Praktijkervaringen met Victron omvormers voor Elektrisch Varen

Mijn sleepboot van 22 ton is uitgerust met een industriële draaistroommotor die op krachtstroom (380 Volt wisselspanning) draait. Daarmee is mijn gekozen concept van elektrisch varen afwijkend van andere projecten waarbij er over het algemeen gekozen wordt voor een gelijkstroommotor. Bijvoorbeeld een Brushless DC-motor die direct via een motorcontroller aan een 48-96 volt accu is gekoppeld of een DC controller die via accu’s een AC inductiemotor aanstuurt waarbij de spanningen wel tot honderden Volts kunnen oplopen, net zoals in een elektrische auto.

De reden om te kiezen voor een industrie draaistroommotor heb ik in een ander artikel toegelicht. Om dit type motor via een frequentie regelaar te kunnen laten draaien, is dus een 3-fase krachtbron noodzakelijk. Dat kan via een krachtige 3-fase generator of via een aantal omvormers van Victron die speciaal worden geschakeld in een 3-fase setup. Dit laatste heb ik gedaan met behulp van 3 stuks Victron Quattro’s 5000 die samen maximaal 12 kW energie kunnen leveren via accu’s of in een hybride setup samen met de generator (theoretisch) tot 48 kW kan leveren. Vanaf het moment van bouwen heb ik veel kennis opgedaan van de Victron’s en dan met name van de enorme hoeveelheid instellingen die je kunt verrichten. In dit artikel behandel ik de belangrijkste omdat deze van toepassing kunnen zijn bij gelijksoortige projecten. Maak er gebruik van zou ik zeggen.

Victron Software tools

Er zijn twee mogelijkheden om de Victron’s te configureren; VE.bus System Configurator verbonden met een USB-adapter aan de Ve.bus of dezelfde tool via VE Power Setup met behulp van een Internet verbinding via een Victron CCGX. Gebruik altijd de directe USB (COM) verbinding en niet de remote verbinding. Hoewel de remote verbinding via VRM ook de VE.bus System Configurator opstart, blijkt met name de 3-fase configuratie setup niet geheel hetzelfde resultaat op te leveren.

Met name de 2e AC input wordt via de remote VRM setup altijd op ‘Switch as group’ ingesteld. Dat is handig voor de generator maar niet altijd noodzakelijk voor de wal aansluiting. Want die wil je misschien wisselend in 1-fase of in 3 fase kunnen aansluiten. Vink deze optie voor Input 2 dus uit zodat je zowel 3-fase als 1-fase kunt laden.

TIP: gebruik altijd VE.bus System Configurator verbonden met een USB-adapter.

TIP: schakel AC Input 2 switch as group uit om zowel 3-fase als 1-fase walstroom te kunnen gebruiken.

Firmware Victron Quattro en Current Boost factor

Voor de Victron’s zijn er twee soorten Firmware via Victron te verkrijgen: met of zonder Assistants. In principe kun je zonder de Assistants uit te voeten, tenzij je een speciaal BMS voor Lithium accu’s van plan bent te gebruiken. De Generator Start/Stop functionaliteit (zie verderop) heb je niet nodig als Assistent. En experimenteer nooit met Assistents want ze laten software sporen achter waar je later last van kunt hebben. Die sporen kun je alleen wissen door een nieuwe Firmware installatie uit te voeren.

Firmware versie 26xx159 was de versie die met mijn Quattro’s was uitgerust. Hier heb ik een aardige tijd mee gevaren maar met name op vol vermogen stopten de omvormers ermee. Er is één parameter die hiervoor verantwoordelijk is: Power Assist Current Boost Factor. De waarde van deze parameter kan in de oude firmware tussen 1.0 en 3.0 ingesteld worden en bepaald de hoeveelheid stroom (current) die door de inverter wordt toegevoegd aan de stroom die afkomstig is van de generator.
Als ik op full power wil varen heb ik 37kW nodig, ofwel 37.000/400 (Volt) = 93A. De maximale stroom die de generator kan leveren is 65A, ik kom dus 32A tekort. De inverter zal dus via Power Assist stroom moeten bijleveren en gebruikt hiervoor de Current Boost Factor parameter om te bepalen hoeveel stroom dat is: AC1 Input Current Limit (= max gen current, = 65A) en vermenigvuldigt dit met de factor (minimaal 1, maximaal 3). Dus bij factor 1 zou de inverter dan ook 65A moeten leveren. En dat kan natuurlijk niet want de inverter kan maximaal 4kW = 20A leveren. Het resultaat is dat de inverter overbelast wordt en zichzelf uitschakelt.

Een lagere waarde dan 1.0 voor Assist Current Boost Factor kan pas vanaf firmware 26xx4xx ingesteld worden. De te kiezen waarde is afhankelijk van de maximale generator stroom en de zwaarte van de omvormers. Vermoedelijk redeneerde Victron bij de oude firmware nog vanuit het gegeven dat iedereen met een generator werkt die kleiner is dan de omvormers. Maar met elektrisch varen in een hybride systeem is dat dus juist niet het geval. In mijn geval werkt de situatie het beste met een waarde van 0.3. In de praktijk betekent dit dat maximaal 0.3*65A = 20A bijgeleverd kan worden. Dat is haalbaar voor maximaal 30 seconden en voldoet om snelle belastingen op te vangen. En voor full power kan continue 10-15A bijgeleverd worden aan de generator, genoeg om 48kW voorstuwingsvermogen te leveren (afgeregeld op 37kW maximaal)

TIP: gebruik Firmware versie 26x4xx als de generator stroom > is dan de maximale stroom van de inverter.

Victron functies die je niet moet gebruiken

Er zijn ook functies die handig lijken maar die je juist niet moet gebruiken. De belangrijkste is de UPS Function. Deze moet je ten allen tijden uitschakelen. Ook de Virtual Switch (VS) houd ik uitgeschakeld. De belangrijkste functie die VS kan leveren is het automatisch aan- en uitschakelen van de generator. Dit laat ik uitvoeren door de Victron CCGX. De paramaters die je in de CCGX kunt instellen zijn veel uitgebreider. Er is bovendien een risico bij besturing van de generator via de Victron omvormers. Als de omvormers uitgeschakeld worden door een ernstige fout, zou dit tot gevolg kunnen hebben dat ook de aansturing van de generator wegvalt en je dus stroomloos wordt. De CCGX is in mijn situatie dus een extra beveiliging. Bovendien kun je op de CCGX instellen dat een reset of powerdown van de CCGX zelf geen gevolg heeft voor de generator autostart functie. En daarnaast heb ik ook nog eens ingesteld op de generator dat een autostop functie via een timer van 180 seconden werkt.

TIP: gebruik de CCGX Genset Auto Start/Stop functie ipv de Virtual Switch of Assistents functie.

TIP: Schakel UPS functie UIT.

Geen verschillende spanningsgroepen meten met CCGX

De omvormers draaien op 48 Volt maar ik heb ook een 24 volt systeem in gebruik waarop de gehele automatisering, boordlichten, marifoon, koelkast en diverse pompen draaien. Het 24 Volt systeem is geheel gescheiden en heeft daarom eigen accu’s, een eigen oplader, een eigen batterij management systeem en kabelsysteem. En ik heb 2 zonnepanelen op het dak liggen die de 24 Volt accu’s opgeladen houden. Daarvoor wordt een Victron MPPT lader gebruikt en deze heeft een VE.direct interface die je direct op de CCGX kunt aansluiten en kunt monitoren. Dat werkt maar geeft een verwarrend plaatje op het scherm omdat de CCGX denkt dat de MPPT lader de primaire (48Volt) accu laadt. Maar dit levert ook regelmatig een error #6 waardoor het gehele Victron systeem uitvalt en herstart moet worden.

Dit probleem doet zich voor als het 48 Volt systeem in de absorptie fase zit terwijl de 24 Volt zonnelader schakelt naar Float. Dan raakt de VE.Bus in de stress en schakelt alles af. Je kunt een herstart dan alleen uitvoeren door alle omvormers via de hardware schakelaars uit te zetten en na enkele seconden weer aan te schakelen. Een software reset helpt dus niet. Error #6 is niet gedocumenteerd. Ik kon de oorzaak alleen achterhalen door nauwgezet de logfiles via de VRM portal te analyseren.

TIP: koppel geen verschillende boardnetten via één Victron CCGX VE.Direct interface maar gebruik hiervoor individuele CCGX netwerken. Of beperk je tot het primaire systeem.

Wil je meer weten over Victron Energy producten? Kijk dan ook eens op de website van Hetslimmehuis.

Lithium Accu’s

Ik heb eindelijk nieuwe Lithium accu’s besteld ter vervanging van de AGM lood accu’s. Dat zal tot gevolg hebben dat de laadkarakteristieken van de Victron laders aangepast moeten worden. De ACES Lithium accu’s hebben een eigen ingebouwd BMS dus ik hoef geen gebruik te maken van een extern BMS of van Temperatuur sensor/Spanning sensor van Victron. Hierover zal ik een apart blog artikel schrijven met mijn bevindingen. Ik hoop dat de nieuwe accu’s begin juli binnen komen maar zal daarna nog wel enkele weken bezig zijn met inbouw omdat ik hiervoor verschillende aanpassingen moet verrichten in de boot. Wordt weer vervolgd…….