hobbylab.jp 発電装置電力監視装置太陽光 RasPi

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1.Raspberry Pi周辺配線図
2.Raspberry Pi2
(1)基盤状態とpin配列
(2)ディバイス用途と使用Pi
3.Device
(1)ModBus
(2)PowSw
(3)I²C
(4)1-Wire
4.動作確認
(1)動作確認状況
(2)ModBus関係の動作確認
(3)電源切替器の電圧表示確認

--------- 関係 ---------

■発電装置

太陽光関係

●前置き

●ソーラパネル
1.ソーラーパネル
2.ｿｰﾗｰﾊﾟﾈﾙ用ｻｰｷｯﾄﾌﾞﾚｰｶ

●充電器
1.充電器
2.充電器用ｻｰｷｯﾄﾌﾞﾚｰｶ
3.充電器用電流計

●蓄電池
1.蓄電池用ｻｰｷｯﾄﾌﾞﾚｰｶ
2.蓄電池用電流計
3.蓄電池

●インバータ
1.ｲﾝﾊﾞｰﾀ用ｻｰｷｯﾄﾌﾞﾚｰｶ
2.ｲﾝﾊﾞｰﾀ用電流計
3.インバータ

●電力量計

●電源切替器

●配線

●収納箱

●保守
1.パネルを洗う

●旧品
1.旧充電器
　旧充電器(ModBus)

水車・発電機関係

●前置き

●①水車　①発電機

●②速度調整装置

●③抵抗器

●⑤直流電源装置(力率改善)

電力監視装置(太陽光)

●太陽光モニター

●全般

●ハード
1.システム図
2.ラズパイ周辺回路

●プログラム
1.Local1分周期プログラム
2.Local状態表示プログラム
3.遠隔情報伝送プログラム
4.遠隔状態表示プログラム

励磁器関係

●前置き

●自動電圧調整器概要1

●自動電圧調整器概要2

●ハードウェアー

●発電試験装置の製作試験

●サイリスタ制御他

●部品表

●プログラム
1.プログラミング（準備）
2.プログラミング（詳細）
3.プログラム(ソース)

1.Raspberry Pi周辺配線図

2.Raspberry Pi2

　(1)RaspBerry Piの基盤状態とpin配列

　Pinジャックコネクタ配置

	J1　 J2　　HDMI　microUSB(Power in)
有線LAN用 RJ45ｼﾞｬｯｸ USB2.0 　ｺﾈｸﾀ×4		J3 裏面には microSDｶｰﾄﾞｽﾛｯﾄ有り

J1：4極AVコネクタ　先端から白(L),赤(R),GND,黄(コンポジット)
J2：カメラインターフェース(CSI)コネクタ
J3：ディスプレイインターフェース(DSI)コネクタ

　(2)監視装置で使用するディバイス用途とRaspBerry Piの使用pin

3.Device

　(1)ModBusで使用されているもの

項目	DeviceAddress	装置
MPPT充電器	0x01	BDZ 60A
充電器出力電流、電圧	0x12	PZEM-017
インバータ入力電流、電圧	0x13	PZEM-017
AC負荷電圧、電流、電力他	0x02	KWS-AC301

　(2)PowSwで使用されているもの

a.電源切り替え器 ATS-11kW の切り替え状態を取得するためのインターフェース

b.電源の切り替え状態とSignal−GNDの状態

電源の状態	Signal-GND
商用側	High Resistance
インバータ側	Low Resistance 500(Ω)

　(3)I²Cで使用されているもの(未実装)

a.バッテリー元電圧電流　INA226 b.バッテリー各電流　WCS1600→ADS1115

　(4)1-Wireで使用されているもの(未実装)

a.各温度　DS18B20

4.動作確認

　(1)動作確認状況

　(2)ModBus関係の動作確認

動作確認方法
　充電器出力側に動作確認用電源を接続し約26(V)を印加。
　インバータのリモコンにより『切』→『入』の各部の状態と電圧と電流を測定
　電源電圧を約『27(V)』に変更して印加し各部の状態と電圧と電流を測定した。

インバータのリモコン		切	入	入
切替器の電源状態		商用	商用	インバータ
動作確認用電源	電圧(V)	25.98	25.9	26.85
動作確認用電源	電流(A)	0.1	0.4	0.6
電圧表示	充電器(V)	26.0	25.9	26.9
	表示器(V)	25.9~26.0	25.9	26.9
	インバータ(V)	--	26.0	27.0
	切替器(V)	25.6	25.6	26.5
ModBus充電器	電圧(V)	26.0	25.8	26.9
ModBus充電器	装置温度(℃)	33	33	33
ModBusPZEM-017 Charger	電圧(V)	25.96	25.90	26.80
ModBusPZEM-017 Charger	電流(A)	0.04	0.39	0.53
ModBusPZEM-017 Inverter	電圧(V)	25.95	25.89	26.79
ModBusPZEM-017 Inverter	電流(A)	0.00	0.31	0.33
ModBusKWS-AC301	電圧	105.3	105.4	105.1
	力率	100	100	100
	周波数	59.9	59.9	60.5

以上の結果から、充電器の運転電流は0.1(A)、インバータの運転電流は0.3(A)、切替器の動作(電源切替状態はインバータ側)で0.2(A)必要と言うことがわかった。

test_moniter_modbus.pyにより各modbus装置の表示内容

test_moniter_modbus.py

#Serial　受信テスト
import serial
import traceback
import time

stad = 0
def crcck(rxddh):
    crc = 0xFFFF
    for dtval in rxddh :
        crc = crc ^ dtval
        sfval = 0
        while(sfval < 8):
            if crc & 0x0001 :
                crc = crc >> 1
                crc = crc ^ 0xA001
            else:
                crc = crc >> 1
            sfval += 1
    crch = [0x00,0x00]
    crch[1] = crc >> 8
    crch[0] = crc & 0x00FF
    return crch

class UART:
    def __init__(self):
        try:
            self.uartport = serial.Serial(
                port='/dev/ttyUSB0',
                baudrate=9600,
                bytesize=serial.EIGHTBITS,
                parity=serial.PARITY_NONE,
                stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
                timeout=None,
            )
        except serial.SerialException:
            print(traceback.format_exc())
        self.uartport.reset_input_buffer()
        self.uartport.reset_output_buffer()
        time.sleep(1)
        print("UART INIT END")
   
    def rx_modbus(self):
        global stad
        Adrstr =""
        Hexstr =""
        Decstr =""

print("RX",end=" ")
        rxd1  = self.uartport.read(2)
        print("1",end=" ")
        rxlen = self.uartport.read(1)
        rxlen1= int.from_bytes(rxlen,'big')
        print("2",end=" ")
        rxd2  = self.uartport.read(rxlen1)
        print("3",end=" ")
        rxCRC = self.uartport.read(2)
        print("RX end")
        print("RX Data =",end=" ")
        rxd1h =bytearray(rxd1)
        rxlenh=bytearray(rxlen)
        rxd2h =bytearray(rxd2)
        rxCRCh=bytearray(rxCRC)
        rxd1h.extend(rxlenh)
        rxd1h.extend(rxd2h)
        fgh = crcck(rxd1h)
        rxd1h.extend(rxCRC)
        rxCRCh1 =[0x00,0x00]
        rxCRCh1[0]=rxCRCh[0]
        rxCRCh1[1]=rxCRCh[1]

for rxd3 in rxd1h:
            print(hex(rxd3),end=" ")        
        print("CRC CK=",end=" ")
        print(fgh == rxCRCh1 )
        #'''
        print("DATA ") 
        adr = 0
        for i in range(0,rxlen1,2):
            vl = rxd2h[i]*256+rxd2h[i+1]
            str0="     "+str(hex(stad))
            Adrstr = Adrstr + str0[-7:]
            stad += 1
            str1="     "+str(hex(vl))
            Hexstr = Hexstr+str1[-7:]
            str2="       "+str(vl)
            Decstr = Decstr+str2[-7:]
            if adr == 31: #データ改行数　例7,15,31
                print("ADD ="+Adrstr)
                print("Hex ="+Hexstr)
                print("DEC ="+Decstr)
                print()
                Adrstr=""
                Hexstr=""
                Decstr=""
                adr = 0
            else:
                adr += 1
        if adr > 0:
            print("ADD ="+Adrstr)
            print("Hex ="+Hexstr)
            print("DEC ="+Decstr)
        #'''

def tx1_modbus(self):
        global stad
        print()
        print( "BDZ 60A MPPT Tx data =", end=" " )
        txdh =[0x1,0x03,0x00,0x02,0x00,0x14]
        stad = txdh[2]*256+txdh[3]
        fgh =crcck(txdh)
        txdh.extend(fgh)
        for txd in txdh:
            print(hex(txd),end=" ")
        print("")
        txd  =bytearray(txdh)
        self.uartport.write(txd)
        uart.rx_modbus()

def tx2_modbus(self):
        global stad
        print()
        print( "PZEM-017 Charger Tx data =", end=" " )
        txdh =[0x12,0x04,0x00,0x00,0x00,0x08]
        stad = txdh[2]*256+txdh[3]
        fgh =crcck(txdh)
        txdh.extend(fgh)
        for txd in txdh:
            print(hex(txd),end=" ")
        print("")
        txd  =bytearray(txdh)
        self.uartport.write(txd)
        uart.rx_modbus()

def tx3_modbus(self):
        global stad
        print()
        print( "PZEM-017 Inverter Tx data =", end=" " )
        txdh =[0x13,0x04,0x00,0x00,0x00,0x08]
        stad = txdh[2]*256+txdh[3]
        fgh =crcck(txdh)
        txdh.extend(fgh)
        for txd in txdh:
            print(hex(txd),end=" ")
        print("")
        txd  =bytearray(txdh)
        self.uartport.write(txd)
        uart.rx_modbus()

def tx4_modbus(self):
        global stad
        print()
        print( "KWS-AC301 Tx data =", end=" " )
        txdh =[0x2,0x03,0x00,0x0E,0x00,0x11]
        stad = txdh[2]*256+txdh[3]
        fgh =crcck(txdh)
        txdh.extend(fgh)
        for txd in txdh:
            print(hex(txd),end=" ")
        print("")
        txd  =bytearray(txdh)
        self.uartport.write(txd)
        uart.rx_modbus()

if __name__ == '__main__':
    uart = UART()
    uart.tx1_modbus()
    time.sleep(1)
    uart.tx2_modbus()
    time.sleep(1)
    uart.tx3_modbus()
    time.sleep(1)
    uart.tx4_modbus()

　(3)電源切替器の電圧表示確認

電源切替器の電圧表示が違っていたので再確認を実施した。
試験方法
　電圧を上げ方向、下げ方向の2回測定する。
　印加電圧を25.85(V)→27.32(V)、27.32(V)→25.94(V)へ変化させた。
　切替器の表示の切り替わり電圧を印加電圧として記録している。
結果
　切替器出力電源が商用の時のバッテリー電圧測定差は　　　-0.26〜-0.34(V)　-0.30(V)
　切替器出力電源がインバータ時のバッテリー電圧測定差は　-0.32〜-0.41(V)　-0.36(V)

　切替電圧の設定
　　26.6(V)以上でインバータ　25.9(V)以下で商用に切り替わる様になっている。

印加電圧　上げ方向

切替器表示電圧	印加電圧 (直流電源電圧)	備考
25.6	25.85
25.7	25.96
25.8	26.06
25.9	26.16
26.0	26.26
26.1	26.36
26.2	26.46
26.3	26.56
26.4	26.66
26.5	26.76
26.6	26.82	※1
26.7	27.02
26.8	27.12
26.9	27.22
27.0	27.32

印加電圧　下げ方向

切替器表示電圧	印加電圧 (直流電源電圧)	備考
27.0	ｰｰｰ
26.9	27.31
26.8	27.21
26.7	27.11
26.6	27.01
26.5	26.90
26.4	26.81
26.3	26.70
26.2	26.61
26.1	26.50
26.0	26.41
25.9	26.33	※2
25.8	26.14
25.7	26.04
25.6	25.94

※1電源供給インバータへ切替
※2電源供給商用へ切替

■発電装置

1.Raspberry Pi周辺配線図

2.Raspberry Pi2

(1)RaspBerry Piの基盤状態とpin配列

(2)監視装置で使用するディバイス用途とRaspBerry Piの使用pin

3.Device

(1)ModBusで使用されているもの

(2)PowSwで使用されているもの

(3)I2Cで使用されているもの(未実装)

(4)1-Wireで使用されているもの(未実装)

4.動作確認

(1)動作確認状況

(2)ModBus関係の動作確認

(3)電源切替器の電圧表示確認

　(1)RaspBerry Piの基盤状態とpin配列

　(2)監視装置で使用するディバイス用途とRaspBerry Piの使用pin

　(1)ModBusで使用されているもの

　(2)PowSwで使用されているもの

　(3)I²Cで使用されているもの(未実装)

　(4)1-Wireで使用されているもの(未実装)

　(1)動作確認状況

　(2)ModBus関係の動作確認

　(3)電源切替器の電圧表示確認