自作する太陽光発電システム - Hand made Solar Power System -

試運転と一部改良

試運転

 コントロールパネルが未完成で、システムとしては未完成ですが、ソーラ発電がどんな具合になるのかはやる気持ちを抑えることが出来ず試験運転をしてみました。
試運転といっても、ソーラーパネルから配電盤にケーブルを直接接続、配電盤からバッテリー端子間はワニグチクリップで挟んだり離したりで、スイッチの役目を手動で行いました。

配電盤からインバーターの接続は、直接5mmのビスで固定して、システムを始動しました。

ソーラーパネルからバッテリーへの充電電流、放電電流はまともな電流計が未完成にためにテスターで電圧をはかり、電流は分流抵抗の両端の電圧をテスターで測定して、推し量るといういい加減なことでスタートしました。

時期は8月末で大陽の日差しはとっても強く、充電電流は数アンペアありました。インバーターの出力AC100Vにパソコンやモニター、電球などを接続して様子をみていると、突然何の前触れもなく100Vの出力が切れてしまいました。

なぜなんだろうと、テスターで調べると、バッテリーの電圧が16V(1糟で)合計電圧は64Vにもなっていることが分かりました。
結局インバーターの過電圧保護回路が働いて、インバーターの動作を停止してしまったのが原因でした。

で、ソーラーパネルからの接続を切り離して充電をやめると電圧が下がり、インバーターが動作開始してくれました。
100Vの負荷を接続していると、充電がとまっている状態でバッテリーだけでインバータを動作さているので、短時間で電圧がどんどん下がり、今度はピーピーとインバーターが鳴り始めました。

あわてて、ソーラーパネルから出力を接続しインバーターの電源を切り、バッテリーの充電に専念、2時間ほどすると今度は過充電で、前触れなくインバーターがシャットダウン!。ソーラーパネルを切り離す、インバータが再スタート、負荷の電気器具の電源を切るという作業を1時間おきに繰り返すことになりました。そのたびに建屋の後ろ側にまわって、ワニグチクリップを付けたり離したり、インバータの電源スイッチを切ったり入れたり、テスターで電圧を測ったりと大忙し!。

 初日は面白がって?やっていましたが、1日でめげてしまいました。(私がです)
これはマイコンでコントロールさせる以外にはないと思ったのでした。
で、PICマイコンを勉強して、回路を作り、プログラムも作ろうと遠大な計画を誓ったのです!。
でも完成は何時のことやら分かりません。ましてこの歳!(歳は聞かないでください)

改良工事

 たった1日の試運転でめげてしまったのですが、すこしでも楽をしようと、室内でリモートコントロールをしようと急遽システムの変更を行いました。

インバーターを改造

 とりあえずインバーターの電源のON OFFを室内から出来るようにインバーターの改造を思い立ちました。
改造と言っても、電源スイッチとパイロットランプのLEDの接続を箱体から引っ張りだけです。

電源スイッチは直接電源ラインを断・接していなくてトランジスタなどの半導体を使って微弱電流で制御しているようで、10mA程度で動作しています。LEDは同程度でした。
これなら、LANケーブルのうちの4本を使って引き出し、室内まで取り出せそうでした。

仮実験をすると十分働いてくれました。
下は、インバータから、LANケーブルで引っ張り出したケーブルです。
このケーブルを室内のコントロールBOXに引き込んでいます。

画像の説明

赤いスイッチが電源スイッチ、OFFの方に倒しておき、室内からON OFF出来る。
インバーターが動作しているかどうかは下の2個のLEDで表示させているが、そのうちの赤LEDのみを取り出して、LANケーブルで室内に取り込んでいる。

ソーラーパネルのケーブルスイッチ

 次ぎにしたことは、過充電を防止するために、ソーラーパネルからの充電を接・断するためのスイッチをつけることでした。最終的には半導体を使い、マイコン制御をするところですが、当面は室内から手動でコントロールすることにして、リレーを使うことにしました。

画像の説明

リレー小型リレーですが直流30Vで10Aの電流容量があります。ソーラーパネルからの最大電流は6Aですから、十分耐えられると判断しました。制御電流は12Vで20mAで動作しました。これもLANケーブルを通して室内のコントロールBOXに引き出しました。

電流測定

 下の写真は電流測定用の分流抵抗です。
分流抵抗は0.1Ωのセメント抵抗を2個並列接続して0.05Ωでスタートしました。10A流れると0.5Vの電圧が発生するわけですから、ちょっと大きすぎる感じです。0.01Ωぐらいが飯野じゃないかと考えていますが、5個も並列にするのはどうかと思ってもいます。1個で0.01Ωの抵抗があればいいのですが、ネットで探しても見つかりませんでした。
何か別のことを考える必要があります。

画像の説明

 こんな状態ですから、電流の正確な値を測定することが出来ません。この時点では充電しているか、放電しているかの判断ぐらいになっています。

電圧測定

 下は電圧測定用のケーブル取り出しの写真です。バッテリーの48Vを直接引き込んだら、何かのことでショートさせてしまうと大変なことになりますから、保護用の抵抗を直列に入れて室内に取り込むことにしました。

画像の説明

リモートコントロールBOX

 建屋の外に設置しているソーラーパネル、インバーター、バッテリーの接続、切断を室内で行うための信号線をLANケーブルで室内に取り込むようにしています。

 これらをコントロールBOXに引き込んで、手動で操作をするようにしました。将来はマイコンで制御するつもりなのですが、短期間には出来そうもないので、当面手動ですることにしたのです。

また、手動ですることで、コントロールの方法も身につき、マイコンの回路や、プログラムの開発の参考になるのではと甘い考えをしたのでした。

 下がコントロールBOXの写真です。ケースは100均でおかずいれ?を購入し使っています。
スイッチやLEDがたくさん取り付けいますが、現段階で使っているのは、デジタル電圧計の電源スイッチ、インバーターのON OFFスイッチ、ソーラーパネルの接続ON OFFスイッチ、インバーターの動作表示LEDだけです。
将来、マイコンを組み込むことを予想して、手持ちの部品を適当に取り付けているのです。


画像の説明


 将来、マイコンを組み込むことを予想して、手持ちの部品を適当に取り付けているだけで、この先どんどん変わる可能性があります。
数字表示しているのは電流表示用のデジタル電圧計です。
先に記述しました分留抵抗の電圧効果を読み取る方式のものです。
全く校正していませんので、値の信頼は全くありません。

その下の点灯しているLEDはインバーターから引き出した動作確認用のLEDです。その横にインバータのON OFFスイッチがあります。

 以上の改良工事をしたお陰で、室内からスイッチをパチパチすることで、リモートコントロールが出来るようになり、ずいぶんと楽になりました。

  • デジタル電流計・電圧計の校正

 デジタル電流計・電圧計の表示数値の校正をしようとしたのですが、うまくいきません。テスタで測定しながら、表示の数値を合わせようと可変抵抗を回わすのですが、電圧を合わすと電流が合わず、互いに影響し合ってしまうのです。

 いろいろ考えてましたが、結論はデジタルメーターの電源を5Vで共通にしているのではないかと思ったのでした。デジタルメータにはAC100VからDC5Vを供給するACアダプタを使っているのですが、どうもこれが原因ではと判断です。

 電源を共通にしないで、もう1器用意して様子を見なければ断定できません。しばらく電圧だけ合わせて、そのままになっています。

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