JPH05223397A - ソーラーエアコン - Google Patents
ソーラーエアコンInfo
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- JPH05223397A JPH05223397A JP4001261A JP126192A JPH05223397A JP H05223397 A JPH05223397 A JP H05223397A JP 4001261 A JP4001261 A JP 4001261A JP 126192 A JP126192 A JP 126192A JP H05223397 A JPH05223397 A JP H05223397A
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- solar battery
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- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、ソーラー電池を補助電源として利用
するソーラーエアコンに関するもので、ソーラー電池エ
ルネルギーを有効に利用しつつ、ソーラー電池を利用し
て電源力率を向上する方法を提供することにある。 【構成】商用電源とソーラー電池を負荷に対して直列に
なる様な構成に設け、軽負荷或いはソーラー照度が高い
場合にはソーラー電池単独駆動を、その他の場合には、
ソーラー電池と商用電源を直列駆動し、しかも電源位相
タイミングに応じて、ソーラー電池電圧を可変せしめる
構成としたソーラーエアコン。 【効果】ソーラー電池単独駆動モードでは、電池の定電
圧動作領域で使用するので安定に運転できるとともに、
ソーラー電池と商用電源の直列駆動モードにおいては電
源直流を正弦波状に流すことができ、高調波の低減、力
率の向上が図れる。
するソーラーエアコンに関するもので、ソーラー電池エ
ルネルギーを有効に利用しつつ、ソーラー電池を利用し
て電源力率を向上する方法を提供することにある。 【構成】商用電源とソーラー電池を負荷に対して直列に
なる様な構成に設け、軽負荷或いはソーラー照度が高い
場合にはソーラー電池単独駆動を、その他の場合には、
ソーラー電池と商用電源を直列駆動し、しかも電源位相
タイミングに応じて、ソーラー電池電圧を可変せしめる
構成としたソーラーエアコン。 【効果】ソーラー電池単独駆動モードでは、電池の定電
圧動作領域で使用するので安定に運転できるとともに、
ソーラー電池と商用電源の直列駆動モードにおいては電
源直流を正弦波状に流すことができ、高調波の低減、力
率の向上が図れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータを用いた空
気調和機に関し、特にソーラー電池を補助電源として利
用する場合のソーラー電池エネルギーの有効利用と電源
力率を向上する方法に関するものである。
気調和機に関し、特にソーラー電池を補助電源として利
用する場合のソーラー電池エネルギーの有効利用と電源
力率を向上する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ソーラー電池は、クリーンエネルギー源
として最近特に注目を集めているが、太陽光の照度に応
じて発電能力が変化することや、電流形の電池であるた
め、過負荷状態では発電電池が低下するという問題があ
り、使い方が重要な課題の一つとなっている。然し、電
力需要の増加傾向等の背景から、特に消費電力量の多い
ルームエアコン等の補助電源として応用する検討が盛ん
になってきており、図１０に示す回路構成等が提案され
ている。図１０は、従来のインバータエアコンのコンバ
ータ部（Ｄ1、Ｄ2、Ｄ7、Ｄ8より構成される）と並列に
ソーラー電池を接続することにより、商用電源入力を補
助するものである。又、ソーラー電池の特徴である電流
形電源ということを応用して、ソーラー電池単独によ
り、電流形インバータを駆動する事例も開示されてい
る。
として最近特に注目を集めているが、太陽光の照度に応
じて発電能力が変化することや、電流形の電池であるた
め、過負荷状態では発電電池が低下するという問題があ
り、使い方が重要な課題の一つとなっている。然し、電
力需要の増加傾向等の背景から、特に消費電力量の多い
ルームエアコン等の補助電源として応用する検討が盛ん
になってきており、図１０に示す回路構成等が提案され
ている。図１０は、従来のインバータエアコンのコンバ
ータ部（Ｄ1、Ｄ2、Ｄ7、Ｄ8より構成される）と並列に
ソーラー電池を接続することにより、商用電源入力を補
助するものである。又、ソーラー電池の特徴である電流
形電源ということを応用して、ソーラー電池単独によ
り、電流形インバータを駆動する事例も開示されてい
る。
【０００３】（昭和６３年電気学会産業応用部門全国大
会No.４９）
会No.４９）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ソーラー電池は、太陽
光の照射量により発電能力が大きく変化するため、ルー
ムエアコンの様に太陽光の照射量に係わらず電力が必要
になる負荷に対しては、単独で使用することができな
く、商用電源と協調をとって利用しなければならない。
太陽光の照射量が充分大きく、ルームエアコンに必要と
される電力以上の発電能力があるときは、ソーラー電池
単独駆動を行い、曇り等で発電能力が低下したときは、
商用電源と合せて駆動することが最も適当な利用方法で
あるが、従来技術ではそこまでの解決手段を開示してい
ない。さらに、商用電源電源による駆動では、電源電流
がパルス状に流れるため高調波が発生する問題があり、
これを改善するため図１０のインダクタＬおよびキャパ
シタＣ2を設けているが、ソーラー電池を利用して電源
高調波を改善し、インダクタＬおよびキャパシタＣ2よ
りなる電源フィルター部を簡素化するという考え方も開
示されていない。尚、従来技術の別の事例である、ソー
ラー電池による電流形インバータの駆動方式について
は、電流形インバータが電圧形インバータに比べて大巾
な価格アップとなり、そのままルームエアコンに適用す
ることは困難である。
光の照射量により発電能力が大きく変化するため、ルー
ムエアコンの様に太陽光の照射量に係わらず電力が必要
になる負荷に対しては、単独で使用することができな
く、商用電源と協調をとって利用しなければならない。
太陽光の照射量が充分大きく、ルームエアコンに必要と
される電力以上の発電能力があるときは、ソーラー電池
単独駆動を行い、曇り等で発電能力が低下したときは、
商用電源と合せて駆動することが最も適当な利用方法で
あるが、従来技術ではそこまでの解決手段を開示してい
ない。さらに、商用電源電源による駆動では、電源電流
がパルス状に流れるため高調波が発生する問題があり、
これを改善するため図１０のインダクタＬおよびキャパ
シタＣ2を設けているが、ソーラー電池を利用して電源
高調波を改善し、インダクタＬおよびキャパシタＣ2よ
りなる電源フィルター部を簡素化するという考え方も開
示されていない。尚、従来技術の別の事例である、ソー
ラー電池による電流形インバータの駆動方式について
は、電流形インバータが電圧形インバータに比べて大巾
な価格アップとなり、そのままルームエアコンに適用す
ることは困難である。
【０００５】本発明の目的は、ソーラー電池の発電能力
に見合った負荷以下ではソーラー電池単独で圧縮機を駆
動し、それ以上の負荷状態ではソーラー電池の発電電力
を利用して電源高調波を改善し、電源高調波改善用フィ
ルターを簡素化する様に商用電源とソーラー電池を直列
に接続して圧縮機を駆動する制御方式のソーラーエアコ
ンを提供することにある。
に見合った負荷以下ではソーラー電池単独で圧縮機を駆
動し、それ以上の負荷状態ではソーラー電池の発電電力
を利用して電源高調波を改善し、電源高調波改善用フィ
ルターを簡素化する様に商用電源とソーラー電池を直列
に接続して圧縮機を駆動する制御方式のソーラーエアコ
ンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、コンバータ
を構成するダイオードの一部をサイリスタ等のスイッチ
素子に置き換え、上記コンバータに、照度の検出および
複数個のソーラー素子を直並列切換え可能とするソーラ
ー電池を接続し、照度、圧縮機負荷電流および商用電源
電圧を検出して、これらの情報に応じて、上記各スイッ
チ素子の切換えを適宜行うことにより達成される。
を構成するダイオードの一部をサイリスタ等のスイッチ
素子に置き換え、上記コンバータに、照度の検出および
複数個のソーラー素子を直並列切換え可能とするソーラ
ー電池を接続し、照度、圧縮機負荷電流および商用電源
電圧を検出して、これらの情報に応じて、上記各スイッ
チ素子の切換えを適宜行うことにより達成される。
【０００７】
【作用】ソーラー電池単独駆動状態とソーラー電池、商
用電源直列駆動状態の切換えは、ソーラー電池に与えら
れる太陽光の照射量に応じた照度を検出すると共に、圧
縮機を駆動する負荷電流を検出し、絶えずソーラー電池
の動作状態が定電圧動作領域か定電流動作領域かを判定
しながら行うため、直流電圧、第１０図のＶｄは安定で
あり、圧縮機を不具合なく駆動することができる。さら
に、ソーラー電池の動作状態が定電流動作領域すなわち
圧縮機負荷電流が大きくソーラー電池の発電能力を越え
た状態になると、電源電圧位相のタイミングに応じて商
用電源に直列に接続されるソーラー電池の直並列切換え
により、電源電圧が高い状態では、商用電圧のみに中程
度の電圧状態ではソーラー電池電圧を中程度に、低い電
圧状態ではソーラー電池電圧を高くすることができ、従
来パルス状に流れていた電源電流を正弦波状に改善でき
る。然も、正弦波状にするためには電源電流を電源電圧
が高い位相タイミング程大きな電流を流す必要がある
が、上記の様にソーラー電池を並列化することにより、
電流供給能力を向上できるので都合が良い。
用電源直列駆動状態の切換えは、ソーラー電池に与えら
れる太陽光の照射量に応じた照度を検出すると共に、圧
縮機を駆動する負荷電流を検出し、絶えずソーラー電池
の動作状態が定電圧動作領域か定電流動作領域かを判定
しながら行うため、直流電圧、第１０図のＶｄは安定で
あり、圧縮機を不具合なく駆動することができる。さら
に、ソーラー電池の動作状態が定電流動作領域すなわち
圧縮機負荷電流が大きくソーラー電池の発電能力を越え
た状態になると、電源電圧位相のタイミングに応じて商
用電源に直列に接続されるソーラー電池の直並列切換え
により、電源電圧が高い状態では、商用電圧のみに中程
度の電圧状態ではソーラー電池電圧を中程度に、低い電
圧状態ではソーラー電池電圧を高くすることができ、従
来パルス状に流れていた電源電流を正弦波状に改善でき
る。然も、正弦波状にするためには電源電流を電源電圧
が高い位相タイミング程大きな電流を流す必要がある
が、上記の様にソーラー電池を並列化することにより、
電流供給能力を向上できるので都合が良い。
【０００８】
【実施例】図１に本発明のソーラーエアコンの基本回路
構成を示す。図１において、商用電源Ｅより取り込まれ
る交流電力を力率改善用リアクタＬを介して、サイリス
タＳ1，Ｓ2およびダイオードＤ1，Ｄ2より成る混合ブリ
ッジ整流部に入力し、平滑キャパシタＣ1の作用により
直流電圧Ｖｄを作っている。直流電圧Ｖｄはパワーモジ
ュール等からなるインバータ部１のスイッチング作用に
より、３相交流電圧を作成し、圧縮機モータ３の回転数
制御を行う。リアクタＬは、力率改善を目的としたもの
であり、インダクタンス容量は通常２〜８ｍＨ程度とあ
まり大きなものではなく、電圧駆動形インバータとして
動作する。これまでの回路構成は、従来のインバータエ
アコンの基本回路構成と同一である。混合ブリッジで構
成された整流部には、ダイオードＤ3，Ｄ4を介して、ソ
ーラー電池、Ｅｓが接続されている。ここで、ダイオー
ドＤ3，Ｄ4は商用電源からソーラー電池への逆流を防止
するために設けられたものである。又、制御部２は、直
流電圧Ｖｄの情報を、入力して、サイリスタＳ1，Ｓ2の
スイッチング制御を行うためのものである。即ち、直流
電圧Ｖｄは、圧縮機モータ３の負荷の大小に応じて、２
０〜３０Ｖ上下する特性であるため、負荷の大小を、直
流電圧Ｖｄの検出により判断している。負荷が大きいと
きは、直流電圧Ｖｄは低下し、負荷が小さくなると直列
電圧は高くなるので、それぞれの状態に対応して、サイ
リスタＳ1，Ｓ2を適宜スイッチ制御することにより、ソ
ーラー電池単独運転モードとソーラー電池と商用電源の
直列駆動モードとを切換ている。
構成を示す。図１において、商用電源Ｅより取り込まれ
る交流電力を力率改善用リアクタＬを介して、サイリス
タＳ1，Ｓ2およびダイオードＤ1，Ｄ2より成る混合ブリ
ッジ整流部に入力し、平滑キャパシタＣ1の作用により
直流電圧Ｖｄを作っている。直流電圧Ｖｄはパワーモジ
ュール等からなるインバータ部１のスイッチング作用に
より、３相交流電圧を作成し、圧縮機モータ３の回転数
制御を行う。リアクタＬは、力率改善を目的としたもの
であり、インダクタンス容量は通常２〜８ｍＨ程度とあ
まり大きなものではなく、電圧駆動形インバータとして
動作する。これまでの回路構成は、従来のインバータエ
アコンの基本回路構成と同一である。混合ブリッジで構
成された整流部には、ダイオードＤ3，Ｄ4を介して、ソ
ーラー電池、Ｅｓが接続されている。ここで、ダイオー
ドＤ3，Ｄ4は商用電源からソーラー電池への逆流を防止
するために設けられたものである。又、制御部２は、直
流電圧Ｖｄの情報を、入力して、サイリスタＳ1，Ｓ2の
スイッチング制御を行うためのものである。即ち、直流
電圧Ｖｄは、圧縮機モータ３の負荷の大小に応じて、２
０〜３０Ｖ上下する特性であるため、負荷の大小を、直
流電圧Ｖｄの検出により判断している。負荷が大きいと
きは、直流電圧Ｖｄは低下し、負荷が小さくなると直列
電圧は高くなるので、それぞれの状態に対応して、サイ
リスタＳ1，Ｓ2を適宜スイッチ制御することにより、ソ
ーラー電池単独運転モードとソーラー電池と商用電源の
直列駆動モードとを切換ている。
【０００９】
【表１】
【００１０】表１は、直流電圧Ｖｄ、電源位相のそれぞ
れの状態に対するサイリスタＳ1，Ｓ2の制御パターンを
示す。商用電源は交流であり、図１の正相，逆相と交互
に位相反転をするが、いづれの場合でも直流電圧Ｖｄが
低いとき、即ち負荷が大きいときは、ソーラー電池と商
用電池の直列駆動モードを、逆に直流電圧Ｖｄが高いと
きは、ソーラー電池単独駆動モードを実現できる。例え
ば、Ｖｄが高いときで、商用電源電圧が正相のときに
は、サイリスタＳ1はＯＦＦ、サイリスタＳ2はＯＮとな
るため、ダイオードＤ1，Ｄ2は共に逆バイアスとなり、
平滑キャパシタＣ1には、ソーラー電池Ｅｓより、ダイ
オードＤ3、サイリスタＳ2を介して、直流電力が供給さ
れ、ソーラー電池単独駆動モードが実現できる。又、Ｖ
ｄが低いときで、商用電源電圧位相が正相のときには、
サイリスタＳ1がＯＮ、サイリスタＳ2がＯＦＦとなるた
め、平滑キャパシタＣ1には、ソーラー電池Ｅｓ、ダイ
オードＤ4、商用電源Ｅ、サイリスタＳ1の径路で充電さ
れ、ソーラー電池と商用電源の直列駆動モードが実現で
きる。このときも、ダイオードＤ1，Ｄ2は共に逆バイア
スとなっている。
れの状態に対するサイリスタＳ1，Ｓ2の制御パターンを
示す。商用電源は交流であり、図１の正相，逆相と交互
に位相反転をするが、いづれの場合でも直流電圧Ｖｄが
低いとき、即ち負荷が大きいときは、ソーラー電池と商
用電池の直列駆動モードを、逆に直流電圧Ｖｄが高いと
きは、ソーラー電池単独駆動モードを実現できる。例え
ば、Ｖｄが高いときで、商用電源電圧が正相のときに
は、サイリスタＳ1はＯＦＦ、サイリスタＳ2はＯＮとな
るため、ダイオードＤ1，Ｄ2は共に逆バイアスとなり、
平滑キャパシタＣ1には、ソーラー電池Ｅｓより、ダイ
オードＤ3、サイリスタＳ2を介して、直流電力が供給さ
れ、ソーラー電池単独駆動モードが実現できる。又、Ｖ
ｄが低いときで、商用電源電圧位相が正相のときには、
サイリスタＳ1がＯＮ、サイリスタＳ2がＯＦＦとなるた
め、平滑キャパシタＣ1には、ソーラー電池Ｅｓ、ダイ
オードＤ4、商用電源Ｅ、サイリスタＳ1の径路で充電さ
れ、ソーラー電池と商用電源の直列駆動モードが実現で
きる。このときも、ダイオードＤ1，Ｄ2は共に逆バイア
スとなっている。
【００１１】次に、本発明の別の実施例について述べ
る。先ず、ソーラー電池の特性より、照度検出による駆
動モードの切換タイミングのとり方について説明する。
る。先ず、ソーラー電池の特性より、照度検出による駆
動モードの切換タイミングのとり方について説明する。
【００１２】図２は、ソーラー電池のＶＩ特性を示す。
ソーラー電池は、一般に、図２に示す様に、定電流動作
領域と定電圧動作領域を有しており、照度に応じ最大電
流（定電流動作域の電流値）が変化する。然るにインバ
ータエアコンは、一般に、電圧駆動形のインバータを使
っており、しかも負荷は、外気温度や室内外ファンの風
量によって大きく変化するため、ソーラー電池単独では
安定した駆動を行うことは困難である。図２には、太陽
光照度に応じたソーラー電池のＶＩ特性とそれぞれの状
態における臨界負荷線を記載している。電圧形インバー
タを安定して運転するには、太陽光照度の変化にかかわ
らず臨界負荷線以下の負荷状態、換言すれば、ソーラー
電池としては、定電圧動作領域にて使用しなければなら
ない。臨界負荷線以上の負荷に対しては、電圧が急降下
してしまい、圧縮機を即座に停止してしまう。従がっ
て、臨界負荷線以上の負荷状態では、商用電源をソーラ
ー電池と直列に接続して供給電力の増強を図っている。
ソーラー電池は、一般に、図２に示す様に、定電流動作
領域と定電圧動作領域を有しており、照度に応じ最大電
流（定電流動作域の電流値）が変化する。然るにインバ
ータエアコンは、一般に、電圧駆動形のインバータを使
っており、しかも負荷は、外気温度や室内外ファンの風
量によって大きく変化するため、ソーラー電池単独では
安定した駆動を行うことは困難である。図２には、太陽
光照度に応じたソーラー電池のＶＩ特性とそれぞれの状
態における臨界負荷線を記載している。電圧形インバー
タを安定して運転するには、太陽光照度の変化にかかわ
らず臨界負荷線以下の負荷状態、換言すれば、ソーラー
電池としては、定電圧動作領域にて使用しなければなら
ない。臨界負荷線以上の負荷に対しては、電圧が急降下
してしまい、圧縮機を即座に停止してしまう。従がっ
て、臨界負荷線以上の負荷状態では、商用電源をソーラ
ー電池と直列に接続して供給電力の増強を図っている。
【００１３】図３はソーラー電池単独駆動モードからソ
ーラー電池と商用電源直列駆動モードへの切換えタイミ
ングをソーラー電池照度と圧縮機負荷電流の関係で示し
たものである。図２に示す臨界負荷線は、必ずしも照度
と１次式で関係づけられるものではないが、制御の簡略
化のため、１次式で近似している。負荷電流が小さい
程、又ソーラー電池照度が大きい程発電電力に余裕がで
きるためソーラー単独駆動が可能になる。ソーラー電池
の照度検出については、ソーラー電池特性を利用した別
の小容量ソーラー電池とダミー抵抗による照度検出手段
を内蔵したものを用いている。実施例で用いた照度検出
手段について、図４，図５で説明する。図４は、上記小
容量ソーラー電池のＶＩ特性とダミー抵抗を負荷とした
ときの負荷線を示す。ダミー抵抗として、充分小さな抵
抗値のものを使用しているため、ソーラー電池動作は、
定電流動作領域で動作する。即ち、太陽光照度に応じた
電流がダミー負荷に流れ、ダミー負荷抵抗の両端には照
度に応じた電圧が発生する。この電圧を照度信号として
制御する訳である。図５は、上記照度検出器を内蔵した
ソーラー電池の等価回路を示す。
ーラー電池と商用電源直列駆動モードへの切換えタイミ
ングをソーラー電池照度と圧縮機負荷電流の関係で示し
たものである。図２に示す臨界負荷線は、必ずしも照度
と１次式で関係づけられるものではないが、制御の簡略
化のため、１次式で近似している。負荷電流が小さい
程、又ソーラー電池照度が大きい程発電電力に余裕がで
きるためソーラー単独駆動が可能になる。ソーラー電池
の照度検出については、ソーラー電池特性を利用した別
の小容量ソーラー電池とダミー抵抗による照度検出手段
を内蔵したものを用いている。実施例で用いた照度検出
手段について、図４，図５で説明する。図４は、上記小
容量ソーラー電池のＶＩ特性とダミー抵抗を負荷とした
ときの負荷線を示す。ダミー抵抗として、充分小さな抵
抗値のものを使用しているため、ソーラー電池動作は、
定電流動作領域で動作する。即ち、太陽光照度に応じた
電流がダミー負荷に流れ、ダミー負荷抵抗の両端には照
度に応じた電圧が発生する。この電圧を照度信号として
制御する訳である。図５は、上記照度検出器を内蔵した
ソーラー電池の等価回路を示す。
【００１４】図６は、この実施例の基本回路構成を示
す。先の実施例の場合と、同一目的の同一部品には、同
じ記号を符した。異なる点は、逆充電防止用ダイオード
をサイリスタＳ4、Ｓ5に変えたこと、ソーラー電池とし
て、分割ソーラー電池Ｅｓ1，Ｅｓ2を用いたこと、分割
ソーラー電池Ｅｓ1，Ｅｓ2を直並列切換可能とするスイ
ッチ手段Ｓ3およびダイオードＤ5，Ｄ6を用いたこと、
さらには、電源位相、照度や負荷電流を検出してサイリ
スタＳ1，Ｓ2，Ｓ4，Ｓ5およびスイッチ手段Ｓ3を制御
する様な構成としたことである。基本動作については、
先の実施例と同じであるので説明は省略する。
す。先の実施例の場合と、同一目的の同一部品には、同
じ記号を符した。異なる点は、逆充電防止用ダイオード
をサイリスタＳ4、Ｓ5に変えたこと、ソーラー電池とし
て、分割ソーラー電池Ｅｓ1，Ｅｓ2を用いたこと、分割
ソーラー電池Ｅｓ1，Ｅｓ2を直並列切換可能とするスイ
ッチ手段Ｓ3およびダイオードＤ5，Ｄ6を用いたこと、
さらには、電源位相、照度や負荷電流を検出してサイリ
スタＳ1，Ｓ2，Ｓ4，Ｓ5およびスイッチ手段Ｓ3を制御
する様な構成としたことである。基本動作については、
先の実施例と同じであるので説明は省略する。
【００１５】
【表２】
【００１６】表２は、図６に示す実施例の各スイッチの
制御ルールを示したものである。この実施例では、先に
説明した如く、ソーラー電池照度に応じて、ソーラー電
池単独駆動モードかソーラー電池と商用電源の直列駆動
モードかの判定を先ず行い、後者の場合には、さらに電
源位相タイミングに応じてソーラー電池の直並列を切換
える様にしている。図７は、この制御手順をわかり易
く、フローチャートの形に記載したものである。ソーラ
ー電池を単純に直列に接続しただけでは、電源電圧が比
較的高い位相タイミングでは、供給電源が高すぎること
になり、直流電圧Ｖｄが上昇し不都合となる。又、負荷
電流がもともと大きい動作状態であるため、ソーラー電
池の電流不足ともなる。図８は、以上の不都合を避ける
方法として本実施例で採用した、ソーラー電池の直並列
切換え法を説明したものである。商用電源を全波整流し
た電源のみで駆動した場合、即ち従来回路での動作波形
で、電源電流は、電源電圧が比較的高い位相タイミング
でのみ流れるパルス波形となり、第３次，第５次高調波
成分を多く含む結果となる。これは、直流電圧Ｖｄは、
ほぼ一定であり、電源電圧が直流電圧Ｖｄより低い位相
タイミングでは、電源電流が流れないためである。ソー
ラー電池は、電池は電源電圧が比較的低い位相タイミン
グで直列に、又中程度の電圧の位相タイミングで並列
に、さらには高い電圧の位相タイミングでは、ソーラー
電池を用いず商用電源のみで駆動できる様適宜切換えて
いる。電源電圧が低い位相タイミングでも、中程度の位
相タイミングでも、直列に接続されるソーラー電池の直
並列切換えにより均等な駆動電圧を確保できるため、電
源電流は、図に示すとおり、正弦波に近い形で流れ、高
調波の改善、引いては電源力率の改善ができる。このた
め、本実施例では、図６に示すとおり、電源力率改善用
の電源キャパシタＣ2（図１０参照）を省略している。
尚、図８で、太線にてソーラー電池使用時の合成電圧の
仮想線を示している。
制御ルールを示したものである。この実施例では、先に
説明した如く、ソーラー電池照度に応じて、ソーラー電
池単独駆動モードかソーラー電池と商用電源の直列駆動
モードかの判定を先ず行い、後者の場合には、さらに電
源位相タイミングに応じてソーラー電池の直並列を切換
える様にしている。図７は、この制御手順をわかり易
く、フローチャートの形に記載したものである。ソーラ
ー電池を単純に直列に接続しただけでは、電源電圧が比
較的高い位相タイミングでは、供給電源が高すぎること
になり、直流電圧Ｖｄが上昇し不都合となる。又、負荷
電流がもともと大きい動作状態であるため、ソーラー電
池の電流不足ともなる。図８は、以上の不都合を避ける
方法として本実施例で採用した、ソーラー電池の直並列
切換え法を説明したものである。商用電源を全波整流し
た電源のみで駆動した場合、即ち従来回路での動作波形
で、電源電流は、電源電圧が比較的高い位相タイミング
でのみ流れるパルス波形となり、第３次，第５次高調波
成分を多く含む結果となる。これは、直流電圧Ｖｄは、
ほぼ一定であり、電源電圧が直流電圧Ｖｄより低い位相
タイミングでは、電源電流が流れないためである。ソー
ラー電池は、電池は電源電圧が比較的低い位相タイミン
グで直列に、又中程度の電圧の位相タイミングで並列
に、さらには高い電圧の位相タイミングでは、ソーラー
電池を用いず商用電源のみで駆動できる様適宜切換えて
いる。電源電圧が低い位相タイミングでも、中程度の位
相タイミングでも、直列に接続されるソーラー電池の直
並列切換えにより均等な駆動電圧を確保できるため、電
源電流は、図に示すとおり、正弦波に近い形で流れ、高
調波の改善、引いては電源力率の改善ができる。このた
め、本実施例では、図６に示すとおり、電源力率改善用
の電源キャパシタＣ2（図１０参照）を省略している。
尚、図８で、太線にてソーラー電池使用時の合成電圧の
仮想線を示している。
【００１７】図９は、ソーラー電池および商用電源の各
電源位相における動作点を、ＶＩ特性図上に示したもの
である。位相タイミングＡでは、商用電圧はＡ1であ
り、ソーラー電池は直列であるため、ＶＩ動作点はＡ'
に、位相タイミングＢでは、同様にＶＩ動作点Ｂ'に変
化し、いづれも、直流電圧Ｖｄ以上を確保できている。
好都合なことには、電源電圧が高い位相タイミング程、
電源電流が大きくなる特性となるが、ソーラー電池につ
いても、並列化して使用するため高電流化が図れる様に
なっている。
電源位相における動作点を、ＶＩ特性図上に示したもの
である。位相タイミングＡでは、商用電圧はＡ1であ
り、ソーラー電池は直列であるため、ＶＩ動作点はＡ'
に、位相タイミングＢでは、同様にＶＩ動作点Ｂ'に変
化し、いづれも、直流電圧Ｖｄ以上を確保できている。
好都合なことには、電源電圧が高い位相タイミング程、
電源電流が大きくなる特性となるが、ソーラー電池につ
いても、並列化して使用するため高電流化が図れる様に
なっている。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、ソーラー電池を商用電
源と合成して使用し、照度負荷電流等に応じて適宜、ソ
ーラー電池単独駆動モードとソーラー電池と商用電源の
直列駆動モードとの切換えを行うことができ、ソーラー
エネルギーを有効に利用できるとともに、ソーラー電池
と商用電源の直列駆動モードにおいては、商用電源電圧
位相に応じて、分割したソーラー電池を適宜直列並列切
換えを行うため、電源電流の高調波低減、電源力率の改
善ができ、電源キャパシタ等の力率改善要素を簡略化で
きる効果がある。
源と合成して使用し、照度負荷電流等に応じて適宜、ソ
ーラー電池単独駆動モードとソーラー電池と商用電源の
直列駆動モードとの切換えを行うことができ、ソーラー
エネルギーを有効に利用できるとともに、ソーラー電池
と商用電源の直列駆動モードにおいては、商用電源電圧
位相に応じて、分割したソーラー電池を適宜直列並列切
換えを行うため、電源電流の高調波低減、電源力率の改
善ができ、電源キャパシタ等の力率改善要素を簡略化で
きる効果がある。
【図１】本発明の実施例Ｉの基本回路構成図である。
【図２】ソーラー電池の代表的なＶＩ特性である。
【図３】本発明の実施例IIのソーラー電池切換動作領域
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例IIの照度検出用小容量ソーラー
電池のＶＩ特性図である。
電池のＶＩ特性図である。
【図５】本発明の実施例IIの照度検出器を内蔵したソー
ラー電池の等価回路図である。
ラー電池の等価回路図である。
【図６】本発明の実施例IIの基本回路構成図である。
【図７】本発明の実施例IIのソーラー電池切換動作フロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図８】本発明の実施例IIの、ソーラー電池直並列切換
え方式と電源電流の関係を示した説明図である。
え方式と電源電流の関係を示した説明図である。
【図９】本発明の実施例IIの、ソーラー電池直並列切換
え方式と、ＶＩ特性上の動作点を示した説明図である。
え方式と、ＶＩ特性上の動作点を示した説明図である。
【図１０】従来の技術のソーラーエアコンの基本回路構
成図である。
成図である。
１…パワーモジュールよりなるインバータ部、２…制御
部、３…圧縮機モータ、Ｅ…商用電源、Ｅｓ，Ｅｓ1，
Ｅｓ2…ソーラー電池、Ｌ…リアクタ、Ｃ1，Ｃ2…キャ
パシタ、Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8…ダ
イオード、Ｓ1，Ｓ2，Ｓ4，Ｓ5…サイリスタ、Ｓ3…ス
イッチ、Ｖｄ…直流電圧。
部、３…圧縮機モータ、Ｅ…商用電源、Ｅｓ，Ｅｓ1，
Ｅｓ2…ソーラー電池、Ｌ…リアクタ、Ｃ1，Ｃ2…キャ
パシタ、Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8…ダ
イオード、Ｓ1，Ｓ2，Ｓ4，Ｓ5…サイリスタ、Ｓ3…ス
イッチ、Ｖｄ…直流電圧。
Claims (9)
- 【請求項１】ソーラー電池を圧縮機の電源として駆動さ
れるルームエアコンにおいて、上記圧縮機は、商用電源
でも駆動できる様に構成し、かつ上記ソーラー電池と商
用電源が、圧縮機に対して互いに直列になる様構成した
ことを特徴とするソーラーエアコン。 - 【請求項２】半導体スイッチ等のスイッチ機構を設け、
適宜、ソーラー電池単独の駆動状態と、ソーラー電池、
商用電源直列の駆動状態とを切換えられる様にしたこと
を特徴とする請求項１に記載のソーラーエアコン。 - 【請求項３】圧縮機電流等の検出を行い負荷の大きさを
把握できる手段を有し、負荷の大小に応じそれぞれ、ソ
ーラー電池、商用電源直列の駆動状態、ソーラー電池単
独駆動状態に切換えられる様に制御することを特徴とす
る請求項２に記載のソーラーエアコン。 - 【請求項４】ソーラー電池の電流又は電圧等の検出、あ
るいは太陽の照度の検出を行いソーラー電池の活性度を
把握できる手段を有し、ソーラー電池の活性度に応じ、
ソーラー電池、商用電源直列の駆動状態とソーラー電池
単独駆動状態の切換え時の負荷電流値を加減する様制御
することを特徴とする請求項３に記載のソーラーエアコ
ン。 - 【請求項５】ソーラー電池に照射される太陽光の照度検
出手段として、少なくともメインのソーラー素子よりも
容量の小さい別のソーラー素子と低抵抗を設け、互いに
並列に接続した構造とすることを特徴とするソーラー電
池。 - 【請求項６】請求項５に示すソーラー電池を用いて、低
抵抗の両端電圧により、ソーラー電池に照射する照度を
検出する様にしたことを特徴とする請求項４に記載のソ
ーラーエアコン。 - 【請求項７】ソーラー電池を複数個に分割し、各ソーラ
ーユニットの接続方法を切換えることによりソーラー発
電電圧を可変せしめる様制御したことを特徴とする請求
項１に記載のソーラーエアコン。 - 【請求項８】ソーラー電池、商用電源直列の駆動状態に
おいて、商用電源の位相を検出して商用電源電圧が高い
タイミングになる程、ソーラー発電電圧を下げる様制御
することを特徴とする請求項５に記載のソーラーエアコ
ン。 - 【請求項９】ソーラー電流又は照度の検出手段と、圧縮
機電流等の負荷検出手段とを有し、上記検出値に応じ
て、ソーラー発電電圧を変化せしめる電源位相タイミン
グを適宜制御することを特徴とする請求項６に記載のソ
ーラーエアコン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4001261A JPH05223397A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | ソーラーエアコン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4001261A JPH05223397A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | ソーラーエアコン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223397A true JPH05223397A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=11496514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4001261A Pending JPH05223397A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | ソーラーエアコン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05223397A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07190461A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-07-28 | Samsung Electronics Co Ltd | 空気調和機の運転制御装置及び方法 |
| US7429837B2 (en) | 2004-12-23 | 2008-09-30 | Brown Fred A | Apparatus and method of driving a light powered system |
| US7886553B2 (en) | 2005-09-29 | 2011-02-15 | Danfoss Compressors Gmbh | Method and a control unit for controlling a power level |
| CN113872196A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-31 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 空调系统供电控制方法、装置及空调系统 |
-
1992
- 1992-01-08 JP JP4001261A patent/JPH05223397A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07190461A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-07-28 | Samsung Electronics Co Ltd | 空気調和機の運転制御装置及び方法 |
| US7429837B2 (en) | 2004-12-23 | 2008-09-30 | Brown Fred A | Apparatus and method of driving a light powered system |
| US7886553B2 (en) | 2005-09-29 | 2011-02-15 | Danfoss Compressors Gmbh | Method and a control unit for controlling a power level |
| CN113872196A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-31 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 空调系统供电控制方法、装置及空调系统 |
| CN113872196B (zh) * | 2021-09-29 | 2025-03-21 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 空调系统供电控制方法、装置及空调系统 |
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