Verständnisprobleme mit Regler und Kaskadenregler

[oberallgeier]

Janvi, ich finde es gut, dass Du Dir so viel Arbeit machst die ganze Chose zu ordnen, aus den verschiedenen Bedingungen etwas richtiges abzuleiten. Das Stichwort Kaskadenregler hatte bei ja erstmal den Schalter "total kompliziert" auf "EIN" gelegt - und ich wollte mir DEINE Auflistung im ersten Post garnicht vorstellen.

Dein Posting #5 von heute find ich gut, weil Du mal allerlei Fakten, Zustände und Vorgänge (kunterbunt) sinnvoll aufgelistet hast.

Ich sehe ein gewisses Problem in der Aufgabenstellung dadurch, dass zeit-fallweise hohe Stromentnahmen (Waschmaschine, Kochherd, Fernseher etc) anstehen und erlaubt werden müssen. Auch die Entnahme durch Autoaufladung ("daheim" und eher zur sonnenscheinarmen Zeit) u.ä. muss berücksichtigt werden. Eine Versorung durch Netzversorger scheinst Du ja vorerst auszuschließen.

Eine durchgängig gültige Lösung einer korrekten Regelung scheint mir sehr zweifelhaft.

Nach meinem simplen Denken könnte die Aufgabe unter vielen Möglichkeiten etwa so lauten (erstmal ziemlich simpel, quick´n dirty):

a) Die maximale Akkuladung (Ah) der PV darf im Laufe von 24 Stunden einen bestimmten Wert abnehmen.
{Rechenmöglichkeit/nicht zum Lesen gedacht: Dein jährlicher Energiebedarf, siehe Rechnung Energieversorger VOR PV-Anlage, dividiert durch 365; davon das Zwei- Drei- Vielfache - je nach Deinem Sicherheitsbedarf für mehrtägiges, totales Schlechtwetter. Irgendwann darf es ja wirklich Schluss sein}.

a1) Der Wert ist nu nie über den Tag konstant. Je nach Tages- und Lebensablauf läuft Waschmaschine, Kochherd, Fernseher etc etc, auch Entnahme durch Autoaufladung etc. Das muss entsprechend eingerechnet werden. Insbesondere sollten relativ konstante Stromverbraucher bedacht werden wie Kühl-/Gefrierschrank etc. Auch höhere Stromverbraucher wie Geschirrspüler, Waschmaschine, Staubsauger sollten ihr fettes Paket abholen dürfen (hier muss etliches Hirnschmalz aufgewendet werden).

So wäre dann die Stromentnahme in vorher bestimmbarem Mengenfluss möglich. Nur mal so, als Ansatz/Denkanstoß für eine ausgefeiltere Lösung.

[Janvi]

Mit Waschmaschine und Autoaufladung wird das Problem noch diffuser und komplizierter. Man könnte es eher mit einer Einspeiseleistung ins Verbundnetz vergleichen. Also besser keine Vergleiche. Habe daher erst mal eine Skizze zur besseren Ordnung der Gedanken gemacht. Die Subsysteme Erzeuger->Akku->Verbraucher sind gegeben und funktionieren auch bestimmungsgemäß. Offensichtlich sind sie aber Teil meiner Regelstrecke, haben jeweils einen oder mehrere Regler selbst drin. Ich habe den Laderegler MPPT und den Batterie Monitor BMS eingezeichnet, weil ich vermute, von denen einige Signale für meine Regelung abgreifen zu müssen.

Momentan wird die Fahrleistung rein manuell vorgegeben. Da ist es in der Früh sehr gefährlich mit dem Teil zu fahren. Der Akku SOC ist sowieso niedrig. Sobald eine Wolke aufzieht welche die Erzeugung beeinträchtigt muß man reagieren und anhalten weil sonst das Risiko einer Unterspannungsabschaltung vom Akku kommt. Das kommt leider regelmässig vor, weshalb ich durch Wegnehmen der Fahrleistung automatisch anhalten oder zumindest rechtzeitig bremsen möchte. Bei Unterspannungsalarm bzw. Abschaltung dauert es ziemlich lange bis das System überhaupt wieder kommunizieren kann und sich zurückmeldet. Das ist die Hysterese vom BMS, aber es ist alles schwarzstartfähig für autonomen Betrieb. Akkus sind schwer und teuer, weshalb massive Reserven keine Alternative zu einer fast vollständigen Entladung sind. Bei Sonnenaufgang soll ja möglichst früh losgefahren werden um tagsüber maximal viel abspeichern zu können.

Eines meiner Verständnisprobleme ist aktuell vermutlich, daß es im Schema sozusagen Hauptstromkreise und Hilfsstromkreise gibt was ich irgendwo sträflich vermische. Den Hauptstromkreis habe ich deshalb mal als Punktlinie gezeichnet. Es ist das DC Lastkabel welches den Laderegler, die Batterie und den Motor-Wechselrichter als Verbraucher miteinander verbindet. Hierauf findet ja eine vorzeichenrichtige Addition der Ströme statt, welche ich für den Regler wahrscheinlich in irgend einer Weise nachbilden müsste?

Laderegler und BMS sind über CAN Schnittstellen lesbar. Den DC Versorgungsstrom vom WR sehe ich nicht direkt, könnte ihn aber mit PV Leistung plus Akku Leistung ausrechnen. Ausserdem ist er grundsätzlich gleich der vorgegebenen Fahrleistung zzgl. WR Wirkungsgrad weil der WR ja intern auch einen Stromregler hat von welchem ich annehme daß er perfekt ausregelt. Die Fragezeichen im Schema sind an der Stelle, wo ich die Addition von PV Leistung und Akku Leistung vermutlich nachbilden muß um auf die Ausgangsgröße der Fahrleistung zu kommen.

Oder noch mal anders: Ein Regler gleicht durch seine Arbeit die Störgröße aus. Diese ist bei mir die PV Erzeugung (?). Nachdem diese als Messwert aber bekannt ist, könnte ich diese als Fahrleistung auch direkt hinzurechnen anstelle sie in einer Regelschleife aus Sicht des Akkus wegzuregeln? Ein Regler ist natürlich trotzdem passend weil sich der WR Wirkungsgrad u.v.m. ja mit der Temperatur verändert bzw. andere Ungenauigkeiten weggeregelt werden können.

Edit: Es ist wohl einfach eine ziemlich unverschämt unübersichtliche Regelstrecke, bestehend aus mehreren weiteren Reglern einschliesslich ihrer Regelstrecken welche die Sicht auf das Wesentliche vernebeln. Aber egal wie die Regelstrecke auch aussieht und welche Störgrößen wo eingreifen, probiere ich das jetzt einfach aus die Batterieleistung (Vorzeichen in beiden Richtungen) durch Verstellen der Fahrleistung (Vorzeichen nur in der Verbrauchsrichtung) konstant einzustellen.