PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

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PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#1

Mensaje por Mleon »

CAPITULO 0 - INTRODUCCION Y OBJETIVO DEL BRICO PVControl+

Hola a todos

Como algunos sabéis hace un tiempo inicie un Brico para la Monitorización y Control de una instalación FV

El Brico ha evolucionado bastante desde sus inicios gracias a múltiples aportaciones, siendo absolutamente relevante la participación de Nikitto que me "picó" para que nos metiéramos con esto de la nuevas tecnologías (Raspberry, Linux, Python, Php, etc)...incluso ya tenemos Logo (gracias a Luisetrix), distintas versiones de PCB, muchos tipos de gráficos, etc
PVControl+.PNG
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El Brico sigue vivo pero, por sencillez de exposición y seguimiento, voy a intentar dividirlo en varias categorías dependiendo de la configuración FV que se tenga

A) Sistema FV aislado estándar (Placas, Baterías, Regulador, Inversor)

B) Sistema FV aislado con Híbrido (Placas, Baterías, Híbrido)

C) Sistema FV con apoyo de red sin baterías

.....

Incluso en FV es bastante habitual tener una combinación de varios tipo (Híbrido mas otro Regulador por ejm)

En este hilo la idea es explicar el Brico para un sistema tipo A) que es el que ha servido de base para el resto de configuraciones, dejando para otros hilos las otras opciones


Intentando empezar por el principio.....

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE DISEÑO

1) OBJETIVOS DEL BRICO PVControl+ para Sistemas Aislados con Placas+Batería+Regulador+Inversor

Los objetivos de funcionalidad del Brico han sido los siguientes:

- Capacidad de Monitorización de los parámetros relevantes de la Instalación FV tales como:

* Voltaje de Batería(Vbat)
* Intensidad de/a Batería (Ibat)
* Intensidad generadas por las Placas que sale del regulador (Iplaca)
* Voltaje en las placas (Vplaca)
* Temperatura de Batería (Temp)
* .....

Midiendo los parámetros anteriores lógicamente se pueden calcular otros valores relevantes de la instalación FV:

* Estado de Carga de la Batería (SOC)
* Wh de producción de Placas (por día, semana, mes ...)
* Wh de consumo (por día, semana, mes ...)
* Ah o Wh positivos y negativos de ciclado de la batería (por dia, semana, mes ...)
* Máximos, Mínimos y Valores medios de los parámetros
* .....


- Capacidad de Control

* Posibilidad de apagar/encender cualquier numero de relés (localmente o via WIFI) por cualquier numero de condiciones tanto de valores de la FV como de horario
* Posibilidad de utilizar los excedentes reales de la FV mediante el control de potencia AC a una carga resistiva (termo, calefacción....)

- Acceso local y remoto

El Brico debe funcionar sin tener acceso a Internet, pero si hay conectividad exterior se puede aprovechar para monitorización y/o control

- Brico independiente del modelo del equipamiento FV

El Brico no debe depender de la marca o modelo de los distintos componentes instalados (Regulador, Inversor,...)


2) CRITERIOS DE DISEÑO HW

* Como "cerebro" central una Raspberry Pi lo que nos permite un buen compromiso entre funcionalidad (base de datos, servidor web, broker MQTT,...) y consumo (dado que va a estar continuamente encendida)

* Para control de los relés vía wifi usamos un NodeMCU que es barato y tiene suficiente capacidad

* Aunque no es estrictamente necesario, por facilidad de instalación se ha diseñado una PCB que simplifica el montaje del Brico

3) CRITERIOS DE DISEÑO SW

* Uso de SW libre preferentemente de uso genérico (linux,python, php, MariaDB,..) o en todo caso con posibilidad de uso sin fines comerciales (Gráficos Highchart)

* También se usa si se tiene acceso a internet el almacenamiento y monitorización en la nube (PVOutput.org) y el uso de Telegram para control y monitorización


Bueno, creo que es todo lo básico de introducción..en el siguiente capitulo intentare entrar en materia un poco menos conceptual ...que esta me ha quedado un poco rollo :down

Mientras tanto pongo algunos pantallazos que den "colorido" a la explicación conceptual
Última edición por Mleon el 26 Feb 2021, 16:42, editado 4 veces en total.
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#2

Mensaje por Mleon »

detalle (se graban datos cada 5 segundos)
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Gráfica diaria de carga
Gráfica diaria de carga
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permite hacer zoom
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#3

Mensaje por Mleon »

Captura_2019_02_15_6.JPG
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Captura_2019_02_15_5.JPG
Captura_2019_02_15_5.JPG (126.66 KiB) Visto 10153 veces
Captura_2019_02_15_4.JPG
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#4

Mensaje por Mleon »

Eficencia carga/descarga baterías
Eficencia carga/descarga baterías
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Evolución del Ciclado de Baterías
Evolución del Ciclado de Baterías
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#5

Mensaje por Mleon »

Monitorización y Control por Telegram
Monitorización y Control por Telegram
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Captura12.PNG
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#6

Mensaje por Mleon »

Condiciones ON/OFF reles
Condiciones ON/OFF reles
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Gráficos de actividad de cada relé
Gráficos de actividad de cada relé
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Captura_2019_02_15_11.JPG
Captura_2019_02_15_11.JPG (71.49 KiB) Visto 10153 veces
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#7

Mensaje por Mleon »

Tabla de registro diario
Tabla de registro diario
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Registro de Log del Sistema
Registro de Log del Sistema
Captura_2019_02_15_20.JPG (65.27 KiB) Visto 10148 veces
Previsión Meteorológica
Previsión Meteorológica
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#8

Mensaje por Luisetrix »

También hice uno animado... por pasar el rato.. :D

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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#9

Mensaje por Homo_non_sapiens »

Mleon escribió: 15 Feb 2019, 00:02Como algunos sabéis hace un tiempo inicie un Brico para la Monitorización y Control de una instalación FV ...
Uno de los mejores bricos -y de los más útiles- que puede tener un foro de energía solar. Muchas gracias, Mleon

P.D.: El nivel actual del brico es superior a cualquier producto comercial que conozco ... :pulgar :pulgar :pulgar
Me gusta nuestro foro: ADNsolar.eu !

4500Wp en placa; híbrido InfiniSolar_V1 4kW(solar) + 4.6kW(red); control total DIY con Rpi;
24 vasos PzS 500Ah C5 (28kWh); consumo 18-23kWh/día
Lo demostramos cada día de nuevo: Nuestra especie es "Homo non sapiens"
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#10

Mensaje por Mleon »

Mleon escribió: 15 Feb 2019, 00:02 CAPITULO 0 - INTRODUCCION Y OBJETIVO DEL BRICO PVControl+

.....
CAPITULO 1 - SACANDO INFORMACION DE LA INSTALACION

Lógicamente lo primero que debemos tener es la forma de sacar la información de los distintos parámetros de la FV (Vbat, Ibat,....)

Veamos un esquema simplificado de la instalación
Esquema_HW_basico.JPG
Esquema_HW_basico.JPG (59.82 KiB) Visto 10120 veces
En el Brico PVControl+ se opto por usar los siguientes conversores de analógico a digital

A) ADS1115: Permite 4 entradas analógicas simples o 2 entradas diferenciales con una resolución de 16 bits y que se conectara a la Raspberry (RPi) con I2C, lo cual es bastante comodo y minimiza los cables a usar
Se pueden poner hasta 4 ADS1115 (ADS en adelante para simplificar), por lo que el brico permite hasta 16 entradas analógicas ( o mas si se utiliza un multiplexor)
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1115.pdf

Con los ADS podremos capturar fácilmente los valores de:

* Vbat, Vplaca,... : Utilizando entradas simples adaptando el nivel de señal con un divisor de tensión resistivo para que el valor que le llegue al ADS no supere los 3,3 V https://es.wikipedia.org/wiki/Divisor_de_tensi%C3%B3n

* Ibat, Iplaca.... : Utilizando entradas diferenciales que se conectarían a los respectivos shunts
Para la medida de intensidades, se podria utilizar otro tipo de sensores distintos a los shunts (por ejm sensores hall), pero mi experiencia es que si se quiere una medida "decente" es mejor usar shunts aunque tengan el inconveniente de que su instalación es algo mas compleja por tener que ponerlos en serie con el circuito a medir

B) DS18B20 : Es un sensor de temperatura que lo utilizaremos (no es obligatorio pero si conveniente) para ver la temperatura de las baterías y poder actuar en consecuencia (avisos, encender algo con un rele, etc)

El Brico admite poner mas de un sensor DS18B20, en mi caso tengo dos, uno para la temperatura de la batería y otro con la temperatura de la habitación

https://datasheets.maximintegrated.com/ ... S18B20.pdf

Por tanto la PCB del Brico se diseño para poder usar hasta 4 ADS ( del ADS1 al ADS4) y un sensor DS18B20 "pinchado" en la PCB y otro alejado para ir donde las baterias :
PCB_01.JPG
PCB_01.JPG (171.66 KiB) Visto 10120 veces
Como se ve el uso de la PCB simplifica la parte HW, pero no es en absoluto imprescindible dado que el Brico se puede montar en una protoboard

Con esto, ya tenemos lo necesario para capturar la información de la instalación FV .... luego lo siguiente sera guardar dichos datos para poder utilizarlos...pero eso será en el Capitulo 2 :pulgar
Última edición por Mleon el 10 Mar 2019, 01:59, editado 3 veces en total.
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#11

Mensaje por iridium »

Felicidades crack(s).

Yo ya llevo 2 bricos montados y aprendiendo un montón.

Casa: El de la firma :egipcio
http://iridium.homelinux.net

Papi: Hibrido mppsolar5.5k + 330Wp*16 + litio 5kWh almacenaje.
http://solar.homelinux.net

[mention]Mleon[/mention] ya tengo la imagen de la rpi fetén para los "hibridistas" 5.5k. Todo se lee directamente del híbrido menos ibat.
Última edición por iridium el 16 Feb 2019, 21:23, editado 1 vez en total.
Solar: 10590Wp + 48V 1000Ah C5 + OUTBACK FLEXMAX LCD 80A + Fangpusun 80A + Inversor Schneider XW+ 8548 E
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#12

Mensaje por Mleon »

iridium escribió: 16 Feb 2019, 08:04 ....
@Mleon ya tengo la imagen de la rpi fetén para los "hibridistas" 5.5k. Todo se lee directamente del híbrido menos ibat.
Estupendo.. la instalación que indicas seria la aplicación del Brico PVControl+ para una instalación con:

- Placas: En configuración de alto voltaje (> 300V) y con capacidad de poner por separado hasta dos series de placas dado que lo permite el Hibrido
- Baterias: En este caso de relativamente poca capacidad y ademas de Litio en configuración de 48V
- Hibrido de 5,5kVA con apoyo de red

Dado que hay baterías, es útil tener una medida de Ibat de cierta precisión para el calculo del SOC, por lo que se utiliza un shunt para su medida

El resto de parámetros (Vbat, Vplaca,...) se sacan directamente del Hibrido, conectando simplemente por USB la RPi al Hibrido

Si te parece abrimos un hilo para esta configuración
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#13

Mensaje por iridium »

Mleon escribió: 16 Feb 2019, 14:09 Si te parece abrimos un hilo para esta configuración
Perfecto!!. Por cierto, he arreglado las URLs de arriba. Gracias por el aviso.
Solar: 10590Wp + 48V 1000Ah C5 + OUTBACK FLEXMAX LCD 80A + Fangpusun 80A + Inversor Schneider XW+ 8548 E
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#14

Mensaje por Mleon »

Mleon escribió: 15 Feb 2019, 23:29
Mleon escribió: 15 Feb 2019, 00:02 CAPITULO 0 - INTRODUCCION Y OBJETIVO DEL BRICO PVControl+
.....
CAPITULO 1 - SACANDO INFORMACION DE LA INSTALACION

.....
CAPITULO 2 - GUARDANDO LA INFORMACION DE LA INSTALACION

Una vez que ya podemos capturar la información, lo siguiente es poder guardarla en una Base de Datos para poder sacar gráficos, estadísticas etc

En PVControl+ se opto por usar una Base de Datos relacional bastante conocida (MySQL o MariaDB)

Con la utilidad phpmyadmin la gestión vía web de este tipo de Base de datos es bastante sencilla

Por tanto lo primero es definir el nombre de la Base de datos, que tablas y que campos en cada tabla queremos guardar

Se opto por nombrar la base de datos como "control_solar" y definir varias tablas:
BD.JPG
BD.JPG (146.47 KiB) Visto 8753 veces
Vamos a inicialmente hablar de dos de ellas:

- datos: donde se guardara un registro cada 5 sg con los parámetros de la FV (como se ve en la foto, mi tabla datos lleva ya la friolera de mas de 13 millones de registros guardados :shock: )

- diario : Donde se guardara un registro cada día con los valores mas significativos del dia


TABLA datos
BD_datos.JPG
BD_datos.JPG (71.14 KiB) Visto 8753 veces
Como se observa guardamos varios campos cada 5 segundos

- id : contador que define univocamente un registro (indice de la tabla)
- Tiempo : Fecha/ Hora en la que se captura el registro
- Ibat : Valor de intensidad de batería (positiva o negativa)
- Vbat: Valor de voltaje de batería
. SOC: Valor del SOC de la batería
- DS: Valor en Ah de la batería
- Vflot: valor capturado dela salida Aux del regulador (si la tiene).. se utilizara para excedentes mas tarde
- kWhp_bat: valor en Wh que han entrado a la batería (lo siento son Wh no kWh fue un error al nombrar el campo pero da pereza cambiar el programa)
- kWhn_bat: valor en Wh que han salido de la batería (error en nombre también )
- Iplaca : Valor de intensidad que generan las placas (tras el regulador)
- Vplaca: Valor de voltaje de la Placas
- kWh_placa: valor en Wh que han producido las placas (error en nombre también )
- Temp: Valor del sensor de temperatura

TABLA diario
BD_diario.JPG
BD_diario.JPG (140.4 KiB) Visto 8749 veces
BD_diario_b.JPG
BD_diario_b.JPG (54.9 KiB) Visto 8748 veces
Creo que los nombres de los campos son autoexplicativos

.....siguiente Capítulo.... Definiendo los Relés y sus Condiciones ON/OFF
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#15

Mensaje por p4ink »

Que barbaridad las cosas que haceis y compartis...

Me interesa esto, hay algun manual o algo para saber por donde empezar, que hace falta comprar, etc...

Y lo más importante, alguien que sólo sabe lo que es una raspberry por haber visto el nombre por aquí podría llegar a montar un sistema de estos?

Gracias por compartir vuestras experiencias.
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#16

Mensaje por nikitto »

p4ink escribió: 21 Feb 2019, 16:48 Que barbaridad las cosas que haceis y compartis...

Me interesa esto, hay algun manual o algo para saber por donde empezar, que hace falta comprar, etc...
Lo primero es saber el tipo de instalación que tienes, pudiera ser que no te hiciera falta montar nada de hardware extra, si por ejemplo tienes un híbrido.
Y lo más importante, alguien que sólo sabe lo que es una raspberry por haber visto el nombre por aquí podría llegar a montar un sistema de estos?

Gracias por compartir vuestras experiencias.
El mismo que firma el documento supongo que sabía de la existencia de la raspberry por haberla visto anunciada en la web o algún foro. Lo demás, conocimientos de eléctronica y ganas de aprender.
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#17

Mensaje por nikitto »

Por cierto, tenemos la PCB v3.1 en espera.
FV3_1.jpg
FV3_1.jpg (95.1 KiB) Visto 8725 veces
FV3_1_2.jpg
FV3_1_2.jpg (69.54 KiB) Visto 8725 veces
*Simulación de como queda con todos los elementos conectados. Puede que la placa no tenga ni el mismo color. Ya sabéis que puede pedirse en varios colores, pero fuera del verde, los demás son más caros.


Ésta, a diferencia de la grande, puede conectarse directamente a la Raspberry. Con lo que el conjunto, quedará muy compacto.
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#18

Mensaje por p4ink »

ganas de aprender y tiempo tengo....m gustan estas cosas.

tengo un híbrido que sólo uso como inversor..y 2 reguladores

por donde empiezo?
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#19

Mensaje por nikitto »

Si sólo usas el híbrido como inversor, sería la configuración básica o inicial del brico, por la que fue creado.

Entonces el esquema eléctrico es el que subió Manuel:

Imagen

Pero, ya sabrás que podemos conectar la raspberry al híbrido, por lo general vía USB y obtener datos.
Por otro lado, ¿ De que marca son los reguladores ?
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Re: PVControl+ en Sistema FV aislado estándar

#20

Mensaje por p4ink »

un xantrex c35 y un fangpusum mppt 100\50.
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