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グリッドタイインバーター(GTI) 仕様検討

 前回の記事で、太陽光発電のエネルギーの保存先としてはAC100Vラインに突っ込んでおくのが良さそう。ということを書いたらコメントで教えていただきました。それはGTI、グリッドタイインバーターと言う物だそうで、調べたらヤフオクなどで中国製がたくさん売られていました。

 だったら手頃の物を買ってみようかと思ったのですが、どれもやけに容量が大きくて数十ワットクラスを考えている私に合う物は見当たりません。

 ならば自作できないか考えてみます。

 GTIって元はバッテリーの直流をAC100Vに変換するDC-ACインバーターで、この出力をAC100V系に直結できるように出力の電圧や位相を合わせる機能を追加したものと言えます。これ、AC100Vに直接繋がった部分が多いので製作の難易度はかなり高いし故障した時の危険度も高いです。こういうパワエレの分野は専門の知識と経験が必要で、アマチュアが安易に手を出すのはヤバイと思います。

 そこで、もっと安全かつ簡単に作るためにトランスを使うことにします。

 トランスの100V側には出来るだけ手を付けず、低圧側をいじることでGTI(もどき)を作ることを考えます。最初は小型のトランスでやったほうがいろいろ安全なので5Wくらいの小容量のトランスで始めることにします。
 トランスを使うと重さや効率の点で不利になりますがそれは承知の上。何しろ作り易さと安全性の確保が第一です。

▼使用するトランス
GTI用トランス
 AC100V入力で、出力は3.3Vと25V,30Vの二系統あります。BSチューナーか何かを分解した時に回収しておいた物。なお、インダクタンスはLCRメーターで測定すれば判るので、巻き数比は計算すれば判ります。

 回路としては、AC100Vに接続したトランスの低圧側からHブリッジでパワーを送り込んで、AC100V側に還流させちゃおうという方式。もちろんAC100Vの出力はAC電源ラインと同期していないといけないので同期回路が必要になります。

 最近覚えたばかりのLTspiceを使い、手持ちの部品で作れるように回路を組んでみました。

▼回路図(クリックでやや大きい図を別窓で表示)
GTIの回路図
 上がMOS-FETによるHブリッジで、この出力をトランスの3.3Vの巻き線に加えます。

 下が同期パルス作成部で、トランスの30V-25V間の巻き線から電源に位相を合わせた駆動パルスを作成しています。また同じ巻き線からオペアンプの電源も作ってます。

▼シミュレーション波形
波形
 一番下がAC100Vの電圧、その上が発電パネルからの電力、その上がAC100に戻されている電力。

 効率はおよそ53%程度とあまり良くありません。これはある程度予想していたことで、この回路では矩形波でドライブしているのでパワーの利用率が悪く、まあこんなものでしょう。

 可能なら最終的にはPWMによる正弦波駆動にもっていきたいと思いますが、まずはこの回路がうまく動くのかの確認が先決です。

 ということでことで、次回はこの回路をブレッドボードに組んで動作確認を行います。
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