JPH0764659A - 太陽電池駆動におけるインバータ制御方式 - Google Patents
太陽電池駆動におけるインバータ制御方式Info
- Publication number
- JPH0764659A JPH0764659A JP5213032A JP21303293A JPH0764659A JP H0764659 A JPH0764659 A JP H0764659A JP 5213032 A JP5213032 A JP 5213032A JP 21303293 A JP21303293 A JP 21303293A JP H0764659 A JPH0764659 A JP H0764659A
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- Japan
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- vsh
- vmax
- solar cell
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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
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 最大効率点の電圧変動が生じても適切に制御
できるようにする。 【構成】 平常温度における最大効率点の電圧Ｖｍａｘ
に対して、これよりも小さく、かつシステムがダウンす
る電圧Ｖｏｆｆよりも大きいしきい値電圧Ｖｓｈを設定
し、Ｖｏｆｆ＜Ｖｓｈ＜Ｖｍａｘのときは、太陽電池出
力電圧がしきい値電圧Ｖｓｈよりも大きいか小さいかに
応じてインバータの出力周波数を制御して最大電力追尾
制御を行ない、温度上昇によりＶｏｆｆ＜Ｖｍａｘ＜Ｖ
ｓｈになったときには、インバータの出力周波数を適当
な一定値に制御して定電圧制御にしたことを特徴とす
る。
できるようにする。 【構成】 平常温度における最大効率点の電圧Ｖｍａｘ
に対して、これよりも小さく、かつシステムがダウンす
る電圧Ｖｏｆｆよりも大きいしきい値電圧Ｖｓｈを設定
し、Ｖｏｆｆ＜Ｖｓｈ＜Ｖｍａｘのときは、太陽電池出
力電圧がしきい値電圧Ｖｓｈよりも大きいか小さいかに
応じてインバータの出力周波数を制御して最大電力追尾
制御を行ない、温度上昇によりＶｏｆｆ＜Ｖｍａｘ＜Ｖ
ｓｈになったときには、インバータの出力周波数を適当
な一定値に制御して定電圧制御にしたことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄電池を介在させずに
太陽電池により被駆動装置を駆動する駆動方式における
インバータ制御方式に関する。
太陽電池により被駆動装置を駆動する駆動方式における
インバータ制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池でポンプ等を駆動する場合、イ
ンバータ制御で太陽電池の直流出力を交流に変換して３
相誘導電動機を駆動制御しているが、通常、交流出力は
ポンプ、モータの定格に合わせて一定周波数の出力とし
ている。ポンプ負荷は一般に回転数によって決まるが、
一定周波数でモータを回転している場合にはポンプ回転
数もほぼ一定となり、消費電力もほぼ一定となる。一方
太陽電池は日照により出力が大きく変動するので、低日
照時でも決められた消費電力を得るためには、太陽電池
を余裕をもって設置する必要があり、エネルギ利用効率
の面で不利になり、また日照量が多い場合にはせっかく
の発生エネルギを無駄にしてしまうことにもなる。この
ため太陽電池の最大出力を常にモニターしこの最大出力
に合わせてモータ回転数を制御してエネルギを有効に利
用する方法が提案されている。
ンバータ制御で太陽電池の直流出力を交流に変換して３
相誘導電動機を駆動制御しているが、通常、交流出力は
ポンプ、モータの定格に合わせて一定周波数の出力とし
ている。ポンプ負荷は一般に回転数によって決まるが、
一定周波数でモータを回転している場合にはポンプ回転
数もほぼ一定となり、消費電力もほぼ一定となる。一方
太陽電池は日照により出力が大きく変動するので、低日
照時でも決められた消費電力を得るためには、太陽電池
を余裕をもって設置する必要があり、エネルギ利用効率
の面で不利になり、また日照量が多い場合にはせっかく
の発生エネルギを無駄にしてしまうことにもなる。この
ため太陽電池の最大出力を常にモニターしこの最大出力
に合わせてモータ回転数を制御してエネルギを有効に利
用する方法が提案されている。
【０００３】ところで、通常、電力をモニターするため
には、電圧計、電流計を設けて測定するが、通常のイン
バータでは電圧はモニターできるようになっているもの
の電流計は付いていないために、別途外部に電流計を設
ける必要がある。このように電力をモニターするために
電力の測定機構、これに伴う制御機構が複雑になるなど
の問題があった。
には、電圧計、電流計を設けて測定するが、通常のイン
バータでは電圧はモニターできるようになっているもの
の電流計は付いていないために、別途外部に電流計を設
ける必要がある。このように電力をモニターするために
電力の測定機構、これに伴う制御機構が複雑になるなど
の問題があった。
【０００４】そこで、本出願人は、電流を測定すること
なく電圧のみを測定し、簡単な構成で太陽電池を最大効
率点付近で制御することができる太陽電池駆動における
インバータ制御方式を既に提案している（特願平３ー６
６８６０）。この既提案の内容について概略説明する。
図２は既提案の全体構成を示す図、図３は太陽電池の出
力特性を示す図である。図中、１は太陽電池、２はＣＰ
Ｕ、３はインバータ、４は３相誘導モータ、５はポン
プ、６はＲＯＭ、７はＲＡＭである。
なく電圧のみを測定し、簡単な構成で太陽電池を最大効
率点付近で制御することができる太陽電池駆動における
インバータ制御方式を既に提案している（特願平３ー６
６８６０）。この既提案の内容について概略説明する。
図２は既提案の全体構成を示す図、図３は太陽電池の出
力特性を示す図である。図中、１は太陽電池、２はＣＰ
Ｕ、３はインバータ、４は３相誘導モータ、５はポン
プ、６はＲＯＭ、７はＲＡＭである。
【０００５】太陽電池は、図３に示すような出力特性を
示し、日照量に応じてＶ１（日照量多）、Ｖ２（日照量
減少）のように変化し、それに応じて最大出力点（最大
効率点）もＭ１、Ｍ２のように変化する。いま、特性Ｖ
１のような日照の条件で図２に示すような構成でインバ
ータ制御によりポンプ駆動する場合、インバータ３が動
作していないときには電流が流れないため太陽電池１の
出力電圧（動作点）は図３のＶｏｃとなる。この状態で
ＲＯＭ６の制御プログラムによりＣＰＵ２からインバー
タに対して周波数指令を出し、インバータ３により誘導
モータ４を介してポンプ５の回転数を所定幅づつ段階的
に増加させると、動作点はＶ１曲線上を徐々に上へ移動
し、太陽電池からインバータ３への入力電力が増加して
最大効率点付近に到達する。この状態では太陽電池から
の出力が有効に消費されることになり、日照が一定であ
れば安定状態である。この最大効率点においてさらに所
定幅だけ回転数を増加させようとすると、それ以上の電
力を太陽電池から取り出せないために、動作点は急激に
Ｉｓｃ点に向かって移動し、電圧低下によりシステムは
ダウンしてしまう。
示し、日照量に応じてＶ１（日照量多）、Ｖ２（日照量
減少）のように変化し、それに応じて最大出力点（最大
効率点）もＭ１、Ｍ２のように変化する。いま、特性Ｖ
１のような日照の条件で図２に示すような構成でインバ
ータ制御によりポンプ駆動する場合、インバータ３が動
作していないときには電流が流れないため太陽電池１の
出力電圧（動作点）は図３のＶｏｃとなる。この状態で
ＲＯＭ６の制御プログラムによりＣＰＵ２からインバー
タに対して周波数指令を出し、インバータ３により誘導
モータ４を介してポンプ５の回転数を所定幅づつ段階的
に増加させると、動作点はＶ１曲線上を徐々に上へ移動
し、太陽電池からインバータ３への入力電力が増加して
最大効率点付近に到達する。この状態では太陽電池から
の出力が有効に消費されることになり、日照が一定であ
れば安定状態である。この最大効率点においてさらに所
定幅だけ回転数を増加させようとすると、それ以上の電
力を太陽電池から取り出せないために、動作点は急激に
Ｉｓｃ点に向かって移動し、電圧低下によりシステムは
ダウンしてしまう。
【０００６】そこで、最大効率点の電圧Ｖｍａｘより小
さく、システムがダウンする電圧Ｖｏｆｆより大きい、
あるしきい値電圧Ｖｓｈを設定し、動作電圧Ｖｏｐを常
に観測しながら徐々に回転数を増加させ、ＶｏｐがＶｓ
ｈを下まわった時すぐさま回転数を落とすようにＣＰＵ
２によりインバータの制御を行う。
さく、システムがダウンする電圧Ｖｏｆｆより大きい、
あるしきい値電圧Ｖｓｈを設定し、動作電圧Ｖｏｐを常
に観測しながら徐々に回転数を増加させ、ＶｏｐがＶｓ
ｈを下まわった時すぐさま回転数を落とすようにＣＰＵ
２によりインバータの制御を行う。
【０００７】即ち、回転数を徐々に増加していって動作
点ＶｏｐがＶｍａｘ近傍にいる状態で所定幅Δｆだけ周
波数を増加させると、急激にＶｏｐはＶｓｈを下回るの
で直ちにΔｆだけ周波数を下げればＶｏｐはＶｍａｘ近
傍に戻ることになる。この状態は安定であるので、周波
数を下げる場合に対して長い時間インターバルで周波数
を上げるようにする。本来、安定な状態であるのに周波
数を上げるのは日照条件は絶えず変化しているので、そ
の点がいつまでも最大効率点ではないからである。この
ように、ＶｏｐがＶｓｈを下回ったら直ちに周波数を下
げ、ＶｏｐがＶｓｈより大きい場合には長い時間インタ
ーバルで周波数を上げることにより、ほぼ最大効率点付
近でポンプ駆動することが可能となる。
点ＶｏｐがＶｍａｘ近傍にいる状態で所定幅Δｆだけ周
波数を増加させると、急激にＶｏｐはＶｓｈを下回るの
で直ちにΔｆだけ周波数を下げればＶｏｐはＶｍａｘ近
傍に戻ることになる。この状態は安定であるので、周波
数を下げる場合に対して長い時間インターバルで周波数
を上げるようにする。本来、安定な状態であるのに周波
数を上げるのは日照条件は絶えず変化しているので、そ
の点がいつまでも最大効率点ではないからである。この
ように、ＶｏｐがＶｓｈを下回ったら直ちに周波数を下
げ、ＶｏｐがＶｓｈより大きい場合には長い時間インタ
ーバルで周波数を上げることにより、ほぼ最大効率点付
近でポンプ駆動することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、既提案の方
式において、最大効率点の電圧Ｖｍａｘは温度に依存し
て変化し、高温ではＶｍａｘとシステムダウンを起こす
電圧Ｖｏｆｆとは、 Ｖｏｆｆ≒Ｖｍａｘ となることもあり、この場合しきい値電圧Ｖｓｈの設定
が困難となり、また、設定したとしても制御が極めて不
安定になってしまう。本発明は上記課題を解決するため
のもので、最大効率点の電圧Ｖｍａｘの変動が生じても
適切に制御することができる太陽電池駆動におけるイン
バータ制御方式を提供することを目的とする。
式において、最大効率点の電圧Ｖｍａｘは温度に依存し
て変化し、高温ではＶｍａｘとシステムダウンを起こす
電圧Ｖｏｆｆとは、 Ｖｏｆｆ≒Ｖｍａｘ となることもあり、この場合しきい値電圧Ｖｓｈの設定
が困難となり、また、設定したとしても制御が極めて不
安定になってしまう。本発明は上記課題を解決するため
のもので、最大効率点の電圧Ｖｍａｘの変動が生じても
適切に制御することができる太陽電池駆動におけるイン
バータ制御方式を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、太陽電池出力
をインバータにより交流出力に変換し、該交流出力の周
波数に比例した速度で回転する誘導電動機を駆動して被
駆動装置を駆動するようにした駆動方式において、太陽
電池の最大効率電圧をＶｍａｘ、システムがダウンする
電圧をＶｏｆｆ、しきい値電圧をＶｓｈとしたとき、 Ｖｏｆｆ＜Ｖｓｈ＜Ｖｍａｘ のときは最大電力追尾制御を行ない、 Ｖｍａｘ＜Ｖｓｈ のときは定電圧制御を行うことを特徴とする。
をインバータにより交流出力に変換し、該交流出力の周
波数に比例した速度で回転する誘導電動機を駆動して被
駆動装置を駆動するようにした駆動方式において、太陽
電池の最大効率電圧をＶｍａｘ、システムがダウンする
電圧をＶｏｆｆ、しきい値電圧をＶｓｈとしたとき、 Ｖｏｆｆ＜Ｖｓｈ＜Ｖｍａｘ のときは最大電力追尾制御を行ない、 Ｖｍａｘ＜Ｖｓｈ のときは定電圧制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明は、平常温度、例えば２５℃における最
大効率点の電圧Ｖｍａｘに対して、これよりも小さく、
かつシステムがダウンする電圧Ｖｏｆｆよりも大きいし
きい値電圧Ｖｓｈを設定する。平常温度範囲の状態では
Ｖｏｆｆ＜Ｖｓｈ＜Ｖｍａｘが維持されているので、太
陽電池出力電圧がしきい値電圧Ｖｓｈよりも大きいか小
さいかに応じてインバータの出力周波数を制御して最大
電力追尾制御を行なう。一方、温度上昇により、例えば
７０℃のような高温になり、Ｖｏｆｆ＜Ｖｍａｘ＜Ｖｓ
ｈになった場合には、動作点ＶｏｐがＶｓｈになるよう
に制御する。即ち、Ｖｏｐ＞Ｖｓｈのときは、インバー
タの出力周波数を上げ、Ｖｏｐ＜Ｖｓｈのときはインバ
ータの出力周波数を下げる。このような制御により、平
常温度では簡単な構成でほぼ最大効率点付近での運転を
行うことができ、また高温になってＶｍａｘが低下して
も安定した運転を行うことが可能である。
大効率点の電圧Ｖｍａｘに対して、これよりも小さく、
かつシステムがダウンする電圧Ｖｏｆｆよりも大きいし
きい値電圧Ｖｓｈを設定する。平常温度範囲の状態では
Ｖｏｆｆ＜Ｖｓｈ＜Ｖｍａｘが維持されているので、太
陽電池出力電圧がしきい値電圧Ｖｓｈよりも大きいか小
さいかに応じてインバータの出力周波数を制御して最大
電力追尾制御を行なう。一方、温度上昇により、例えば
７０℃のような高温になり、Ｖｏｆｆ＜Ｖｍａｘ＜Ｖｓ
ｈになった場合には、動作点ＶｏｐがＶｓｈになるよう
に制御する。即ち、Ｖｏｐ＞Ｖｓｈのときは、インバー
タの出力周波数を上げ、Ｖｏｐ＜Ｖｓｈのときはインバ
ータの出力周波数を下げる。このような制御により、平
常温度では簡単な構成でほぼ最大効率点付近での運転を
行うことができ、また高温になってＶｍａｘが低下して
も安定した運転を行うことが可能である。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明の
システム構成は図２に示したものと同じであるが、ＣＰ
Ｕによる制御方法が相違しているので、以下では制御方
法についてのみ説明する。図１は本発明の制御方法を説
明するためのフローを示す図である。２５℃程度の平常
の温度における最大効率点の電圧Ｖｍａｘより小さく、
システムがダウンする電圧Ｖｏｆｆより大きい、あるし
きい値電圧Ｖｓｈを設定する。
システム構成は図２に示したものと同じであるが、ＣＰ
Ｕによる制御方法が相違しているので、以下では制御方
法についてのみ説明する。図１は本発明の制御方法を説
明するためのフローを示す図である。２５℃程度の平常
の温度における最大効率点の電圧Ｖｍａｘより小さく、
システムがダウンする電圧Ｖｏｆｆより大きい、あるし
きい値電圧Ｖｓｈを設定する。
【００１２】Ｖｏｆｆ＜Ｖｓｈ＜Ｖｍａｘが維持されて
いる状態では、動作電圧Ｖｏｐを常に観測して図３の場
合と同様の方法でインバータの出力周波数を制御して最
大電力追尾の制御行う。
いる状態では、動作電圧Ｖｏｐを常に観測して図３の場
合と同様の方法でインバータの出力周波数を制御して最
大電力追尾の制御行う。
【００１３】一方、高温状態（例えば７０℃程度）にな
り、Ｖｍａｘ＜Ｖｓｈになったときに同様の制御を行っ
ているとシステムダウンを起こしてしまう。そこで、Ｖ
ｍａｘ＜Ｖｓｈが検出されたら、直ちに太陽電池の能力
範囲内の一定周波数に制御を切り換え、定電圧制御を行
う。このような制御により、平常温度では図３で説明し
たと同様な運転ができ、高温状態では定電圧によるそれ
なりの運転が可能となる。
り、Ｖｍａｘ＜Ｖｓｈになったときに同様の制御を行っ
ているとシステムダウンを起こしてしまう。そこで、Ｖ
ｍａｘ＜Ｖｓｈが検出されたら、直ちに太陽電池の能力
範囲内の一定周波数に制御を切り換え、定電圧制御を行
う。このような制御により、平常温度では図３で説明し
たと同様な運転ができ、高温状態では定電圧によるそれ
なりの運転が可能となる。
【００１４】以上の制御について、図１により説明する
と、ＣＰＵは太陽電池出力電圧を読み込み、設定したし
きい値電圧ＶｓｈとＶｍａｘを比較し、Ｖｓｈ＜Ｖｍａ
ｘのときにはＶｏｐがＶｓｈより大きいか否か判断し
（ステップ〜）、ＶｏｐがＶｓｈより大きい場合に
はＴ０時間経過するのを待って（長い時間インターバル
で）周波数をΔｆだけ増加させ（ステップ、）、Ｖ
ｏｐがＶｓｈより小さい場合には直ちに周波数をΔｆだ
け減少させ（）てその値をインバータに対する周波数
指令値として出力し、以後このプロセスを繰り返して制
御を行う。一方、、Ｖｍａｘ＜Ｖｓｈのときには、Ｖｏ
ｐがＶｓｈになるように定電圧制御を行う。このため、
Ｖｏｐ＞Ｖｓｈのときは、周波数をΔｆだけ増加させ
（ステップ、）、ＶｏｐがＶｓｈより小さい場合に
は周波数をΔｆだけ減少させる（ステップ）。このよ
うに、ＶｍａｘがＶｓｈより小さいときと大きいときの
制御の差はインターバルの差だけであり、基本的にＶｍ
ａｘがＶｓｈより小さいときの制御をＶｍａｘがＶｓｈ
より大きいときの制御で代用することも可能である。こ
の場合、定電圧制御の時間応答がやや長くなるが、ほぼ
定電圧動作が可能である。
と、ＣＰＵは太陽電池出力電圧を読み込み、設定したし
きい値電圧ＶｓｈとＶｍａｘを比較し、Ｖｓｈ＜Ｖｍａ
ｘのときにはＶｏｐがＶｓｈより大きいか否か判断し
（ステップ〜）、ＶｏｐがＶｓｈより大きい場合に
はＴ０時間経過するのを待って（長い時間インターバル
で）周波数をΔｆだけ増加させ（ステップ、）、Ｖ
ｏｐがＶｓｈより小さい場合には直ちに周波数をΔｆだ
け減少させ（）てその値をインバータに対する周波数
指令値として出力し、以後このプロセスを繰り返して制
御を行う。一方、、Ｖｍａｘ＜Ｖｓｈのときには、Ｖｏ
ｐがＶｓｈになるように定電圧制御を行う。このため、
Ｖｏｐ＞Ｖｓｈのときは、周波数をΔｆだけ増加させ
（ステップ、）、ＶｏｐがＶｓｈより小さい場合に
は周波数をΔｆだけ減少させる（ステップ）。このよ
うに、ＶｍａｘがＶｓｈより小さいときと大きいときの
制御の差はインターバルの差だけであり、基本的にＶｍ
ａｘがＶｓｈより小さいときの制御をＶｍａｘがＶｓｈ
より大きいときの制御で代用することも可能である。こ
の場合、定電圧制御の時間応答がやや長くなるが、ほぼ
定電圧動作が可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、しきい値
電圧の設定範囲が拡がって設定容易となり、平常温度で
は簡単な構成でほぼ最大効率点付近での運転を行うこと
ができ、また高温になってＶｍａｘが低下しても所定の
電圧での運転を行うことが可能となる。
電圧の設定範囲が拡がって設定容易となり、平常温度で
は簡単な構成でほぼ最大効率点付近での運転を行うこと
ができ、また高温になってＶｍａｘが低下しても所定の
電圧での運転を行うことが可能となる。
【図１】 本発明の制御フローを説明するための図であ
る。
る。
【図２】 制御方式をポンプ駆動に適用した場合の全体
構成図である。
構成図である。
【図３】 太陽電池の出力特性を示す図である。
１…太陽電池、２…ＣＰＵ、３…インバータ、４…３相
誘導モータ、５…ポンプ。
誘導モータ、５…ポンプ。
Claims (1)
- 【請求項１】 太陽電池出力をインバータにより交流出
力に変換し、該交流出力の周波数に比例した速度で回転
する誘導電動機を駆動して被駆動装置を駆動するように
した駆動方式において、太陽電池の最大効率電圧をＶｍ
ａｘ、システムがダウンする電圧をＶｏｆｆ、しきい値
電圧をＶｓｈとしたとき、 Ｖｏｆｆ＜Ｖｓｈ＜Ｖｍａｘ のときは最大電力追尾制御を行ない、 Ｖｍａｘ＜Ｖｓｈ のときは定電圧制御を行うことを特徴とする太陽電池駆
動におけるインバータ制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5213032A JPH0764659A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 太陽電池駆動におけるインバータ制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5213032A JPH0764659A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 太陽電池駆動におけるインバータ制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0764659A true JPH0764659A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16632385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5213032A Pending JPH0764659A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 太陽電池駆動におけるインバータ制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0764659A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104079232A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种单级式光伏水泵控制系统及其控制方法 |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP5213032A patent/JPH0764659A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104079232A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种单级式光伏水泵控制系统及其控制方法 |
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