JPS6165320A - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 不発明は、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（＝関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、新エネルギーの一つである太１場光発電システム
の実用化研究が各方面で活発）二進められている。特に
電力系統の不備な発展途上国では果落璽源（″−ディー
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、燃料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
光発電とディーゼル発電を組合せること（＝より燃料節
約と発電時間解消が可能となる。

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４二変換するインバータ、６は
トランス、７は巣浩の各種電気負荷、８はしゃ断器、９
はディーゼル発電設備である。第５図は太陽電池アレイ
の発電〕（ターンと負荷パターンを示す。

次（二その動作を説明する。第４図（＝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
（二人射すると、日射量（１応じた直流電圧が図示の極
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（二印加される。

’！／バータ５、トランス６により太陽電池２の直流磁
力は所定の電圧１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（二集落の
各種峨気貝荷で、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■（＝
示す。一般に負荷のピークは午前、午後（１現われる。

一方太陽電池（＝よる発電パターンは天候が晴であれば
曲線■のようになυ、その幅、ピーク値は季節（二より
若干変化する。第５図でわかるよう（−１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部であや、Ａ
部は余剰電力、０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（二なると、ディーゼル発電設
備９を運転し、しゃ断器８を投入して負荷７（二電力を
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、ディーゼル発電はバックアップとし
て用いるので、燃料の節約１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（＝、農業概用水
、飲料水の確保も重要な問題であシ、特（二発展途上国
では井戸水の汲上げ（＝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（二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（＝耐えられるよ
う増加する必要がある。

一方、第５図（＝おいて余′ｆＳＪ鑵力Ａ部が季節要因
や負荷の減少などで大きくなって蓄電池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（二消費され
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９重量、コ
ストの増加を招く。

〔発明の目的〕

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（二より、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（二ある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため本発明（二おいては電動ポンプ
回路を太陽電池を含む直流回路）二並列接続し、その電
力を余ｉＡα力でまかなおうとするものである。

〔発明の実施例〕

不発明の一実施例の回Ｈ８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（−おいて、１０は、チョッパー等の直流−直
流変換回路、１１はポンプ１２の駆動用直流モータ、１
２は井戸等から揚水するポンプ、１３は導水パイプで、
揚水された地下水は一般（二図示しない貯水タンク（二
ＪｔＪ−蔵され必要（＝応じて使用される。

第４図は太陽電池アレイの電圧電流特性、第５図はポン
プの圧力、流量特性である。

第１図（＝おいて、インバータ入力側の直流回路（−、
チョッパ１０とポンプ駆動用直流モータ１１の直列回路
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ｄ己
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（＝示すよう（
二、日射量で変化するが、最大電力となる電圧Ｖ、はぼ
は一定であるから日射量に応じた最大電力を太陽電池か
ら取ｐ出すため（二は、電圧Ｖ、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（二なる。特（
二日射量が大で、蓄電池４が充電限度（二あるとき（二
余剰電力が大となるが、これを電動ポンプの駆動電力（
１利用すること（二よシ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おる。この場合、チョッパは
公知の降圧形でよく、チョッパの入力電流を電圧Ｖ、ｌ
一定となるよう制御することによシ、電動ポンプを余剰
電力に応じて可変速制御する。

農業　徴用水、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
ｉａ）は、可変速運転時の遠心ポンプの揚程曲線（回転
速度ｎ、〜ｎｓ　＋　ｎｔ　＞　ｎ２　＞　ｎ３）と抵
抗曲線（動作点を吐出ｉｔ　Ｑ−、Ｑ２　、Ｑ−で示す
。）である。遠心ポンプの場合、吐出圧力Ｈ１吐出量Ｑ
、回転速度ｎとの間（＝、Ｈｏｃ　ｎ”　、　Ｑ　ｏｃ
　ｎの関係がある。したがって、湯程迅の小さい浅井戸
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
荷パターンよシ大きく、蓄電池が充電限度（ユある場合
の、刻々変化する余剰電力を、可変速駆動電動ポンプ（
＝利用すること（二よシ、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Ｈ６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
の２乗（＝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（二揚程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）（二示す。第３図（ｂ）　＋＝示すよう（
二、吐出圧力Ｈは回転速度（＝関係なく一足で必択吐出
童Ｑは回転速度ｎに正比例する特性を有している。した
がって、余剰電力が減少して回転速度が低くなっても、
それ（＝応じた吐出量を得ることができるのである。

〔発明の効果〕

以上説明したよう（＝、太陽電池の発電）（ターンと負
荷パターンとの差（＝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（＝並列に接続した揚水用
電動ポンプ駆動（−利用することによｐ、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（＝おいてポンプを駆動する回路として、チョツ
ノくと直流モータを用いたが、不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インノ（−夕
と誘導電動機の組合せや、プラシレスモークを用いても
同様の効果が得られることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

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
ｆａｔ　、　（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・・・Ｗ電池・　
　５・・・インバータ、　　　６・・・トランス７・・
・負荷、　　　　　　８・・・しゃ断器９・・・ディー
ゼル発電設備、１０・・・チョッパ１１・・・直流モー
タ、　　　１２・・・ポンプ１３・・・地上面、　　　
　　１４・・・導水パイプ代理人　弁理士　則　近　憲
　佑（ほか１名）第２図 第３図 第４図 第　　５　図 トー　謬−−７ 時

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽電池アレイの出力を、蓄電池、インバータを
   介して所定の電圧、周波数の交流に変換して負荷に電力
   を供給するとともに、前記太陽電池アレイの発電パター
   ンと負荷パターンとの差で生じる、刻々に変化する余剰
   電力を、前記インバータの直流入力側に並列接続した可
   変速電動ポンプの駆動電源として利用することを特徴と
   する太陽光発電システム。
2. （２）可変速電動ポンプとして、浅井戸などの低揚程の
   場合は遠心型ポンプを用い、深井戸などの高揚程の場合
   は容積ポンプを用いることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項記載の太陽光発電システム。