Regelprobleme, HM-300 an 24V, Ursache und Beseitigung

[SW-Niko]

Überschwingen und seltsames Regelverhalten ist momentan ja ein großes Thema in der Community. Und auch meine Anlage war davon betroffen. Aber mittlerweile konnte ich die Kernproblematik identifizieren und beseitigen.

Langsam…jetzt nicht euphorisch werden. Es gibt viele verschiedene Ursachen für Regelprobleme und ich habe nur eines und vermutlich auch noch ein sehr spezielles Regelproblem gelöst.

Darum erst mal eine Spezifikation von meinem Regel-Problem.
In meiner (kleinen) Anlage werkelt ein alter HM-300 der über eine 24V Batterie versorgt wird.
Und in dieser Kombination treten Regelprobleme auf. Zum Beispiel liegen die AC Werte weit daneben, das Limit wird nicht eingehalten, Überschwingen und auch permanentes Schwingen obwohl sich der Verbrauch nicht ändert.

Das Kernproblem liegt bei 2 HM-300 Fehlern.

• Die Inverter AC Messung ist ungenau und nicht besonders zuverlässig.
• Die Übertragungsfunktion von Limit [%] auf AC-Leistung [W] ist nicht linear.

Beide Probleme habe ich behoben.

• Die Inverter AC-Messung habe ich durch ein externes Powermeter ersetzt.
• Die nicht lineare Übertragungsfunktion durch eine adaptive Übertragungstabelle ersetzt.

Ergebnis: Die gewünschte Ausgangsleistung wird bei jeder Limit-Änderung ausreichend genau getroffen. Die verbleibende Abweichung beträgt nur noch ca. 0-2W. Ich kann den HM-300 von 20W - 300W mit einer Toleranz von 5W ohne Probleme bei 24V betreiben.

Wen man die lineare Übertragungsfunktion mit der realen Übertragungsfunktion (Übertragungstabelle) vergleicht dann schaut das bei meinem HM-300 folgendermaßen aus.

Jetzt kommt vielleicht die Frage auf: „Schön, aber was hat das mit Schwingen und Regelproblemen zu tun?“

Kleines Beispiel was passiert wenn man die lineare Übertragungsfunktion verwendet:
Ausgangspunkt ist ein Verbrauch von 120W oder ein Limit von 40%.
Jetzt steigt der Verbrauch auf 260W.
Über die lineare Funktion gerechnet sind das ein Limit von 87%.
Weil der Inverter aber nicht linear arbeitet kommt bei 87% an seinem AC Ausgang 320W heraus.
Der Verbrauch ist immer noch bei 240W, also kommt vom Powermeter(1) 320W-240W=80W „Bitte um 80W reduzieren“
240W-80W=160W (53%) einstellen.
Der Inverter macht bei 53% die geforderten 160W.
Nun stellt das Powermeter(1) fest es sind 240W-160W=80W zu wenig.
Also wieder 240W (87%) einstellen.
Jetzt macht der Inverter wieder 320W
Und so schwingt das System dann munter vor sich hin, obwohl der Verbrauch sich nicht ändert.

Gleiches Beispiel mit Übertragungstabelle:
Der Inverter steht wieder auf 40% und das sind mit der Übertragungstabelle ebenfalls 120W.
Jetzt steigt der Verbrauch auf 240W.
Über die Korrekturtabelle gerechnet ist das ein Limit von 72%.
Diese 72% ergeben am Inverter AC Ausgang die gewünschten 240W.
Passt. Kein Nachregeln und kein Schwingen.

Jetzt muss ich nur noch erklären wie ich zu der Übertragungstabelle komme. Genauer gesagt wie ich zu der adaptiven Übertragungstabelle komme.
Eigentlich muss ich gar nichts machen. Meine Software ermittelt die richtigen Werte automatisch aus dem laufenden Betrieb. Immer wenn der Inverter ein neues Limit einstellt und das Powermeter(2), den dazugehörenden AC-Wert liefert, dann wird das Wertepaar in der Übertragungstabelle über eine Mittelwertbildung eingetragen.
Die Übertragungstabelle wird mit der Zeit immer genauer und passt sich laufend an, falls Temperatur, Batteriespannung und Änderung am AC-Netz die Übertragungsfunktion beeinflussen. (Deshalb ist es eine adaptive Übertragungstabelle)

Wen man die beiden Kurven genauer betrachte dann kann man folgendes Erkennen.

• Wenn man den Inverter auf 50W – 180W begrenzt, dann benötigt man keine Übertragungstabelle, weil beide Berechnungen annähernd das gleiche Ergebnis liefern.
• Wenn man die Toleranz auf ca. 10W einstellt dann reicht es aus, wenn man den Inverter auf 25W – 220W begrenzt.

Alles klar? Gibt es noch Fragen?

[Manos1966]

Jesus! 😱 RESPEKT! 🥇

Verstehe ich es jetzt richtig, das Problem ist 24V bezogen, das heisst bei 48V das Problem existiert nicht? 🤔

[SW-Niko]

Hallo @Manos1966 ,

das Problem ist 24V bezogen, das heisst bei 48V das Problem existiert nicht?

Das kann ich nicht sagen. Ich müsste erst mal meinen HM-300 an 48V betreiben und schauen wie er sich dann verhält.
Und wie linear andere Inverter oder andere Inverter Softwareversionen oder Hardwareversionen sich verhalten weiß ich nicht.
Wenn ich aber schaue was andere melden, die mit 24V arbeiten dann liegt die Vermutung schon sehr nahe das hauptsächlich 24V Systeme betroffen sind.

Ich formuliere es mal so:
Immer wenn die Differenz zwischen der "realen Inverter AC Leistung" und der "linear berechneten Inverter Leistung" mehr als die konfigurierte Toleranz beträgt dann wird ein zusätzlicher Regelschritt gemacht.

Und jeder zusätzliche Regelschritt führt nicht zwangsläufig zu einem Schwingen aber er kostet etwas Performanz.

[spcqike]

Sehr schön. Und sehr interessant.

Wie voll war deine Batterie zum Zeitpunkt der Aufnahme da? Kann es sein, dass sie so ungefähr 22V unter der Last hatte?

Dass die wechselrichter Probleme machen, wenn der shunt am MPPT „in die Sättigung“ geht, ist ja bereits öfter aufgekommen. Im falle des HM-300 sind das so 11.5A, die fließen können. Danach kann er ja nicht mehr sauber regeln oder überhaupt sinnvoll messen.

Die Problematik sollte es mit 48V oder Solar Systemen jedoch nicht geben. (Wahrscheinlich auch nicht bei 36V) Daher würde ich die gemeldete inverter AC Leistung eigentlich als hinreichend genau betrachten. Zumindest solange man keine 24V only nutzt (:

Auf der anderen Seite sieht man im unteren Bereich <20% ebenfalls die „unterdeckung“, die mir mit meinem HMS-2000 auch aufgefallen ist. Wobei das Problem bei mir nur bis 15% / 300W besteht.

[SW-Niko]

Hallo @jpbuxde,
ich dachte mir schon das sich bald jemand mit dem gleichen Symptomen meldet. 👍
Momentan bin ich ja noch in der Testphase aber bis jetzt schaut es verdammt gut aus.

Ich habe beide ich nach oben hin im DPL begrenzt (HM300 220W

Das deckt sich sehr gut mit meinem HM-300.

kann jemand wie ich ,der die gleichen Probleme sowohl mit einem HM300 als auch mit einem HM600 hat ,deine Lösung nachbauen?

Die notwendigen Softwareänderungen habe ich ziemlich grob rein gestrickt. Das kann ich so auf keinen Fall freigeben.
Hmmm... Ich muss jetzt erst mal meine anderen PR's fertig bringen dann sehen wir weiter.

Vielleicht stellt sich ja heraus das auch 48V Systeme einen Vorteil davon haben?. Und wenn das auch mit der internen AC Messung funktioniert dann ist ja ein reines Software Feature.

@spcqike
Du schreibst das dein HMS-2000 bei kleinen Leistungen ein Problem hat. Kannst du das mal etwas genauer beschreiben?
Oder hast du vielleicht sogar eine gemessene Übertragungsfunktion? Mich würde interessieren wie linear Inverter an 48V arbeiten.

[spcqike]

@SW-Niko
Das findest du hier
#1087 (comment)

ich habe allerdings keine Batterie. Nur solar. (870Wp pro MPPT, an der Sonne lag es in dem Test nicht ;) )

Wenn ich mich recht erinnere hat Andreas letztens was ähnliches gemessen und er nutzt ne Batterie. Müsste man hier mal raus suchen (:

[jpbuxde]

@SW-Niko
ok,
wenn du Infos brauchst oder ich dir mit Beobachtungen /Test helfen kann....gerne
Jürgen

[SW-Niko]

@spcqike
Interessant. 🤔 Im unteren Bereich gibt es also durchaus nennenswerte Abweichungen. Hast du auch Daten vom oberen Bereich?
Noch eine Frage. Gibt es vom Inverter eine Information das er gerade limitiert? Ansonsten wird es schwierig so ein Feature für solarbetriebene Inverter anzubieten.

@jpbuxde
Vielen Dank für dein Angebot. Das deine beiden HM bei 24V ebenfalls ein Problem haben reicht vorerst als Information. 👍

[spcqike]

Nein, belastbare Daten habe ich dazu nicht. Wenn die Sonne mal wieder raus kommt, kann ich das testen. Wird aber wohl noch ein paar Monate dauern :D die paneele liegen nicht ideal.
Nein, soweit ich weiß gibt es kein Feedback, dass er bereits limitiert.