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グリッドタイインバーターの製作、動作確認をほぼ完了

 自分のある記事へ頂いたコメントがきっかけで作り始めたグリッドタイインバーターですが、基本的な動作確認まで完了しました。

▼現在の外観
グリッドタイインバーター、全体
 左の中央は電源トランス。このケースに元々付いていた物を流用しています。容量は80Wくらいあるので30Wのパネルしか持っていない私には充分なサイズです。

 緑色のテープが貼ってある部分はAC100Vの回路。触ると危険なのでこうしてます。

 見づらいですが、トランスの上に5Wのセメント抵抗が二本乗ってます。これはパワーFETのドレインに入れた保護抵抗です。プログラムをミスると、ヒューズやFETが飛ぶ(飛んだ)のでデバッグ中は有効にして、大丈夫そうになったらミノムシクリップでショートさせています。

▼回路図(クリックで別窓に拡大)
GTIの回路図(書きかけ)
 まだ書きかけで、部品番号も付いていませんので参考図面です。左から来る太陽電池の電力を、右側のトランスを通してAC電源に注入する仕掛けです。

 左側はArduino UNOの基板。最終的にはここはAVRのチップの単独動作にする予定。そうすればかなりすっきりした回路図になると思います。

 本格的なGTIとは違って、トランスを使ってます。トランスの損失分が不利になりますが、作り易さと安全性を考慮した結果です。まあそういうのは表向きの理由で、実は単に技術力が無いからこうなってます。汗;

 タイミングの発生などはソフトでやってますが、そのへんの話は長くなるので別の機会に。

▼パワーFETのドレイン電圧波形
グリッドタイインバーター、ドレイン電圧波形
 上が電源の同期信号で、下側がドレイン電圧波形です。プッシュプルなので反対側のFETは180度位相がずれた波形になってます。

 電圧がほとんどゼロになったタイミングでパワーFETをONしてパワーを送り込んでいます。タイミングを間違うと大きなパワーをショートさせちゃうことになるので要注意です。

▼太陽電池からの電流波形
グリッドタイインバーター、電流波形
 電流測定用のシャント抵抗の電圧波形です。

 AC電源電圧のピークを狙って電流を流していますがその様子がよく判ります。位相をもう少し前にすれば電流の山が前後で均等になりそうです。
 そういう問題はありますが、この波形では平均で約1アンペア流れています。ということでとりあえずハードはちゃんと動いているみたいです。

 これだけだと面白くないので動作状態を表示させます。こういうことはArduinoがあれば簡単です。

▼太陽電池パネルの出力表示
グリッドタイインバーター、ソーラーパネルの出力表示

▼AC出力表示
グリッドタイインバーター、AC出力表示
 実際にACの電力を測定しているのではなく、太陽電池からの入力より推定したAC出力です。

 これ以外に、昨日の発電量や累積発電量なども表示させる予定です。

 ということで、基本的な考え方は合っているみたいです。あとは、ソフトを磨いてケースに入れるばかりですが、これがけっこう時間がかかりそうです。

 それと、PWMで正弦波駆動にする課題が残ってます。こっちもやっかいですが、ぜひやってみたいテーマです。

【追記】
 関連記事が増えてきたのでグリッドタイインバーターのカテゴリを作成しました。
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