太陽電池パネルのspiceモデル
現在簡易GTI（グリッドタイインバーター）作りをやってます。といっても机上検討ばかりなのですが、そんなこんなやっているうちに注文していた太陽電池パネルが届きました。
▼30W太陽電池パネル
うーん、思ってたよりデカイ。
最初は15Wを考えていたのですが、GTIをやればエネルギーの保存先に困ることは無いはずなので少し大きい物を調達しました。これが送料込みで約4500円なんだからいい時代になったものです。
▼仕様ラベル
17.5Vで使えば出力最大になるとういことです。
GTIの回路の検討にはLTspiceを使っているのですが、太陽電池の部分は電圧源に抵抗を接続したモデルを使ってました。でも変換効率をシビアに追求していくと、そんな単純なモデルではシミュレーションの精度が怪しくなってきました。
ならば、太陽電池パネルのSpiceモデル作っちゃおう。
LTspiceの部品ライブラリの作り方は最近良い本が出ているらしいのですが、まだ持ってません。いずれ買うとして、ネットをあちこち徘徊。そのものズバリのモデルはなかなか見つかりません。というかありそうなのですが、名前やメアドの登録を要求されたりするのでそういう所はパス。
シグナル工房さんのこちらの資料を参考にパラメーターを調整していくことにします。
▼モデル
電流源からR2までが太陽電池パネル。右の電圧源は特性測定用の負荷です。
この回路のキモはD1のダイオードで、これで出力電圧の上限を制限しています。当然ここは普通のダイオードではダメでかなり特性をいじる必要があります。
▼ダイオードをライブラリに追加
LTspice\lib\cmp\standard.dio がダイオードのライブラリなので、その末尾に SolorShunt という名前でこのスペシャルなダイオードの特性を書き加えてやります。具体的には以下の内容。
.model SolorShunt D(Is=2.52n Rs=.001 N=41.4 Cjo=4000p M=.1 tt=20u Iave=2 Vpk=75 mfg=sunny EG=1.1)
いじっていく過程で変な値になったままの項目もあります。ポイントは N=41.4のところ。この値で無負荷時の出力電圧が決まります。Rsはシリーズ抵抗でしょうから小さな値を入れておきます。それ以外は適当に、汗；
先に特性シミュレーション結果を示します。
▼特性シミュレーション結果
横軸は出力電圧。上が出力電力、下が出力電流の特性です。17.5Vで出力最大になっています。
電流特性の右側の急な斜面をR2で、16V付近までのゆるやかなスロープをR1で調整。Pmaxとなる値が仕様ラベルに記載されている電圧/電流に一致するように調整します。回路図にも書いてありますが、R1=800Ω、R2=0.8Ωになりました。電流源の電流値(I1)は短絡電流の値の1.85Aに設定。
直流解析なので結果は瞬時に出ます。エディターで standard.dio を開きっぱなしにして値を書き換えながらグラフで結果を確認すれば簡単に合わせ込むことが出来ました。
ということで太陽電池パネルのスパイスモデル完成です。専門の人が見たら変なとこあるかも知れないですが、私の用途にはこれで充分です。
ところで肝心のGTIですが、手頃なトランスが見つからない、というか新品を買えばいいのですがけっこう高いです。ヤフオクに出品されるのを待つか、高くてもいいから新品買うか思案中。
ん、その前にこの太陽電池パネルをベランダに取り付けなくちゃいけないけど、クソ暑い日が続いているのでちょっとやる気がしません。
▼30W太陽電池パネル
うーん、思ってたよりデカイ。
最初は15Wを考えていたのですが、GTIをやればエネルギーの保存先に困ることは無いはずなので少し大きい物を調達しました。これが送料込みで約4500円なんだからいい時代になったものです。
▼仕様ラベル
17.5Vで使えば出力最大になるとういことです。
GTIの回路の検討にはLTspiceを使っているのですが、太陽電池の部分は電圧源に抵抗を接続したモデルを使ってました。でも変換効率をシビアに追求していくと、そんな単純なモデルではシミュレーションの精度が怪しくなってきました。
ならば、太陽電池パネルのSpiceモデル作っちゃおう。
LTspiceの部品ライブラリの作り方は最近良い本が出ているらしいのですが、まだ持ってません。いずれ買うとして、ネットをあちこち徘徊。そのものズバリのモデルはなかなか見つかりません。というかありそうなのですが、名前やメアドの登録を要求されたりするのでそういう所はパス。
シグナル工房さんのこちらの資料を参考にパラメーターを調整していくことにします。
▼モデル
電流源からR2までが太陽電池パネル。右の電圧源は特性測定用の負荷です。
この回路のキモはD1のダイオードで、これで出力電圧の上限を制限しています。当然ここは普通のダイオードではダメでかなり特性をいじる必要があります。
▼ダイオードをライブラリに追加
LTspice\lib\cmp\standard.dio がダイオードのライブラリなので、その末尾に SolorShunt という名前でこのスペシャルなダイオードの特性を書き加えてやります。具体的には以下の内容。
.model SolorShunt D(Is=2.52n Rs=.001 N=41.4 Cjo=4000p M=.1 tt=20u Iave=2 Vpk=75 mfg=sunny EG=1.1)
いじっていく過程で変な値になったままの項目もあります。ポイントは N=41.4のところ。この値で無負荷時の出力電圧が決まります。Rsはシリーズ抵抗でしょうから小さな値を入れておきます。それ以外は適当に、汗；
先に特性シミュレーション結果を示します。
▼特性シミュレーション結果
横軸は出力電圧。上が出力電力、下が出力電流の特性です。17.5Vで出力最大になっています。
電流特性の右側の急な斜面をR2で、16V付近までのゆるやかなスロープをR1で調整。Pmaxとなる値が仕様ラベルに記載されている電圧/電流に一致するように調整します。回路図にも書いてありますが、R1=800Ω、R2=0.8Ωになりました。電流源の電流値(I1)は短絡電流の値の1.85Aに設定。
直流解析なので結果は瞬時に出ます。エディターで standard.dio を開きっぱなしにして値を書き換えながらグラフで結果を確認すれば簡単に合わせ込むことが出来ました。
ということで太陽電池パネルのスパイスモデル完成です。専門の人が見たら変なとこあるかも知れないですが、私の用途にはこれで充分です。
ところで肝心のGTIですが、手頃なトランスが見つからない、というか新品を買えばいいのですがけっこう高いです。ヤフオクに出品されるのを待つか、高くてもいいから新品買うか思案中。
ん、その前にこの太陽電池パネルをベランダに取り付けなくちゃいけないけど、クソ暑い日が続いているのでちょっとやる気がしません。
