Solarflieger

maccl

User
Hallo zusammen,

ich hab mal eine Frage, nachdem das Thema Boost-Converter aufkam und ob ich das richtig verstanden hab.

Also die Überlegung ist es die ESC-Eingangsspannung hochzuhalten damit der immer oder wenn möglich auf Voll-Gas (100% PWM) laufen kann.
Man tut sich bei der Motorwahl leichter.
MPP wird nicht mehr benötigt. (?)

Wie verhält sich sowas im Flug vorallem bei wenig Licht?

kämen als Boost-Converter diese in Frage?
vermutlich ist hier nichts passendes dabei.
https://www.pololu.com/category/132/step-up-voltage-regulators


Angenommen ich baue einen kleinen 6-Zeller, macht dann eine Zellteilung mehr Sinn?

Dank und Gruß
Maccl
 
Hallo Dirk
Bei den käuflichen Converter läuft es ja meist auf eine fixe Ausgangsspannung raus. :(

Leider ist das Solar-Freaks Forum down, da hatten einige an einen Maximizer als Boostconverter mit einen BLDC Regler verheiratet.


Ein bissl Old-Stuff zu dem Thema als Anregung, wie die Solarflieger früher die Maximizer für die Bürstis aufgebaut und gesteuert haben.(Quelle Solarbuch:))
photo_2018-10-31_19-26-37.jpg

Der Vollständigkeit halber, der einfachst Maximizer für die kleine Autoklasse, ursprünglich von der Solarfreak Seite, denke der ist weniger interessant. http://www.voltscommissar.net/minimax/minimax.htm
schemati.gif
 

derjuwi

User
Es gibt zwei mir bekannte (weiter gerne beschreiben) Szenarien, in denen ein DC-DC Wandler am Solarpanel Sinn macht:

1. Mein Solarpanel hat eine sehr geringe Spannung, aber einen hohen Strom

Ich moechte ein Micromodell bauen das mit 2 E60 Zellen fliegt. Da rennt aber bei 1,1V kein empfaenger der Welt mit... Auch einen Motor zu finden der 1,1 V und 5Ampere mag wird recht sportlich...
Wir koennen nun mittels eines Boost Converters die Spannung hoch und den Strom runterbringen. Zum Beispiel nach 4 Volt und 1,5Ampere. Da kann ich einen Spektrum Empfaenger mit Motor sauber dran betreiben.

Allerdings muss dieser Boost Converter nun das MPP Tracking uebernehmen, da er die Solarzelle ausregeln muss. Mal davon abgesehen das die kaufbaren Regler nicht bei 1V bereits so hohe Stroeme koennen, koennen sie vor allem kein Tracking fuer Solarzellen.

Bis 3-4 Solarzellen kann man das treiben, bei 4 Zellen wird es aber langsam echt schwer (literal) da die Induktivitaet des Wandlers immer groesser werden muss um die Leistung auch wandeln zu koennen.

Dann macht es lange Zeit keinen Sinn mehr, da ein Wandler fuer die 30-40W die ein 10-12 Zeller Beispielsweise hat um die 30-40g wiegt und einen Wirkungsgrad von bestenfalls 95% hat. Wir zuenden uns also ohne Not 5% (mindestens, real eher 10%-12%) Leistung an und haben zusaetzlich noch einen Klotz am Bein.

Wenn Jemand da eine Idee hat wie man 10% (oder noch mehr, wenns naemlich gegen kleine Leistung geht weil schattig koennen es auch mal 30% Verlust sein) wieder reinholen kann dann her damit. Sonst faellt mir da kein Nutzen fuer ein.

2. Ich habe VIEL Solarleistung und habe Paneele die unterschiedlich bestrahlt werden, am Auto, am Boot, am grossen Flugzeug.

Hier nimmt man dann MPPT Converter die darauf abzielen einen Akku zu laden. Ab ein Paar Hundert Watt Solarleistung kann man ziemlich Problemlos Konverter bauen die 98% (oder sogar mehr) Wirkungsgrad haben. Man verwendet fuer jede Gruppe seines Solarpanels einen eigenen Converter um jedes Panel optimal zu betreiben. Hier hat man keine Wahl und muss das tun, kann es aber auch leichter wegen des besseren Wirkungsgrades.

Gruesse Julian
 
Bei dem handeslsüblichem Buck bzw Boost Converter fixiere ich per Poti (wenn vorhanden) die Ausgangsspannung, diese bleibt dann während des Betriebs fix, unabhängig der Eingangsspannung (in einem von-bis Bereich). Beispiel wäre das switched-BEC.


Bei einem Maximizer wird die Eingangspannung fixiert, die Ausgangsspannung arbeitet so, das über die Last am Ausgang die Eingangsspannung fix bleibt. Siehe Schaltplan aus dem Solarbuch.


Beipiel der typische Solarregler von Sommerauer aus den 90er. Hier wurde am Poti die Eingangsspannung (MPPC) eingestellt. Laut Helmut Bruß lag der eta bei 96-98% 3A bis 25V, die Funktionsweise ist detailiert im Solarbuch beschrieben (nur le. Ausgabe!)
attachment.php

attachment.php

Quelle http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/594041-Retro-E-Motoren-wieder-einsetzen/page7




Andy Sommerauer und Edwin Bloch (MEB) hatten damals ja auch einen Brushlessregler mit integriertem Converter gebaut. Mein letzter Stand ist, das die beiden sich letztes Jahr getroffen hatten, und da was planen. Bei deren Erfahrungsschatz und Produktionsmöglichkeiten dürfte das sehr interessant werden.


Auch die Australier sind mächtig am testen, der Tony baut beruflich ja sonst professionelle Industrie-BLDC Regler, und hat auch ein riesigen Erfahrungsschatz in solaren mobilen Anwendungen (Solarautos, Modellbauanwendungen) dort fängt ja jetzt gerade erst die Saison an :)
 

derjuwi

User
Naja... Der Trimmer steuert den Feedback Eingang, du muesstest also nur die Eingangsspannung als Feedback verwenden...

Anbei mal eine Schaltung die das macht was du willst mit einem modernen DC DC Wandler. Ich habe ueber einen OpAmp und eine Spannungsreferenz einen inverting biased amp gebaut der dann die Eingangsspannung als invertiertes Feedback zurueckliefert und an den Controller speist. R4 kann als Trimmer die MPP Spannung regeln.
Voltage ripple ist 60millivolt an der Quelle, vermutlich sollte das bei der Frequenz alleine schon durch die induktivitaet im Kabel gefressen werden, so das das Solarpanel tatsaechlich ziemlich Gleichspannung sieht.

Wozu brauchst du das?

Der adp2386 ist ein recht guter chip, Trotzdem kommt er kaum ueber 95% Wirkungsgrad raus. Du vergeudest also 5%... Zu den 98% des Reglers da oben schreib ich gleich noch was.

Magst du das LTSpice File haben?

Gruesse Julian


Simulation
Anhang anzeigen simulation_transient.pdf

Schaltung
Anhang anzeigen voltage_controller.pdf

Edith: Er hat ein Schwarz weiss File aus dem Plot gemacht ^^

Linien, ganz rechts, von oben nach unten:

Dick oben: Strom Last
Duenn 2. von oben: Spannung Solarzelle
dicker, 3. von oben: Spannung Ausgang
duenn, ganz unten: Feedback Spannung
 
Zuletzt bearbeitet:

derjuwi

User

Bei den damals verfuegbaren Mosfets (BUZ11) Ist es meines Erachtens kaum zu schaffen auf 98% Eta zu kommen. Mal davon abgesehen das der Klotz da locker 50G wiegt...
Alleine die Verlustleistung ohne Schaltverluste sind bei 0,04Ohm und 2,5Ampere schon (Pverlust = I*I*R) 200 Millliwatt, also nur im Fet bleiben von 20 Watt schon 1%...

Gruesse Julian
 
Moin Julian
Ich finde das klingt sehr spannend :) Ob es was bringt ? Denke kommt wohl auf den Einzelfall an, keine Ahnung, probieren, es ist ein großer Sack Gewinne und Verluste der erstmal völlig anders verteilt wäre.

Was auch sehr spannend wäre, es gibt ja einige Chips, die neben dem Boost/Buck Converter gleich den MPP-Tracker enthalten, teilweise mit GMPP Erkennung, das man nicht ständig auf dem nächstbesten LMPP landet. Leider sind die für das laden von Akkus vorgesehen, keine Ahnung ob man den auch Maximizer beibringen kann, und wie weit der Tracker mit dem sich bewegendem Modell zurechtkommt (ist zwar keine LMPP-Teilabschattung , aber ähnlich fies für den Tracker).

https://www.analog.com/en/technical-articles/techniques-to-maximize-solar-panel-power-output.html
 

derjuwi

User
Moin Julian
Ich finde das klingt sehr spannend :) Ob es was bringt ? Denke kommt wohl auf den Einzelfall an, keine Ahnung, probieren, es ist ein großer Sack Gewinne und Verluste der erstmal völlig anders verteilt wäre.

Das da oben hab ich gemacht weil ich wissen wollte ob diese abartige Idee von mir Prinzipiell funktioniert... Bis man das Verwenden kann muss noch eine Menge gefeilt werden. Im Moment hab ich da ein Problem mit, weil ich keinen Sinn drin sehe.
Koenntest du mal ein Beispiel Rechnen wo das Sinn macht? Diese Spannungsquelle ist naemlich ziemlich watschig (weiss nicht wie ich das Lastverhalten beschreiben soll, weiche Spannung, weicher Strom)

Was auch sehr spannend wäre, es gibt ja einige Chips, die neben dem Boost/Buck Converter gleich den MPP-Tracker enthalten, teilweise mit GMPP Erkennung, das man nicht ständig auf dem nächstbesten LMPP landet. Leider sind die für das laden von Akkus vorgesehen, keine Ahnung ob man den auch Maximizer beibringen kann, und wie weit der Tracker mit dem sich bewegendem Modell zurechtkommt (ist zwar keine LMPP-Teilabschattung , aber ähnlich fies für den Tracker).

https://www.analog.com/en/technical-articles/techniques-to-maximize-solar-panel-power-output.html

Nein, Regelung ist zu traege (mehrere Sekunden) und die Regler sind nicht austricksbar, da sie bereits das tun was du willst. Im Prinzip kannst du dir bei Digikey einfach eine Demoschaltung von sowas kaufen und einen 300uF Elko statt der Batterie drantun. Sollte gehen.

Ein GMPPT macht bei uns keinen Sinn. Wir haben keine Parallelen Paneele mit Teilabschattung
 
Moin Julian
Wenn wir wirklich 10% im Boost-Converter verlieren, wird es kein Gewinn bringen, denk ich.
Zum Gegenrechnen bräuchte man
Reglerverluste Teillast vs 100% PWM, Verlustvergleich bei doppelter Spannung halber Strom.
Man müsste die Stromwelligkeiten und deren Auswirkungen genauer untersuchen, und ob der BoostConverter am Ende tatsächlig im Vorteil ist (Messreihen)
Am Motor könnte man ein paar Prozent durch massiv höhere Spannung realisieren, evtl. auch das der Motor durch das ganze Band durch auf dem eta-Dach oben draufsitzt.
Viel grauer Dunst vorrerst :D Und am Ende kommt wie immer bei raus, den schweren Aeronaut Mitnehmer/Mittelstück gegen einen zu ersetzten, bringt mehr :rolleyes:
 
Hallo Dieter
Habe die beiden Seiten aus dem Buch mal eingescannt, hoffe da bekomme ich keine Probleme ;)
Als pdf waren die Dateien zu groß, hoffe das man das so vergrößert noch lesen kann.
Das Buch ist aus den 90er Jahren :)
 

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Hi

Wenn diese Kennlinien realistisch sind, ist die optimale
Spannung aber nicht für alle Beleuchtungen konstant.

http://chris.cnie.de/elektronik/Solarzellenkennlinie.png


Gruß
Dieter

Hallo Dieter
Auf Seite 75 und 76 habe ich dazu mal meine Gedanken gestreut.

In der Excel-Datei sind die Formeln hinterlegt, wie ich derzeit im Flug die MPPC-Spannung errechne: (schwirrt da auch irgendwo auf den 70er Seiten herrum): http://www.rc-network.de/forum/attachment.php?attachmentid=2017582&d=1537884229
 
WARNHINNWEISS

WARNHINNWEISS

Moin
Gestern Abend kam eine Email von einem Solarflugkollegen aus Süddeutschland rein.

Letztes Wochenende ist ein weiterer Flieger durch angezündeten Empfängerakku im Flug abgebrannt, diesmal mit geringfügigen Folgeschäden, die Feuerwehr brauchte nicht tätig werden, war aber hilfreich beim bergen der "Asche" aus einer Baumkrone.

Ich habe mir die halbe Nacht mir den Kopf zerbrochen, es ist jetzt bereits der dritte Flieger der in der Luft den Akku angezündet hat. Alle drei hatten einen auf TP4057 basierenden Laderegler, die man als fertige Platinen in der Bucht kaufen kann. Diese Regler besitzen keinen Tiefentladeschutz, und prüfen den Akku nicht beim Start.

Vergisst man z.B. den Akku nach dem Flug abzuziehen, wird der über die Servos tief entladen. Aktiviert man das Modell, wird die RC-Anlage trotz tief entladenem Akku versorgt, man merkt nicht, das man mit einem defektem Akku startet, und beginnt den defekten Akku zu laden.

Meine Frage primär an Gerd, gibt es eine Logik, das ein defekter Akku in diesem Szenario anfängt zu brennen ?

Ich meine der Hersteller, der solche Lade-Platinen ohne die nötigen Schutzvorrichtungen vertreibt, handelt fahrlässig.
 
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