MPPT charge controller

Ik ben wat aan het experimenteren met goedkope Chinese laadregelaars. De eerste was alleen geschikt voor loodzuuraccu's.
De 2e is iets groter en zou ook voor Li-ion zijn en met MPPT (voor wat je er van moet geloven. Goedkoop, dus wat maakt het uit om er mee te experimenteren ;) ) Het is ook de 100A versie.
Toen ik er een 6S ion pakketje aan hing, gaf hij meteen aan dat het om een 24V batterij ging. Laden deed hij alleen met een veel te hoge spanning. Maar nadat ik in het menu het batterijtype had veranderd in li-ion werd de spanning meteen gecorrigeerd naar de maximale spanning voor een 6S pakket. Dus dat lijkt wel te kloppen.
Maar of deze regelaar werkelijk MPPT heeft is nog maar de vraag.

Wel zag ik dat ze bij deze regelaar de zelfde slordige fouten hebben gemaakt als de kleinere. Niet alle printbanen kunnen de hoge stromen aan. En de MOSFETs worden enkel met een thermisch rubber los tegen de dunne blikken achterkant geduwd als koeling. In de reviews van amazon werd al geklaagd dat hij de 100A absoluut niet haalde en na enige tijd de MOSFETs doorbranden met brandplekken op de achterplaat.

Dus ik heb de MOSFETs er al uit gesoldeerd en ga deze op koelprofielen monteren. De vermogensverbindingen houdt ik zo veel mogelijk buiten de regelaar.
Ook een schema opgemaakt van het vermogensgedeelte. 3 MOSFETs parallel in het laad deel en 2 bij de load.Alleen snap ik de functie van de 2 MOSFETs achter elkaar bij de laadfunctie niet. Alle drains zitten aan elkaar vanwaar alleen 1 kleine detectieverbinding naar de controller gaat.
Heeft dit te maken met de MPPT?.

De MOSFETs zijn alle 8 SSF7509
De 2 weerstanden zijn om de stromen naar en van de accu te bepalen.
En ja, door die Chinese baggertin waren de MOSFETs slecht te verwijderen en zijn er eilandjes meegekomen. Maar deze heb ik toch niet meer nodig.

Allemaal PWM regelaars

Een MPPT heeft spoelen (is een geschakelde voeding)

Een PWM heeft fets om gewoon de pulsjes te reguleren, dat is alles.

Dat het geen echte MPPT is, was wel te verwachten.
Maar wat is de functie van 2 MOSFETs achter elkaar, met de 2e ook nog gespiegeld ook?

De 2e groep mosfets zijn om te voorkomen dat er stroom terug kan vloeien (via body-diode) van accu naar solar wanneer er geen licht op valt.

Zitten er geen gate en source weerstanden ?

Die twee in serie zie ik niet.

Er zijn geen source weerstanden voor zover ik kan zien.
De aansturing van de gates moet ik nog even uitzoeken. Maar dat wordt voor morgen. Ik zie het niet meer zo goed en moet de USB-microscoop gebruiken.

De 2 weerstanden in serie in mijn schema zijn de 2 grote weerstanden vlak boven de groene schroefconnector. Van beide zeiden van elke weerstand gaan sporen via kleine weerstandjes naar de 2 LM285's die rechts als 8-potige ic's op de print zitten.

@zonnepaneeltje:
Een beveiliging dus dat de accu zich niet ontlaad via de panelen bij duisternis.

[Bericht gewijzigd door Nightwalker op (10%)]

Met de USB-microscoop kreeg ik niet genoeg op één foto, dus ik heb een normale camera met macrofuntie moeten gebruiken.
De gates van de laadfunctie worden beide apart aangestuurd.
Op onderstaande foto zijn de sporen en componenten te zien. De controller stuurt de gates aan via extra transistors.
Het typenummer van de controller kan ik helaas niet zien. Deze zit onder het display. En ik ga niet riskeren het display kapot te maken met deze er uit te solderen. Er is dan ook nog een kans dat het typenummer van de controller af is geschuurd. Zie je tegenwoordig ook al vaker.

Hmmm, PWM met een FET die door een discrete transistor wordt aangestuurd? Dat schakelt niet heel snel.

Mijn gok zou zijn dat die FET alleen maar het zonnepaneel afkoppelt als er geen zon is. Verder hangt ie hem gewoon rechtstreeks aan de accu.

Kun je een scope op de gate-signalen krijgen?

Ik heb hem laatst alleen kort getest met een labvoeding als energiebron. Ik ben bezig met het bouwen van een kleine windmolen waar ik hem mee wil proberen.
Als eerste zal ik de MOSFETs op de koelprofielen monteren en dan weer aansluiten. Daarna zal ik eens naar de gatesignalen kijken. Kan ik meteen mijn nieuwe digitale storage scoop uitproberen. Dus ook nog uitvogelen hoe deze werkt ;) Maar dan kan ik wel de scoopbeelden digitaal opslaan.

Edit:
Zoals ik in mijn startpost vermelde moet hij toch echt wat doen via PWM om de laadspanning te regelen. Na het omschakelen van loodzuur naar ion werd ook de spanning daaraan aangepast.

[Bericht gewijzigd door Nightwalker op (18%)]

Op 11 december 2023 21:45:15 schreef DJSmiley:
Allemaal PWM regelaars
...
Een PWM heeft fets om gewoon de pulsjes te reguleren, dat is alles.

beetje een inbraak: heb gemaild naar je info@...
electronono

De Chinesen besparen het eerste op elco's en mosfets. Ik heb bij mijn module die dan ook gelijk vervangen, de mosfets door de STP75NF75 van Farnell, die blijven koeler dan de SSF7509.

Ik heb net de gaten geboord en getapt in de koelprofielen. Dus ik ga zo de FETs monteren.

@RvL:
Wat toevallig. Ik had van een collega een 'defect' hooverboard gekregen. De 2 motoren ga ik als 3F generators gebruiken in de windmolen. Maar in het waveboard werden ze als motor aangestuurd door 6 STP75NF75's per motor. Deze heb ik er ook uitgehaald. Ik heb er dus 12 liggen. Het logo van ST Micro electronics staat erop. Zouden dus wel goede kunnen zijn.

In plaats van het eerder uitgekozen koelblok, heb ik nu voor het laadgedeelte 6 STP75NF75's genomen en die op hun originele koelblok gemonteerd waarmee ze ook in het hooverboard zaten. Voor de load heb ik 2 oorspronkelijke SSF7509's gebruikt en op een klein koelblokje gemonteerd. Deze schakelen de load alleen aan of uit. Geen snel PWM signaal.

Met 2 12V 20W halogeen lampen in serie wordt er zo'n 1,4A getrokken volgens de charge controller. Het idiote is alleen wanneer de batterij onder een bepaalde drempelwaarde komt, de load wordt uitgeschakeld. Waarna de onbelaste batterij weer een hogere spanning afgeeft en de load weer wordt ingeschakeld. De spanning zakt weer onder de drempelwaarde en de load wordt weer uitgeschakeld. En dit jojo effect blijft dan doorgaan.
Van de BMS (CF-6S12A-A) worden de FETs wel erg warm tijdens het ontladen.

Het laadsymbool (pijltje naar batterij met looplichtblokjes) gaat alleen lopen als de laadstroom boven een bepaalde grens uitkomt. Met de load aan trekt hij zo'n 4A uit de voeding en zie je de pijl bewegen. Maar met de load uit is de laadstroom zo'n 1 à 2A en dan blijft de pijl leeg. Maar de BMS hoor je wel goed piepen in de frequentie van de PWM van de laad FETs op de charge controller.

Ik heb nog naar de signalen gekeken van de Gates. Ze schakelen vrij snel. Dat is denk ik de hoge zoemtoon die vanuit de BMS te horen is.
Ik moet mijn scoop nog leren kennen. Het opslaan van de beelden is mislukt. Maar ik kwam een handleiding tegen die ik al eerder had gedownload met een beschrijving hoe het moet. Dus dit ga ik nog een keer proberen.
Mijn scoop is de Hanmatek DOS1102 en de handleiding is van de OWON SDS1000 series. Dit is de zelfde scoop.

MPPT voor een windmolen is veel moeilijker dan voor een zonnepaneel; tenzij je een controller hebt die daar specifiek voor gemaakt is, gaat dat hoogstwaarschijnlijk niet werken. Het grappige is dat deze controller daar, zonder spoel, theoretisch voor geschikt zou kunnen zijn; de motor is immers inductief.

Ik heb eens gekeken wat hij doet tijdens het laden.
De Labvoeding staat vol open 30V 5A
De eerste foto is laden met de load aan. Multimeter geeft ingangsspanning aan. Labvoeding geeft 3,5A aan. Display geeft batterijspanning.

2e foto is met load off. Voeding zakt naar 1 à 2A en de pijlindicator licht nog niet op. Maar de BMS van de batterij piept wel altijd als de voeding aanstaat. Dus er wordt stroom naar toe gePWM't

Eerste scoopbeeld is laden met load aan en de 2e met de load uit.
channel 1 = linker FET's (voedingkant)
channel 2 = rechter FET's (batterijkant)

Maximale bestandsgrootte bereikt. Dus helaas een extra post.

Dit laatste scoopbeeld is met de voeding gelijk aan de batterijspanning.

En nog 2 filmpjes.
Het jojo effect
De voedingsspanning van heel laag opdraaien tot maximum

[Bericht gewijzigd door Nightwalker op (46%)]

Op 12 december 2023 21:01:03 schreef Nightwalker:
Ik heb nog naar de signalen gekeken van de Gates. Ze schakelen vrij snel. Dat is denk ik de hoge zoemtoon die vanuit de BMS te horen is.

Als je het hoort is het niet snel (horen is < 20kHz).

Nu is <100kHz voor een switcher die 100A aan zou moeten kunnen best reeel, maar dan moet er ook een forse inductiviteit in.

Welke spanning toon je op je scope? De blauwe (ch2) schakelt met max 7kHz.
Die gele is zelfs nog trager, ongeveer 400Hz

@Sparky: Ik zie geen low-side FET of vrijloopdiode in het schema, dus hoe zou die inductiviteit van de motor-generator moeten werken?

[Bericht gewijzigd door blurp op (11%)]

De scoopbeelden zijn van de signalen op de gate van de FETs waarnaar je eerder gevraagd had.
Eerste scoopbeeld is laden met load aan en de 2e met de load uit.
channel 1 = linker FET's (voedingkant)
channel 2 = rechter FET's (batterijkant)

Wat doet de spanning op de batterij ondertussen? (op de scope, niet op de voltmeter) En de voeding?

Dat zal ik ook nakijken, maar dat wordt voor vanavond. Ben even met andere noodzakelijkheden bezig.

Net weer even wat uitgeprobeerd. Wel even een gevecht met m'n nieuwe scoop. Ik moet hem nog echt leren kennen. En zo vaak werk ik er niet mee.

Het scoopbeeld is van de spanningen van de voeding en naar de batterij.
Beide probes staan op 10x
Channel 1 is voeding
Channel 2 is batterij

Ik heb van alles geprobeerd maar krijg geen duidelijk beeld van de pulssignalen die de pieptoon in de BMS veroorzaken. Je ziet alleen heel snel van die piekjes voorbij komen.

Het vreemde aan de laadregelaar is dat hij boven een bepaalde batterijspanning aangeeft dat hij vol is en de laadindicator stopt met lopen maar er gaat dan nog steeds een snel pulserende stroom van 3 - 4,5A naar de batterij. Als dat is om de batterij op peil te houden vindt ik dat wel een beetje veel voor deze 'kleine' batterij. Soms bleef de stroom 0 bij opstarten, maar gaat de laadindicator wel lopen. Maar zodra de load aangaat gaat er wel een stroom lopen vanaf de voeding. Is natuurlijk logisch omdat de stroom dan meteen doorgaat naar de load. Maar als je de load dan uitzet blijft hij met een paar ampère laden terwijl er niets uit de batterij verbruikt moet zijn. De voeding levert meer dan de load verbruikt. Maar met de load aan is de stroom dan ook hoger dan de load verbruikt en gaat er dus ook stroom naar de batterij.

(Ik heb het scoopbeeld maar even omgezet naar jpg. Als bmp zijn deze 1,2MB)

Volgens dat scopebeeld is de batterijspanning 30V, en de voeding 24.
Dan valt er niet veel te laden... Of is het andersom? Ik meen me te herrinneren dat je de voeding op 30V had gezet.

Ik blijf vermoeden dat jouw "regelaar" alleen maar PWM'd, en dat ook nog eens laagfrequent, zodat het "gemiddeld" qua laadspanning wel klopt.

Maar zonder spoel en capaciteit is word er gewoon afwissellend 30V en niets op de accu gezet. MPTT vind er al helemaal niet plaats.

De stromen en spanningen die je noemt, zijn die met een fatsoenlijke meter gemeten of door het apparaat zelf? En weet je zeker dat je niet de enkel DC-component van een wisselspanning (of -stroom) meet?

Voeding staat op 30V en de batterij is 24V.
Ik had gisteravond even geen zin meer om de resultaten te analyseren, maar nu toch maar gedaan.
Batterij is de gele lijn. 1,4 div x 2V/div = 2,8V x 10 = 28V
Voeding is de blauwe lijn. 2,8 div x 1V/div = 2,8V x 10 = 28V
Hmmm. Daar klopt iets niet. DMM geeft 24V aan op batterij alsook de controller zelf. Dit ga ik overdoen.

De stroom van de voeding naar de controller gaat door een DMM. Deze correspondeert goed met de analoge meter in de voeding. Gaat wel snel heen en weer, dus moeilijk af te lezen. DMM heeft ook een lichte vertraging in weergave.

Ik heb nu voor deze test een ander 6S pakket gepakt. In de andere zitten 2 slechte cellen. Op de warmtebeeldcamera zie je dat die veel warmer worden met ontladen. De grote FET's op de BMS worden ook erg warm (80°C). Van het andere pakket zijn de cellen ongeveer gelijk en de BMS blijft koud. Deze schakelt zelfs af onder de 18V. De laadregelaar valt dan dus uit. Ik moet de batterij even loskoppelen om de BMS weer in te laten schakelen en kan hem dan weer aansluiten.

Aansluiten batterij -> spanning op display: 22,3V. Laadindicator loopt maar voeding staat uit. Meter op voeding geeft 22V aan.
Inschakelen voeding -> geen stroom. Losmaken van kabel en weer aansluiten op voeding 4,7 - 5A (5A is max. voeding) Laadindicator gaat uit.
Na enige tijd laden neemt de laadstroom af maar blijft de stoom heen en weer pulseren.
Load aan en deze pulseert dan op 2 sterktes. Scoop los van batterij en pulseren stopt. batterijspanning zakt wat en stroom van voeding wordt 0A
Load uit en voeding los en weer aangesloten. Stroom stabiel 1,4A. Laadindicator gaat aan en later weer uit. Hij 'stopt' met laden als de spanning van de batterij hoog genoeg is, maar er loopt nog steeds een stroom van de voeding.
Load weer aan en een laadstroom van 2,4A. Laadindicator gaat weer aan en even later weer uit. Spanning batterij volgens display hoog genoeg.
Load weer uit en de stroom zakt naar zo'n 1A. Zet ik de voeding nu uit wordt de spanning wel 0V en gaat er dus niets terug naar solaraansluiting.

Ergens tijdens deze metingen heb ik de GND kant van de probe van de batterijaansluiting afgehaald en merkte wat vonkjes op.
Nu ben ik er achter gekomen dat de GND's van de 2 scoopkanalen in de scoop aan elkaar liggen. Ik heb dus de hele tijd de 2 min kanten van de voeding en batterij kortgesloten met de scoop aangesloten. |:( 8)7 En het is juist de minkant die gePWM't wordt.
Weer een berg meetresultaten die de vuilbak in kunnen. En we kunnen weer van voren af aan beginnen.
Om de 2 spanningen tegelijk te kunnen zien moet ik dus 2 scoops gebruiken. En ik weet niet of ik mijn oude Tektronics D10 weer van zolder wil slepen. Lomp groot ding uit 1971.
Ik denk dat ik de spanningen met 1 probe achter elkaar ga meten.

Weer even de moed bij elkaar halen om opnieuw te beginnen.

Nu ben ik er achter gekomen dat de GND's van de 2 scoopkanalen in de scoop aan elkaar liggen.

En, nog belangrijker, ze zitten ook vast aan de veiligheidsaarde. Dat kan je scoop, je DUT en jou mollen als je de groundclip van je probe aan de primaire kant aan de fase klemt.
Daar is een oplossing voor: Diff probes

Voor mijn nieuwe scoop was ik wel een beetje bang. Maar die heeft er niet onder geleden. Deze wordt gevoed met een externe 5V USB-lader en is dus niet geaard.
Wat is een DUT?
Voor mijzelf ben ik niet bang. Ik weet al vanaf 2jr dat ik immuun ben voor netspanning :+ Ik ben al lang geleden de tel kwijt geraakt hoe vaak ik er al aangezeten heb. Het is zelfs de manier die ik gebruik om te controleren of ik de groep waar ik aan werk ook daadwerkelijk heb uitgezet. >:)