PV-Überschussladen mit Elli ID Charger - Workaround

[Andreas S]

So sieht der Verlauf meiner Leistungskurve aus, wenn das Überschussladen aktiv ist:

[fabi500]

Heute wurde das Elli Update mit EEbus Support veröffentlicht, das Config Interface sagt, man solle nur Coils oder EEbus verwenden.
Beung

Hi,
ich bin gerade frisch in das Thema eingestiegen (auch wenn jetzt gerade keine PV-Zeit ist). Wird denn durch den EEbus-Support irgendwas einfacher?

VG
Fabian

[Beung]

Hallo Fabi,
EEbus würde keine Bastelleien an der Box brauchen, da die Box über die vorhandene LAN/WLAN Verbindung gesteuert würde. Wenn jetzt auch die PV EEbus oder ein anderes IP Protokoll kann, beschränkt sich die Mühe darauf einen Rechner aufzusetzen, der ein HEMS (Home Energy Management System) betreibt und die beiden Seiten, Charger und PV, miteinander koppelt. Evtl kommt dann da auch noch die Waschmaschine und die Wärmepumpe dazu . https://github.com/evcc-io/evcc wäre so ein Beispiel, allerdings braucht es da Tricks, um die Elli sauber zu betreiben, soll aber inzwischen damit funktionieren. Es steht wohl noch ein Update seitens Elli aus, um die Box via EEbus einfacher handhabbar zu machen.
Die hier vorgestellte "analoge" Lösung mit der Schaltung ist schön, aber eben auch eine Bastellösung in einem spannungsführenden Charger. Die ganze Home-IT/IoT Welt spricht eben noch keine einheitliche Sprache.

Beung

[caldicot]

Hallo zusammen,

ich bin heute auf diesen Thread aufmerksam geworden, weil ich etwas ähnliches versuche wie hier offenbar schon umgesetzt wurde.
Ich habe eine Zappi Wallbox. Diese misst mit 3 CT Klemmen den aktuellen Überschuss am Hauseingang und kann so ein Überschussladen bewerkstelligen.
Im Arduino Forum hatte ich dazu schon mal einen Thread eröffnet, aber bin dann nicht zum Ziel gekommen: https://forum.arduino.cc/t/ct-clamp-emu ... 1141425/22

Ich würde gerne die CT Klemmen simulieren, damit ich zwar das Auto mit Überschuss laden kann, jedoch möchte ich das Auto vor dem Hausakku priorisieren.

Dieser Post von @andreass zeigt die aktuelle Schaltung, richtig?
viewtopic.php?p=1871470#p1871470

Könnte mir bitte die Schaltung jemand etwas genauer erklären?
Ganz grundlegend verstehe ich nicht, wie der Wechselstrom generiert wird. Hier mein bisheriges Verständnis:

Der PWM gibt Rechteckspulse mit der Frequenz f = 50 Hz aus. Meines Erachtens hat der darauf folgende Tiefpass (RC-Glied) eine Grenzfrequenz von f_c = 1/(2*π*R*C) = 16 Hz. Es werden also alle Frequenzen kleiner als 16 Hz weggefiltert. Was übrig bleibt is der DC tone, also einen konstante Spannung. Mit dem duty cycle des PWM kann die Amplitude der konstante Spannung (= konstanter Strom) eingestellt werden.
Jetzt verstehe ich nicht genau, was der Operationsverstärker macht. Auch verstehe ich nicht wie aus dem konstanten Strom Wechselstrom generiert wird.

Danke

[Beung]

Hallo, ich kenne Deinen Hintergrund nicht, insofern die Warnung, die Box ist vermutlich unter lebensgefährlicher Spannung! Also nur für die berühmte "elektrische Fachkraft", sonst gibt es Tränen und schwarze Flecken!

Die Frequenz ist zunächst mal egal, die Elli scheint den Wechselstrom-Input abzutasten, insofern ist sie flexibel, evtl ist auch bei der guten Oktave Abstand noch genügend Energie da, Oberwellen dürften besser rausgefiltert sein. DC alleine funktioniert nicht. Spätestens beim Übertrager sollte klar sein, wo der Wechselstrom herkommt. Den Rest macht die Kalibrierung.
Hohe Frequenzen/Oberwellen erscheinen nicht am OP
OP: "Power"-Amplifier/Entkopplung
Vom Prinzip her sollte es für alle Coils so funktionieren, bei der Elli gibt es den Vorteil, dass man anscheinend nur eine Coil simulieren muss für den gesamten Strom, dann haben die beiden anderen 0, und das reicht der Elli.
Beung

Nochmal: das ist Arbeiten unter lebensgefährlicher Spannung!

[Andreas S]

Hallo caldicot, ich versuche mal die Schaltung zu erklären, und zwar beginnend mit dem Operationsverstärker (mit den Kondensatoren und Widerständen): Der Operationsverstärker macht aus einem PWM Signal einen Gleichstrom, dessen Amplitude proportional zum PWM Signal ist. Dieses ist die Grundlage der Simulation des CT Stroms. Aus dem Gleichstrom wird ein Rechteck-Gleichstrom, weil das Programm des Arduino das PWM-Signal im 10ms-Takt ein- und ausschaltet. Dieser Rechteck-Strom (z.B. 10ms 0mA, 10ms 13mA) wird durch einen Transformator zum Wechselstrom. Dieser Wechselstrom ist der simulierte CT Strom. Das Programm des Arduino kann nun die Höhe der Amplitude des Wechselstroms durch Änderung des PWM-Signals verändern, der 10ms-Takt bleibt dabei konstant.
Ich hoffe, der Sinn der Schaltung ist damit deutlich geworden. Ich benutze die Schaltung mit der Elli-Wallbox jetzt seit geraumer Zeit störungsfrei und kann meine Autos schön dem Sonnengang angepasst mit Überschuss-Strom laden.

[caldicot]

Hallo Beung, hallo Andreas,

danke für eure Antworten.
Es ist mir ein bisschen klarer geworden ... Ganz klar ist es mir aber leider immer noch nicht.

Das Frequenzspektrum des 50Hz-PWM Signals hat diskrete Spikes an n*50Hz, wobei n ganzzahlig ist.
Die DC Komponente ist durch n = 0 beschrieben und wird durch den Duty Cycle des PWM Signals bestimmt.
Das RC-Glied hat als Grenzfrequenz ~16Hz. Da der Filter kein perfekter Brickwall-Filter ist, wird nicht nur primär die DC-Komponente erhalten, sondern auch ein gedämpfter Teil der ersten Schwingung bei n = 1, also 50Hz.
Das bedeutet, dass nach dem RC-Glied der Strom nicht exakt konstant gehalten wird, sondern mit einer Frequenz von 50Hz leicht oszilliert (Ripple Effekt).
Nach meinem Verständnis bildet das RC-Glied und der Operationsverstärker demnach einen aktiven Tiefpassfilter.
Der Operationsverstärker gleicht also Verluste des RC-Glieds aus.

Mir ist jedoch nicht klar, welche Funktion der Transistor hat.
Der Transistor wird offenbar mit dem Ausgangsstrom des Verstärkers an der Basis gesteuert.
Je nachdem, ob der Transistor an ist, fließt Strom zwischen Emitter und Kollektor oder nicht.
Welche Aufgabe erfüllt der Transistor an dieser Position?

Auch ist mir nicht klar, ob der Transformator eine andere Aufgabe hat als die galvanische Trennung.
Basierend auf euren Antworten, wird offenbar hier der Wechselstrom erzeugt. Isim vor dem Transformator ist aber nach meinem Verständnis bereits gepulst (Ripple Effekt). Was passiert genau an dem Transformator?

Danke für eure Hilfe.

[Andreas S]

Der Transistor ist derjenige, der die Amplitude des Stromsignals steuert, er wird hier also als regelbarer Widerstand benutzt. Was Du hier so alles an Aspekten ins Feld wirfst, verstehe ich überhaupt nicht. Die Schaltung macht aus einem PWM-Signal einen Gleichstrom und das funktioniert auch ohne Ripley, die besser mit Aliens kämpfen sollte als sich mit Mikroelektronik zu beschäftigen.
Der Transformator ist in die Schaltung aufgenommen worden, weil die Elli sich mit dem Rechteckstrom, der ja vor dem Transformator nur positive Amplituden hat, nicht richtig steuern ließ (Messwerte). Ob nun die Galvanische Trennung oder der Wechselstrom das Problem gelöst hat (oder beides), wissen wir nicht.
Der Brickwall-Filter ist nicht perfekt?! So what? Nobody is perfect!