風力発電

風力発電機(ダイナモ1号・2号)

風力発電機をDIYで自作しています。
自転車のダイナモを使って発電するのですが、
一日回ってると、バイク用のバッテリーに充電することが出来ました。
まだまだ改良中です。

     



風力発電機改造(ナベ1号・2号)

旧1号・2号は木製だったので、余りの強風にぶっ壊れてしまいました。
新型1号機・2号機はその反省を踏まえ、オール金属製、発電機はリムダイナモ → ハブダイナモに変更し、風車のハブ部分にはなんとステンレスナベを使用 (^^ゞ
羽根の部分も一応強風時可変翼方式としましたが、あまり変わらないみたいです。

    



風力発電機(サーボ1号・2号)

発電機をサーボモータ2台に変えました。
2台で回ると、強風時は開放電圧30Vオーバー(メーター振り切れ)になります。
ただ、弱風時はなかなか充電電圧(17V)まで上がりません。
サーボモータは高速回転向きかもしれません。


    


整流回路

最初は普通にダイオード6個を使って、三相全波整流しようかと思ったのですが、なぜか電圧が全然出ませんでした。
そこでどうせなら高電圧を得ることを含めて、三相各相毎に倍圧整流としました。
下図の倍電圧全波整流回路を、三相それぞれの相間に付けて整流しています。






転換負荷制御

風力発電はバッテリーが充電されて満杯になっても、風車を止めるか回路を短絡して負荷を無限大にするかしない限り、どんどん発電してしまい、そのままではバッテリー過充電になってしまいます。
そこでバッテリーが規定電圧まで充電されたら自動的に負荷を別の回路に切り替える必要があります。それが転換負荷制御です。
市販されている転換負荷制御付きのチャージコントローラを買うと3万円以上するので、何とか安く済ます方法を考えました。

まずチャージコントローラは、秋月電子通商で1400円のソーラーチャージャーを見つけました。
これをそのまま使ってもいいのですが、どこかのサイトでDC−DCコンバータでもいけると書いてあったので、これも秋月で1000円で購入しました。
4〜21Vの可変出力です。これをバッテリー充電電圧の14Vに設定します。

肝心の転換負荷制御は、バッテリーが満充電になるとDC−DCコンバータが切れ、入り口電圧が上昇することを利用しました。
整流後の直流電圧を可変抵抗で分圧し、それに12Vリレーを入れ、抵抗を調節してDC−DCコンバータの入り口電圧が21V以上になるとリレーがONになるようにしました。
リレーには直流ファンなどの直流負荷(投捨て負荷)を繋いでおきます。

ところが、ここで問題が・・・。
下図は直流負荷を2段でON−OFFさせる回路なんですが、軽い負荷だと正常にON−OFF制御してくれるんですが、それだとまだ電圧が上がる場合があります。つまり負荷が軽すぎるんです。
かといって重い負荷を繋ぐと、いったんONしてしまうと、OFFしなくなるという現象が発生してしまいました。
おそらくリレーがOFFした途端に電圧が上昇し、再びONになっているものと思われます。







上記不具合を改善するため、LM339というコンパレータICで電圧を比較し、基準電圧(バッテリー電圧)よりVRの分圧が高くなるとRy動作する回路を作りました。
これで動作点付近で若干チャタリングはしますが、不動作はなくなりました。





ちなみに現在の回路構成です。





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