656

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Inviato il: 26/4/2013,12:00

Secondo Test (PWM)


faccine/mf_trombone.gif : AMOOOOOOOOOOOOOOO ando stanno le tovaje Blu ,che la rossa de natale non glie piace ar forum ...........

faccine/ranting2.gif : efdlhanwefjbevbjsevc.òseb vjedkvbsòHGDSJHKBbhubjkbbiupgbHKBujgubçdbsjwdbopçxBJLbçgb SBIM SBAM

faccine/gap.gif ... Grazie dei fiori ....... magari la prossima volta senza vaso ....se puoi .... cmq cercavo la tovaglia



Rimediata la tovaglia mi son messo all'opera.....
Per provare il PWM dovevo avere un generatore PWM e quale miglior generatore PWM del...... l'Arduino faccine/gap.gif PPTEA faccine/biggrin.gif

Ha proposito cosè il PWM ..... è ..... scritto (Questa volta non mi è sfuggita la discussione ....stò migliorando ...vero ? )

Quindi ho partorito due linee di codice semplici semplici ,che mi diano la possibilità di modificare frequenza PWM e Duty Cycle


 PRAGMA NO_NUM_LINE
SETIO=&H100FF
PWMFQ=7
:INIZIO
IN=USBINP
IF IN>=200 AND IN <=207 THEN :FREQ
IF IN<0 OR IN>100 THEN :INIZIO
PWMDC=IN
USBOUT="PWMDC= " & IN & "%" & CR_LF
GOTO :INIZIO
:FREQ
PWMFQ=(IN-200)
USBOUT="PWMFQ= "& (IN-200) & CR_LF
GOTO :INIZIO




A questo punto ho realizzato al volo e sbagliando il tipo di mosfet finale (ma per i test và bene lo stesso) lo stadio di potenza che andrà a pilotare l'inverter :
ForumEA/us/img36/4827/j1iq.png

e finalmente ho apparecchiato la tavola faccine/w00t.gif
ForumEA/us/img823/1793/cl83.jpg

E questi sono i risultati :

**Frequenza PWM 90Hz (impostazione PWMFQ=7)**
Duty Cycle=Amper Immessi

1%=0 note: variazioni da +24V a 12V (il grid si avvia ,ma si blocca subito ....chiaro faccine/smile.gif non cià ciccia )
2%= idem
3%=0.02A
5%=0.03A
10%=0.05A
20%=0.08A
30%=0.1A
40%=0.17A

50%=0.2A (3.64A nella parte DC)
60%=0.22A
70%=0.24A
80%=0.27A
90%=0.27A

100%=0.28A (5A nella parte DC)

Come anticipato ,ho usato un mosfet non idoneo ,con una resistenza tra Source e Drain alta ..... quindi all'aumentare di richiesta la potenza di immissione tende ad appiattirsi .....
Appena rimedio un mosfet migliore faccio un secondo test

Cmq ... il PWM è un'ottima strada per gestire un inverter On Grid anche se il valore PWM non dà sempre lo stesso risultato ... cioè :
Se provengo dal 20% e passo al 50% avrò un aumento e la potenza di uscita che assomiglierà molto al valore in tabella (nella vostra tabella) ,ma se provengo dal 80% e riduco al 50% ,la potenza risulterà diversa dal primo caso ,in quanto il super cervello dell'inverter avrà cambiato le carte in tavola.
Questa affermazione è veritiera nel mio test ,ma credo che la smentirò quando farò il secondo test con un mosfet migliore .......

-Poi ho provato a ridurre il PWM passando da 90Hz a 45Hz ....... e Il grid si è impazzito ......... quindi l'unica impostazione valida è PWMFQ=7 .

Ciao e alla prossima ......
ElettroshockNow


 

pippowind
Watt


Utente
Msg:45

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Inviato il: 26/4/2013,12:54

Prova on/off veloce al posto del pwm su un solid state..... faccine/biggrin.gif

 
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