Controllo Pwm Per Eolico

[Riccardo]

Ciao a tutti

Ho acquistato una turbina eolica da 2kw di produzione cinese compreso di wind controller. Tutto funziona perfettamente anche se ho un tremendo dubbio: è certificato CE?!?!?! Il fornitore mi ha inviato il certificato dove si menziona solo la certificazione CE del generatore ma non quella del wind controller (peraltro gli integrati sono grattati e non ho uno schema elettrico).

Allora ho iniziato a studiarmi il wind controller e sinceramente non mi sembra complicato.

In pratica c'è un raddrizzatore trifase che in base alla sua tensione d'uscita in CC mi pilota mediante un PWM una resistenza di carico. Cioè, quando la mia tensione d'uscita dal raddrizzatore mi supera un set di tensione impostato, tramite un PWM mi scarica l'energia in eccesso su una resistenza ma mantenendomi l'uscita al valore di set di tensione impostato.

Ora mi chiedevo. Posso sostituire il PWM con un sistema a PLC che in base alla tensione in uscita al raddrizzatore e al set di tensione impostato mi possa inserire o disinserire la resistenza di carico?

Grazie

Riccardo

[Riccardo]

Allego immagine per farvi comprendere meglio il tutto.

Ciao, Riccardo

[Livio Orsini]

Ti sconsiglio vivamente al modifica che hai in mente. Il sistema che hai descritto è simile per scopo e per tecnica alle unità di frenatura chopper, per inverter e per convertitori cc chopper.

Usando la tecnica descritta la regolazione è piuttosto fine e rapida; se usi un plc esterno oltre ad avere una minor reattività avrai anche una regolazione più grossolana.

Da ultimo ma non ultimo. Perchè vuoi modificare il regolatore?, Forse non funziona correttamente? O solo per la marcatura CE? Anche se usi un PLC esterno non avresti risolto il problema della certificazione. Il PLC sarebbe certificato, ma il sistema no, a meno di espletare tutte le formalità previste.

Modificato: 14 febbraio 2010 da Livio Orsini

[Riccardo]

Grazie Livio per la risposta.

Una premessa. Il sistema fornito funziona in maniera corretta ma non posso prendere il quadro e certificarlo CE perchè:

- non ho uno schema elettrico

- i componenti discreti (integrati) sono grattati

- non posso fare manutenzione perchè non conosco i singoli componenti

- non posso rischiare di vendere un sistema che in caso di guasto per la sua sostituzione ci vogliono 60 giorni...

- se certifico un prodotto di cui non conosco il suo funzionamento rischio il penale in caso di dolo o altro...

Non ho intenzione di certificare il mio software.

Mi speghi per cortesia perchè la regolazione con un plc esterno sarebbe più grossolana e meno reattiva?

Sai se sul mercato esiste qualche sistema di regolazione di questo tipo?

Grazie

Riccardo

[Livio Orsini]

Sai se sul mercato esiste qualche sistema di regolazione di questo tipo?

Si sono le unità di frenatura degli inverter. Ovviamente son tarate sulla tensione del dc bus degli inverter, con soglia di circa 565V per il 400v trifase e 325V per il 230V monofase. Se il tuo eolico genera 230V monofasi puoi usare un'unità di frenatura per inverter con alimentazione monofase.

L'unità di frenatura, come del resto il tuo regolatore, usa un sistema chopper ad alta frequenza che non potresti ricreare con un PLC. L'uso chopper con frequnza di qualche kHz permette una regolazione più fine e più regolare del tutto o niente che potresti realizzare con un PLC.

Teoricamente lo studio, realizzazione e messa a punto di un sistema di regolazione a PWM è realtivamente semplice. Gli ostacoli maggiori sono la parte burocatrica per la certificazione. Però questo rientra nella normali pratiche di chi realizza e commercializza quadri di automazione.

[Riccardo]

Grazie Livio

Purtroppo la mia tensione è di 400VDC

Mi sembra strano che la regolazione del controller sia così "complicata" per il costo complessivo di 300USD...E poi lo chiama PWM...

Domani provo a smontare il controller per capirci un po' meglio

Riccardo

[Livio Orsini]

Mi sembra strano che la regolazione del controller sia così "complicata" ..

Non è assolutamente complicata, anzi è semplicissima se, ovviamente, sai come funziona .

Con 400V cc ti basta prendere un gruppo di frenatura trifase e tarare diversamente la soglia di intervento; basta modificare il partitore di lettura. Ovviamanete dovrai verificare il dimensionamento del resitore di frenatura; ti basta misurare il valore di quello usato attualmente sulla tua macchina.

Consiglio da esperienza: usa un resistore dotato di clixon per temperatura limite.

per il costo complessivo di 300USD...E poi lo chiama PWM...

Bhee più di 200€, non poi regalato . Lo chiama PWM perchè è PWM.

Modificato: 14 febbraio 2010 da Livio Orsini

[Riccardo]

Scusami

mi potresti consigliare un modello (via email)? Il costo indicativo quanto potrebbe essere?

Grazie

Riccardo

[Livio Orsini]

Chiedi a chi vende inverter, magari anche ad un grossista di amteriale elettrico. Tutti i marchi di inverter li hanno a catalogo; anche i nostri due principali sponsor.

Certo che se compri una sola unità te la vendono a prezzo di ricambio

[Riccardo]

Scusami ma come funziona?

Quando supera una tensione impostata mi dissipa l'energia in eccesso sulla resistenza ma in uscita mi fornisce sempre la tensione massima?

Un sistema frenante per inverter funziona anche per un generatore?

Se io voglio settare la tensione a 400VDC come devo impostare il freno?

Grazie

Riccardo

[Livio Orsini]

un sistema frenante per inverter funziona anche per un generatore?

Sai com'è, il poveraccio è stupido e non sa a cosa è attaccato.

Battute a parte. Il regolatore di un generatore, fatto come il tuo, si limita a caricare più o meno il generatore per mantenere (quasi) costante la tensione di uscita dal generatore.

In un azionamento, quando il motore è trascinato diventa generatore. L'energia prodotta, in caso di azionamenti reversibili, viene scaricata in rete. Nel caso di azioanmenti non reversibili, come la qausi totalità degli inverter, l'energia prodotta si accumula sulla batteria di condensatori del dc bus, facendone salire il livello di tensione. Per dissipare questa energia la si usa per scaldare un resistore.

Come vedi si tratta della medesima funzione.

Puoi anche usare un gruppo di resitori che andrai ad inserire in parallelo, uno alla volta, per aumentare il carico in funzione dell'energia generata. Solo che con questo sistema la regolazione è un po' più grossolana ed il dispositivo è un po' più grosso fisicamente. In genere lo si usa per generatori di potenza più elevata del tuo.

L'uso della regolazione PWM permette di aggiustare più finemente l'energia drenata sulla resistenza; quando aumenta l'energia sia aumenta il duty cicle, viceversa qaundo la tensione diminuisce.

[Riccardo]

Ciao Livio

ti voglio aggiornare dopo le prove che ho fatto con il sistema di controllo del fornitore.

Ho utilizzato un oscilloscopio per vedere la tensione a capo della resistenza di carico e ho notato che risulta essere una tensione impulsiva con V di picco pari a 400VDC (la mia tensione di taglio) e frequenza pari a circa 1250 Hz. Effettivamente risulta una frequenza molto elevata rispetto al ciclo macchina di un PLC.

Prendendo però il manuale di un PLC di basso livello (Twido della Telemecanique) ho notato però che il preset del tempo di frequenza dell'uscita del regolatore PWM interno al PLC ha una frequenza che al massimo può essere di 1000Hz quindi sembrerebbe che questa regolazione viene gestita indipendentemente dal tempo di ciclo del PLC. Per ipotesi se volessi utilizzare questo tipo di PLC, avrei il problema di dover pilotare la resistenza visto che un normale contattore non può funzionare con queste alte frequenze. Di conseguenza avrei necessità di un sistema di pilotaggio a stato solido....

Riccardo

[Livio Orsini]

Hai sempre 2 problemi.

1 Regolazione

1 kHz di frequenza base non è elevato, anzi attualmente è bassino, però il problema è la regolazione del duty cycle. Nel PLC chi effettua la regolazione? Hai una funzione che esegue questa regolazione? Osservando il tuo sistema attuale dovresti vedere le variazioni di larghezza del comando di chopper.

2 Omologazione

Usando un PLC non hai risolto il problema. Primo perchè hai sempre il problema di omologare gli altri componenti e tutto il sistema.

Curiosità. Tutta questa tua proccupazione sul marchio CE è perchè vuoi rivendere il prodotto?

[Riccardo]

1 kHz di frequenza base non è elevato, anzi attualmente è bassino, però il problema è la regolazione del duty cycle. Nel PLC chi effettua la regolazione? Hai una funzione che esegue questa regolazione? Osservando il tuo sistema attuale dovresti vedere le variazioni di larghezza del comando di chopper.

Ho visto nel PLC Twido che può eseguire regolazioni PWM. Le variazioni di larghezza del comando di chopper non le ho viste, ma non significa che non ci siano...

Usando un PLC non hai risolto il problema. Primo perchè hai sempre il problema di omologare gli altri componenti e tutto il sistema.

Per certificare il prodotto CE ho necessità che tutti i componenti siano CE. Non credo che una scheda elettronica con integrati grattati sia CE...

Curiosità. Tutta questa tua proccupazione sul marchio CE è perchè vuoi rivendere il prodotto?

Devo rivenderlo e quindi necessariamente deve essere CE. E poi per un discorso di assistenza. Metti caso mi si rompe un integrato come faccio a garantire la sostituzione in tempi ragionevoli..

Se avessi un mio sistema con apparecchiature standard tipo PLC si tratterebbe di avere solo ritardi sulla consegna del pezzo guasto

Ciao

Riccardo

[Livio Orsini]

Per certificare il prodotto CE ho necessità che tutti i componenti siano CE.

Non credo. E' il sistema che deve essere certificato. Vai alla sezione normative, ci dovrebbe essere una discussione abbastanza recente sull'argomento.

Un paio di anni fa, per esempio, assieme ad un amico che ogni tanto compare sul forum, abbiamo progettato e costruito un sistema di controllo embedde per la sua azienda. Alla fine il dispositivo era costituito da un certo numero di schede elettroniche di nostra porgettazione, più firmware e software. L'apparato è stato certificato tranquillamente e son state esguite anche le prove ECM.

Comunque per il tuo problema.

Se non ti spaventa l'uso di un resitore un po' più grosso ed una regolazione a gradini un po' più grossolana, puoi anche fare a meno del chopper in pwm. Prevedi un po' di resistori in serie. Inserisci tutta la serie, se la tensione è ancora alta scali di una presa alla volta sino a rientrare nella tolleranza; viceversa quando la tensione scende.

Per realizzare questo regolatore (che è usato regolarmente sui piccoli generatori idraulici) ti basta un PLC tipo LOGO e mezza dozzina di SSR.