オフグリッド直流電力システム開発(33) μMPPTコントローラ開発の変遷

超しばらくぶりの投稿となります。その間にも地道な開発は継続しており、ずいぶんと完成度は高まってきた実感はありますが、いかんせん、ソーラーパネルの出力電力制御装置は高温環境下での動作となるため、寿命が2年ほどであることが大きな課題となってます。前回投稿からのμMPPTコントローラの開発変遷を整理しておこうと思います。

歴代uMPPTコントローラ基板

10年前から基本検討・実験を開始して、6年程前にμMPPTとして初めて試作したのが左上。インダクタとか抜いちゃってますが、防水化のために樹脂をスプレーしたりインダクタの跡が焦げ目ついてたり、苦労の跡がしのばれます。

次が右上。手配線でもそこそこ美しく仕上がってます。電源部分はまだ試行錯誤の跡が。使用するソーラーパネルは2種類だが、出力電圧が30Vと75Vと大きく異なるためDC48V固定出力とするためにはダウンコンバータとアップコンバータを2種類開発しなければならない。

次は右下。初めて起こしたプリント基板。シンプルな構成だが表面実装部品も使用をし始めている。基板は設計後の仕様変更で両サイドカットしたり電解コンデンサが実装されてなかったりとまだまだ試行錯誤が続いている。

最近作って検証を始めたのが左下。右下からここまでには、実は数年間の試行錯誤で数種類の基板存在するが、みてくっれはそれほど変化ないので割愛している。使用部品はほとんどが表面実装の小さな部品になり、スイッチ素子(MosFET)も小型のものを使用している。温度計🌡は後付なのでジャンパー飛んでたり、高さ抑えるためにケミコン寝てたり。放熱は背面にアルミプレートを密着させそれを伝ってパネルのアルミフレームに逃がす方法。

ずいぶん安定はしてきているのだが、特に夏場は100度近くの高熱環境となるので1~2年で故障するという状況はなかなか改善に至らない。今回は、温度計で高熱となる場合は出力抑制することで阻止の熱劣化を抑制する試み。夏場の過酷な環境でどこまで耐えるか実証開始です。

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