PV用DCDCコンバータ開発(21) 具体的数値を考慮した制御ロジック

今日は、総選挙の投票と奥さまの買物に付合うだけだったので、そこそこ時間がとれて、久しぶりの開発作業。

今までの電流、電圧値による制御は、超お手抜きモードで、測定した値によって、モードを随時設定するという非常に簡単な仕組みだったが、これまでのトライアルでハードの癖も理解が進み、きちんとしたものに作り直すことに。

先ずは、鉛蓄電池の充電制御ロジックを作り込むことに。基本は、一般的な充電方法である定電流/定電圧(CC/CV)制御とすることは決めて、これまで試してきた。

今回は、入力電圧、出力電圧、出力電流の測定値からそれぞれ個別にモード定義して、それらの組合せと、前の動作モードからの変化によって動作モード変更するフィードバック制御を真面目に設計してみた。

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蓄電池の制御は、いつもは満タンにしておいて、いざというときに利用するバックアップユースと、常に充放電を繰返すサイクルユースがあるが、自宅で節電のために使うとすれば、当然サイクルユースとなる。サイクルユース向けに二段定電圧充電という方法を組込むことにした。

14.5Vと少し高めの目標電圧に達するまでは、設定した定電流でどんどん充電(定電流充電:CC)。14.5Vに達すると定電圧制御に切換え、電流値が一定以下に下がったら、定電圧の設定値を13.6Vに下げ、ちょろちょろと電流を流すトリクル充電モードに移行する(二段定電圧充電:DCV)というもの。

回路的には20Aまで流せるように作ってあるものの、そんな大容量をいきなり流す勇気はないし、そもそも、実際の蓄電池に流し込んでみないと適切な電流値は分らない。暫定的に定電流5A、切換え電流は1Aに下がった時点として試してみることに。

ロジックがずいぶん大きくなったので、PICの小さなメモリに入りきるか不安だったが、メモリ消費90%弱というところで何とか詰め込めた。さっそく、動作させてみると、定電流モードにならず、いきなり定電圧モードに移行してしまう。設定値が、適切でないのか。

それにしても、測定する電流値がかなり暴れるので、オシロで確認すると確かに2~4Aの間で変動している。それに、インダクタがかなり発熱しているし、でっかいヒートシンクを付けたFETも暖かくなっている。もう少し、検証してチューニングする必要がありそう。

と、ここまで来たところで、日没サスペンデッドに。。。。夕方、日照が落ちて、電圧が下がってくると、電流が逆流し始める現象が確認された。ロジック用5V電源回路は太陽光パネルの起電電圧が30Vぐらいまで下がっても耐える事を確認。20Vを切ると、ロジック電源が5Vから下がり始め、4Vを切ると液晶ディスプレイの表示か消えることも確認。

なかなか、得るものの多い一日であった。さあて、次に腰を落着けて作業できるのは、いつかなぁ。。。。。

保護回路について。一次側はヒューズを入れてあるが、二次側は実験段階なので適当。たまにうっかり48V触ってピリピリすることもあるが、高圧ではないので、危険度合いは小さい。なにより、動かしっぱなしにしたまま留守にするような運用は、まだまだ怖くてできない。

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