PROIECT
“WindTurbineController” – Controller pentru turbine eoliene de 5kw

Numar proiect	2025/043
Nume proiect	“WindTurbineController” - Controller pentru turbine eoliene de 5kw
Promotor proiect	Rolix Impex Series Srl
Partener proiect	Ra Electronics srl
Aria de focusare proiect	Aplicatii local home si small farm
Scop	Proiectul „WindTurbineController” are ca scop dezvoltarea unui controller inteligent pentru turbine eoliene de 5 kW, capabil să optimizeze performanța conversiei energiei eoliene și să faciliteze integrarea acesteia în sistemele de producție și distribuție a energiei regenerabile. Prin acest proiect, se urmărește crearea unei soluții avansate de control și monitorizare, care să îmbunătățească eficiența energetică, să protejeze sistemele de suprasarcini și variații extreme și să permită gestionarea de la distanță prin WiFi și LoRa.
Obiectivele principale ale proiectului:	Conversia eficientă a energiei – Dezvoltarea unui sistem MPPT (Maximum Power Point Tracking) adaptiv, care să maximizeze puterea extrasă din turbină, indiferent de condițiile de vânt. Siguranță și protecție avansată – Implementarea de protecții împotriva supratensiunii, supracurentului, supratemperaturii și descărcărilor atmosferice. Integrare cu sisteme de energie solară – Asigurarea compatibilității cu regulatoarele solare clasice pentru o utilizare eficientă în sisteme hibride. Monitorizare și control la distanță – Utilizarea tehnologiilor WiFi și LoRa pentru supraveghere în timp real și reglaj inteligent de la distanță. Creșterea fiabilității – Dezvoltarea unui design robust, rezistent la condiții meteo extreme, cu carcasă IP65 și sistem de răcire activă/pasivă. Scalabilitate și eficiență economică – Oferirea unei soluții modulare, ușor de implementat pentru autoconsum sau injectare în rețea. Prin implementarea proiectului „WindTurbineController”, se urmărește îmbunătățirea eficienței și fiabilității turbinelor eoliene mici, contribuind astfel la tranziția către surse de energie regenerabilă mai sustenabile și accesibile.
Specificații Tehnice Generale	Putere maximă: 5 kW (pentru intervale scurte 6kW) Interval tensiune de intrare: 0 - 900V AC Frecvență de intrare: 0 - 500 Hz (în funcție de tipul si dinamica generatorului) Interval tensiune de ieșire: 130 - 900V DC (compatibil cu controllerul solar clasic) Curent maxim de ieșire: ~38A (pentru 130V), ~5.5A (pentru 900V DC) Randament: ≥ 95% Factor de putere: ≥ 0.98 Tip redresare: Redresor trifazat (generator trifazată) cu control activ Reglaj MPPT (Maximum Power Point Tracking): adaptiv la variațiile vântului Controlul limitării puterii: Da, pentru protecție împotriva suprasarcinii Interval de operare: -30°C → +50°C
Etape de conversie	Redresor trifazat/monofazat AC-DC → Pentru conversia tensiunii AC variabile a turbinei eoliene în DC. Convertor DC-DC Boost/Buck → Stabilizarea tensiunii pentru intervalul 130-900V DC, optimizat pentru compatibilitate cu controllerul solar. MPPT (Maximum Power Point Tracking) → Reglează punctul optim de putere pentru a extrage eficient energia din turbină (ajustare automată a sarcinii pentru extragerea puterii maxime în funcție de viteza vântului.)
Sisteme de Protecție	Protecție la supratensiune: ≥ 890V DC (reglabil in functie de controller-ul solar) Protecție la subtensiune: < 130V DC (reglabil in functie de controller-ul solar), dacă tensiunea scade sub 130V DC, controllerul poate întrerupe ieșirea. Protecție la supracurent: > 45A Protecție la supratemperatură: > 80°C (activare răcire forțată sau limitare de putere) Protecție la scurtcircuit: Oprire automată și reactivare la revenirea în parametrii normali Protecție la vânt puternic: Oprire controlată sau frânare activă prin disipare de energie (diversion load/dump load) dacă viteza vântului crește peste un prag periculos. Protecție împotriva descărcărilor atmosferice: Descărcătoare de supratensiune (SPD) pe intrare Protecție la inversarea polarității: asigură că generatorul turbinei sau controllerul solar nu vor fi deteriorate în caz de conexiune greșită.
Măsuri pentru imunitatea la perturbații externe	Protecție la supratensiune (TVS, MOV, SPD) → Pentru a preveni efectele descărcărilor atmosferice și ale variațiilor de tensiune. Optimizarea layout-ului PCB → Separarea traseelor de semnal de cele de putere și împământarea corespunzătoare. Utilizarea cablurilor ecranate → Pentru comunicațiile de date (RS485, CAN, LoRa) și pentru conexiunile de putere.
Conectivitate și Monitorizare	Comunicație wireless: WiFi: Da, pentru monitorizare prin aplicație web LoRa: Da, pentru monitorizare la distanță în zone fără WiFi Interfață de control: RS485 (Modbus) pentru integrare în sisteme de monitorizare industriale CAN Bus pentru conectare la sisteme avansate de control Afișaj local: OLED sau LCD pentru parametri principali (tensiune, curent, putere, stare sistem) Aplicație de monitorizare: Web-based sau mobilă, pentru reglaj și diagnosticare la distanță
Răcire și Design Fizic	Sistem de răcire: Pasiv (radiatoare mari din aluminiu) pentru sarcini reduse Activ (ventilatoare controlate termic) pentru sarcini mari Grad de protecție: IP65 (pentru utilizare în exterior) Montaj: Pe perete
Funcționalități Software	Reglaj automat al punctului de putere maximă (MPPT) pentru adaptare la viteza vântului Mod standby cu consum redus de energie (<1W) Logare și stocare date: Istoric putere generată Tensiune și curent pe intrare/ieșire Temperatură internă Actualizări firmware remote (OTA - Over The Air)
Opțiuni Suplimentare	Frânare activă: Control prin încărcare pe rezistență de frânare pentru oprirea turbinei la vânt puternic Blocare manuala a turbinei: punere in scurt-circuit a generatorului Compatibilitate cu diverși regulatori solari: Ieșire DC stabilizată pentru conexiune optimă la MPPT-ul solar
Reglementări și standarde relevante	Un controller de turbină eoliană trebuie să respecte normele EMC (Electromagnetic Compatibility) impuse de standardele internaționale, precum: · IEC 61000-6-2 / IEC 61000-6-4 – Imunitate electromagnetică și emisii pentru echipamente industriale. · EN 55032 / EN 55035 – Limite de emisie și imunitate pentru echipamente electronice. · FCC Part 15 – Reguli pentru dispozitivele care emit radiații electromagnetice (pentru piața din SUA). Standarde de siguranta: IEC 62103:2003(1st Edition), EN50178:1997
Măsuri pentru reducerea emisiilor electromagnetice	Filtre EMI pe intrare și ieșire → Atenuarea zgomotului de înaltă frecvență generat de comutarea rapidă a componentelor electronice. Ecranare electromagnetică a carcasei → Utilizarea unei carcase metalice sau vopsea conductivă pentru a bloca radiațiile electromagnetice. Bobine toroidale și filtre de ferită → Instalate pe cablurile de alimentare și date pentru reducerea interferențelor.
Exemple de componente utilizate în construcția controllerului	Punte redresoare trifazata: 1000V / 50A Convertor DC-DC: cu topologie Buck-Boost (130-900V DC, 5kW) Microcontroler: STM32 / ESP32 / DSP pentru MPPT și control inteligent Mosfet-uri: IGBT 1200V / 50A pentru comutare eficientă Senzori Hall: pentru măsurarea curentului și tensiunii
	Acest controller pentru turbină eoliană de 5 kW trebuie să asigure stabilizare, protecție și conversie eficientă a energiei eoliene într-o tensiune DC compatibilă cu un controller solar clasic. Integrarea WiFi și LoRa pentru monitorizare la distanță oferă un avantaj major în gestionarea și optimizarea producției de energie.