JPS6348163A - ソ−ラポンプシステムの制御装置 - 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】 〔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
介してポンプモータに供給し、これを駆動するソーラポ
ンプシステムに於て、特にボンブモ・−夕の空転を自動
的に防止するようにした制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば特開昭５６−１３２１７４号公報に示さ
れた従来のソーラポンプシステム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）ｌ
こ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、（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、検出電圧を設定電圧ｆこ
等しく制御する電圧制御器、（１０）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
作周波数を定める制御信号を発生するための　４コンバ
ータ、（Ｈ）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、（
ｔＺ）は電圧ｗＪ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、ポンプモータ体）
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。

第５図は、太陽電池（１）の電圧間と出力（Ｐ）の関係
を日射量（Ｌｌ）〜（Ｌ５）をパラメータζこ示したも
のである。

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
。第４図において、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
様ｌこ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１、この場合、第５図に示す様ｆこ、日射が変
化しても、最大出力動作点電圧は小さいため、この値ｔ
こ設定すれば、太陽電池は最適点近傍で運転されること
ｌこなる。

〔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、例えば、渇水などにより水位が
低下した場合には、ポンプが空転する事があった。この
場合、日射が高い時には異常な回転数に達したり、日射
が低い時には回転数は異常でなくても、冷却上モータを
Ｂ４焼する問題があった。

この為、従来の第４図に示すソーラポンプシステムに於
ては、別途水位センサなどを設け、水位低下時には、可
変周波数インバータを停止させる処置が必要であった。

この場合、水位センサの保守など、信頼性にも問題があ
った。

この発明は上記の様な問題点を解決するためなされたも
ので、外部に特別なセンサ硲設けることなく、空転によ
るモータの損焼が防止出来るソーラポンプシステムの制
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〕

この発明によるソーラポンプシステムの制御装置は、前
記太陽電池の出力レベルが、その時の前記可変周波数イ
ンバータの出力周波数における予め定められた値以下に
なった事を判定する判定手段を有し、前記可変周波数イ
ンバータを停止させるようにした構成である。

〔作用〕

この発明ｔこよるソーラポンプシステムのｆａＩＪ１１
装置においては、日射量に応じて太陽電池の出力は変化
するが、可変周波数インバータの周波数も変化させ、即
ち、ポンプモータの回転数を変える事により、負荷量が
前記太陽電池出力に見合った値にＫＩＩＪＩされている
。

前述の状態で、水がなくなりポンプモータが空転すると
、負荷は急に軽くなり、同一電力に対しては、可変周波
数インバータの周波数が急増することになる。このため
、可変周波数インバータの動作周波数に対する太陽電池
の出方が、所定以下になった事により空転が検出され、
可変周波数インバータの動作を停止するものである。

〔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Ｉこ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、（６）はコンデンサ、（４）はこのコン
デンサ（６）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、（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、検出電圧を
設定電圧に等しく制御する電圧制御器、（１０）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５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）は太陽電池（１）の出
力電流検出器、（１４）はインバータ動作周波数信号を
入力とし、その値に対し予め定められた値を出力する関
数発生器、（１５）は、出力電流検出器（１６）で検出
された太陽電池（１）の出力電流と関数発生器（１りの
出力を比較し、インバータ駆動又は停止を指令する比較
判定器である。従って、前述の関数発生器（１４）と比
較判定器（１５）とにより、判定手段（１７）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。談ず、可変周波数インバータ（４）の出力周
波数、即ち、ポンプモータ（５）の回転数の変化に対し
、ポンプ（６）の負荷の所要電力はシステムにより多少
異なるが殆んど第２図の■〜＠に示す様な回転数の２〜
６乗に比例する特性を示す。一方、第１図の実施例に於
ても、正常時は、第４図に述べた従来の実施例と同様、
太陽電池（１）の出力電圧が一定（例えば第５図に示す
Ｖｏｐ）になる様に可変周波数インバータ（４）の周波
数が制御されるため、第５図に示すごとく日射量がＬｌ
からＬｌに変化すれば、太陽電池の出力はＰｌからＰ２
へ変化する。今、ポンプ負荷特性が第２図におけるので
あるとすれば、この時、インバータ周波数はｆｌからで
２に変化し、太陽電池（１）の発電電力とポンプの消費
電力がバランスする。

この状態に於て、空転を生じると、負荷は急に軽くなり
、第２図の■特性に移行する。この結果、インバータ周
波数は暴走し、ｆｌ２に達し、ポンプモータ等の確損を
才ねきかねない状態となる。又、第５図に示すように日
射量が低い場合（Ｌ５）などに於て空転すれば、太陽電
池の出力はＰ５と低いため、インバータ周波数はｆ５か
らｆｚ５になり、この場合は、通常の使用周波数領域に
収才っでいる場合もあるが、水である為、ポンプモータ
（５）の冷却能力が低してあり、この状態を維持するこ
とも出来ない。しかし、本発明の実施例に於ては、太陽
電池（１）の実際の出力電流を電流検出器（１５）で検
出すれば出力電圧は一定であるため、出力電流は電力と
見なすことが出来る。一方、関数発生器（１４）では、
その時のインバータ周波数に対し、第２図の特性■で示
される値が出力されるため、比較判定器（１５）に於て
、前述の太陽電池（１）の出力（電流）が関数発生器（
１りの出力以下ｌこなれば空転と判断しインバータ停止
信号（１５ａ）を発生させ、ＰＷＭ回路（１１）からの
インバータ駆動点弧パルス（１１ａ）を停止する。この
結果、可変周波数インバータ（４）は停止すると共に、
ポンプモータ（５）の回転数は暴走することなく停止し
、空転による破損や焼損を防止することが出来る。

なお、第２図より明らかな様に、関数発生器（１４）の
与える特性■は、通常、正常動作特性■〜＠と空転時の
特性■とに大きな差がある為、容易に設定することが出
来る。

なお、上記実施例では、関数発生器（１４）と比較判定
器（１５）を別々に設けているが、これらはマイコン等
により、周波数に対する関数式の演算により、直接、可
変周波数インバータの停止信号を発生したり、メモリー
に入ったデータを周波数に応じて読み出し判定しても良
い事は述べるまでもないことである。

又、第１図の実施例では、正常時の可変周波数インバー
タ（４）の周波数は、太陽電池（１）の出力電圧が一定
ｔこなる様に制御し７ているため、温度が変化したり、
低日射時ｆこは、太陽電池の動作点は最大出力点からず
れるため、電圧設定器（８）の代りに、第３図に示すご
とく太陽電池（１）の出力電圧さ電流値より、演貴補償
を行なうＰｍａｘ制御回路（１６）を用いる構成、又は
、電圧制御器（９）を省略し、前記Ｐｍａｘ制御回路（
１６）から直接、可変周波数インバータ（４）の周波数
指令１６号を発生させる従来のＰｍａ、ｘ　ｌ−ラッキ
ング制御方式などに於ても、同様の構成作用ｌこより本
発明が適用出来る。なお、この場合、電流検出器（１６
）は共用することが出来、より簡単に適用出来ることは
述べるまでもないことである。

〔発明の効果〕

以上の様ｌこ、この発明ｌこよれば、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に供給する
場合、太陽電池の出力電力又は電流を検出し、その値が
、その時のインバータ局波数における予め定められた値
以下になった事を判定手段で判定して、可変周波数イン
バータを停止させるため、外部に水位検知器環設けるこ
となく簡単にかつ正確にポンプモータの空転に伴なう破
損や焼損を防止することが出来る。

【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システ
ムの制御装置を示すブロック図、第２図は、ソーラポン
プシステムの動作特性図、第３図は本発明のソーラポン
プシステムの制御装置の他の実施例を示すブロック図、
第４図は従来のソーラポンプシステムの制御装置を示す
ブロック図、Ｍ５図は太陽電池の動作特性図である。 （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、体）は電圧設定
器、（９）は電圧制御器、（１５）は出力電流検出器、
（１りは関数発生部、（１５）は比較判定部、（１６）
はＰｍａＸ制御回路、（１７）は判定手段である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 玲１図 （１３）ｔ↓苛流検止尊 笥２図 昂３図 ・漏り１屓 預４０ 貌５図 １１　　　　　　〜　　　　コ　− １　　　　　　Ｌ」 １３′ｖ９ ■ ゛Ｐｍａｘｉｌｌ掛回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽電池の出力を可変周波数インバータを介して
   、ポンプモータに供給し、これを駆動するソーラポンプ
   システムの制御装置に於て、前記太陽電池の出力レベル
   が、その時の前記可変周波数インバータの出力周波数に
   おける予め定められた値以下になった事を判定する判定
   手段を有し、前記可変周波数インバータを停止させるよ
   うにしたことを特徴とするソーラポンプシステムの制御
   装置。
2. （２）出力レベルは出力電流を用いた事を特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のソーラポンプシステムの制御
   装置。
3. （３）判定手段は、インバータ動作周波数信号を入力と
   し、その値に対し予め定められた値を出力する関数発生
   部と、前記太陽電池の出力電流を検出する出力電流検出
   器からの出力と前記関数発生部からの出力とを比較する
   ための比較判定部とからなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載のソーラポンプシステムの
   制御装置。
4. （４）関数発生部と比較判定部はマイコンにより一体に
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載のソーラポンプシステムの制御装置。
5. （５）関数発生部は、太陽電池の出力電圧の分圧電圧と
   電圧設定器からの電圧とが入力されるようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第３項又は第４項記載のソー
   ラポンプシステムの制御装置。
6. （６）可変周波数インバータの周波数指令信号はＰｍａ
   ｘ制御回路から得るようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載のソーラポン
   プシステムの制御装置。