Styra trefaslast med ex. arduino. För vindkraft.

[GoldenChamp]

Tanken är att jag ska koppla ett vindkraftverk med en trefas generator till en elpatron i ackumulatortanken.

För att kunna styra belastningen så att varvtalet kan hållas uppe på turbinen behöver jag kunna styra effekten som matas till elpatronen.
Jag vill inte bara slå av/på utan det skall kunna styras analogt.
Vill alltså bygga en egen MPPT kan man nog kalla det.
Den skall känna av hur mycket last den kan lägga på utefter kraften på turbinen.

Generatorn har endast tre faser ut, ingen nolla.
Den ger ganska linjär utspänning mot varvtalet. 1000rpm = 620VAC obelastad.
Turbinen kommer dock inte att få varva mer än 400-500rpm ungefär.
Generatorn är en GL-PMG-1800. Specad 1800W men kan man få hälften av det vid bra vind så är jag nöjd.
Diametern på turbinen är inte bestämd ännu. Den jag har är endast på 2,4m så det kommer ju att begränsa effektuttaget.
Men jag tänkte testa med den först för att så till alla funktioner och sedan montera på en större turbin. (ja jag vet att 3m är max utan bygglov. )

Jag vill helt enkelt hacka sönder sinusvågen såsom i en vanlig dimmer fast med tre faser.

Styrning med Arduino, varvtalsmätning, inriktning mot vinden osv. löser jag men just den biten med att styra trefasen behöver jag hälp med.

Ska man använda en TRIAC eller IGBT eller något annat?
Måste man ha en nollgenomgångsavkännare eller kan man bara köra men en fast frekvens?

Någon här som har byggt något liknande för enfas eller trefas?
Komponenter att rekommendera?
Hur får man an bra avskiljning mot styrkretsen med ex. optokopplare.
Är det ett problem att det inte finns en nolla?
Ska man likrikta och istället styra DC?

Alla förslag på lösningar, länkar till bra info, kretsscheman osv. mottages tacksamt.

[alexanderson]

Jag förmodar att generatorn har permanentmagneter.

Annars vore en bra lösning att styra magnetiseringen.

Triac är annars den bästa lösningen.
Använd en elpatron med skilda separata element.
Y-koppla elementen och sätt 3 triacar i nollpunkten !

[Synesthesia]

Jag antar att elpatronen är en vanlig 3-fas. Tyristor parallellkopplad med en diod åt motsatt håll på varje fas skulle kunna fungera (användes på vindkraftverk för att fasa in på elnätet), fast du behöver timer som triggar på generatorns frekvens (dvs nollgenomgångsdetektor) och ger ut pulser med 3 olika fördröjningar till tyristorerna. Det samma gäller om du använder triac. För tyristorer och triacar kan du använda en pulstransformator till gate som isolering.
Annars om du använder mosfet eller IGBT så kan du PWM-styra enkelt med en arduino (det kommer bli interferens mellan generatorns varvtal och PWM-frekvensen, låt PWM-frekvensen vara minst några gånger högre än frekvensen ut från generatorn). Fast att styra gate blir krångligare, där blir det optokopplrare eller liknande och mosfetfdrivare.
Du behöver även mäta ström och spänning för att optimera last och se till att allt är som det skall, jag hade hellre använt en STM32 (t.ex nucleokort) så man kan sampla volt/ampere och den har gott om timrar för triacar/tyristorer eller om man vill mäta varvtal eller vindhastighet.

[alexanderson]

Någon ström och spänningsmätning för att optimera last behövs ej.

Styrvinkeln kan räknas ut enbart av generatorns frekvens.

Genom att ha alla 3 triacarna kopplade till nollpunkten blir styrkretsarna betydligt enklare. än att ha dem i faserna.

[alexanderson]

Observera att vid styrvinklar under 120 grader måste två triacar triggas samtidigt.

[GoldenChamp]

Jag hade tydligen glömt att kryssa i att jag ville ha notis när någon svarat på detta inlägg..

Ja det är en generator permanentmagneter.

Bra idé att använda en elpatron med tre separata element så att man kan få en nolla.
Har beställt Triacar BTA-16-800 som har isolerad platta för montering.
Troac drivare MOC3052M.
Och H11AA1M Optokopplare för AC till nollgenomgångsavkännare.
Detta efter lite exempel ihop med Arduino på nätet.

Men en sak som jag inte vet riktig hur det kommer att fungera och jag eventuellt måste lösa är att spänningsnivåerna varierar med varvtalet.
Detta kommer antagligen resultera i att vid lägre varvtal kanske inte spänningen till H11AA1M kommer att räcka för att detektera nollgenomgång.
Motståndet måste dimensioneras för högsta spänningen (600VAC kanske) för att den inte ska brinna upp vid höga varvtal.
Det är ju svårt att ändra motstånd efter varvtal. Om jag inte ska göra det lite mer komplicerat och använda ett digitalt motstånd typ AD5446 förstås.

Samma med triggsignalen till Triacen, den ska ligga i ett span på 0,5 - 1,3V om jag tyder databladet rätt.
Hur kan man göra för att den skall hållas i det området om generatorspänningen kan variera mellan 0-600V?

Går det att lösa med en Zenerdiod för att begränsa spänningen? Kanske inte eftersom det är växelspänning, eller?

När jag väl fått möjligheten att styra belastningen analogt så ska det bli kul att testa fram vilken effekt som kan tas ut beroende på vindhastighet och turbinvarvtal.
Turbinen är utformad så att när den väl greppar tag i vinden så sker det en markant varvtalsökning.
Detta fick jag erfara när jag ställt upp turbinen temporärt på några lastpallar och jag bara höll fast plåten med lagerbockarna på.
Jösses vad det tog tag. Fick baxa den ur vind för att ha en möjlighet att få stopp på den, och till slut gick det.
Blev väldigt imponerad av vilken kraft det handlade om.

Dessutom är den utformad så att den "bromsar" "stallar" sig själv vid högre varvtal pga bladets angreppsvinkel mot vinden som minskar längre ut från centrum.

Så det kan vara så att spannet på där jag behöver reglera effekten inte är från tex. 0-800rpm utan kanske bara 300-600rpm.
Men det får jag prova ut när allt är på plats. Först måste jag ha en elektronik som jag kan testa av i marknivå mha en stark borrmaskin eller elmotor på generatoraxeln.

Detta är ett projekt som jag haft på gång i snart 20 år så det är väl dags att komma vidare med det.

Jag har ett fundament nergrävt och två 6 meter långa 160mm stålrör liggandes till torn. Men det blir nog bara ett till att börja med.
Sedan ska det till en motor för att kunna rikta in mot vinden. osv.

Men en sak i taget..

[GoldenChamp]

@alexanderson
Du får gärna förklara där med att styrvinklar på mindre än 120 grader kräver att två triacar triggas samtidigt.
Och vad är styrvinkeln?

Om jag har tre st kretsar för att känna av nollgenomgång för varje fas så blir det väl alltid 120 grader mellan varje triggning?
Men jag kanske tänker helt fel?

Mycket tacksam för all hjälp!