JPH0823781B2 - 太陽光発電システム - Google Patents
太陽光発電システムInfo
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- JPH0823781B2 JPH0823781B2 JP59185396A JP18539684A JPH0823781B2 JP H0823781 B2 JPH0823781 B2 JP H0823781B2 JP 59185396 A JP59185396 A JP 59185396A JP 18539684 A JP18539684 A JP 18539684A JP H0823781 B2 JPH0823781 B2 JP H0823781B2
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- power
- pump
- power generation
- solar cell
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/66—Regulating electric power
- G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
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- Automation & Control Theory (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、太陽電池発電パターンと負荷パターンとの
差異で生じる余剰電力を電動ポンプの駆動電源として利
用する太陽光発電システムに関する。
差異で生じる余剰電力を電動ポンプの駆動電源として利
用する太陽光発電システムに関する。
近年、新エネルギーの一つである太陽光発電システム
の実用化研究が各方面で活発に進められている。特に電
力系統の不備な発展途上国では集落電源にデイーゼル発
電を用いる場合が多いが、燃費高騰のため運転コストの
高いことが難点で、燃費節約のため運転時間制限の不便
を余儀なくされている場合が多い。これらは太陽光発電
とデイーゼル発電を組合せることにより燃料節約と発電
時間制限解消が可能となる。
の実用化研究が各方面で活発に進められている。特に電
力系統の不備な発展途上国では集落電源にデイーゼル発
電を用いる場合が多いが、燃費高騰のため運転コストの
高いことが難点で、燃費節約のため運転時間制限の不便
を余儀なくされている場合が多い。これらは太陽光発電
とデイーゼル発電を組合せることにより燃料節約と発電
時間制限解消が可能となる。
第４図にこの場合のシステム構成を示す。１は太陽
光、２は太陽電池アレイ、３は逆流防止ダイオード、４
は鉛蓄電池、５は直流を交流に変換するインバータ、６
はトランス、７は集落の各種電気負荷、８はしや断器、
９はデイーゼル発電設備である。第５図は太陽電池アレ
イの発電パターンと負荷パターンを示す。
光、２は太陽電池アレイ、３は逆流防止ダイオード、４
は鉛蓄電池、５は直流を交流に変換するインバータ、６
はトランス、７は集落の各種電気負荷、８はしや断器、
９はデイーゼル発電設備である。第５図は太陽電池アレ
イの発電パターンと負荷パターンを示す。
次にその動作を説明する。第４図において、太陽光１
が、所定の方位，仰角で設置された太陽電池アレイ２に
入射すると、日射強度に応じた直流電流が図示の極性で
生じ、逆流防止ダイオード３を介して、蓄電池４、イン
バータ５に印加される。インバータ５、トランス６によ
り太陽電池２の直流電力は所定の電圧，周波数の交流電
力に変換されて、負荷７に電力を供給する。負荷７は前
述したように集落の各種電気負荷で、その需要負荷電力
は時間，季節で変化するが、その日間負荷パターンを第
５図のグラフに示す。一般に負荷のピークは午前，午
後に現われる。一方太陽電池による発電パターンは天候
が晴であれば曲線のようになり、その幅、ピーク値は
季節により若干変化する。第５図でわかるように、負荷
パターンと発電パターンは一致しない。
が、所定の方位，仰角で設置された太陽電池アレイ２に
入射すると、日射強度に応じた直流電流が図示の極性で
生じ、逆流防止ダイオード３を介して、蓄電池４、イン
バータ５に印加される。インバータ５、トランス６によ
り太陽電池２の直流電力は所定の電圧，周波数の交流電
力に変換されて、負荷７に電力を供給する。負荷７は前
述したように集落の各種電気負荷で、その需要負荷電力
は時間，季節で変化するが、その日間負荷パターンを第
５図のグラフに示す。一般に負荷のピークは午前，午
後に現われる。一方太陽電池による発電パターンは天候
が晴であれば曲線のようになり、その幅、ピーク値は
季節により若干変化する。第５図でわかるように、負荷
パターンと発電パターンは一致しない。
太陽電池の出力で直接まかなえる負荷はＢ部であり、
Ａ部は余剰電力、Ｃ部は不足電力を示す。このため一般
に第４図に示すように蓄電池４を設け、第５図の余剰電
力Ａ部で蓄電池４を充電し、不足電力Ｃ部は蓄電池４の
放電でまかなう。悪天候が続いて蓄電池４の放電深度が
所定値以上になると、デイーゼル発電設備９を運転し、
しや断器８を投入して負荷７に電力を供給する。すなわ
ち負荷７の電力は大部分太陽光発電システムでまかな
い、デイーゼル発電はバツクアツプとして用いるので、
燃料の節約，発電時間制限の解消を図ることができる。
Ａ部は余剰電力、Ｃ部は不足電力を示す。このため一般
に第４図に示すように蓄電池４を設け、第５図の余剰電
力Ａ部で蓄電池４を充電し、不足電力Ｃ部は蓄電池４の
放電でまかなう。悪天候が続いて蓄電池４の放電深度が
所定値以上になると、デイーゼル発電設備９を運転し、
しや断器８を投入して負荷７に電力を供給する。すなわ
ち負荷７の電力は大部分太陽光発電システムでまかな
い、デイーゼル発電はバツクアツプとして用いるので、
燃料の節約，発電時間制限の解消を図ることができる。
一般に集落においては、電気負荷の他に、農業かん漑
用水、飲料水の確保も重要な問題であり、特に発展途上
国では井戸水の汲上げに頼る場合が多い。ポンプをモー
タで駆動する電動ポンプでは、モータ回路を、負荷７と
並列に接続することが考えられる。その場合インバータ
容量はポンプモータの始動突入電流に耐えられるように
増加する必要がある。
用水、飲料水の確保も重要な問題であり、特に発展途上
国では井戸水の汲上げに頼る場合が多い。ポンプをモー
タで駆動する電動ポンプでは、モータ回路を、負荷７と
並列に接続することが考えられる。その場合インバータ
容量はポンプモータの始動突入電流に耐えられるように
増加する必要がある。
一方、第５図において余剰電力Ａ部が季節要因や負荷
の減少などで大きくなつて蓄電池４の充電限度を超える
と、蓄電池に与えられる電力は無駄に消費される。この
ため太陽電池の運用効率が低下する。これは蓄電池４の
容量増加で防げるが、蓄電池の寸法，重量，コストの増
加を招く。
の減少などで大きくなつて蓄電池４の充電限度を超える
と、蓄電池に与えられる電力は無駄に消費される。この
ため太陽電池の運用効率が低下する。これは蓄電池４の
容量増加で防げるが、蓄電池の寸法，重量，コストの増
加を招く。
本発明の目的は、余剰電力をポンプ電源として利用す
ることにより、インバータ，蓄電池の容量を増大するこ
となく、太陽電池の運用効率を向上し得る太陽光発電シ
ステムを提供することにある。
ることにより、インバータ，蓄電池の容量を増大するこ
となく、太陽電池の運用効率を向上し得る太陽光発電シ
ステムを提供することにある。
上記目的を達成するため本発明においては電動ポンプ
回路を太陽電池を含む直流回路に並列接続し、その電力
を余剰電力でまかなおうとするものである。
回路を太陽電池を含む直流回路に並列接続し、その電力
を余剰電力でまかなおうとするものである。
本発明の一実施例の回路構成を第１図に示す。第４図
と同一部分は同一符号で示しその説明を省略する。第１
図において、10は、チヨツパー等の直流−直流変換回
路、11はポンプ12の駆動用直流モータ、12は井戸等から
揚水するポンプ、14は導水パイプで、揚水された地下水
は一般に図示しない貯水タンクに貯蔵され必要に応じて
使用される。第２図は太陽電池アレイの電圧電流特性、
第３図はポンプの圧力，流量特性である。
と同一部分は同一符号で示しその説明を省略する。第１
図において、10は、チヨツパー等の直流−直流変換回
路、11はポンプ12の駆動用直流モータ、12は井戸等から
揚水するポンプ、14は導水パイプで、揚水された地下水
は一般に図示しない貯水タンクに貯蔵され必要に応じて
使用される。第２図は太陽電池アレイの電圧電流特性、
第３図はポンプの圧力，流量特性である。
第１図において、インバータ入力側の直流回路に、チ
ヨツパ10とポンプ駆動用直流モータ11の直流回路を並列
に接続し、余剰電力を生じる時間帯で、太陽電池アレイ
出力電流から負荷電力に対応するインバータ入力電流お
よび蓄電池の充電電流を差し引いた電流を上記並列回路
に分流させる。
ヨツパ10とポンプ駆動用直流モータ11の直流回路を並列
に接続し、余剰電力を生じる時間帯で、太陽電池アレイ
出力電流から負荷電力に対応するインバータ入力電流お
よび蓄電池の充電電流を差し引いた電流を上記並列回路
に分流させる。
太陽電池アレイの電圧電流特性は第２図に示すよう
に、日射強度で変化するが、最大電力となる電圧VPはほ
ぼ一定であるから日射強度に応じた最大電力を太陽電池
から取り出すためには、電圧VPとなるように太陽電池ア
レイの出力電流を制御すればよいことになる。特に日射
強度が大で、蓄電池４が充電限度にあるときに余剰電力
が大となるが、これを電動ポンプの駆動電力に利用する
ことにより太陽電池アレイの最大電力での運転を可能な
らしめるのである。この場合、チヨツパは公知の降圧形
でよく、チヨツパの入力電流を電圧VP一定となるように
制御することにより、電動ポンプを余剰電力に応じて可
変速制御する。
に、日射強度で変化するが、最大電力となる電圧VPはほ
ぼ一定であるから日射強度に応じた最大電力を太陽電池
から取り出すためには、電圧VPとなるように太陽電池ア
レイの出力電流を制御すればよいことになる。特に日射
強度が大で、蓄電池４が充電限度にあるときに余剰電力
が大となるが、これを電動ポンプの駆動電力に利用する
ことにより太陽電池アレイの最大電力での運転を可能な
らしめるのである。この場合、チヨツパは公知の降圧形
でよく、チヨツパの入力電流を電圧VP一定となるように
制御することにより、電動ポンプを余剰電力に応じて可
変速制御する。
農業かん漑用水，飲料水などを井戸から揚水する場
合、揚程の小さい浅井戸では遠心ポンプが適している。
第３図（ａ）は、可変速運転時の遠心ポンプの揚程曲線
（回転速度n1〜n3,n1＞n2＞n3）と抵抗曲線（動作点を
吐出量Q1,Q2,Q3で示す。）である。遠心ポンプの場合、
吐出圧力Ｈ、吐出量Ｑ、回転速度ｎとの間に、Ｈ∝n2,Q
∝ｎの関係がある。したがつて、揚程H0の小さな浅井戸
や湖沼，河川からの汲み上げの場合の抵抗曲線とは良い
適合を示す。かくして、太陽光発電パターンの方が、負
荷パターンより大きく、蓄電池が充電限度にある場合
の、刻々変化する余剰電力を、可変速駆動電動ポンプに
利用することにより、太陽光発電システムの運用効率を
向上させることができるのである。
合、揚程の小さい浅井戸では遠心ポンプが適している。
第３図（ａ）は、可変速運転時の遠心ポンプの揚程曲線
（回転速度n1〜n3,n1＞n2＞n3）と抵抗曲線（動作点を
吐出量Q1,Q2,Q3で示す。）である。遠心ポンプの場合、
吐出圧力Ｈ、吐出量Ｑ、回転速度ｎとの間に、Ｈ∝n2,Q
∝ｎの関係がある。したがつて、揚程H0の小さな浅井戸
や湖沼，河川からの汲み上げの場合の抵抗曲線とは良い
適合を示す。かくして、太陽光発電パターンの方が、負
荷パターンより大きく、蓄電池が充電限度にある場合
の、刻々変化する余剰電力を、可変速駆動電動ポンプに
利用することにより、太陽光発電システムの運用効率を
向上させることができるのである。
しかしながら、電動ポンプを揚程H0の大きい深井戸に
適用する場合は、遠心ポンプでは吐出圧力が、回転速度
に２乗に比例するので、刻々変化する余剰電力のわずか
の減少で、吐出量が大幅に減少するので好ましくない。
適用する場合は、遠心ポンプでは吐出圧力が、回転速度
に２乗に比例するので、刻々変化する余剰電力のわずか
の減少で、吐出量が大幅に減少するので好ましくない。
そこで、深井戸のように揚程H0の大きい場合は本発明
では容積ポンプを用いるのである。この場合の特性を第
３図（ｂ）に示す。第３図（ｂ）に示すように、吐出圧
力Ｈは回転速度に関係なく一定であり、吐出量Ｑは回転
速度ｎに正比例する特性を有している。したがつて、余
剰電力が減少して回転速度が低くなつても、それに応じ
た吐出量を得ることができるのである。
では容積ポンプを用いるのである。この場合の特性を第
３図（ｂ）に示す。第３図（ｂ）に示すように、吐出圧
力Ｈは回転速度に関係なく一定であり、吐出量Ｑは回転
速度ｎに正比例する特性を有している。したがつて、余
剰電力が減少して回転速度が低くなつても、それに応じ
た吐出量を得ることができるのである。
以上説明したように、太陽電池の発電パターンと負荷
パターンとの差による余剰電力を、蓄電池容量を大きく
することなく、直流回路に並列に接続した揚水用電動ポ
ンプ駆動に利用することにより、太陽光発電システムの
運用効率を向上させることが出来る。なお以上の説明に
おいてポンプを駆動する回路として、チヨツパと直流モ
ータを用いたが、本発明はこれに限定されることなく、
電圧周波数比一定のVVVFインバータと誘導電動機の組合
せや、ブラシレスモータを用いても同様の効果が得られ
ることはいうまでもない。
パターンとの差による余剰電力を、蓄電池容量を大きく
することなく、直流回路に並列に接続した揚水用電動ポ
ンプ駆動に利用することにより、太陽光発電システムの
運用効率を向上させることが出来る。なお以上の説明に
おいてポンプを駆動する回路として、チヨツパと直流モ
ータを用いたが、本発明はこれに限定されることなく、
電圧周波数比一定のVVVFインバータと誘導電動機の組合
せや、ブラシレスモータを用いても同様の効果が得られ
ることはいうまでもない。
第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第２図は
太陽電池アレイの電圧，電流特性を示すグラフ、第３図
（ａ），（ｂ）はポンプ特性を示すグラフ、第４図は従
来例の回路構成図、第５図は太陽電池発電パターンと負
荷パターン特性を示すグラフである。 １……太陽光、２……太陽電池アレイ ３……逆流防止ダイオード、４……蓄電池 ５……インバータ、６……トランス ７……負荷、８……しや断器 ９……デイーゼル発電設備、10……チヨツパ 11……直流モータ、12……ポンプ 13……地上面、14……導水パイプ
太陽電池アレイの電圧，電流特性を示すグラフ、第３図
（ａ），（ｂ）はポンプ特性を示すグラフ、第４図は従
来例の回路構成図、第５図は太陽電池発電パターンと負
荷パターン特性を示すグラフである。 １……太陽光、２……太陽電池アレイ ３……逆流防止ダイオード、４……蓄電池 ５……インバータ、６……トランス ７……負荷、８……しや断器 ９……デイーゼル発電設備、10……チヨツパ 11……直流モータ、12……ポンプ 13……地上面、14……導水パイプ
Claims (1)
- 【請求項１】太陽電池アレイにたいして逆流防止ダイオ
ードを介して蓄電池を並列接続し、かつこの蓄電池にイ
ンバータを並列接続して負荷に交流電力を供給するとと
もに、このインバータの直流入力側に発電パターンと負
荷パターンの差で生じる余剰電力を用いて駆動され、浅
井戸などの低揚程の場合は遠心ポンプを、深井戸などの
高揚程の場合は容積ポンプを用いた可変速電動ポンプを
並列接続して構成したことを特徴とする太陽光発電シス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59185396A JPH0823781B2 (ja) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | 太陽光発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59185396A JPH0823781B2 (ja) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | 太陽光発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6165320A JPS6165320A (ja) | 1986-04-03 |
| JPH0823781B2 true JPH0823781B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=16170068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59185396A Expired - Fee Related JPH0823781B2 (ja) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | 太陽光発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0823781B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210176930A1 (en) * | 2019-12-12 | 2021-06-17 | Valmont Industries, Inc. | System, method and apparatus for providing a solar pump system for use within a mechanized irrigation system |
Families Citing this family (54)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8816535B2 (en) | 2007-10-10 | 2014-08-26 | Solaredge Technologies, Ltd. | System and method for protection during inverter shutdown in distributed power installations |
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| JPS6165320A (ja) | 1986-04-03 |
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