Начинка контроллера "Ветрогрея" взята здесь.

А это потраха где стоит такая плата.

Здравствуйте, уважаемые пользователи сайта "РАДИОКОТ". Мне очень необходима Ваша квалифицированная помощь в разработке устройства контроля параметров ветрогенераторной установки. В общем объеме устройство должно выполнять 5 основных функций:

1. Заряд аккумуляторных батарей 48В 200Ач.
2. Стабилизация оборотов ветроколеса.
3. Сброс излишка энергии на 4 или 6 нагревательных ТЭНОВ по 24В каждый, с поочерёдным их включением по мере увеличения излишка энергии.
4. Контроль напряжения сети с переключение в аварийный режим (работа на инвертор).
5. Вывод информации на LCD и организация меню пользователя.

В качестве микроконтроллера буду использовать ATMega16. Для заряда АКБ и для работы на ТЭНы планирую использовать 2 канала. Каждый из каналов будет состоять из TL494 + драйвер + два MOSFETа в режиме полумоста с обратными связями по напряжению и току + LC-фильтр. Каналы будут управляться микроконтроллером двумя портами ШИМ через RC-фильтры.

Для индикации планирую использовать символьный LCD 20x2.

Логику работы устройства вижу так:

С одной из фаз 3-х фазного ветрогенератора снимаем показания частоты, запоминаем. Проводим повторный замер и сравниваем с предыдущим. Если частота растёт добавляем нагрузку на колесо с помощью управления каналами АКБ и (или) ТЭНов. Если частота падает - уменьшаем нагрузку.

Постоянно выполняем замер напряжения и тока по 2-м каналам и выводим значения на дисплей. Как только аккумулятор достигает заряженного состояния, переходим в режим работы с ТЭНами и включаем 1-й ТЭН при максимальной скважности, следим за оборотами, регулируем нагрузку и т.д. 2,3,4-й ТЭНы.

Кто может что добавить или посоветовать? Интересует всё от начала и до конца: советы, схемные решения, помощь в расчёте выходного дросселя, оптимизация и т.д. Всё изготовленное мною будет иметь подробный фотоотчёт до самого конца, пока устройство не будет на 100% завершено. Все схемы и исходники будут доступны. По сути мы можем вместе создать устройство, необходимое очень многим людям. Заранее всем спасибо!!!

Что-то тема совсем зависла. Все только предложили существующие варианты, к тому же не самые лучшие. Давайте вместе лучше создадим некий универсальный контроллер. Только я считаю, что аккумуляторы на 24В это мало. Нужно хотя бы 48В. Более менее значаший инвертор должен выдавать до 3 КВт, а при 24 В это будут большие токи.

Выбираем индустриальные и медицинские источники питания MEAN WELL в открытом исполнении

Использование модульных источников питания открытого типа широко распространено в современных устройствах. Присущие им компактность, гибкость в интеграции и высокая эффективность делают их отличным решением для систем промышленной автоматизации, телекоммуникационного оборудования, медицинской техники, устройств «умного дома» и прочих приложений. Рассмотрим подробнее характеристики и особенности трех самых популярных вариантов AC/DC-преобразователей MW открытого типа, подходящих для применения в промышленных устройствах - серий EPS, EPP и RPS представленных на Meanwell.market.

Подробнее>>

Помогите пожалуйста разобраться с включением драйвера ir2110 в данной схеме. Не работает регулировка выходного напряжения и тока зарядки аккумулятора. максимум выходит напряжение на аккумулятор 9.5 вольт. Светодиод зарядки загорается.

изменил схему до такого варианта. Как только 5 ногу ir2110 подключил на землю, стало регулироваться напряжение до 14.6 вольт. Подключил лампочку 12 вольт напряжение упало до 6 вольт, лампочка горит в пол накала. Ток так и не появился, что я только не делал. Взял отключил от верхней микросхемы дорожку с 2 ножки идущую на нижнюю микросхему 16 ножки. Включаю и у меня вылетает IGBT, IR 2110, TL494, взрывается кондер на дросселе. После этого зашёл в тупик, не знаю что дальше и делать.

К сожалению "многим людям" это сегодня совершенно по барабану, недоступно и не выгодно. Т. как стоимость 1кВт альтернативной энергии превышает стоимость промышленной из бытовой сети и будет превышать. Мафия энергогенерирующих компаний по другому не допустит. По этой причине во многих странах или насильно заставляют альтерн. источники в новое строительство включать или платят компенсацию.

О контроллерах для ветрогенераторов


Если сам ветрогенератор можно назвать сердцем ветроустановки, то контроллер – это её мозг.
В старых моделях контроллеров ставилась одна простая задача – выпрямить переменное напряжение генератора и не допустить перезаряда аккумуляторной батареи. С данной задачей контроллеры вполне успешно справлялись. Но практика использования ветряных генераторов показала, что одного этого мало.
Опишем несколько типичных проблем:
• При сильном ветре, вся мощность генератора идёт на аккумуляторы и ток заряда никак не ограничивается, что сокращает срок службы аккумуляторной батареи.
• После полного заряда аккумуляторов, ветрогенератор продолжает вращаться, а излишняя мощность сбрасывается в дополнительную нагрузку, попросту нагревая воздух. Сокращается ресурс подшипников и лопастей ветрогенератора.
• Многие производители ветрогенераторов указывают в паспорте изделия максимальную допустимую скорость ветра, называя её скоростью выживания. Обычно это 40-50 м/сек. Но в тоже время настоятельно рекомендуют останавливать ветрогенератор при штормовом предупреждении. К сожалению не всегда пользователи ветроустановок могут это сделать. Часто ветрогенератор установлен в удаленном и необслуживаемом месте. Как результат – сломанные лопасти, погнутый вал генератора, оторванный хвост и поваленная мачта.
• Очень часто проблема неудовлетворительной работы ветрогенератора – это слабый ветер. Пользователь видит, что лопасти вращаются, ветрогенератор правильно ориентирован по ветру, но аккумуляторы не успевают заряжаться. Отсюда претензии – почему Вы продали и установили мне систему, которая не вырабатывает достаточное количество энергии. Не каждый рядовой пользователь понимает, или не хочет понимать, что номинальную мощность ветрогенератор может выдать только при скорости ветра не менее 8-10 м/сек. Основной и наверное правильный мотив покупателя – я заплатил Вам деньги – дайте мне достойный продукт!
Решить эти и некоторые другие проблемы позволяет наш новый “умный” контроллер. В основе его схемы лежит современный микропроцессор, а в качестве регулирующих элементов используются мощные полевые транзисторы или IGBT сборки. Многие люди, близкие к электротехнике, знают – для того чтобы вывести из строя правильно подобранную IGBT сборку, нужно очень сильно постараться! Все основные параметры контроллера можно менять непосредственно с клавиатуры дисплея. Если необходимо отслеживать все процессы в режиме реального времени или записывать и архивировать данные, можно воспользоваться программным обеспечением для ПК. Подключить компьютер или флеш-накопитель к контроллеру можно с помощью портов USB, RS-485 или RS-232.
Часто клиенты задают вопрос: “каким образом работает контроллер и какие параметры можно и нужно менять в меню контроллера ?” Если Вы не очень большой специалист в электронике – Вы можете просто подключить контроллер к ветрогенератору и аккумуляторам. По умолчанию в меню выставлены усреднённые типовые значения параметров. Но если Вы хотите использовать возможности системы на 100%, Вам необходимо более точно подогнать значения параметров контроллера к остальным компонентам.
Для этого Вам необходимо:
• Указать ёмкость аккумуляторной батареи
Надпись на дисплее контроллера
1. System Info
Batt: 100 Ah 1/9
Этот же параметр в программном обеспечении для ПК


• Указать сколько полюсов у генератора. Этот параметр важен для вычисления количества оборотов. В зависимости от мощности генератора и его конструкции этот параметр варьируется от 4 до 30.
Надпись на дисплее контроллера
2. Wind Info
Pole: 23 D 3/9
Этот же параметр в программном обеспечении для ПК


• Следующий очень важный параметр – ограничение максимальных оборотов. В настоящее время на рынке присутствуют несколько типов ветрогенераторов, которые можно условно поделить на три группы:
o Первая – генераторы со складывающимся хвостом и смещенным центром вращения. По нашему мнению, не самый лучший способ ограничения оборотов. Дело в том, что вращающийся ротор имеет большой момент инерции. Можно сказать, что это большой гироскоп. Раскрученный ротор всегда стремится остаться в одной плоскости вращения. Лопасти современных ветрогенераторов обычно изготовлены из различных пластиков и композитных материалов и конечно же могут изгибаться в некоторых пределах. Когда ротор отклоняется (становится ребром к потоку ветра), оконцовки лопастей стараются остаться в плоскости вращения. В результате этого отклонения лопасти постоянно изгибаются в процессе работы и в конце концов разрушаются. Мгновенно наступает сильный дисбаланс всей ветроустановки, что приводит к непредсказуемым последствиям.
o Вторая группа – ветрогенераторы с неподвижным хвостом. Лопасти таких генераторов имеют крученный аэродинамический профиль. При определенных оборотах (слегка превышающих номинальные) на такой лопасти происходит срыв воздушного потока и скорость вращения стабилизируется. “Рысканье” у такого ротора намного меньше. Но при ураганном ветре все же остается сильное лобовое давление (за счёт парусности раскрученного ротора) и бывали случаи когда это приводило к разрушению ветрогенератора.


o Третья группа – ветрогенераторы с изменяемым углом атаки лопастей. Ветроустановки данного типа являются самыми прогрессивными и эффективными. При скорости ветра от 0 до 3 м/с угол атаки лопастей имеет стартовое значение. Именно под этим углом лопастей ротор запускается легче всего. Как только скорость ветра достигает 3 м/с – ротор начинает вращаться. Во время вращения наиболее отдаленный от центра край лопасти управляется центробежным грузом для наклона по направлению к плоскости вращения ротора. До тех пор, пока законцовка лопасти будет параллельна плоскости вращения ротора, генератор будет производить номинальную выходную мощность. При скорости ветра от 8 до 20 м/с центробежные грузы будут плавно изменять угол атаки лопастей, стабилизируя таким образом обороты и выходную мощность. При скорости ветра от 20 до 50 м/с лопасти переходят в положение с углом атаки, имеющим отрицательное значение. В таком состоянии они создают сопротивление вращению и происходит стабилизация оборотов вращения ротора.
Таким образом ротор ветрогенератора не разрушается при сильном ветре. Так же лопасти имеют аэродинамический профиль, который не допускает срыва потока с задней кромки. Это снижает шум при вращении ротора.
Установки данного типа позволяют применять механический тормоз. С помощью троса и лебедки, а в ветрогенераторах большой мощности гидравликой или электроприводом, лопасти устанавливаются в нулевой угол.
Не смотря на “продвинутость” конструкции, остаётся такой фактор, как лобовое давление ветра. Поэтому необходимо останавливать генератор при ураганне. В нашем контроллере для этого предусмотрена специальная функция. В паспорте каждого генератора есть параметр – обороты вращения ротора при максимальной мощности. Мы рекомендуем установить в меню контроллера число оборотов на 5% больше.
Надпись на дисплее контроллера
2. Wind Info
Rota: 500R 2/9
Этот же параметр в программном обеспечении для ПК


Разберёмся как работает эта функция.
Когда ротор раскручивается выше максимально допустимых оборотов, контроллер останавливает ветрогенератор на заданное время. После паузы тормоз снимается и цикл повторяется.
• Для увеличения ресурса работы подшипников и лопастей в контроллере есть опция – остановка ротора при достижении на аккумуляторной батарее определенного напряжения. Вы можете задать “гистерезис” для заряда батареи. Когда напряжение на аккумуляторах достигнет максимального значения (устанавливается в зависимости от типа используемых аккумуляторов – AGM, GEL или другие) контроллер затормозит генератор. Напряжение на батарее начнёт снижаться и, когда оно опустится до нижнего порога, контроллер отпустит тормоз. Ротор начнёт вращаться. В итоге, если потребляемая от аккумуляторов мощность незначительна, то большую часть времени ваш ветрогенератор будет заторможен.
• И теперь самый больной вопрос – слабый ветер. Часто бывает, лопасти вращаются, ветрогенератор правильно ориентирован по ветру, но аккумуляторы не заряжаются. Это болезнь обычных классических контроллеров. Дело в том, что пока напряжение на генераторе не достигнет значения напряжения на аккумуляторной батарее, выпрямительные диоды закрыты обратным напряжением.
Для примера возьмём ветрогенератор мощностью 1000 Ватт и напряжением 24 Вольта, со скоростью вращения 600 об/мин при максимальной мощности. Как правило, почти все ветрогенераторы стартуют при скорости ветра около 3 м/с. Если в паспорте генератора есть график зависимости выходного напряжения от частоты вращения – можно увидеть, что при скорости ветра 4-5 м/с ротор вращается со скоростью примерно 100-150 об/мин и напряжение на генераторе не превышает 18-20 Вольт. В итоге – выпрямительные диоды закрыты и аккумуляторы не заряжаются. Даже при таком слабом ветре генератор развивает мощность 80-150 Ватт, но эта мощность пропадает впустую. Доля таких слабых ветров в разное время года может достигать 30-50%.
Параметры программного обеспечения, отвечающие за данные функции

Для решения этой проблемы в наш контроллер интегрирован программируемый модуль преобразования напряжения, позволяющий заряжать аккумуляторы при малой скорости ветра. Можно установить порог включения преобразователя равный, например, 15 Вольтам. И в аккумуляторы польется небольшой, но всё же реальный зарядный ток, даже если ветряк выдаст лишь 1/10 своей мощности. Когда скорость ветра повысится и напряжение генератора сравняется с напряжением батареи, блок преобразования автоматически отключится. Начнётся “прямая” зарядка аккумуляторной батареи через выпрямительные диоды.
• В последних версиях наших контроллеров добавлена очень важная, с нашей точки зрения функция. Иногда пользователь не очень внимательно следит за состоянием аккумуляторной батареи и вспоминает о ней только тогда, когда она полностью разряжена. Как правило – просто отключается инвертор. Такие глубокие разряды сокращают срок службы аккумуляторов. Вы можете установить в меню любой порог разряда батареи и включить опцию сигнализации. Если аккумуляторы будут разряжены до этого порога, контроллер подаст звуковой сигнал и предупредит Вас об этом – нужно ограничить потребление и зарядить батарею.
Это основные, и на наш взгляд очень важные отличия нашего контроллера от классических. Можем добавить, что наш контроллер является гибридным ветро-солнечным, то есть имеет второй канал для зарядки аккумуляторов от солнечных панелей. Мощность солнечных панелей, которые можно подключить к контроллеру составляет обычно 30% от мощности ветрогенератора. Конечно можно увеличить этот параметр и до 100%, даже до 500%, но это уже получится солнечный контроллер. При нынешних ценах на солнечные панели можно увеличивать долю солнца до 200-500% от общей мощности гибридной ветро-солнечной установки. Но для таких систем с большой долей солнечной энергии, более разумно устанавливать отдельный MPPT солнечный контроллер.

Евгений Ивлев
http://www.polyset.kz

Коллеги, на сайте Виктора Лучанского есть готовое решение. Контроллер ветряка на ардуино. У него там на 12 В систему. Я себе сделал на 24 В немного подправив схему и программный код.
Его сайт
https://www.rk3bx.ru/

Если нужно на 24 В то могу выслать изменения по схеме и код кому надо.

Тестовый образец контроллера вертяка, готовится проходить испытания. За основу взят код аналогичного проекта солнечной панели, но со значительными доработками, состоит из МК атмега8, и ЖКИ 1602, пары кнопочек и драйвера полевиков типа IR2101. В качестве датчиков тока взял ACS712-20A, хотел найти 713'ые под постоянку, но они в дефиците. Верхний ключ отведен под зарядку АКБ, нижний для нагрузочного ТЭНа, ориентировал на мощности до киловатта, код еще сыроватый, в дальнейшем можно допиливать под потребности.
Схему разделил на части, программная с МК и силовая ШИМ, питание не показано, так же для самозапитки без АКБ подошел дешевый 220в-12в блочек, они как оказалось отлично работают и от 30 вольт, если внутри понизить резистор что питанет его ШИМ'ку 220в, обычно там 300-700к, и установив 30...70к стартует без проблем.
В файле расписана распиновка ЖКИ, кнопок, АЦП и ШИМ, еще пришлось задействовать ФЮЗЫ для повышения частоты МК до 8МГц, LowFuse=04, это позволило раскачать хардварный ШИМ МК до 16КГц, для больше надо ставить кварц. Ноги АЦП замера напряжения ветряка и АКБ подключаются через резисторы-делители напряжения, 5в МК соответствует 400в ветряка(1:80) и 100в АКБ(1:20), токовые ноги идут с ACS712-20А(100мВ/А) либо подобных, силовая часть типовая для IR2101 либо подобного драйвера полевых ключей.

ну, Пашка, ты уже до ветряка добрался!

Павел, приветствую! Круто! А сам ветряк какой - покупной или сам сваял?

Starichok51 стараюсь

sancio ветряк у другого товарища, попросили такую штуку, а у меня солнечная панелька, они как бы отличаются но с помощью напильника и клавиатуры удалось допилить код, впереди испытания. Сам ветряк товарища ближе к самодельному, неодимовые магниты и катушки, на мачте, лопасти вроде рассчитаны, а мощность девайса около 700Вт на максимуме, возможно еще будут правки кода, ибо тема новая.

Я конечно извиняюсь, но хочу спросить разработчика по какой цепи у вас будет заряжаться бутстрепная емкость в драйвере верхнего плеча? Что бы драйвер заработал её надо сначала зарядить.

Возможно для АКБ, как дравйвер верхнего плеча лучше применить вот такую схему:



Тогда бустерный конденсатор сможет заряжаться при открытии нижнего плеча, применить драйвер типа IR2111, у него внутри уже есть цепочка "deadtime", против сквозного тока, и один удобный вход, ну а для ТЭНа нижнего плеча должно хватить IR2101.



У меня мало опыта по драйверам верхнего плеча, и есть закономерный вопрос, транзисторы верхнего и нижнего в одинаковых условиях по нагреву, или нижний все же будет меньше греться? Будет ли повышение нагрева при работе с переходом на верхнее плече?

можно, но нижний полевик лучше зашунтировать диодом шотки.

ВВ шотки дефицитны, а пока IR2111 жив, будет открывать нижний полевик, ну а открытый полевик по сопротивлению ниже шотки, следовательно от шотки можно отказаться, ведь нужное - просто!

и на IR2111 придешь к моей схеме солнечного контроллера.
только тогда из моей схемы придется еще взять дополнительный ключ, чтобы АКБ не разряжалась в нижний ключ.
хотя, можно и не делать такой ключ, как у меня, а просто поставить диод последовательно с дросселем, как нарисовано у тебя. только с таким диодом кпд немного упадет.

К TL494 не приду, она не программируется под ЖКИ1602 с кнопушками
А так силовая часть уже идентична, но вариант с управлением от МК нравится больше, и специфика устройства позволяет думать доли секунд, все достаточно интерционно, не 220в розетки где доля секунды и пыхнет. АЦП МК в реальном коде позволяет делать замеры с подстройками более тысячи раз в секунду, а еще использование МК позволяет сделать все универсальным, под разные АКБ, в данном случае плата нужна для схемы с АКБ 48 вольт, и не факт что не станет больше, а для МК достаточно изменить кнопками напряжение в меню ЖКИ. В электротранспорте так же отказались от аналоговых решений, в угоду МК типа STM32, сегодня на них делаются 3ф BLDC котроллеры, и они управляют токами в десятки киловатт, будущее за МК

а я не имел в виду, что нужно делать на тл494, я говорил про силовую часть.
а те контроллеры, на которых нынче делают преобразователи, имеют для этого аппаратную часть, которой в АТМеге8 и в помине нет.
но ты прав, тут не нужно "мгновенной" реакции, и вполне можно успеть измерить и выдать регулирующее воздействие.
для солнечной панели тоже не нужно того быстродействия, которое обеспечивает тл494, но когда я делал разработку своего устройства, я тогда еще не начал заниматься МК.
и как ты должен помнить, мой возврат к МК был спровоцирован тобой, твоим тестером аккумуляторов.