Tema: Control de excedentes por variación de frecuencia SMA, en base al Carlotrón.

Este hilo es como continuación de este otro.

Iniciado por carlos6025

¿Y que tal si el arduino fuese capaz (y lo es) de detectar los cambios de frecuencia del S.Boy, para controlar la potencia excedente ?


Estoy seguro que se podría hacer. Además, arduino tendría información precisa de la cantidad de potencia absoluta a derivar. Con lo cual no necesitaría hacer un barrido de 0 a 100%. Tendría un tiempo de respuesta más rápido.
El tema está en la programación...
Voy a enterarme bien el tema de la variación de frecuencia de los SMA...

Iniciado por skolly

yo mismo te explico... el inversor de aislada (s.island) trabaja siempre a 50,00 hz. según programación, puedes darle una rampa para que empiece a limitar la potencia a razón W/Hz o %/Hz.
Yo lo tengo configurado en W/Hz porque tras muchas pruebas vi que era más rápido y tardaba menos en regular cuando cambian los consumos y hay excedentes.
Exactamente no he calculado cuántos W corresponden a cada 0,01 Hz (que es el mínimo escalón de frecuencia que puede ir cambiando). Supongo que cada 0,01 Hz debe ser un 1% de la potencia real (sin limitar) del inversor en ese momento. Por ejemplo... Potencia real 4600W, necesidad de potencia (carga baterías+ consumo de casa) 1200W... Cada 0,01 Hz son 46W... con lo cual, si sobran 4600-1200=3400W... son 50,74 Hz...
Ahora bien, si dices que se puede meter al arduino un modulito que rastree la freq, y en base a esta, genere la señal del carlotrón, sería la leche... siempre y cuando la respuesta de la frecuencia a los cambios de potencia sea tan instantánea como la señal del midnite o la tensión de las baterías... tengo un multímetro con medidor de frecuencia... aunque algo rudimentario, a ver si hoy puedo medirlo...

Iniciado por carlos6025

OK. Buena información. Déjame que lo analice y lo comentamos.

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ESEPERAO nos podría echar una mano con este asunto

La idea es que arudino sea capaz de "ver" la frecuencia de la red que genera un inversor, y en base a las variaciones de frecuencia, lanzar órdenes PWM a las etapas de potencia para variar la potencia enviada a los termos.

pues a ver qué podemos ir aportando... de momento estoy aquí en casa esperando que las baterías dejen de tragar para ver cómo va la freq...

OK.

Lo que he estado pensando, es que no se si será posible hacerlo, te explico:
- La frecuencia es aumentada por el SI cuando hay excedentes. En ese momento, el S.boy capa su producción porque "ve" un aumento de frecuencia. Si el arduino es capaz de "ver" ese aumento de producción, y de derivar potencia al termo, la frecuencia volverá a bajar, con lo cual, arduino dejará de enviar potencia al termo. Vamos, un bucle de arranque-paro-arranque-paro.


- Otro problema que veo es con la velocidad de procesamiento del micro del arduino. Estamos hablando de 0,01Hz. Eso corresponde a una diferencia relativa de 4 microsegundos!! Ufff!! no se yo... lo veo muy poco para que el arduino lo pueda procesar. En estos casos es cuando necesitamos la ayuda de un especialista . No se si yo sabré manejar esta situación. Se intentará...
El arduino UNO trabaja a 16Mhz. Pero haya otro arduino, el DUE, bastante más avanzado, que trabaja a 84Mhz. Lo que pasa es que es un poco "especial", y tendría que enterarme un poco más de su funcionamiento.



Con respecto al primer problema, la solución que le veo es que el carlotrón para SMA trabaje con el mismo concepto que el carlotron + regulador. Es decir, que cuando "vea" que la frecuencia aumenta, desvíe potencia a termo, sin considerar el valor absoluto de potencia a derivar.

Iniciado por carlos6025

OK.

Lo que he estado pensando, es que no se si será posible hacerlo, te explico:
- La frecuencia es aumentada por el SI cuando hay excedentes. En ese momento, el S.boy capa su producción porque "ve" un aumento de frecuencia. Si el arduino es capaz de "ver" ese aumento de producción, y de derivar potencia al termo, la frecuencia volverá a bajar, con lo cual, arduino dejará de enviar potencia al termo. Vamos, un bucle de arranque-paro-arranque-paro.

Esto se resuelve con un control PID ( Proporcional, Integrativo y Derivativo ), fácilmente implementable en lenguaje C, te puedo pasar algún ejemplo, no son demasiado complicados.

Iniciado por carlos6025

- Otro problema que veo es con la velocidad de procesamiento del micro del arduino. Estamos hablando de 0,01Hz. Eso corresponde a una diferencia relativa de 4 microsegundos!! Ufff!! no se yo... lo veo muy poco para que el arduino lo pueda procesar. En estos casos es cuando necesitamos la ayuda de un especialista . No se si yo sabré manejar esta situación. Se intentará...
El arduino UNO trabaja a 16Mhz. Pero haya otro arduino, el DUE, bastante más avanzado, que trabaja a 84Mhz. Lo que pasa es que es un poco "especial", y tendría que enterarme un poco más de su funcionamiento.

Con 16Mhz tienes de sobras, creo yo. Claro que depende de como hayas escrito el programa, se tiene que hacer con tareas que se ejecuten de forma rápida pero que no se quede embuclado ( tiene un nombre pero eso no me acuerdo ), por ejemplo esperando que el bus I2C termine... ( es que este es muy lento comparado con otros ).

El SI trabaja por defecto en 50 Hz cuando no hay excedentes y en la rampa de 51 - 52 Hz cuando hay excedentes.
Veo dos posibilidades para gestionar los excedentes mediante Arduino.
La primera sería desconectar cualquier consumo de excedente para rastrear en qué frecuencia se queda para entonces, mediante lógica, conectar un consumo y/u otro a base de lo que ha calculado como potencia de excedentes a partir de la frecuencia. Habría que hacer un rastreo cada par de segundos o algo así para evitar descargas demasiado fuertes con pasos de nubes etc.
La segunda sería simplemente decirle al Carlotrón que cuando la frecuencia esté por encima de 51 Hz que suba la potencia de los consumos conectados y cuando esté por debajo de 51 Hz que baje la potencia. Sería prácticamente igual que usar la señal de un relé on/off de un regulador para la regulación del Carlotrón.

Iniciado por Hlebtomane

El SI trabaja por defecto en 50 Hz cuando no hay excedentes y en la rampa de 51 - 52 Hz cuando hay excedentes.
Veo dos posibilidades para gestionar los excedentes mediante Arduino.
La primera sería desconectar cualquier consumo de excedente para rastrear en qué frecuencia se queda para entonces, mediante lógica, conectar un consumo y/u otro a base de lo que ha calculado como potencia de excedentes a partir de la frecuencia. Habría que hacer un rastreo cada par de segundos o algo así para evitar descargas demasiado fuertes con pasos de nubes etc.
La segunda sería simplemente decirle al Carlotrón que cuando la frecuencia esté por encima de 51 Hz que suba la potencia de los consumos conectados y cuando esté por debajo de 51 Hz que baje la potencia. Sería prácticamente igual que usar la señal de un relé on/off de un regulador para la regulación del Carlotrón.

Y por ejemplo, si esta a 50,5 Hz también significa que tiene excedentes o hay ahi una zona muerta o de histéresis ?

Si la variación de frecuencia es lineal, se puede hacer un control preciso y lineal sin saltos, de eso se encargaría el control PID, notar que un microprocesador puede medir con bastante resolución el período de la señal de 50Hz ( diría que del orden de pocos microsegundos de incertidumbre sólo ), eso si , con la adaptación física de la señal, detector de paso por cero, por ejemplo, u otros circuitos más complejos que hay.

Iniciado por oxid

Esto se resuelve con un control PID ( Proporcional, Integrativo y Derivativo ), fácilmente implementable en lenguaje C, te puedo pasar algún ejemplo, no son demasiado complicados.

Ok. Si me lo pasas, te lo agradezco. Por lo menos para aprender un poco más.

Iniciado por oxid

Con 16Mhz tienes de sobras, creo yo. Claro que depende de como hayas escrito el programa, se tiene que hacer con tareas que se ejecuten de forma rápida pero que no se quede emblucado ( tiene un nombre pero eso no me acuerdo ), por ejemplo esperando que el bus I2C termine... ( es que este es muy lento comparado con otros ).

OK. Entiendo lo que me quieres decir. A las malas, se puede poner otro arduino. Uno dedicado exclusivo al tema de la frecuencia, y otro a la gestión y control de los excedentes . Total, por 8 euros más que cuesta un arduino...

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Iniciado por Hlebtomane

El SI trabaja por defecto en 50 Hz cuando no hay excedentes y en la rampa de 51 - 52 Hz cuando hay excedentes.
Veo dos posibilidades para gestionar los excedentes mediante Arduino.
La primera sería desconectar cualquier consumo de excedente para rastrear en qué frecuencia se queda para entonces, mediante lógica, conectar un consumo y/u otro a base de lo que ha calculado como potencia de excedentes a partir de la frecuencia. Habría que hacer un rastreo cada par de segundos o algo así para evitar descargas demasiado fuertes con pasos de nubes etc.

Pero vuelvo a lo mismo. Cuando el SI detecte más carga (los termos), volverá a bajar la frecuencia. Para poder hacer el rastreo, los termos tiene que estar desconectados. Eso significa, enciende-apaga-enciende-apaga cada 2 segundos

Iniciado por carlos6025

Ok. Si me lo pasas, te lo agradezco. Por lo menos para aprender un poco más.

Dame un día para 'desenterrarlo' y 'extraerlo', aunque si te explico el concepto seguro que lo escribes en un periquete

Iniciado por carlos6025

OK. Entiendo lo que me quieres decir. A las malas, se puede poner otro arduino. Uno dedicado exclusivo al tema de la frecuencia, y otro a la gestión y control de los excedentes . Total, por 8 euros más que cuesta un arduino...

Bueno, reconozco que soy un maniático de la optimización, poner otro Arduino me parece una herejía ( palabra tomada del compañero mjrosg ). Yo creo que con uno de 16 Mhz de sobras !, pero recalco que depende de como hayas escrito todo el programa. Yo hice varios en dispositivos de 8 bits a 16 Mhz y hasta menos..
¿ Cómo llevas el tema de la programación de las interrupciones del Arduino ?

Iniciado por oxid

¿ Cómo llevas el tema de la programación de las interrupciones del Arduino ?

No va mal. Se que existen. Se como se manejan. He hecho algo con ellas (no mucho). No son muy complicadas. Pero parece ser que el uso de ellas trastorna las salidas PWM. Por eso no me quise meter con ellas para el tema del carlotron.

Iniciado por carlos6025

Pero vuelvo a lo mismo. Cuando el SI detecte más carga (los termos), volverá a bajar la frecuencia. Para poder hacer el rastreo, los termos tiene que estar desconectados. Eso significa, enciende-apaga-enciende-apaga cada 2 segundos

A ver, el concepto del control PID, para entendernos, incluye el efecto 'memoria', que sería la parte integrativa, es decir, el tiempo pasado ha ido sumando el error y acumulando, obligando al control a ir reaccionando para compensar este error, hasta hacerlo 0 o hacerlo fijo, depende del tipo control.
Esto sería asimilable a un control de posición y con un sistema como el PID de orden 1 se puede anular, con su constante de tiempo ( va a tardar a reaccionar un tiempoX que depende de varios términos de la formulita y del tiempo de muestreo que tengas ), y se puede optimizar su respuesta en tiempo jugando con las constantes de cada término, el Proporcional, el Integrativo y el diferencial.

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Bueno, yo con todo esto he supuesto que los termos se atacan con un carlotrón, sino no tiene sentido lo que digo.

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Iniciado por carlos6025

No va mal. Se que existen. Se como se manejan. He hecho algo con ellas (no mucho). No son muy complicadas. Pero parece ser que el uso de ellas trastorna las salidas PWM. Por eso no me quise meter con ellas para el tema del carlotron.

Es que para medir el periodo ( o sea la frecuencia ) sólo te hace falta un timer y un pin con una ( o dos ) interrupción(es), una por flanco o por cambio de nivel lógico, esta sólo tiene que ir anotando el valor actual del timer, y la otra interrupción tiene que anotar que el timer ha rebosado, sumando el contador en el parcial del período. O sea, serían muy rápidas y poca carga.

Iniciado por carlos6025

OK.

Lo que he estado pensando, es que no se si será posible hacerlo, te explico:
- La frecuencia es aumentada por el SI cuando hay excedentes. En ese momento, el S.boy capa su producción porque "ve" un aumento de frecuencia. Si el arduino es capaz de "ver" ese aumento de producción, y de derivar potencia al termo, la frecuencia volverá a bajar, con lo cual, arduino dejará de enviar potencia al termo. Vamos, un bucle de arranque-paro-arranque-paro.


- Otro problema que veo es con la velocidad de procesamiento del micro del arduino. Estamos hablando de 0,01Hz. Eso corresponde a una diferencia relativa de 4 microsegundos!! Ufff!! no se yo... lo veo muy poco para que el arduino lo pueda procesar. En estos casos es cuando necesitamos la ayuda de un especialista . No se si yo sabré manejar esta situación. Se intentará...
El arduino UNO trabaja a 16Mhz. Pero haya otro arduino, el DUE, bastante más avanzado, que trabaja a 84Mhz. Lo que pasa es que es un poco "especial", y tendría que enterarme un poco más de su funcionamiento.



Con respecto al primer problema, la solución que le veo es que el carlotrón para SMA trabaje con el mismo concepto que el carlotron + regulador. Es decir, que cuando "vea" que la frecuencia aumenta, desvíe potencia a termo, sin considerar el valor absoluto de potencia a derivar.

acabo de comprobar en casa la velocidad de respuesta de la frecuencia al conectar un calefactor de 2500W... pasa de 50,4 Hz a 50 Hz en menos de un seg... cuando paras el calefactor, aumenta en unos 2 o 3 seg a los 50,4 Hz...
El problema con su solución que comentas, no se da también en el caso del regulador? Es que creo que realmente es lo mismo, frec>50 Hz, activa termo, Frec = 50Hz lo desactiva... en el regulador, salida de pulsos = activa termo, entonces deja de dar pulsos y se desactiva... también es un bucle...

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Iniciado por Hlebtomane

El SI trabaja por defecto en 50 Hz cuando no hay excedentes y en la rampa de 51 - 52 Hz cuando hay excedentes.
Veo dos posibilidades para gestionar los excedentes mediante Arduino.
La primera sería desconectar cualquier consumo de excedente para rastrear en qué frecuencia se queda para entonces, mediante lógica, conectar un consumo y/u otro a base de lo que ha calculado como potencia de excedentes a partir de la frecuencia. Habría que hacer un rastreo cada par de segundos o algo así para evitar descargas demasiado fuertes con pasos de nubes etc.
La segunda sería simplemente decirle al Carlotrón que cuando la frecuencia esté por encima de 51 Hz que suba la potencia de los consumos conectados y cuando esté por debajo de 51 Hz que baje la potencia. Sería prácticamente igual que usar la señal de un relé on/off de un regulador para la regulación del Carlotrón.

no tiene pq ser de 51 a 52 Hz... yo pondría directamente, en cuanto sube de 50,00 Hz, hay excedentes... es lo que acabo de decir arriba, sería casi como usar la señal de la tensión de las baterías.

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Iniciado por oxid

Y por ejemplo, si esta a 50,5 Hz también significa que tiene excedentes o hay ahi una zona muerta o de histéresis ?

Es que se puede programar el sistema para que empiece a limitar potencia a 50,01 o a 51,01... o a la freq que quieras... pero consideremos que es a partir de 50,01, al menos yo siempre lo he tenido así....

Iniciado por oxid

A ver, el concepto del control PID, para entendernos, incluye el efecto 'memoria', que sería la parte integrativa, es decir, el tiempo pasado ha ido sumando el error y acumulando, obligando al control a ir reaccionando para compensar este error, hasta hacerlo 0 o hacerlo fijo, depende del tipo control.
Esto sería asimilable a un control de posición y con un sistema como el PID de orden 1 se puede anular, con su constante de tiempo ( va a tardar a reaccionar un tiempoX que depende de varios términos de la formulita y del tiempo de muestreo que tengas ), y se puede optimizar su respuesta en tiempo jugando con las constantes de cada término, el Proporcional, el Integrativo y el diferencial.

Creo entenderte.

Iniciado por oxid

Es que para medir el periodo ( o sea la frecuencia ) sólo te hace falta un timer y un pin con una ( o dos ) interrupción(es), una por flanco o por cambio de nivel lógico, esta sólo tiene que ir anotando el valor actual del timer, y la otra interrupción tiene que anotar que el timer ha rebosado, sumando el contador en el parcial del período. O sea, serían muy rápidas y poca carga.

Esto lo entiendo mejor. Una interrupción cada vez que el ciclo pase por cero. A partir de ahí, contar hasta el siguiente. Y calcular cuanto a durado para saber la frecuencia o duración del periodo.

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Os dejo, me voy a comer. Por esta mañana ya he tenido bastante información...

Iniciado por skolly

acabo de comprobar en casa la velocidad de respuesta de la frecuencia al conectar un calefactor de 2500W... pasa de 50,4 Hz a 50 Hz en menos de un seg... cuando paras el calefactor, aumenta en unos 2 o 3 seg a los 50,4 Hz...
El problema con su solución que comentas, no se da también en el caso del regulador? Es que creo que realmente es lo mismo, frec>50 Hz, activa termo, Frec = 50Hz lo desactiva... en el regulador, salida de pulsos = activa termo, entonces deja de dar pulsos y se desactiva... también es un bucle...

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no tiene pq ser de 51 a 52 Hz... yo pondría directamente, en cuanto sube de 50,00 Hz, hay excedentes... es lo que acabo de decir arriba, sería casi como usar la señal de la tensión de las baterías.

El único 'pero' sería determinar cuando el sistema no tiene suficiente potencia para aguantar en un punto de equilibrio, por ejemplo si le estamos inyectando excedentes y de repente viene una nube...
me explico:

Con un sistema de regulación así, 'podríamos' llegar a regular los excedentes para aprovechar hasta el último W, imaginemos que el sistema se ha estabilizado derivando 2000W a excedentes, y el bucle PID a través del Arduino-Carlotrón ha conseguido estabilizar la frecuencia a 50,00 Hz enviando la correrspondiente señal de control al carlotrón, entonces ¿ qué pasa si llega una nube y la potencia FV disponible baja en picado ?

El SI no va a bajar de frecuencia para decir que tiene demasiada carga... con lo que el SB supongo que chupará de baterías para entregar toda la carga que le demandamos ( corregirme si no lo he entendido bien), esto no nos interesa. Soluciones:
1.- Establecer un umbral a 50,02 o el valor que determinemos experimentalmente, así si el SI baja a 50,00 el Arduino determinará que hay que disminuir excedentes. Esto significará que NO estaremos aprovechando todo el excedente disponible ( El que iría de 50,00 a 50,02 Hz por ejemplo).
2.- Poner un shunt en las baterías para determinar si ha variado significativamente la corriente, o lo más importante, que no se estén descargando para evitar ciclado. Esto tiene el inconveniente de que complica la circuitería y el programa del Arduino, aunque se puede adoptar como una medida de seguridad.

Iniciado por oxid

El único 'pero' sería determinar cuando el sistema no tiene suficiente potencia para aguantar en un punto de equilibrio, por ejemplo si le estamos inyectando excedentes y de repente viene una nube...
me explico:

Con un sistema de regulación así, 'podríamos' llegar a regular los excedentes para aprovechar hasta el último W, imaginemos que el sistema se ha estabilizado derivando 2000W a excedentes, y el bucle PID a través del Arduino-Carlotrón ha conseguido estabilizar la frecuencia a 50,00 Hz enviando la correrspondiente señal de control al carlotrón, entonces ¿ qué pasa si llega una nube y la potencia FV disponible baja en picado ?

El SI no va a bajar de frecuencia para decir que tiene demasiada carga... con lo que el SB supongo que chupará de baterías para entregar toda la carga que le demandamos ( corregirme si no lo he entendido bien), esto no nos interesa. Soluciones:
1.- Establecer un umbral a 50,02 o el valor que determinemos experimentalmente, así si el SI baja a 50,00 el Arduino determinará que hay que disminuir excedentes. Esto significará que NO estaremos aprovechando todo el excedente disponible ( El que iría de 50,00 a 50,02 Hz por ejemplo).
2.- Poner un shunt en las baterías para determinar si ha variado significativamente la corriente, o lo más importante, que no se estén descargando para evitar ciclado. Esto tiene el inconveniente de que complica la circuitería y el programa del Arduino, aunque se puede adoptar como una medida de seguridad.

Don't worry...
El sistema sma está pensado para que la frecuencia suba por excendentes, pero TAMBIÉN BAJE POR DÉFICIT BRUSCO...
Me explico, cuando el sistema está estable, está a 50 hz, cuando hay excedentes aumenta a 50,xx... Y cuando hay déficit (se aumentan las necesidades de potencia desde baterías), la frecuencia disminuye durante unos segundos a 49,xx Hz hasta que en varios segundos el sistema se estabiliza y vuelve a quedarse en 50,00Hz...
O sea que la misma naturaleza de trabajo del sistema da la solución al "problema" que planteas.
ahora sólo falta traducir esto a lenguage C y los eruditos de arduino y de la programación hagan magia.
La verdad es que me encantaría ser testigo desde el embrión de la idea al producto final...
A ver si empiezo a leer algo de arduino, parece que se pueden hacer maravillas con él.

Iniciado por skolly

Don't worry...
El sistema sma está pensado para que la frecuencia suba por excendentes, pero TAMBIÉN BAJE POR DÉFICIT BRUSCO...
Me explico, cuando el sistema está estable, está a 50 hz, cuando hay excedentes aumenta a 50,xx... Y cuando hay déficit (se aumentan las necesidades de potencia desde baterías), la frecuencia disminuye durante unos segundos a 49,xx Hz hasta que en varios segundos el sistema se estabiliza y vuelve a quedarse en 50,00Hz...
O sea que la misma naturaleza de trabajo del sistema da la solución al "problema" que planteas.
ahora sólo falta traducir esto a lenguage C y los eruditos de arduino y de la programación hagan magia.
La verdad es que me encantaría ser testigo desde el embrión de la idea al producto final...
A ver si empiezo a leer algo de arduino, parece que se pueden hacer maravillas con él.

Pues como no he tenido el gusto de tener ningun SMA, creia que no bajaba de 50,00 !!
Entonces Don't Worry !! el error negativo de frecuencia va a compensar el punto de trabajo !

Qué estrecho va a ser el margen para gobernar eso...

Guauh!!

Me quito el sombrero Carlos!!Enhorabuena por el currazo!!

Yo tengo SMA, con bucle en alterna, la verdad vendría genial tu invento, si puedo ayudarte pues no lo dudes!!

Gracias!!

Ya muchos microcontroladores de 8bits como por ejemplo el ATMEGA128 disponen de captura de timer por flanco en pin entrada, eso a una frecuencia de sólo 1Mhz de timer ( 1 microsegundo de período) supondría una resolución de 1/20.000 para un período de 20mS, aunque estamos de acuerdo que la medida del supuesto paso por cero o referencia no va a ser del todo limpia...
porque la onda de 50Hz a menudo viene 'sucia', y más cerca del paso por cero. Habrá que filtrar o promediar varios ciclos.

Iniciado por Gabriel 2015

Qué estrecho va a ser el margen para gobernar eso...

Se puede configurar para que la frecuencia en excentes trabaje entre 50,01 y 55 hz...

Quizás con la pinza amperimétrica la señal sea más tratable

Iniciado por Gabriel 2015

Quizás con la pinza amperimétrica la señal sea más tratable

a qué te refieres... a lo del minipanel?

No, la pinza sería para medir la frecuencia.

O sea para la señal que necesita leer el arduinose emplearía una pinza... La verdad es que a falta de diseñar el programa, que no tengo conocimiento de hacerlo con el arduino, el procedimiento sería.
si freq = 50,00 hz then señal carlotron = 0
si freq > 50,00 hz then señal carlotron = incremento según factor de aceleracion.
Goto inicio bucle...
Ahora pasarlo a C... :-)

Claro, cada ciclo tiene un flanco de subida y uno de bajada. Si el conteo es mayor que 100 cada segundo, pues a derivar.