REGULATOR ELEKTROWNI WIATROWEJ REW-2

Transkrypt

1 REGULATOR ELEKTROWNI WIATROWEJ REW-2 Nowoczesny, sterowany mikroprocesorem regulator elektrowni wiatrowej kontroluje proces ładowania akumulatorów i steruje przetwornicą napięcia xxdc->230ac. Posiada także blok pomiaru prędkości wirnika elektrowni jak i wyjście załączane po przekroczeniu maksymalnej prędkości obrotowej wirnika. Sterownik umożliwia także pomiar napięcia akumulatorów, prądu ładowania oraz oblicza moc chwilową i moc średnią elektrowni wiatrowej. Umożliwia on w standardowej wersji obsługę systemu o napięciu 12VDC lub 24VDC a w wykonaniu specjalnym także na wyższe napięcia DC. Pomiar prądu odbywa się za pomocą zewnętrznego popularnego bocznika 50A 60mV (opcja). Urządzenie steruje także płynnym włączaniem (PWM) zewnętrznego obciążenia (grzałka) po przekroczeniu ustawionego przez użytkownika napięcia akumulatorów co zabezpiecza je przed przeładowaniem. Sterownik posiada wspólny przewód masowy i jest zasilany napięciem +12V z odczepu pierwszego akumulatora (patrz schematy). Dodatkowo ma wejście pomiarowe + POM z odczepu za ostatnim akumulatorem. Sterownik współpracuje z elektrowniami wyposażonym w mostek prostowniczy dające napięcie stałe (DC) i maksymalnej wydajności 30A. Sterownik posiada wyświetlacz lcd z podświetleniem jak i 3 przyciski funkcyjne do obsługi menu. Parametry ustawione przez użytkownika są pamiętane także po odłączeniu zasilania. W czasie normalnej pracy na wyświetlaczu po lewej stronie na górze wyświetlane jest napięcie akumulatorów a poniżej prąd ładowania, natomiast po prawej stronie naprzemiennie są wyświetlane: - na górze: obroty wirnika / stopień włączenia zewnętrznego obciążenia PWM (grzałka) - na dole : moc chwilowa / moc średnia z ostatniej minuty

2 Wyświetlane wartości są aktualizowane co około 2 sekundy z wyjątkiem obrotów które są aktualizowane co około 6 sekund. Moc średnia jest wyliczana co minutę. Także co 2/6 sekund sterownik podejmuje decyzję o włączeniu / wyłączeniu poszczególnych wyjść. Wyjątkiem jest tu wyjście PWM pod które podłączamy zewnętrzne obciążenie grzałkę. Sterownik kilka razy w ciągu sekundy mierzy napięcie akumulatorów i jeśli jest ono wyższe niż próg ustawiony przez użytkownika to zwiększa wartość PWM a jeśli niższe to zmniejsza PWM. Opis wyświetlanych parametrów: 1/ U : napięcie akumulatorów (wejście + POM względem przewodu masowego) wyświetlane z rozdzielczością 0,1V 2/ I : prąd ładowania mierzony na boczniku 50A 60mV wyświetlany z rozdzielczością 0,1A w zakresie 0-30,0 A 3/ PWM : zasilanie odbiornika zewnętrznego (obciążenia-grzałki OBC- ) w zakresie 0-100% mocy grzałki 4/ OBR : obroty wirnika elektrowni wyświetlane z rozdzielczością 10 obr/min w zakresie do 9990 obr/minute 5/ P : moc chwilowa (iloczyn U * I) 6/ Ps : moc średnia z jednej minuty W czasie wyświetlania ekranu głównego funkcje przycisków F1 do F3 są następujące: - F1 : przytrzymanie około 2 sekundy powoduje wejście do menu ustawiania parametrów - F2 : naciśnięcie i zwolnienie powoduje przejście do wyświetlenia liczników. Sterownik wyświetli w pierwszym ekranie licznik Ah oraz Kwh, po kilku sekundach wyświetli drugi ekran zapamiętana najwyższa moc średnia i maksymalne obroty i po kolejnych kilku sekundach wyświetli przypomnienie o możliwości skasowania liczników za pomocą F3. Po chwili sterownik przejdzie do normalnej pracy i wyświetlania ekranu głównego. - F3 : naciśnięcie i przytrzymanie tego przycisku umożliwia podejrzenie ustawionych przez użytkownika wartości parametrów. Ekrany będą zmieniać się co kilka sekund w pętli ukazując kolejne parametry aż do czasu zwolnienia F3 co spowoduje powrót do ekranu głównego. Liczniki. Zakres liczenia to maksymalnie Ah i ,99KWh Po przekroczeniu zakresu licznik jest zerowany i liczy od początku. Co około 8 godzin stan liczników jest zapisywany co pamięci EEPROM sterownika więc w przypadku braku zasilania po ponownym włączeniu zasilania liczenie odbywa się dalej od momentu ostatniego zapisania wartości liczników. Zerowanie liczników jest możliwe w trakcie ich wyświetlania za pomocą przycisku F3.

3 Menu sterownika Podczas wyświetlania ekranu głównego wchodzimy do menu naciskając i przytrzymując ponad 2 sekundy F1. Na chwilę zostanie wyświetlony napis USTAW PARAMETRY po czym kolejno ustawiamy: - USTAW PWM ; ustawiamy próg włączenia obciążenia (grzałka) dla wyjścia OBC-. Przy wzroście napięcia akumulatorów powyżej tego progu zostanie płynnie (PWM) załączone obciążenie co zabezpieczy akumulatory przed przeładowaniem. Jeśli napięcie akumulatorów spadnie poniżej tego progu obciążenie zostanie płynnie wyłączone. Ustawiamy przyciskami F2 i F3 a zatwierdzamy F1. - USTAW OBR ; ustawiamy próg obrotów/minutę przy którym zostanie włączony przekaźnik OBROTY. Jeśli obroty spadną poniżej tego progu przekaźnik zostanie wyłączony. Umożliwia to podłączenie hamulca wirnika czy np. alarmu zewnętrznego. Wyjście przekaźnikowe zwierne bez napięciowe. - WLACZ PR ; ustawiamy próg włączenia przekaźników REMOTE i PRZETWORNICA. Po wzroście napięcia akumulatorów do tego progu nastąpi włączenie przekaźnika REMOTE a przy utrzymaniu się tego napięcia przez czas 2-10 sekund (ustawiany) nastąpi włączanie przekaźnika PRZETWORNICA, - WYLACZ PR ; analogiczny próg wyłączenia przekaźników REMOTE i PRZETWORNICA - OPOZNIENIE PR ; opóźnienie włączenia przekaźnika PRZETWORNICA po przekaźniku REMOTE ( więcej w dziale STEROWANIE PRZETWORNICĄ ). - PODSWIETL. ; wybór czy podświetlenie wyświetlacza lcd ma być włączone na stałe czy też ma być wyłączane po około 1 minucie od ostatniego naciśnięcia dowolnego przycisku.

4 Wszystkie te parametry są pamiętane po odłączeniu zasilania sterownika. Jest możliwość zresetowania tych wartości do ustawień fabrycznych. W tym celu przy odłączonym zasilaniu sterownika należy nacisnąć i przytrzymać przyciski F1, F2 i F3 i trzymając je należy włączyć zasilanie. Odłączając zasilanie należy pamiętać by w ostatniej kolejności odłączyć zasilanie sterownika (złącze +12V oraz przewód masowy) a przy włączaniu zasilania należy te 2 przewody podłączyć w pierwszej kolejności. Montaż i uruchomienie. Sterownik montujemy wewnątrz pomieszczeń w suchym miejscu i z dala od nagrzewających się elementów i urządzeń. Podłączenie przewodów do sterownika dokonujemy wg poniższych schematów dla elektrowni wersji 12VDC lub wersji 24VDC i wyżej. Sterownik wyposażono w przewód masowy zakończony konektorem oczkowym do bocznika 50A 60mV w żadnym wypadku nie należy tego przewodu przedłużać. Odległość między śrubą bocznika przewodu masowego a płytą sterownika powinna być jak najmniejsza. Ważne by zawsze w pierwszej kolejności podłączyć przewód masowy, następnie zasilanie sterownika +12V a dopiero później przewód plusowy pomiarowy +POM i kolejne przewody uważając aby nie zrobić zwarcia. Na przewody plusowe akumulatora, elektrowni, obciążenia należy założyć odpowiednie bezpieczniki. W razie odłączania należy z uwagą kolejno odłączać przewody a na samym końcu odłączyć zasilanie sterownika +12V i przewód masowy. UWAGA. Napięcie zasilania sterownika (przewód masowy oraz +12V ) musi być pobierane z jednego akumulatora 12V (zakres 10-15V). Pomylenie przewodów, podanie za dużych napięć na poszczególne wejścia może spowodować awarię sterownika. Zawsze należy stosować jak najkrótsze przewody połączeniowe i o możliwie dużym przekroju żył. Szczególnie grube przewody stosować pomiędzy akumulatorem a bocznikiem oraz pomiędzy akumulatorami a turbiną wiatrową.

5 Kalibracja woltomierza i amperomierza. Aby sterownik wskazywał poprawnie należy dokonać kalibracji. 1/ Kalibracja woltomierza. Należy podłączyć zasilanie sterownika czyli w kolejności: najpierw przewód masowy a później + 12V. Następnie podłączyć przewód pomiaru napięcia akumulatorów +POM. Schemat dla wersji 12VDC (rys.1)

6 Schemat dla wersji 24VDC (rys.2) Kręcąc potencjometrem PR2 ustawić napięcie na wyświetlaczu lcd zgodne z mierzonym woltomierzem pomiędzy przewodem masowym a wejściem +POM. 2/ Kalibracja amperomierza. Należy analogicznie podłączyć przewody do sterownika wg rysunku 1 (wersja 12VDC) lub rysunku 2 (24VDC). Następnie odłączyć zasilanie sterownika na kilkanaście sekund i trzymając

7 wciśnięty F3 włączyć ponownie zasilanie sterownika (dla wersji 24VDC kolejność wg rysunku od prawej czyli najpierw włączamy minus akumulatora z prawej, dalej plus tego akumulatora, dalej minus akumulatora z lewej i na końcu plus akumulatora z prawej strony na rysunku). Na wyświetlaczu pojawi się napis KALIBRACJA AMPEROMIERZA przy wyłączonym podświetleniu lcd. Zwolnić przycisk F3 i wybrać opcję ZERO (F2). Tutaj należy ustawić punkt zera amperomierza (ustawić 0A przyciskami F2 i F3 i zatwierdzić F1 po czym wybrać KONIEC (F1). Pozostało jedynie skorygować wskazania amperomierza (korekta programowa). W tym celu podłączyć przewody wg rysunku 3 (wersja 12VDC) lub rysunku 4 (24VDC) z wpiętym wzorcowym amperomierzem w minusowy przewód prądnicy. Schemat dla wersji 12VDC (rys.3)

8 Schemat dla wersji 24VDC (rys.4) Przy odłączonym zasilaniu sterownika i odłączonym plusowym przewodzie turbiny należy nacisnąć i przytrzymać F3 a następnie włączyć zasilanie sterownika tak jak poprzednim razem przy ustawianiu zera. Na wyświetlaczu pojawi się napis KALIBRACJA AMPEROMIERZA przy wyłączonym podświetleniu lcd. Zwolnić przycisk F3 i wybrać opcję KOREKTA AMPEROMIERZA (F3). Dopiero teraz podłączamy plusowy przewód turbiny wiatrowej do plusa akumulatora i przyciskami F2 / F3 regulujemy wewnętrzny dzielnik (D) tak by wyświetlany prąd ładowania (I) był zbliżony do prądu wzorcowego amperomierza. Po ustawieniu zatwierdzamy przyciskiem F1 po czym należy wybrać KONIEC (F1).

9 Analogicznie podczas rozłączania najpierw odłączyć turbinę, kolejno wejście +POM i inne wejścia / wyjścia sterownika a na samym końcu zasilanie sterownika ( +12V oraz przewód masowy. Podczas podłączania i regulacji nigdy nie należy dopuścić do sytuacji gdy podawane jest napięcie na wejście pomiarowe +POM podczas gdy nie ma podanego zasilania na sterownik +12V gdyż może to spowodować awarię sterownika. Należy pamiętać że z uwagi na konstrukcję toru pomiarowego jak i tolerancję elementów elektronicznych wskazania woltomierza a szczególnie amperomierza są obarczone pewnym błędem i ich dokładność jest umiarkowana. Oczywiście na podstawie tych wskazań są obliczane pozostałe parametry jak: moc, moc chwilowa, liczniki Ah i kwh. Podczas obliczeń stosuje się zaokrąglanie końcowej wartości w dół. Stosować jak największy przekrój przewodów pomiędzy akumulatorem a bocznikiem oraz do podłączenia obciążenia OBC- jak i turbiny wiatrowej. Stosować jak najkrótsze połączenia przewodami. Pomiar prędkości obrotowej turbiny. Sterownik umożliwia pomiar prędkości obrotowej turbiny i po osiągnięciu ustawionych przez użytkownika obrotów załączenie wyjścia OBROTY. Podawany sygnał na wejście WEJ. IMP w ilości 1 impuls /obrót powinien być dobrej jakości z czujnika optycznego, tranzystorowego, ewentualnie z dobrej jakości kontaktronu (bez drań styków). Wejście jest typu zwiernego NO. Nie wolno podawać żadnych napięć na to wejście z zewnątrz! Aktualizacja pomiaru obr/min jest dokonywana co około 6 sekund. Jeśli odczytane obroty są równe lub większe niż ustalony próg, wtedy załączane jest wyjście OBROTY. Jest to wyjście przekaźnikowe, zwierne NO, bez napięciowe.

10 Rysunek 5 pokazuje przykład podłączenia czujnika pod wejście oraz hamulca pod wyjście.

11 Zabezpieczenie przed przeładowaniem akumulatorów Sterownik posiada wyjście na obciążenie OBC- które jest załączane po przekroczeniu ustawionego napięcia na akumulatorach. Załączenie odbywa się płynnie (PWM) poprzez tranzystor MOSFET. Kilka razy w ciągu sekundy sprawdzane jest napięcie i jeśli jest ono wyższe od ustawionego progu to zwiększana jest wartość PWM a jeśli niższe to zmniejszana. Pełne załączenie od 0 do 100% mocy odbiornika odbywa się w czasie 8-10 sekund. Odbiornikiem powinna być grzałka na napięcie 12V lub 24V ( w zależności od wersji instalacji) i poborze prądu maksymalnie 30A. Jeśli pobór prądu grzałki wynosi ponad 10A należy koniecznie wykorzystać oba piny złącza OBC-. Grzałka jest sterowana od strony minusa czyli swój plus ma na stałe podłączony do akumulatora (poprzez bezpiecznik). Próg załączenia ustawia użytkownik w menu parametrem USTAW PWM. Poniżej przykład podłączenia grzałki. Rysunek nr 6.

12 Sterowanie przetwornicą DC----> 230AC. REW-2 umożliwia sterowanie przetwornicą 12VDC na 230VAC lub 24VDC na 230VAC. Posiada wyjście REMOTE włączające sama przetwornicę - które podłączamy do odpowiedniego wejścia w przetwornicy. Wyjście to jest typu przekaźnikowego, zwierne NO, bez napięciowe. Sterownik posiada też drugie wyjście, PRZETWORNICA które służy do sterowania zewnętrznym stycznikiem przełączającym napięcie SIEĆ/PRZETWORNICA do zasilania dalszych odbiorników 230VAC. Wyjście to także jest typu przekaźnikowego, zwierne NO, bez napięciowe. Zasada sterowania polega na załączeniu przekaźników z wykorzystaniem histerezy napięciowej i czasowej. Użytkownik w menu sterownika ustawia napięcie włączenia/wyłączenia przetwornicy oraz zwłokę czasową. Przekaźnik REMOTE podłączamy do przetwornicy wg jej instrukcji do odpowiedniego wejścia. Jeśli przetwornica go nie posiada często możemy wpiąć się w jej włącznik lub też (poprzez stycznik na odpowiedni prąd) w jej zasilanie DC. Należy to jednak dokładnie sprawdzić w dokumentacji przetwornicy przed jej podłączeniem. Chodzi o to by po załączeniu przekaźnika REMOTE przetwornica rozpoczęła pracę. Przekaźnik PRZETWORNICA służy do sterowania zewnętrznym stycznikiem którego zadaniem będzie przełączanie zasilania 230V z dwóch kierunków wejściowych : sieci domowej lub też przetwornicy napięcia. Na poniższym schemacie ukazano podłączenie wykorzystujące do przełączania napięcia zewnętrzny stycznik z cewką 12VDC zasilany z pierwszego akumulatora instalacji. Powinien to być dobrej jakości stycznik posiadający 2 sekcje jak na schemacie.

13 Przykład sterowania Użytkownik ustawia w menu napięcie włączenia przetwornicy WLACZ PR dla przykładu na 12,0V oraz napięcie wyłączenia przetwornicy WYLACZ PR na 11,0V. Ustawia też zwłokę czasową OPOZNIENIE PR na 8 sekund. Teraz, jeśli napięcie na akumulatorze będzie rosnąć wskutek ładowania i osiągnie 12,0V zostanie natychmiast załączony przekaźnik REMOTE (przetwornica rozpoczyna pracę). Dalej napięcie akumulatora jest sprawdzane w cyklach (co 2 sekundy) i jeśli przez cały ustawiony czas (tu 8 sekund) będzie wynosiło co najmniej 12,0V to po 8 sekundach zostanie załączony przekaźnik PRZETWORNICA który poprzez zewnętrzny stycznik przełączy zasilanie odbiorników 230V z sieci domowej na wyjście 230V przetwornicy. Jeśli jednak w czasie tych 8 sekund napięcie spadnie poniżej 12,0V wtedy przekaźnik REMOTE zostanie wyłączony (wyłączenie przetwornicy). Zabezpiecza to przed szybkimi, niekontrolowanymi zamianami stanów przekaźników jeśli napięcie akumulatorów będzie się wahało w pobliżu ustawionego progu (tu 12,0V). Podobnie wygląda proces wyłączania przetwornicy jeśli została wcześniej w pełni uruchomiona czyli zostały załączone przekaźniki REMOTE i PRZETWORNICA. Co około 2 sekundy jest sprawdzane napięcie akumulatorów, jeśli przez czas około 6 sekund (tu czas ustawiony jest na stałe) napięcie będzie się utrzymywać poniżej ustawionego progu (w przykładzie 11,0V) zostaną wtedy wyłączone jednocześnie przekaźniki REMOTE i PRZETWORNICA (przetwornica zostanie wyłączona a zasilanie 230V przez zewnętrzny stycznik przełączone na sieć

14 domową 230V). Zwłoka 6 sekund zabezpiecza przed przypadkowymi wyłączeniami podczas nagłego i chwilowego obniżenia się napięcia akumulatora np. wskutek podłączenia odbiornika indukcyjnego do akumulatora. Diody sygnalizacyjne led Sterownik posiada 4 diody led, które sygnalizują odpowiednio (od góry): - żółta świecenie ciągłe oznacza załączenie przekaźnika REMOTE - czerwona migająca oznacza włączenie OBC- wyjścia PWM (PWM >0%) - zielona świecenie ciągłe oznacza załączenie przekaźnika PRZETWORNICA - czerwona świecenie ciągłe oznacza załączenie przekaźnika OBROTY Dane techniczne: - zasilanie sterownika (pomiędzy przewodem masowym a +12V ) 12VDC (zakres 10-15VDC) - wejście pomiarowe (pomiędzy przewodem masowym a +POM ) maksymalnie 30VDC - maksymalne obciążenie OBC- PWM 30A 30V - częstotliwość PWM około 2kHz - obciążenie przekaźników REMOTE, PRZETWORNICA i OBROTY max 2A 230V - współpracuje z bocznikiem pomiarowym 50A 60mV - wyświetlacz lcd z podświetleniem, menu w języku polskim - temperatura pracy 0 do +30C - wymiary 20*13 cm, grubość 6cm - waga 500gram Zgodnie z przepisami Ustawy z dnia 29 lipca 2005r. o ZSEiE zabronione jest umieszczanie łącznie z innymi odpadami zużytego sprzętu oznakowanego symbolem przekreślonego kosza. Użytkownik, chcąc pozbyć się sprzętu elektronicznego lub elektrycznego, jest obowiązany do oddania go do punktu zbierania zużytego sprzętu. Powyższe obowiązki ustawowe zostały wprowadzone w celu ograniczenia ilości odpadów powstałych ze zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego oraz zapewnienia odpowiedniego poziomu zbierania, odzysku i recyklingu. W sprzęcie nie znajdują się składniki niebezpieczne, które mają szczególnie negatywny wpływ na środowisko i zdrowie ludzi