ついにMPPT機能の実装に向けた検討を開始した。
MPPT(Maximum Power Point Tracking)とは、太陽光パネル(PV)から絞り出す電力を最大にするための制御方法のこと。太陽光パネルは、図のような特性を持っている。電流が大きくなると電圧が下がり、電圧が上がると電流が急激に下がるという、片方立てればもう片方が立たずと意外とやっかいな代物。
電圧-電流曲線に接する長方形の面積が電力を表すため、面積を最大にする電流値、電圧値となるように制御すれば良い。
ところが、パネルに当る光の強さやパネル温度によって、この電圧-電流曲線自体が上下左右に変動してしまう。光量によって、電流値が変動(上下変動)し、パネルの温度によって、電圧が変動(左右変動)する。温度は、低い方が電圧が高く効率が良い。温度が高くなると、発電量が下がるという現象に特徴がある。
また、パネルの一部が電柱などの影で遮られると、電圧-電流曲線が、ゆがんでこぶが二つに割れたような特性になる場合がある。
山登り法を始め、定時オールスキャン方式などいろいろな最適化制御方法が考案され、特許も存在している奥の深い分野である。
さて、自分で作っているPVシステムにどう組込むか。パネルから出てくるのは、正負の端子だけ。これに自作のDC-DCコンバータを繋いで、蓄電池に充電する電圧を作り出しているのが現状。しかし、PV自体から出る電圧を制御しているわけではなく、出てきた電圧を蓄電池の充電のために12～15Vの間で制御している。どういうことだろう。。。。。PVから、一度、DC-DCコンバータで、最適電圧を作り出して、更に、蓄電池の電圧を作るか？でも、DC-DC変換が2段になってしまい無駄だろう。。。そもそも、DC-DC自体の変換ロスで1割ほどは電力を無駄にしているのを倍増してどうする。
今まで、いろいろと考えてきたのだが、なかなかイメージが湧いていなかった。
ところが、本日、曇天の中で起電力が大きくない状態で、あれこれ試していると、大きな負荷をかけて電流を絞りだそうとすると、電圧がドドーンと下がる現象に遭遇。
シャープの単結晶は、電圧は低いが電流が多く出るタイプ。今までは、天気の良い日に扱っていたので、蓄電に必要な10A以下の電流は、苦もなく出す能力がある。光量が落ちてくると、先にレポートしたようにシャントレギュレータの発振が始まり、電流値を正しく測定することができなかったので、現象に気付けなかったようだ。
光量が足りない時に、電流を絞り出すと、電圧が落ち、論理回路用の5Vさえ維持できなくなってしまっては、そもそも制御回路のCPUが動かなくなる。ある電圧以下に下がらないような制御をしなければならない。
あれ？？？それって、MPPT制御そのものじゃん。。。
つまり、取出される「電流」×PV「電圧」が最大になるように制御をしてやることがMPPTになるんじゃないか。。。。MPPTを機能させるには、PVの能力の限界まで電流を引出す必要があり、負荷の大きな機器を繋がなければ確認ができない。
しかし、意外と、大電流を吸込んでくれる機器というのは少ないもので、大型冷蔵庫のAC入力直後のAC-DCコンバータのDC側に直接接続するなんて話も聞くのは、そんなわけがあったのかと妙に納得した。
さっそく、ソフトに組込んで、試し始めたところで、またまた日没サスペンテッド。。。。続きは、また明日。。。。
でも、MPPTの制御方法が理解できた成果は大きい。