PV用DCDCコンバータ開発(20) 異なるパネルの接続方法を検討

自宅で、太陽光発電の電力をどのように使うか、これまでいろいろと考えてきたのだが、なかなかに難しい。

直流ベースラインを高圧にすると、感電やアーク放電の危険性が高まる。一方、電力ロスを考えると、電圧は高い方が良い。

最近、データセンタやビルで検討されている直流給電は、効率を考えて300~400Vの高圧直流で扱う傾向が強いが、自分でシステムを作ることを考えれば、高圧は事故がやはり怖い。そもそもパネル4枚だけでは、直列に接続したとしても200Vに満たないのだが。。。。

家庭用の給電では、48Vや24Vを標準規格にしようという動きもあるようだが、今ひとつ、決定打に欠けていて統一されていない模様。大型家電に供給する場合、48V程度だと電流が大きくなるため配線による電力ロスが増加してしまう。

ベランダに設置した太陽光パネルは合計4枚。2種類×2枚。通常、屋根設置のパネルは全て同じものを利用するので、容易に直列や並列に接続できる。しかし、特性の違うパネルを直接繋ぐと、壊れはしなくても、発電効率が悪くなってしまう。右2枚は単結晶で起電圧24Vに対し、左2枚は薄膜で65V。大きく異なる電圧を直結できないので、電力変換する必要がある。系を分けるのは配線の手間や運用ミスを考えると避けたいところ。

s-20120812PV設置完了003

いろいろと悩んだ結果、暫定的に、以下のように決めた。

単結晶の2枚は直列に繋いで約50Vとし、アップコンバータで65Vに昇圧し、65Vの薄膜並列の出力に繋ぎ、これをベースライン電圧にする。基本、ベースラインから、蓄電池などへの直流給電や交流に変換して家電への給電を行う。この構成なら、DC-DCコンが1つで済むこととなる。

pv_sys001

(※この時点でMPPT制御の本質が理解できていなかったため、このような構成を考えたが、後にMPPTを理解した結果、構成は後に見直すことになった。。。)

今までの蓄電池充電回路は、単結晶並列の24V向けに、試作してきたので、これを48Vや65Vから、使えるようにするためには、コンデンサの耐圧を変えて、電圧測定の抵抗値も変えなければならない。

今日は、試作機の改造と、プログラムの検証を行った。

直列に繋ぐと、出力電圧が、日光の当り方で、大きく変動することが確認された。それに合わせた制御機構のチューニングも必要になった。なかなか奥が深い。

入力電圧が上がったため、パワーMOS-FETの発熱が大きくなって、これまでの小さなヒートシンクではさわれないほどちりちりになってしまった。昔(10年以上前のものが引出に眠っているところがケチケチ精神躍如というところ)パソコンを解体した時にCPUからはずしたおっきなヒートシンクをくっつけてみたら、なかなかGood。電源ボードと同じ大きさのフィンは、なかなか強そう。。。

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