歯科医院長mabo400のブログ

I歯科医院の高楊枝通信。

太陽電池8枚増設50.18

2019/10/11
 
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前回のつづきで、現用の独立型ソーラー発電システムの全回路図を描いたので、このプロジェクトはとりあえず終了。モードレス・スピーカの製作に移る。

http://mabo400dc.com/tsuredure/solar-house/太陽電池8枚増設50-17/

この独立型ソーラー発電システムの設計コンセプトは拾ってきた部品でも構築できるというものだ。
近い将来、今世紀中、最悪10年後のことだが、石油が事実上枯渇し石油文明(現代文明)は崩壊する。
そうなった時でも、在庫もしくは放置してあるパーツをなんとか再利用できないかと考えた。

ナウシカの世界だw

だからなるべく基本的かつ単純な回路構成で部品点数も少なくということを念頭に置いている。
制御用専用LSI、PICマイコン、FPGAなどもっての他だ。

ロシアンルーレット型直列制御回路はシンプルでオリジナル性が高いだけではなく遊び心満点で、実に面白い動作をする。まるで生物のようだ。過制御で電流が減りすぎても、増えすぎても、カチカチと1秒単位でリレーが働き適正電流に戻る。そして突然1個を残して全点灯または全消灯。充放電電流も大きく変化するので、バッテリーの長寿命化にも役立つと思う。サルフェーションが起こりにくいのではないだろうか(特許性がありますよw)。

メイン・レギュレータはシャント型で純粋なアナログ回路だ。その最大のメリットはPVモジュール(太陽電池)の型番が違っても問題なく混在させて使えるということだ。バッテリー電圧よりもPVモジュールの出力電圧が高ければ良い。通常の系統連携のソーラー発電システムではPVモジュールを直列につなぐので同じ型番でなければならないが、シャント型はそうではない。将来使えなくなって廃棄されたメーカーや仕様の異なるPVモジュールを混在させた発電システムを構築できる。通常のPWM型の充電コントローラに並列接続することもできる。要するに自由度が高いのだ。

この回路にはオリジナルがあるが、そのサイトは閉鎖されているようだ。このレギュレータが落雷などで破損するとPVの出力がバッテリーに直結状態になり、バッテリーが昇天するだけではなく、最悪爆発・火災につながる恐れがあるのだ。うちの回路はオリジナルの大容量のホーロー抵抗の代わりに放熱器とメタルクラッド抵抗器を使っているが、放熱器にパワーMOSFETも実装しているので、発熱で破損する危険性はもっと高い。コピーされるのは構わないが、その点は自己責任でお願いしたい。

シャント・レギュレータのみだと、最大発電時の91Aという最大電流を全てこのレギュレータで消費しなければならないので、発熱がものすごく、危険だ。部屋は暑くなるし。何度もパワーMOS FETが破損してバッテリーが沸騰した。気をつけて見ているので爆発炎上には至っていない。

そこで1秒毎に発電量を検出して負荷に対して適正な発電量になるようにPVモジュールをリレーでON/OFFするシリーズ・レギュレータを併用することにした。
このロシアンルーレット・シリーズ・レギュレータは高速で動作するPWM型ではなく1Hz(1秒)という低速で動作するデジタル回路で、高周波ノイズは出さない。電磁波過敏症の人には良いだろう。

#全点灯時と全消灯時に最後のPVが10秒(カウンタの一巡)毎にしか点灯、もしくは消灯しないのは仕様のようだが、改良の余地はある。

そのうちバージョンアップするかもしれないので、ブレッドボードのまま使うことにする。ペーパータオルホルダーの透明アクリルのケースを流用したカバーをかけた。

2019/10/10の現時点ではシャントレギュレータの消費電流は5mAと小さいのでバッテリーに常時接続。ロシアンルーレット・シリーズレギュレータは高輝度LEDがあるので、数百mAと大きく、24時間タイマーで6時から18時までONにして夜間はOFFにしている。


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