JPS6345616A

JPS6345616A - ソ−ラポンプの制御装置

Info

Publication number: JPS6345616A
Application number: JP18858686A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kumano; 熊野　昌義
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1986-08-13
Publication date: 1988-02-26

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、太陽電池の出力を可変周波数インバータを
介し、交流のポンプモータを高効率に駆動するためのソ
ーラポンプの制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は、例えば特開昭５６−１５２１７４号公報に示
された従来のソーラポンプの制御装置を示す構成図であ
り、図に於て、（１）は太陽電池、（２）はこの太陽電
池（１）に直列接続された逆流防止ダイオード、（３）
はコンデンサ、（４）はこのコンデンサ（３）と並列接
続された可変周波数インバータ、（５）はこの可変周波
数インバータ（４）に接続された交流電動機からなるポ
ンプモータ、（６）は、このポンプモータ（５）で駆動
されるポンプ、（７）は分圧抵抗（７ａ）及び（７ｔ）
）　’からなり、太陽電池（１）の出力電圧を検出する
ための抵抗分圧器、（８）は電圧設定器、（９）は、こ
の電圧設定器（８）からの電圧及び抵抗分圧器（７）か
らの分圧電圧が入力され、太陽電池出力電圧を電圧設定
器（８）による設定値に等しく調整する電圧制御器、（
１０）は、この電圧制御器（９）の出力値に応答して可
変周波数インバータ（４）が動作する動作周波数を定め
る制御信号を発生するための分コンバータ、（１１）は
、可変周波数インバータ（４）の導通期間及び周波数を
決定する為の点弧パルスを発生するＰＷＭ回路、（１２
）は、ポンプモータ（５）の回転数に応じたインバータ
出力電圧を発生するインバータ出力電圧指令器である。

第４図は、太陽電池（１）の出力電圧（Ｖｌと発電量（
月の関係を、日射量ＣＬ＋〜ＬＡ　）をパラメータとし
て示したもので、図中破線は各日射量（Ｌ＋〜Ｌ４）に
おける発電量（ｐ）が最大となる動作点電圧の軌跡であ
る。

従来のソーラポンプシステムの制御装置は前述したよう
に構成されており、以下に、その動作について説明する
。

まず、太陽電池（１）の出力電圧が電圧設定器（８）で
プリセットされた電圧と等しくなるように、可変周波数
インバータ（４）の動作周波数を変化させ、ポンプ（６
）の回転数即ち消費電力が調整される。この結果、太陽
電池（１）は常に前記電圧設定器（８）で定めた動作電
圧で動作し、その時の出力が可変周波数インバータ（４
）を介してポンプモータ（５）に供給される。一般にポ
ンプ負荷の場合、その負荷量は、回転数の２〜５乗に比
例する。このため、第５図の構成に於ては、可変周波数
インバータ（４）の出力周波数、即ち回転数を調整すれ
ば負荷量が変わり、これにより太陽電池（１）の発ｔｔ
を調整することが出来る。この結果、分圧抵抗（７）で
検出された太陽電池の出力電圧が、電圧設定器（８）で
定められた値（Ｖｏｐ　）に等しくなる様、可変周波数
インバータ（４）の出力周波数を制御すれば、太陽電池
（１）は日射量が変化しても常に、前述の定められた動
作点電圧で動作し、その時の発電量が負荷に供給される
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のソーラポンプシステムの制御装置は以上のように
構成されているので、この様に太陽電池の出力動作点電
圧を一定に制御する場合、第４図の特性から明らかな様
ｆこ、日射が変化すれば、最大出力動作点からずれる。

又、第４図の特性は、温度によってかなり変化するため
、日射量や温度が変化することより出力の低下は防ぎ得
ない。このため、前述の電圧設定器１Ｂ）の代りに、例
えば特開昭５６−９１６５１に見られるごとく、日射量
を測定して補正する構成、特開昭５７−１１９６２５に
見られるごとく、温度センサーを用いて補正する構成が
提案されているが、いずれも高価な余分のセンサー及び
外部から信号の引き込みを必要とし、実用上も問題があ
った。

この発明は、前述の様な問題点を解決するためになされ
たもので、外部に余分なセンサー類を設けることなく簡
単な構成にて、日射量や温度が変化しても最大出力動作
点電圧からずれることなく、太陽電池の利用率の高いソ
ーラポンプの制御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るソーラポンプの制御装置は、太陽電池の
出力電圧を検出し、その値が、電圧設定回路の出力値に
等しくなる様インバータの周波数を制御すると共に、前
記電圧設定回路は、その出力を変化させた時、インバー
タ周波数が最大となる様に、その出力を調整するように
した構成である。

〔作用〕

ｉ着ｔこの発明におけ　　　　置は電圧一定制御のマイナルー
プの電圧を指令する電圧設定回路が、日射量や温度が変
化しても、常に最大のインバータ周波数、即ち最大の出
力を得る動作点！８Ｅを指令するよう調整し、その指令
に基づいて、その動作点電圧を維持する様にインバータ
周波数を調整する定電圧マイナループが作用する。この
結果、常に太陽電池は、最大出力点で動作させることが
出来、簡単で太陽電池の利用率の高いソーラポンプの制
御装置が得られる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明によるソーラポンプシステムの制御装置を
示すブロック図であり、図に於て、（１）は太陽電池、
（２）はこの太陽電池（１）に直列接続された逆流防止
ダイオード、（３）はコンデンサ、（４）はこのコンデ
ンサ（３）と並列接続された可変周波数インバータ、（
５）はこの可変周波数インバータ（４）に接続された交
流電動機からなるポンプモータ、（６）はこのポンプモ
ータ（５）により作動されるポンプ、（７）は分圧抵抗
（７ａ）及び（７ｂ）からなり、太陽電池（１）の出力
電圧を検出するための抵抗分圧器ｓ　（９Ａ）はその一
方の入力端子（９Ａａ）に抵抗分圧器（７）からの分圧
電圧が入力され、検出電圧を設定電圧に等しく制御する
電圧制御器、（’ｏ）は、電圧制御器（９）の出力に応
答して可変周波数インバータ（４）の動作周波数を定め
る信号を発生するための％コンバータ、（１１）は可変
周波数インバータ（４）の導通期間及び周波数を決定す
るパルスを発生するＰＷＭ回路、（１２）は電圧制御器
（９）の出力、即ち、可変周波数インバータ（４）の動
作周波数に応じ、ポンプモータ（５）にとって最適なイ
ンバータ出力電圧を発生する出力電圧指令器である。（
１３）は、可変周波数インバータ（４）の動作周波数Ｉ
ζ対応する電圧制御器（９Ａ）の出力信号（ｆ）をフィ
ードバック入力とする太陽電池（１）の最大出力動作点
電圧演算指令回路であり、この最大出力動作点電圧演算
指令回路（１５）の動作点電圧指令（Ｖ）は、前述の電
圧制御器（９Ａ）の他方の入力端子（９Ａｂ）に入力さ
れている。さらに、前記最大出−゛力動作点電圧演算指
令回路（１３）により電圧設定回路を構成している。

この発明によるソーラポンプシステムの制御装置は前述
したように構成されており、以下に、その動作について
説明する。第２図は最大出力動作点電圧演算指令回路（
１３）の動作説明のフローチャートであり、例えば、動
作点電圧指令ＶをΔＶだけ増加させ、電圧制御器（９Ａ
）が十分応答出来る時間ΔＴ後に、可変周波数インバー
タ（４）のインバータ周波数に対応する電圧制御器（９
Ａ）の出力（ｆ）を入力し、動作点電圧変化前の記憶さ
れている周波数（ｆｏ）と比較し、増加していれば、こ
の電圧変化方向が正しかったとして、次のステップで再
び動作点電圧指令（至）をΔＶだけ増加させる。この様
に周波数の変化が減少に移るまで、前述の操作をくり返
す。周波数が減少すれば、操作方向は誤りとし、次のス
テップでは反対方向に操作するいわゆる山登り法である
。

従って、この実施例によれば、電圧制御器（９Ａ）ｌこ
よる電圧制御マイナループが十分応答すれば、常に最大
出力動作点電圧演算指令回路（１３）は、周波数が最大
となる太陽電池（１）の動作点に追従して指令するため
、日射や温度が変化しても、太陽電池の最大出力動作点
に追従して運転することになる。

なあ、最大出力動作点電圧演算指令回路（１３）は、前
述の説明より明らかな様に、マイコンを用いたソフトや
、簡単な記憶・判定ロジックで実現出来る。

第３図は、最大動作点電圧演算指令回路（１３）の他の
実施例を示すフローチャートで、第２図のごとく、毎回
指令値を変動させ判定するのでなく、初め、電圧指令値
を一定時間ΔＴ毎に一定方向に所定回変化させ、それぞ
れの動作点電圧指令（Ｖ）に対する周波数（ｆ）を記憶
し、所定回くり返した後、記憶データ内で最大の周波数
（ｆ）となる電圧指令値（Ｔｏｐ）を求め、以後一定期
間この値を指令値として保持するものである。

通常、日射の大幅な変化や温度変化は比較的遅いため、
この実施例を用いても最大出力点からのずれは少ない。

又、この実施例では、最初の電圧変化は大きいが、その
後ある期間安定した一定電圧の運転が行なわれる。

なお、第２図に示した実施例でも、必要ｌこ応じ所定の
期間毎に最大出力動作点電圧演算指令回路（１５）の出
力を一定に保持することも可能である。

又、前述の実施例では、インバータ出力周波数信号とし
て電圧制御回路（９Ａ）の出力を用いたが、実際のイン
バータ周波数を検出、フィードバックしても、同一特性
効果が得られることは云うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明ｌこよれば、可変周波数インバ
ータの周波数を変えることにより、太陽電池の出力電圧
を制御するための電圧制御器の出力信号（可変周波数イ
ンバータの周波数指令信号）を用い、この値が最大にな
る様に演算し、前述の電圧制御器の一方の入力指令信号
とする最大出力動作点電圧演算指令回路を設けたので、
新らたに日射量や温度を検出し動作点補正を行なったり
、電流や電力を検出演算することなく、簡単な構成にて
、日射量や温度変化に対しても最大出力動作点に追従し
て運転出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるソーラポンプの制御
装置を示すブロック図、第２図は、この発明に用いる最
大出力動作点電圧指令回路（１！！圧設圧設路）のアル
ゴリズムを示すフローチャート、第３図は、第２図のフ
ローチャートの他の実施例を示すフローチャート、第４
図は、日射をパラメータとした太陽電池の電圧−出力特
性を示す特性図、第５図は、従来の実施例によるソーラ
ポンプの制御装置を示す構成図である。（１）は太陽電池、（４）は可変周波数インバータ、（
５）はポンプモータ、（６）はポンプ、（９Ａ）は電圧
制御器、（１３）は最大出力動作点電圧演算指令回路（
電圧設定回路）、である。なお、図中、同一符号は同一、又は相凸部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）太陽電池の出力を可変周波数インバータを介して
ポンプモータを駆動するものに於て、前記太陽電池の出
力電圧を検出しその値が、電圧制御器に接続された電圧
設定回路の出力値に等しくなる様に前記可変周波数イン
バータの動作周波数を制御すると共に、前記電圧設定回
路は、その出力を変化させた時、前記可変周波数インバ
ータの動作周波数が最大となる様、その出力を調整する
ようにしたことを特徴とするソーラポンプの制御装置。
（２）電圧設定回路は、最大出力動作点電圧演算指令回
路から構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のソーラポンプの制御装置。
（３）最大出力動作点電圧演算指令回路には、電圧制御
器の出力の一部がフィードバック入力されていることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載のソーラポンプの
制御装置。
（４）最大出力動作点電圧演算指令回路には、実際のイ
ンバータ周波数がフィードバック入力されていることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載のソーラポンプの
制御装置。
（５）最大出力動作点電圧演算指令回路は、マイクロコ
ンピュータによるソフトで構成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第２項乃至第４項の何れかに記載の
ソーラポンプの制御装置。
（６）最大出力動作点電圧演算指令回路は、記憶・判定
ロジックで構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第２項乃至第４項の何れかに記載のソーラポンプの
制御装置。