オフグリッド直流電力システム開発(30) 第2世代μMPPT実証実験

別シリーズで紹介したトランジスタによる発振回路でFETドライブのクロックを作成し、出力電圧を監視して、ドライブクロックにフィードバックするといういたってシンプル可能性で回路設計をしてみた。以下に参考までに回路図を示す。

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これは、入力電圧が80V程度までという極めて高い起電圧を持つ台湾のNexPower社NT-145AXというパネルに合わせた設計となっていることをご了解いただきたい。国産メーカのものでは、これだけ高電圧のパネルはあまり見たことがない。よって、どこまで参考になるかはわからないのだが。

私が設計しているのは、パネル出力を直流バス電圧48Vに直結するための装置だ。NT-145AXの最大電力点は、開放電圧の概ね80%の電圧となっている。開放電圧は、だいたい76V程度なので、76×80%=60VがMPPT電圧となる。

この回路はダウンコンバータであるため、出力電圧は入力電圧よりも低くなる。出力電圧が48Vのため、入力電圧は発振回路のデューティ比80%から計算すると60Vとなる。これが正に肝なわけだ。

なぜなら、出力を48Vに調整するようにハードウェアが動作すると、入力電圧も自動的にMPPT電圧の60Vに収束することになるのだ。

太陽光の強さに応じてMPPT電圧は、多少変動するが、それでもこれまでの経験則から言うと、数V程度の範囲だ。

そのために、マイコンでソフト2000行分の制御をさせることがどれだけ意味を持つか。CPUを動かすためにはそれだけでも電力消費するわけだし。

さっそく、基板上に部品を実装して動作確認。晴れていれば、すぐにでも確認できたのだが、作業ができる日には雨が降りというのが続き、なかなか検証できないまま2週間ほど経ってしまった。それでも、本日、久しぶりの良い天気にさっそく基板を起動。

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右のグラフの黄色はクロック信号。青はFETのゲート信号だ。出力に応じてゲート信号の幅が変化するのが確認できた。当初はゲートパルスがなまった形状をしていたが、部品の定数をチューニングすることで、ここまでたどり着けた。発振周波数120kHzでこの程度のなまりであれば、そこそこ妥協できるというもの。次のステップに進めてみよう。

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