Контроллер ветрогенератора

[ELcat]

Доброго времени суток! Приглашаются все желающие для участия в коллективном проекте. Имеется ветрогенератор мощностью 500Вт. Суть проекта заключается в разработке устройства, контролирующего снимаемую с ветрогенератора мощность и преобразующего энергию генератора (напряжением до 250В) в ток заряда аккумуляторной батареи 24В (2 автомобильные батареи 12В 60А*ч). А также преобразователя напряжения 24В в переменное 220В 50Гц мощностью до 1500Вт (на готовом 50Гц трансформаторе). Также контроллер должен обеспечивать подключение балластной нагрузки при окончании процесса зарядки аккумулятора или в случае превышения номинальной скорости ветра. Контроллер должен определять скорость вращения ротора и рассчитывать по встроенной таблице допустимую снимаемую мощность, во избежание перегрузки, "срыва потока" и торможения ротора ветряка. Таким образом контроллер должен определять частоту входного напряжения, потребляемый ток и напряжение. Кроме того контроллер должен иметь коэфициент мощности близкий к единице, то есть быть для генератора практически чисто активной нагрузкой. Предварительная проработка схемы приведена во вложении. Условно схему можно разбить на следующие функциональные узлы: входной выпрямитель, узел понижения напряжения - чоппер с активным выпрямлением работающий ориентировочно на 62,5кГц, узел преобразования постоянного напряжения в переменное 50Гц на мостовом коммутаторе и готовом 50Гц трансформаторе, ну и естественно блок управления на микроконтроллере со встроенными АЦП и ШИМ (ATmega8). Проект для многих, думаю, может быть весьма актуален. Любая посильная помощь приветствуется.

Вложения

Kontroller.GIF

(88.05 KiB) Скачиваний: 2928

Kontroller.zip

(19.63 KiB) Скачиваний: 982

Последний раз редактировалось ELcat Вт июн 05, 2012 21:54:06, всего редактировалось 1 раз.

[Seriyvolk]

Кроме того контроллер должен иметь коэфициент мощности близкий к единице, то есть быть для генератора практически чисто активной нагрузкой.

Трёхфазный PFC, да ещё и с контролем отбора мощности, задачка совсем нетривиальная... В остальном, за реализацией железа огромных трудностей возникнуть не должно.

[WandererSc]

я думаю тут конторллер и не нужен.
выпрямитель,балласт , чоппер да инвертор.

а что это за схема? новая разработка? на выходе синусоида?

[Саня77]

[quote="WandererSc"]я думаю тут конторллер и не нужен.
выпрямитель,балласт , чоппер да инвертор.

Контроллер необходим. Без него ветряк недогружен будет или перегружен.

[ELcat]

По поводу контроллера. Для ветряка есть некая зависимость снимаемой мощности от нагрузки при какой-нибудь постоянной скорости ветра. Если нагрузка мала - недополучаешь мощность. Если перегрузишь - лопасть теряет поток, КИЭВ падает и обороты резко начинают падать, что называется "срывом потока". Так для каждой скорости ветра есть своя максимальная снимаемая мощность ниже которой снимать не хочется, а выше попросту не получится. По сути эта мощность зависит от ряда основных параметров: диаметр ротора, его быстроходность, КИЭВ и, естественно, скорость ветра. Я не хочу вдаваться в разъяснения по каждому из перечисленных параметров, всё это есть в Сети, но для тех, кто не хочет подобные зависимости рассчитывать самостоятельно, есть таблицы зависимостей снимаемых мощностей от скоростей ветра для стандартных диаметров роторов и коэфициентов быстроходности.
Одним словом некий вычислитель необходим. Он может быть и аналоговым, но при этом слишком сложным в реализации и жёстким в плане подгонки под другие параметры. Но лучше конечно же цифровой на МК, как более простой, гибкий и не требующий сложного оборудования в ходе отладки. Кроме того МК также сможет решать и ряд других задачь - отслеживание уровня заряда АкБ, управление повышающим инвертором и т.п.

[ELcat]

Трёхфазный PFC, да ещё и с контролем отбора мощности, задачка совсем нетривиальная...

Как раз таки тривиальная и уже заложена в приведённую в первом посте схему. Реализация - трёхфазный мост, минимальная ёмкость, служащая для развязки по несущей ШИМ и обеспечивающая амплитуду пульсаций на частоте ШИМ в неком удовлетворяющем диапазоне, алгоритм со скоростью реакции ШИМ ниже частоты изменения входного напряжения. Вот и всё.

[Seriyvolk]

Как раз таки тривиальная и уже заложена в приведённую в первом посте схему.

Как интересно! А мужики то и не знали и мучаются все, изобретают чего-то

А теперь серьёзно. Трёхфазная сеть, выпрямитель на те-же 3 фазы и идеальный ККМ после выпрямителя. Осциллограмма тока одной из фаз. Как думаете, к какому коэфициенту мощности есть шанс приблизиться с этой схемой???

Вложения

PFC.jpg

(82.91 KiB) Скачиваний: 11944

[ELcat]

В данном случае такой вариант вполне прокатит, что гораздо лучше, чем с электролитом на несколько миллифарад.

[vitalik_1984]

1.определять придется не только скорость вращения,но еще и скорость ветра,чтобы использовать ваши значения из таблицы.
2.как вы будете тормозить ротор если нагрузка уже большая,а скорость больше,чем положено?

[Саня77]

1.определять придется не только скорость вращения,но еще и скорость ветра,чтобы использовать ваши значения из таблицы.
2.как вы будете тормозить ротор если нагрузка уже большая,а скорость больше,чем положено?

Насколько я знаю контроллер, должен ловить точку наибольшей мощности, постоянно нащупывать. И в принципе за ветром можно не следить.
По второму пункту проще. Должен подключиться балласт. Если ветер очень сильный, должен сработать увод из под ветра.

[vitalik_1984]

ну ладно если так,а то что мощность выходная 1500 вт а входная 500 аккумулятор в этом мало поможет.когда он подсядет будет невозможно пользоваться нагрузкой больше 500 ватт про это не стоит забывать.
я бы установил акб по больше.
190 е аккумуляторы заряжаются током 20 ампер умножить на 24 будет как раз 480 ватт.

[Dag Xas]

Вот тут http://windpower-russia.ru/forum/showth ... 32&page=15
MPPT контроллер для ветра - Страница 15 - Ветроэнергетика и альтернативная энергетика.ребята серьезно занимались этой задачей но в конце они не показали готовой схемы или может не доделали , наступила тишина. То же самое и в других сайтах , каждый реализует по своему исходя из данных конкретного ветряка или генератора+имеющиеся АКБ. , это же относится и к солнечным батареям и подключаемым к ним системе

[ELcat]

Схему готовую вам никто не даст, поскольку стоит она весьма внушительных бабок. Поинтересуйтесь, сколько стоит установить самую незаурядненькую ветро-энергосистему и поймёте, что люди на этом "варят" не малые деньги, и что соотношение цена/стоимость системы явно неадекватно, как, например, и цены на фармацевтическую продукцию, когда при затратах на производство препарата в 10коп цена в аптеке 10руб. Да и смысла особого гоняться за готовыми схемами нету, тогда как под каждый ветряк нужны свои параметры. Хотя Саня77 толкнул золотую идею по поводу некой "универсализации" тем, чтобы контроллер сам "щупал" максимальную мощность. По поводу солнечных батарей DagXas не прав, там всё на порядок проще. Из них просто "высасывается" всё, но следится, чтобы не превысился ток соответствующий 80% номинальной мощности.

Приведённая в первом посте схема - основа для создания хорошего контроллера и уже во многом продумана. В ней надо лишь рассчитать номиналы некоторых реактивных компонентов (дросселя и конденсаторов в понижающей части), придумать пассивные или активные фильтры для снимаемых аналоговых величин, привязать микроконтроллер к схеме и подумать над программой. Самое сложное это конечно же придумать алгоритм функционирования - основу программы.

[Dag Xas]

Схему готовую вам никто не даст, поскольку стоит она весьма внушительных бабок. По поводу солнечных батарей DagXas не прав, там всё на порядок проще. Из них просто "высасывается" всё, но следится, чтобы не превысился ток соответствующий 80% номинальной мощност.

Я не утвеждаю этого но для СП тоже готовой схемы нет, мне обещали дать схему контролера заряда СП но потом по моему передумали, и я жду от этого товарища уже больше месяца но он не отправляет ее.
В своем ветрогенераторе я использую этот инвертор с ручными настройками , так как хочется использовать энергию генератора( а он у меня коллекторный на постоянных магнитах) и на малых ветрах, когда его мощность меньше 100 ватт, а напряжение не поднимается выше напряжения батареи 24-26 в, а когда ветер достаточно быстрый и генератор развивает необходимое напряжение , он оключается и генератор переключается напрямую к АКБ, но до этого дело почти не доходит , ветров сильных нет, да и генератор максимум 200-250 ватт и лишней энергии у меня не бывает так как аккумы стоят большей емкости и постоянно от них отбирается какая то мощность . Скоро собираюсь добавить солнечных панелей 4 штуки по 65 ватт , придется придумывать контролер и для них ,

Вложения

преобразователь ветрогенератора.GIF

(65.72 KiB) Скачиваний: 1690

[Darius]

Для етои целы думую делатъ такую схему.

Charge.JPG

(107.52 KiB) Скачиваний: 1734

[ELcat]

Ребята, не хочу особо критиковать, но без проца вы далеко не уедете.

[Саня77]

Вообще то схему выложили на форуме по ветрякам.
Но как справедливо замечено , без программы это кусок железа!
http://alter-energo.ru/topic529-210.html

[vitalik_1984]

Ребята, не хочу особо критиковать, но без проца вы далеко не уедете.

так у вас тоже проц не особо на схеме прослеживается...
К тому же ток, который идет как множитель в формуле мощности не учитывает ток, который затрачивается на тэны.
Значит не получится реально оценивать снимаемую мощность.Не считать же ток по сопротивлению тэны(оно к тому же меняется от температуры)!

[ELcat]

vitalik_1984, а ты невежда. Проц на схеме есть, хоть и не привязан. ТЭНы по задумке должны использоваться исключительно как балласт при окончании зарядки и при порывах ветра, то есть какая мощность будет в них выделяться никого не волнует, главное чтоб ветряк не раскручивался на холостых, что чревато между прочим.

[Darius]

Я согласен что без контролера необоитис, моя тестовая схема, процесор атмега328 (arduino nano)

http://www.ebay.com/itm/New-Nano-V3-0-AVR-ATmega328-P-AU-Moudle-Board-Mini-USB-Cable-FOR-Arduino-s-IDE-/170847048609?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item27c74713a1

http://www.youtube.com/watch?v=WH9KDcFKp04&feature=channel&list=UL

Вложения

Wind.JPG

(135.98 KiB) Скачиваний: 1747

PC190117.JPG

(117.62 KiB) Скачиваний: 1307