Eerder verschenen in Nieuwsbrief VERON Afdeling Leiden A28 voorjaar 2023.

Nadat ik in de in 2021 mijn F-licentie haalde ben ik aan de gang gegaan om een installatie op te zetten. Eerst stelde ik een eenvoudige J-stok voor de 2 meter band op. Met een aangesloten RTL-SDR kon ik met het programma OpenWebRX op een Raspberry Pi de ontvangst op de hogere frequenties meten. Ik kwam er al snel achter dat er een enorme storing was. Nog net niet zoveel dat er geen communicatie zichtbaar was, maar het was toch aanzienlijk.

De bron zocht ik bij mijzelf en na het één voor één aan- en uitzetten van de elektrische groepen (ik heb er zes verdeeld over 3 fasen) werd mij duidelijk dat het stel zonnepanelen op de pergola naast mijn huis de verantwoordelijken waren. Er liggen daar vier panelen met elk een micro-inverter met typenummer YC-600 van het merk APS. Na nog wat nader onderzoek bleek alleen de oudste van de twee verantwoordelijk voor het leeuwendeel van de storing.

Met een meetrapportje in de hand naar de leverancier gestapt die me doorverwees naar de technische afdeling van APS. Er kwam aanvankelijk geen antwoord, maar na wat doorzeuren kwam er dan actie. Ik kreeg twee “wave filters” toegestuurd. Twee zwarte blokjes ingegoten materiaal met aan de ene kant twee MC4-connectors voor het zonnepaneel en aan de andere kant twee voor de micro-inverter.

Elektrische eigenschappen filter

Wij zijn natuurlijk geïnteresseerd wat die zwarte doosjes dan wel zouden kunnen doen. Op het internet zijn verschillende filters te vinden met behoorlijk goede specificaties maar ook met een stevige prijs: er moet een forse gelijkstroom doorheen kunnen.

Een mooie taak voor een nanoVNA. Een eerste vingeroefening was echt te simpel gedacht. Door de ene poort van de nanoVNA aan te sluiten op de ene kant van het filter en de andere poort aan de andere kant sluit je in feite een deel van het filter kort.

Het moet symmetrisch aangeboden worden. Bij AliExpres vond ik een 150 kHz – 350 MHz, 1:1-balun op een printplaatje met SMA-aanslui­tingen. Daar kocht ik er twee van. Na wat knutselwerk ontstond de meetopstelling als weergegeven in figuur 1: Middenonder de nanoVNA-H met twee soepele kabeltjes naar de baluns links en rechts. De uitgangen van de baluns met stukjes coax gemonteerd aan de MC4-pen en -bus van het filter. Er boven liggen nog een afsluitweerstand van 50 ohm, een kortsluiting en twee koppelstukjes om de calibratie van de nanoVNA met aangesloten baluns te kunnen doen.

Het resultaat van al die inspanningen was toch wel wat teleurstellend, zie figuur 2. De geschikte parameter is S21,  die aangeeft hoeveel het filter doorlaat. Er is gemeten van 50 kHz tot 150 MHz, de frequentie-as is logaritmisch.  Het stukje van 50 – 150 kHz is niet helemaal betrouwbaar omdat de balun daar niet gespecificeerd is. Het -6 dB punt van de S21-grafiek ligt bij ongeveer 10 MHz en de maximale demping bij de hoge frequenties is niet beter dan -15 dB. De andere parameter, S11 oftewel “return loss” toont een sterke onderdrukking rond de 250 kHz maar niet veel meer dan 15 dB.

Het filter is volledig symmetrisch, polariteit omdraaien en in- en uitgang verwisselen levert geen ander resultaat op.

Of de nanoVNA-metingen relevant zijn is maar de vraag. Of de hoogfrequent bron-impedatie van de nanoVNA overeenkomt met die van de micro-inverter en de afsluitimpedantie van de nanoVNA met die van de zonnepanelen is maar de vraag. Welke andere impedantie dan te kiezen? We kunnen er alleen naar raden. Het zou aardig zijn met een commercieel filter te vergelijken maar die zijn toch wat prijzig voor alleen maar een experimentje als dit.

Effect op de storing

Wat we wel kunnen nagaan is welk effect de filters hebben op de storing. De antenne is nu een Diamond D-130-NJ op zo’n 6 meter hoogte, ongeveer 4 meter boven de zonnepanelen. De antenne is gekoppeld aan een RTL-SDR. Via de USB poort is de RTL-SDR verbonden met een Raspberry Pi die OpenwebRX gebruikt om een “waterval” te produceren, zie figuur 3. We kijken op de 2-meter band.

Het bovenste scherm geeft de situatie van een werkende micro-inverter zonder filters bij een zonnige middag. Bij het middelste scherm is de micro-inverter uitgeschakeld en bij de laatste is de micro-inverter weer ingeschakeld met de filters geïnstalleerd. Het effect is matig, zoals we op grond van de nanoVNA-metingen al konden verwachten.

Conclusie

Zowel de nanoVNA-metingen als de waterval laten zien dat de EMI-filters geleverd door APS van matige kwaliteit zijn. De andere micro-inverter, van hetzelfde type maar jonger, heeft wel goede filters want die levert geen storing. Het is goed mogelijk dat de filters gemonteerd met MC4-connectors in feite slechter werken dan wanneer ze direct in de (metalen) kast gebouwd zijn. Vooralsnog lijkt de beste en goedkoopste oplossing om de oude micro-inverter te vervangen door een moderne.