JP2000060179A - ポンプ駆動用太陽光インバータの制御方法 - Google Patents

ポンプ駆動用太陽光インバータの制御方法

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JP2000060179A
JP2000060179A JP10220414A JP22041498A JP2000060179A JP 2000060179 A JP2000060179 A JP 2000060179A JP 10220414 A JP10220414 A JP 10220414A JP 22041498 A JP22041498 A JP 22041498A JP 2000060179 A JP2000060179 A JP 2000060179A
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inverter
frequency
voltage vdc
solar
output
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Osamu Enomoto
修 榎本
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】太陽電池を直流電源とする太陽光インバータに
交流電動機を介して駆動されるポンプにおける制御方法
を提供する。 【解決手段】太陽光インバータ3に内蔵する参照符号3
3〜45それぞれの回路により、太陽電池1の日射量が
十分なときには交流電動機4を定格回転数で動作させ、
太陽電池1の端子電圧Vdcが基準電圧Vdc* より低
下したときには、太陽光インバータ3が出力する周波数
を徐々に低下させて、端子電圧Vdcが基準電圧Vdc
* と等しい周波数で運転を継続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、遊園地の噴水設
備,人工滝などに使用されるポンプ駆動用太陽光インバ
ータの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種のポンプ駆動用インバータ
においては、商用電源などの交流電源を入力とする周知
の技術のインバータにより一定の周波数の交流電力に変
換して交流電動機に給電し、該電動機によりポンプを駆
動する構成が一般的である。または、前記インバータの
中間直流回路にダイオードを介して太陽電池を接続した
構成にし、日射量の多いときのみ太陽電池の電力と前記
交流電源の電力とを併用して該インバータを動作させる
ようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来のポンプ駆動用インバータでは、近年の省エネルギー
の要請に対して十分ではなかった。この発明の目的は上
記問題点を解決し、太陽電池のみを直流電源とするポン
プ駆動用太陽光インバータの制御方法を提供することに
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、太陽電池か
らの直流電力を所望の周波数の交流電力に変換して交流
電動機に給電する太陽光インバータであって、該交流電
動機で駆動されるポンプを制御するポンプ駆動用太陽光
インバータの制御方法において、太陽電池の端子電圧V
dcが所定の基準レベル値(基準電圧Vdc* +レベル
値ΔVS )を越え、且つこの状態が所定の時限TON間継
続したときに太陽光インバータを起動させ、起動した太
陽光インバータは、所定の加速量設定値Acc(Hz/
sec/ΔV)に基づき該インバータが出力する周波数
を前記電動機の定格周波数fR まで増大させ、前記イン
バータの周波数を増大中、又は該インバータが前記定格
周波数fR を出力中に、太陽電池の端子電圧Vdcが前
記基準電圧Vdc* より低下したときには、所定の減速
量設定値Dec(Hz/sec/ΔV)に基づき該イン
バータが出力する周波数を減少させ、前記インバータが
出力する周波数を減少させることにより、太陽電池の端
子電圧Vdcが前記基準電圧Vdc* まで上昇したとき
には、このときの周波数で該インバータの運転を継続
し、さらに太陽電池の端子電圧Vdcが前記基準電圧V
dc* を越えたときには、前記加速量設定値Accに基
づき前記インバータが出力する周波数を前記電動機の定
格周波数fR に向かって増大させ、また前記インバータ
が出力する周波数を減少中に、該インバータが出力する
周波数が所定の周波数下限値fL 以下になり、且つこの
状態が所定の時限TOFF 間継続したときに該インバータ
を停止させることを特徴とする。
【0005】この発明は、下記に着目してなされたもの
である。すなわち、遊園地の噴水設備,人工滝などに使
用されるポンプにおいては、夜間または雨天の日中には
該ポンプを停止しても構わないこと、さらに該ポンプを
駆動する電動機の回転数(=インバータの出力周波数)
は一定でなくても、景観を損なわない所定の変動範囲内
であれば設置上の目的は達せられる。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施の形態を
示すポンプ駆動用太陽光インバータの回路構成図であ
り、1は太陽電池、2a,2bは回路遮断器、3は太陽
光インバータ、4は太陽光インバータ3で給電される交
流電動機、5は交流電動機4の駆動軸に結合されたポン
プを示す。
【0007】この太陽光インバータ3には直流電圧平滑
用のコンデンサ31、例えば図示の如くIGBTとダイ
オードとを逆並列接続してなるスイッチング回路を3相
ブリッジ構成にしたインバータ主回路32、太陽電池1
から回路遮断器2a,2bを介して太陽光インバータ3
に入力される端子電圧(Vdc)を検出する電圧検出器
33、予め設定された基準電圧Vdc* と電圧検出器3
3で検出した前記電圧Vdcとの偏差を求める加算演算
器34、この偏差と予め設定された加速量設定値Ac
c,減速量設定値Decとにより太陽光インバータ3が
出力する周波数を演算し、これを周波数指令値f* とし
て出力する指令値演算回路35、該周波数指令値f*
基づく周波数,電圧の交流をインバータ主回路32が出
力するためのPWM演算を行い、この演算値により前記
それぞれのIGBTに駆動信号を生成する周知の技術の
インバータ制御回路36の他に、加算演算器37,比較
器38,タイマー39,反転素子40,アンド素子4
1,フリップ・フロップ素子42,比較器43,アンド
素子44,タイマー45からなる運転シーケンス回路を
備えている。
【0008】図1に示した太陽光インバータ3におい
て、日射量の増大に伴い太陽電池1の端子電圧が上昇す
ると、前述の参照符号33〜45それぞれの回路が初期
状態になり、この初期状態ではフリップ・フロップ素子
42の出力Qは論理「L」レベルになっており、この論
理「L」レベルによりインバータ制御回路36は前述の
動作を停止し、この停止を論理「L」レベルの状態信号
としてインバータ制御回路36が出力している。同様
に、フリップ・フロップ素子42の出力Qの論理「L」
レベルにより指令値演算回路35も動作を停止し、指令
値演算回路35が出力する前記周波数指令値f* も零と
なっている。
【0009】先ず、上述の初期状態以降の前記運転シー
ケンス回路の動作を説明する。さらに日射量の増大に伴
い、太陽電池1の端子電圧Vdcが、前記基準電圧Vd
* (例えば、270V)と予め設定されたレベル値Δ
S (例えば、20V)とを加算する加算演算器37の
出力である前記基準レベル値(290V)を越えると比
較器38の出力が論理「H」レベルとなり、この論理
「H」レベルの状態の継続時間をタイマー39(時限T
ON)で監視し、時限TON(例えば、5分)経過するとタ
イマー39の出力が論理「H」レベルとなり、前記論理
「L」レベルの状態信号が入力される反転素子40の出
力とタイマー39の出力とによりアンド素子41の出力
が論理「H」レベルとなり、このとき後述の如くタイマ
ー45の出力も論理「L」レベルとなっているので、フ
リップ・フロップ素子42の出力Qが初期状態の論理
「L」レベルから論理「H」レベルに変化する。
【0010】フリップ・フロップ素子42の出力Qが論
理「H」レベルになると、後述の指令値演算回路35と
インバータ制御回路36とが動作を開始する。インバー
タ制御回路36が動作を開始し、若干の時間経過の後、
前記駆動信号が発せられると前記状態信号が論理「L」
レベルから論理「H」レベルに変化し、アンド素子41
の出力が論理「L」レベルとなるがフリップ・フロップ
素子42の出力Qは論理「H」レベルを保持する。
【0011】また、後述の指令値演算回路35が動作中
の周波数指令値f* が予め設定された周波数下限値fL
(例えば交流電動機4の定格周波数fR が60Hzのと
きは、fL は30Hz程度)以下になると、比較器43
の出力が論理「H」レベルとなり、前記論理「H」レベ
ルの状態信号と比較器43の出力とによりアンド素子4
4の出力が論理「H」レベルとなり、この論理「H」レ
ベルの状態の継続時間をタイマー45(時限TOFF )で
監視し、時限TOFF (例えば、1分)を経過するとタイ
マー45の出力が論理「H」レベルとなり、このとき上
述の如くアンド素子41の出力が論理「L」レベルであ
るので、フリップ・フロップ素子42の出力Qが論理
「H」レベルから論理「L」レベルに変化し、この論理
「L」レベルにより指令値演算回路35とインバータ制
御回路36とが動作を停止する。
【0012】次に、上述の運転シーケンス回路の動作に
より、フリップ・フロップ素子42の出力Qが論理
「L」レベルから論理「H」レベルに変化した以降の指
令値演算回路35の動作を説明する。指令値演算回路3
5は単一積分器,比例−積分演算器,出力制限器などか
ら形成され、この指令値演算回路35が動作状態になる
と、指令値演算回路35が出力する周波数指令値f*
零から、加算演算器34で得られるその都度の基準電圧
Vdc* と電圧検出器33で検出した太陽電池1の端子
電圧Vdcとの偏差(極性は正)と、予め設定された加
速量設定値Acc(例えば、1Hz/1sec/1V)
との積で得られる勾配(Hz/sec)で増大させ、こ
の増大結果の上限値は交流電動機4の定格周波数fR
相当する周波数指令値f* となる。
【0013】指令値演算回路35が出力する周波数指令
値f* を増大中、又は周波数指令値f* が前記fR で太
陽光インバータ3が動作中に、太陽電池1の端子電圧V
dcが基準電圧Vdc* より低下したときには、加算演
算器34で得られるその都度の偏差(極性は負)と、予
め設定された減速量設定値Dec(例えば、10Hz/
1sec/1V)との積で得られる勾配(Hz/se
c)で周波数指令値f*を減少させる。
【0014】上述の如く加速量設定値Accに対して減
速量設定値Decは10倍程度大きい値であることと、
さらにポンプ5は周知の2乗特性負荷であることから、
太陽電池1の端子電圧Vdcが基準電圧Vdc* より低
下したときに、太陽光インバータ3が出力する周波数を
減少させることにより、太陽電池1の端子電圧は上昇す
る。その結果、太陽電池1の端子電圧Vdcが前記基準
電圧Vdc* まで上昇する過程では指令値演算回路35
が出力する周波数指令値f* の前記勾配は徐々に小さく
なり、前記Vdc=Vdc* となる周波数指令値f*
落ちつく。
【0015】日射量の変化により太陽電池1の端子電圧
Vdcが前記基準電圧Vdc* を越えたときには、前記
加速量設定値Accに基づき指令値演算回路35が出力
する周波数指令値f* を前記fR に向かって増大させ
る。すなわち、この太陽光インバータ3では日射量が十
分にあれば太陽電池1の端子電圧Vdcが前記基準電圧
Vdc* を越えており、その結果、交流電動機4は定格
周波数fR ,定格回転数の状態にあり、また日射量が低
下した状態では太陽電池1の端子電圧Vdcが前記基準
電圧Vdc* と等しくなる周波数を太陽光インバータ3
が出力し、交流電動機4はこの周波数で回転している。
但し、指令値演算回路35が出力する周波数指令値f*
が周波数下限値fL 以下になると前述の運転シーケンス
回路の監視下に置かれる。
【0016】
【発明の効果】この発明によれば、太陽電池のみを直流
電源とするポンプ駆動用太陽光インバータを提供でき、
近年の省エネルギーの要請に寄与できる。またこの発明
の制御方法によれば、ポンプ駆動用太陽光インバータの
運転・停止操作も自動化でき、省人化にも寄与できる。
【0017】すなわち、遊園地の噴水設備,人工滝など
に使用されるポンプ駆動用太陽光インバータとして好適
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示すポンプ駆動用太陽
光インバータの回路構成図
【符号の説明】
1…太陽電池、2a,2b…回路遮断器、3…太陽光イ
ンバータ、4…交流電動機、5…ポンプ、31…コンデ
ンサ、32…インバータ主回路、33…電圧検出器、3
4…加算演算器、35…指令値演算回路、36…インバ
ータ制御回路、37…加算演算器、38…比較器、39
…タイマー、40…反転素子、41…アンド素子、42
…フリップ・フロップ素子、43…比較器、44…アン
ド素子、45…タイマー。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】太陽電池からの直流電力を所望の周波数の
    交流電力に変換して交流電動機に給電する太陽光インバ
    ータであって、該交流電動機で駆動されるポンプを制御
    するポンプ駆動用太陽光インバータの制御方法におい
    て、 太陽電池の端子電圧Vdcが所定の基準レベル値(基準
    電圧Vdc* +レベル値ΔVS )を越え、且つこの状態
    が所定の時限TON間継続したときに太陽光インバータを
    起動させ、 起動した太陽光インバータは、所定の加速量設定値Ac
    c(Hz/sec/ΔV)に基づき該インバータが出力
    する周波数を前記電動機の定格周波数fR まで増大さ
    せ、 前記インバータの周波数を増大中、又は該インバータが
    前記定格周波数fR を出力中に、太陽電池の端子電圧V
    dcが前記基準電圧Vdc* より低下したときには、所
    定の減速量設定値Dec(Hz/sec/ΔV)に基づ
    き該インバータが出力する周波数を減少させ、 前記インバータが出力する周波数を減少させることによ
    り、太陽電池の端子電圧Vdcが前記基準電圧Vdc*
    まで上昇したときには、このときの周波数で該インバー
    タの運転を継続し、 さらに太陽電池の端子電圧Vdcが前記基準電圧Vdc
    * を越えたときには、前記加速量設定値Accに基づき
    前記インバータが出力する周波数を前記電動機の定格周
    波数fR に向かって増大させ、 また前記インバータが出力する周波数を減少中に、該イ
    ンバータが出力する周波数が所定の周波数下限値fL
    下になり、且つこの状態が所定の時限TOFF 間継続した
    ときに該インバータを停止させることを特徴とするポン
    プ駆動用太陽光インバータの制御方法。
JP10220414A 1998-08-04 1998-08-04 ポンプ駆動用太陽光インバータの制御方法 Withdrawn JP2000060179A (ja)

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