JP2000270592A - Rotation controller of ac motor using solar cell as power supply - Google Patents

Rotation controller of ac motor using solar cell as power supply

Info

Publication number
JP2000270592A
JP2000270592A JP11072990A JP7299099A JP2000270592A JP 2000270592 A JP2000270592 A JP 2000270592A JP 11072990 A JP11072990 A JP 11072990A JP 7299099 A JP7299099 A JP 7299099A JP 2000270592 A JP2000270592 A JP 2000270592A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar cell
motor
power
controller
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11072990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Oka
正雄 岡
Yuichi Takehara
雄一 竹原
Kozo Okubo
康三 大久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SANYO DENSHI SYST KK
Original Assignee
SANYO DENSHI SYST KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SANYO DENSHI SYST KK filed Critical SANYO DENSHI SYST KK
Priority to JP11072990A priority Critical patent/JP2000270592A/en
Publication of JP2000270592A publication Critical patent/JP2000270592A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller which causes an AC motor which uses a solar cell as a power supply for rotation to rotate with maximum energy efficiency, without using a battery which is normally used for the stabilization of power. SOLUTION: A controller for an AC motor which uses a solar cell as a power supply for rotation supplies a DC power generated by the solar cell to the AC motor via an inverter 20, which is a DC/AC converting means. Furthermore, when an AC frequency control signal is supplied to the inverter 20 from the controller by using a relation that the load value of the AC motor as the load of the solar cell is changed by the change of the frequency of the driving power supply, the AC frequency control signal which makes the generated power of the solar cell maximum is supplied to make the AC motor always rotate with maximum efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、交流電動機の電
力源として、晴天昼間時には、その大部分を太陽電池で
発電した電力を最も効率よく使用することにより省エネ
ルギー効果を得るための技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for obtaining an energy-saving effect by most efficiently using power generated by a solar cell during a fine daytime as a power source of an AC motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】 太陽電池を電力源として交流電動機を
回転させる場合、太陽電池の発電電力を交流に変換して
利用すれば、交流電動機を回転させることは可能である
が、太陽電池には、太陽の高度の変化、あるいは天候の
変動によって発電電力が激しく変動するという特性があ
り、一定した電力供給を必要とする交流電動機の電力源
としては不向きである。これを解決するために、太陽電
池の発電電力を一旦蓄電池に充電することによって電力
を安定化し、交流電動機に供給するという方法が一般的
に用いられていたが、電力の安定化のためには大容量の
蓄電池が必要となり、蓄電池の保守に多大な労力と費用
が必要であるという問題があった。
2. Description of the Related Art When an AC motor is rotated using a solar cell as a power source, it is possible to rotate the AC motor by converting the power generated by the solar cell into AC and using it. There is a characteristic that the generated power fluctuates drastically due to a change in the altitude of the sun or a change in the weather, and is not suitable as a power source of an AC motor requiring a constant power supply. In order to solve this, a method of stabilizing the power by temporarily charging the storage battery with the power generated by the solar cell and supplying the power to the AC motor has been generally used. There is a problem that a large-capacity storage battery is required, and maintenance and maintenance of the storage battery require a great deal of labor and cost.

【0003】 さらに詳しくは、負荷によっても異なる
が、一般に交流電動機の回転数と負荷量は関係し、例え
ば、ポンプやスクリューを回転させる交流電動機の出力
は入力周波数の3乗に比例するという関係がある。図5
は、交流電動機によって水中で液体拡散器(インペラー
ともいう)を回転させた場合の交流入力周波数と出力の
関係を表わすグラフの一例であり、交流電動機の出力は
周波数の3乗に比例した値となる。つまり、設定された
交流入力周波数に対し、交流電動機の出力は一義的に決
定するということになり、その出力を得るために最低限
必要な入力電力も、おのずと決定される。このため、交
流電動機の電力源として太陽電池を使用した場合、日照
量不足等の理由により太陽電池の発電電力が最低必要量
に達しない場合は、交流電動機は安定した回転を続ける
ことができず、停止してしまう。詳しくは、交流電動機
やインバータの特性によっても異なるが、電力が必要量
の数パーセント〜10パーセント程度不足すると、交流
電動機は停止する。このことは、電動機の実用上、非常
に不利である。さらに、この間には、ある程度の発電が
行われるにも関わらず、その発電電力は全て破棄される
ことになり、エネルギーの無駄である。逆に、快晴時
に、太陽電池が必要量以上の発電を行っても、最低必要
量以上の電力は全て破棄されることになり、これもエネ
ルギーの無駄である。これらを解決するために、前述し
たような蓄電池による電力安定化方式を用いるのが一般
的であった。
[0003] More specifically, although it varies depending on the load, the rotation speed of the AC motor and the load amount are generally related, and for example, the output of the AC motor that rotates the pump or the screw is proportional to the cube of the input frequency. is there. FIG.
Is an example of a graph showing a relationship between an AC input frequency and an output when a liquid diffuser (also referred to as an impeller) is rotated in water by an AC motor, and the output of the AC motor has a value proportional to the cube of the frequency. Become. That is, the output of the AC motor is uniquely determined for the set AC input frequency, and the minimum input power required to obtain the output is naturally determined. For this reason, when a solar cell is used as the power source of the AC motor, if the generated power of the solar cell does not reach the minimum required amount due to insufficient sunlight, the AC motor cannot continue to rotate stably. Will stop. Specifically, although it depends on the characteristics of the AC motor and the inverter, the AC motor stops when the power is insufficient by several percent to 10 percent of the required amount. This is very disadvantageous in practical use of the electric motor. Further, during this time, although a certain amount of power is generated, all the generated power is discarded, which is a waste of energy. Conversely, even when the solar cell generates more power than necessary when the weather is fine, all the power above the minimum required amount is discarded, which is also a waste of energy. In order to solve these problems, it has been general to use a power stabilization method using a storage battery as described above.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、太陽電池
を電力源として交流電動機を回転させる設備において、
従来一般的に行われていた蓄電池による電力安定化方式
に比べ、蓄電池を不要とすることによって前述のような
問題点を克服し、設備の小型化、低コスト化を目的とす
るものである。
The present invention relates to a facility for rotating an AC motor using a solar cell as a power source,
The object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems by eliminating the need for a storage battery, and to reduce the size and cost of equipment, as compared with the conventional power stabilization method using a storage battery.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】 前記の課題を解決する
ために、本発明は次のように構成するものである。 (その1) 交流電動機10を回転させる電力源とし
て、太陽電池18を用いる制御装置であって、該太陽電
池で発電した直流電力を、交流電源への変換手段である
インバーター20を介して該交流電動機へ供給するよう
に構成し、かつ、制御器24より交流周波数制御信号を
該インバーターに供給する際に、該太陽電池の負荷であ
る該交流電動機はその駆動交流電源の周波数を変更する
ことによって負荷量が変化する関係において、該太陽電
池の発電電力が、最大電力となるような交流周波数制御
信号を供給することによって、該交流電動機が常に最大
効率で回転するように構成する。 (その2) 交流電動機10を回転させる電力源とし
て、太陽電池18を用いる制御装置であって、該太陽電
池で発電した直流電力を、交流電源への変換手段である
インバーター20を介して該交流電動機へ供給するよう
に構成し、かつ、制御器24より交流周波数制御信号を
該インバーターに供給する際に、該太陽電池の負荷であ
る該交流電動機はその駆動交流電源の周波数を変更する
ことによって負荷量が変化する関係において、該太陽電
池の発電電力が、最大電力となるような交流周波数制御
信号を供給することによって、該交流電動機が常に最大
効率で回転するように構成したことを特徴とする回転制
御装置であり、さらに、電動機の実用上、ある一定以上
の回転数を確保する必要のある場合に、交流電動機が必
要回転数にて回転するための電力を該太陽電池が発電可
能な照度を該制御器に設定し、照度がこの設定値を下回
った場合は該制御器からの信号によって開閉器40を開
き、商用電源30から電力を供給するようにし、さら
に、該照度計の出力がこの設定値を上回った場合は該制
御器からの信号によって該開閉器を閉じ、該太陽電池か
ら電力を供給することによって、該交流電動機が常に一
定以上の回転数を確保するように構成する。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows. (1) A control device using a solar cell 18 as a power source for rotating the AC motor 10, wherein the DC power generated by the solar cell is converted to an AC power through an inverter 20 as an inverter. The AC motor, which is a load of the solar cell, is configured to supply the AC frequency control signal to the inverter from the controller 24 by changing the frequency of the driving AC power supply. The AC motor is always rotated at the maximum efficiency by supplying an AC frequency control signal that maximizes the power generated by the solar cell in relation to the change in the load amount. (Part 2) A control device using a solar cell 18 as a power source for rotating the AC motor 10, wherein the DC power generated by the solar cell is converted to an AC power through an inverter 20 as an inverter. The AC motor, which is a load of the solar cell, is configured to supply the AC frequency control signal to the inverter from the controller 24 by changing the frequency of the driving AC power supply. In the relationship in which the amount of load changes, the power generated by the solar cell is configured to supply an AC frequency control signal such that the power becomes the maximum power, so that the AC motor always rotates at the maximum efficiency. In addition, the AC motor rotates at the required rotation speed when it is necessary to secure a certain rotation speed or more in practical use of the motor. Power is set in the controller, and when the illuminance falls below this set value, the switch 40 is opened by a signal from the controller, and power is supplied from the commercial power supply 30. When the output of the illuminometer exceeds the set value, the switch is closed by a signal from the controller, and power is supplied from the solar cell, so that the AC motor is always constant. It is configured to secure the above rotation speed.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】 本発明は、太陽電池18で発電
した電力を電力源として、交流電動機10の回転制御を
行うものである。具体的な制御方法としては、後述する
ような太陽電池の特性を利用することによって、太陽電
池の発電電力の変動、すなわち交流電動機の入力電力の
変動に対して、交流電動機が停止することなく最大効率
で回転するように、インバーター20の交流周波数を自
動制御するものである。その際には、蓄電池を介在させ
ることなく、太陽電池の発電電力を直接交流に変換し、
交流電動機に供給する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention controls the rotation of an AC motor 10 using electric power generated by a solar cell 18 as a power source. As a specific control method, by utilizing the characteristics of the solar cell as described later, the fluctuation of the generated power of the solar cell, that is, the fluctuation of the input power of the AC motor, This is to automatically control the AC frequency of the inverter 20 so as to rotate with efficiency. In that case, the power generated by the solar cell is directly converted to AC without the intervention of a storage battery,
Supply to AC motor.

【0007】 図6は、ある一定照度のもとで発電を行
っている太陽電池の発電電力と負荷量の関係を表わす一
般的なグラフである。この図より、各照度に対して、発
電電力のピークが存在し、さらにそのピーク電力を発電
するための負荷、すなわち最適負荷が存在し、接続され
る負荷がそれよりも大きすぎても小さすぎても発電効率
は低下するということがわかる。このことより、天候の
状況によって時々刻々変化する照度のもとで太陽電池か
ら最も高率よく電力を得るためには、その時々の照度に
応じて、負荷が最適負荷になるように調節すればよいと
いうことになる。
FIG. 6 is a general graph showing a relationship between generated power and load of a solar cell that generates power under a certain constant illuminance. From this figure, for each illuminance, there is a peak of the generated power, and there is a load for generating the peak power, that is, an optimal load, and the connected load is too large or too small. However, it can be seen that the power generation efficiency is reduced. From this, in order to obtain the most efficient power from the solar cell under the illuminance that changes every moment depending on the weather conditions, it is necessary to adjust the load according to the illuminance at that time so that the load becomes the optimal load That is good.

【0008】 図4は太陽電池の発電電圧と電流の関係
を示す曲線である。これに従って説明する。一般に、太
陽電池の特性として、ある一定の日照量のもとで発電を
行っている場合、負荷が低抵抗時にはほぼ定電流源とし
て振る舞うが、抵抗を徐々に増加させ、ある電圧値に達
すると、急激に電流が減少し、今度はほぼ定電圧源とな
り、さらに抵抗を増加させるにつれ、電流が減少し、開
放点に近づくということが挙げられる。ここで、定電流
から定電圧への過渡点は、電流値と電圧値の積、すなわ
ち太陽電池の発電電力が最大値をとる地点であり、この
地点における電力値と、電圧を電流で除した値、すなわ
ち負荷は、図5における最大電力および最適負荷に一致
する。つまり、該太陽電池の発電電圧、および電流が、
その時々の日照量に対して、過渡点における値となるよ
うにように負荷を制御すれば、最大電力を取り出すこと
ができるということになる。さらに詳しい太陽電池の特
性として、過渡点における電圧値は、照度の高低に関わ
らずほぼ一定値となっているということが挙げられる。
つまり、太陽電池には、最大電力を取り出すことのでき
る固有の電圧値が存在するということになる。その値を
最適電圧値として、太陽電池の出力電圧が最適電圧値に
なるように負荷量を調節しながら使用すれば、どのよう
な照度に対しても常に最も効率よく電力を得ることがで
きる。
FIG. 4 is a curve showing the relationship between the generated voltage and the current of the solar cell. The description will be made according to this. In general, as a characteristic of a solar cell, when power is generated under a certain amount of sunlight, the load behaves almost as a constant current source when the resistance is low, but when the resistance gradually increases and reaches a certain voltage value The current suddenly decreases, and this time becomes almost a constant voltage source. As the resistance further increases, the current decreases and approaches an open point. Here, the transition point from the constant current to the constant voltage is the product of the current value and the voltage value, that is, the point where the generated power of the solar cell takes the maximum value, and the power value at this point and the voltage are divided by the current. The value, ie, the load, corresponds to the maximum power and the optimum load in FIG. That is, the generated voltage and current of the solar cell are:
If the load is controlled so that the amount of sunshine at that time becomes a value at the transition point, the maximum power can be extracted. A further detailed characteristic of the solar cell is that the voltage value at the transition point is substantially constant regardless of the level of the illuminance.
That is, the solar cell has a unique voltage value from which the maximum power can be extracted. If the value is used as an optimum voltage value while adjusting the load so that the output voltage of the solar cell becomes the optimum voltage value, power can always be obtained most efficiently at any illuminance.

【0009】 さらに、交流電動機を太陽電池の負荷と
した場合、前記「0003」に記述したように、交流電
動機の出力は交流入力周波数の3乗に比例した値とな
る。すなわち、交流電動機を太陽電池の負荷とした場合
には、入力周波数を変化させることによって負荷量を任
意の値に調節することができる。
Further, when the AC motor is used as a load of the solar cell, the output of the AC motor has a value proportional to the cube of the AC input frequency, as described in “0003”. That is, when the AC motor is used as the load of the solar cell, the load amount can be adjusted to an arbitrary value by changing the input frequency.

【0010】 本発明では、太陽電池の出力電力の交流
への変換を行うインバーター20に、制御器40より交
流周波数設定信号28を供給することによって、周波数
の調節を行う。その際には事前に、使用する太陽電池の
特性及びその組み合せ数により、前記「0008」に記
載の最適電圧値を算出し、該制御器に設定しておく。そ
して、実際に制御を行う際には、該制御器によって太陽
電池発電電圧22と最適電圧値の比較を行いながら、該
太陽電池発電電圧と最適電圧値が一致するように、該交
流周波数設定信号を調節していく。詳しい制御手順とし
ては、次のようになる。 1.負荷接続時(交流電動機回転時)の太陽電池の電圧
値を検出する。 2.電圧値が制御器に設定された最適電圧値よりも高電
圧であれば、交流周波数を増加させる信号をインバータ
ーに出力し、交流電動機の回転数を上昇させることによ
り、負荷量(消費電力)を増加する。 3.電圧値が最適電圧値であれば、周波数の増減は行わ
ない。 4.電圧値が最適電圧値よりも低電圧であれば、交流周
波数を減少させる信号をインバーターに出力する。すな
わち交流電動機の回転数を低下させることにより、負荷
量(消費電力)を減少する。(1.にもどる) 以上のような制御を行う。後述する実施例においては、
最適電圧値として、330V、1ループ当たりの入力周
波数の増減値を1.0Hzとした。
In the present invention, the frequency is adjusted by supplying the AC frequency setting signal 28 from the controller 40 to the inverter 20 that converts the output power of the solar cell into AC. In that case, the optimum voltage value described in the above “0008” is calculated in advance based on the characteristics of the solar cells to be used and the number of combinations thereof, and is set in the controller. Then, when actually performing the control, the controller compares the solar cell power generation voltage 22 with the optimum voltage value, and adjusts the AC frequency setting signal so that the solar cell power generation voltage matches the optimum voltage value. To adjust. The detailed control procedure is as follows. 1. The voltage value of the solar cell when the load is connected (when the AC motor is rotating) is detected. 2. If the voltage value is higher than the optimal voltage value set in the controller, a signal for increasing the AC frequency is output to the inverter to increase the rotation speed of the AC motor, thereby reducing the load (power consumption). To increase. 3. If the voltage value is the optimum voltage value, the frequency is not increased or decreased. 4. If the voltage value is lower than the optimum voltage value, a signal for reducing the AC frequency is output to the inverter. That is, the load (power consumption) is reduced by reducing the rotation speed of the AC motor. (Return to 1.) The above control is performed. In the embodiments described below,
As the optimum voltage value, 330 V, the increase / decrease value of the input frequency per loop was set to 1.0 Hz.

【0011】 また、交流電動機を実際に使用する上
で、常にある一定以上の回転数を確保する必要のある用
途の場合には、電力源として、商用電源30を併用する
ことによって、安定した制御を実現できる。すなわち、
日照量不足等の原因によって、太陽電池18の発電電力
が低下し、必要回転数を維持できなくなった場合、制御
器24からの出力信号によって開閉器40を開き、商用
電源に切替え、さらに日照量が回復し、必要回転数を維
持できるようになった場合、再び開閉器を閉じ、太陽電
池に切替えるという制御を自動で行うというものであ
る。また、電力源の切替時期を判断するためには、照度
計34を使用する。一般に、太陽電池から最大効率で取
り出すことのできる電力は、照度に比例するという関係
があるため、照度計出力より太陽電池の出力可能な電力
を該制御器によって算出することができる。電力を切替
える際の詳細については、実施例の「0019」〜「0
021」にて述べる。
In addition, in the case where it is necessary to always maintain a certain number of rotations or more in actual use of the AC motor, stable control can be performed by using the commercial power supply 30 as a power source together. Can be realized. That is,
When the power generated by the solar cell 18 decreases due to insufficient sunshine and the required rotation speed cannot be maintained, the switch 40 is opened by an output signal from the controller 24, the switch is switched to the commercial power supply, and the sunshine is further increased. Is restored, and when the required number of revolutions can be maintained, the switch is closed again, and control for switching to the solar cell is automatically performed. Further, the illuminometer 34 is used to determine the switching time of the power source. In general, the power that can be extracted from the solar cell at the maximum efficiency is proportional to the illuminance, so that the controller can calculate the power that can be output from the solar cell from the output of the illuminometer. For details on switching power, see “0019” to “0” in the embodiment.
021 ”.

【0012】[0012]

【実施例】 本実施例では、液体拡散装置に使用される
交流電動機の回転制御に本発明を使用する。該液体拡散
装置の形態としては、交流電動機10の回転力で駆動す
る水中に設置した液体拡散器12を有し、水面近くの上
層部の水と底面近くの下層部の水とを該液体拡散器でそ
れぞれ吸引して、上層部の水と下層部の水との温度差を
減少させるための液体拡散装置であって、該液体拡散器
は、この液体拡散器の回転羽根が回転運動をすることに
よって該液体拡散装置の下部吸入口14から水を吸い込
むと共に、該液体拡散装置の上部吸入口16からも水を
吸い込んで、これらの水を該液体拡散器から実質的に水
平方向に吐出させるようにしたものであり、主に養魚施
設等の赤潮防止、水質浄化等の目的で使用される。
Embodiment In the present embodiment, the present invention is used for controlling the rotation of an AC motor used in a liquid diffusion device. As a form of the liquid diffusion device, the liquid diffusion device includes a liquid diffuser 12 installed in water driven by the rotational force of an AC motor 10, and disperses the liquid in the upper layer near the water surface and the water in the lower layer near the bottom surface. A liquid diffuser for reducing the temperature difference between the water in the upper layer and the water in the lower layer by suctioning the liquid with each of the liquid diffusers, wherein the rotating blades of the liquid diffuser rotate. Thereby, water is sucked from the lower suction port 14 of the liquid diffusion device and water is also sucked from the upper suction port 16 of the liquid diffusion device, and the water is discharged from the liquid diffuser in a substantially horizontal direction. It is mainly used for the purpose of red tide prevention and water purification in fish farming facilities and the like.

【0013】 以下、図を参照して本発明の実施例につ
いて説明するが、むろんこれは説明のためのものであっ
て、本発明はこの実施例に限定されるものではない。図
1は、本発明の好適な一実施例のフローチャートであ
る。同図において、交流電動機10は該液体拡散装置を
駆動するためのものであって、3相交流、15kW、1
800rpm/60Hzのものを使用した。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but this is, of course, for explanation, and the present invention is not limited to this embodiment. FIG. 1 is a flowchart of a preferred embodiment of the present invention. In the figure, an AC motor 10 is for driving the liquid diffusion device, and is a three-phase AC, 15 kW,
The one with 800 rpm / 60 Hz was used.

【0014】 本実施例に使用する太陽電池18は、1
ユニット当たりの発電能力が、周囲温度25℃、日照量
1kW/平方メートルの場合に、通常動作電圧22V
(開放電圧27.3V)、通常動作電流3.36A(短
絡電流3.75A)、最大出力74Wのものを使用し
た。
The solar cell 18 used in the present embodiment includes
When the power generation capacity per unit is 25 ° C. ambient temperature and 1 kW / square meter of sunlight, the normal operating voltage is 22 V.
(Open voltage 27.3 V), normal operation current 3.36 A (short circuit current 3.75 A), and maximum output 74 W were used.

【0015】 本実施例では、この太陽電池のユニット
を、直列に15個接続したものを1ブロックとし、この
ブロックをさらに11個並列に接続して、計165ユニ
ットの太陽電池をもって1組として使用した。このよう
に構成した該太陽電池で発電できる最大出力は、22V
×15=330V、3.36A×11=37A、すなわ
ち、総発電量は、約12.2kWとなる。
In the present embodiment, 15 units of this solar cell are connected in series to form one block, and 11 blocks are further connected in parallel to use a total of 165 units of solar cells as one set. did. The maximum output that can be generated by the solar cell thus configured is 22 V
× 15 = 330V, 3.36A × 11 = 37A, that is, the total power generation is about 12.2 kW.

【0016】 インバーター20は、定格出力3相20
0V、交流周波数60Hz時の定格出力は15kWのも
のを使用した。
The inverter 20 has a rated output of three phases 20.
A rated output of 15 kW at 0 V and an AC frequency of 60 Hz was used.

【0017】 制御器24への演算素子にはCPUを使
用した。従って、この制御部への設定値の指示等は、全
てプログラムソフトウェアーによることになる。本実施
例では、この制御器24は市販のシーケンス制御器を使
用した。
A CPU was used as an arithmetic element for the controller 24. Therefore, the instruction of the set value to the control unit and the like are all performed by the program software. In this embodiment, a commercially available sequence controller is used as the controller 24.

【0018】 ここで図1についてさらに詳細に説明す
ると、次のようになる。太陽電池で発電された電力は、
ダイオード32、開閉器40を介して該インバーターの
直流入力部に入力される。制御器24は該太陽電池の出
力電圧と最適電圧との差を計算し、結果より、最適電圧
よりも高電圧であれば周波数を増加するような信号を、
低電圧であれば周波数を減少するような信号を該インバ
ーターに入力する。なお、最適電圧は、使用する太陽電
池の特性、組合わせによって決定されるが、本実施例で
は330Vとした。
Here, FIG. 1 will be described in more detail as follows. The power generated by solar cells is
It is input to the DC input of the inverter via the diode 32 and the switch 40. The controller 24 calculates the difference between the output voltage of the solar cell and the optimal voltage, and from the result, generates a signal that increases the frequency if the voltage is higher than the optimal voltage,
If the voltage is low, a signal that reduces the frequency is input to the inverter. Although the optimum voltage is determined by the characteristics and combination of the solar cells used, it is set to 330 V in this embodiment.

【0019】 本実施例では、該交流電動機の回転数と
して、ある一定値以上を確保する必要があった。なぜな
らば、該液体拡散装置を設置した水域においては、吐出
量として毎秒約1.4トン未満であれば、充分な赤潮防
止効果を得られないためである。本実施例では、日照量
不足によってインペラーの吐出量が毎秒1.4トンを確
保する交流電動機の周波数を維持できなくなった場合に
は、商用電源30より電力を供給することによって、常
に一定以上の吐出量を確保できるようにした。
In this embodiment, it is necessary to secure a certain value or more as the rotation speed of the AC motor. This is because a sufficient red tide prevention effect cannot be obtained if the discharge rate is less than about 1.4 tons per second in the water area where the liquid diffusion device is installed. In the present embodiment, when the frequency of the AC motor that ensures the impeller discharge rate of 1.4 tons per second cannot be maintained due to the lack of sunlight, the power is supplied from the commercial power supply 30 to always maintain a constant level or more. The discharge amount can be secured.

【0020】 交流電源である商用電源30(3相交流
200V)は、ダイオード32'によって整流され、DC
283Vとなり、インバーター20に供給される。ここ
で、ダイオード32とダイオード32'とは、これらの
両ダイオードを1組とした無接点スイッチを構成してお
り、両者に印加される電圧のうち、いずれか一方の電圧
が少しでも高い方のダイオードのみが通電可能となっ
て、その切替は瞬時に行われる。これらのダイオードの
印加電圧を制御することによって電力の切替を行う。そ
の際には制御器からの出力信号によって制御される開閉
器40の開閉によって両ダイオードの印加電圧に電圧差
を生じさせる。まず、太陽電池18による運転を行う際
には、開閉器を閉じる。該太陽電池による運転時は該太
陽電池の出力電圧がDC330V付近になるように制御
されるので、DC283Vの該商用電源からは電力が供
給されず、太陽電池のみを電力源とした運転が行われ
る。次に、商用電源で運転を行う際には、開閉器を開
き、太陽電池からの電力供給を遮断する。これにより、
ダイオード32側の電圧は0Vとなり、DC283Vの該
商用電源より電力が供給される。
A commercial power supply 30 (three-phase AC 200 V), which is an AC power supply, is rectified by a diode 32 ′
283 V and supplied to the inverter 20. Here, the diode 32 and the diode 32 'constitute a non-contact switch in which both of these diodes constitute one set, and one of the voltages applied to both is higher than any one of the voltages. Only the diode can be energized, and the switching is performed instantaneously. The power is switched by controlling the applied voltages of these diodes. At this time, a voltage difference is generated between the voltages applied to both diodes by opening and closing the switch 40 controlled by an output signal from the controller. First, when the operation using the solar cell 18 is performed, the switch is closed. During operation with the solar cell, the output voltage of the solar cell is controlled so as to be in the vicinity of DC 330 V. Therefore, power is not supplied from the DC 283 V commercial power supply, and operation using only the solar cell as a power source is performed. . Next, when operating with commercial power, the switch is opened to cut off the power supply from the solar cell. This allows
The voltage on the diode 32 side becomes 0 V, and power is supplied from the commercial power supply of DC 283 V.

【0021】 吐出量毎秒1.4トンを確保するための
インペラーの回転数、すなわち交流電動機の入力周波数
は、インペラーの特性より事前に算出される。(本実施
例では約50Hz、交流電動機出力約7kW)太陽電池
の発電特性より、必要照度、すなわち吐出量毎秒1.4
トンを確保するための照度を算出し、事前に電力源切替
照度として制御器に設定しておく。(本実施例では0.
6kW/平方メートル)本装置の運転時においては、照
度計34からの出力を制御器24にて常時参照する。こ
のとき、照度が前述の電力源切替照度未満になった時
に、該制御器からの出力信号によって開閉器40を開く
ことによって、電力源を商用電源30に切替える。次に
照度が上昇し、前記の電力切替照度にまで回復すると、
該開閉器が閉じ、太陽電池18での運転となる。
[0021] The rotation speed of the impeller, that is, the input frequency of the AC motor, for ensuring a discharge rate of 1.4 tons per second is calculated in advance from the characteristics of the impeller. (In this embodiment, about 50 Hz, AC motor output about 7 kW) From the power generation characteristics of the solar cell, the required illuminance, that is, the discharge rate of 1.4 per second.
The illuminance for securing the tons is calculated and set in advance in the controller as the power source switching illuminance. (In this embodiment, 0.
(6 kW / square meter) During operation of the present apparatus, the output from the illuminometer 34 is constantly referred to by the controller 24. At this time, when the illuminance becomes less than the above-described power source switching illuminance, the power source is switched to the commercial power supply 30 by opening the switch 40 by an output signal from the controller. Next, when the illuminance rises and recovers to the power switching illuminance,
The switch is closed, and operation with the solar cell 18 is performed.

【0022】 本実施例においては商用電源の使用が可
能であったため、制御機器の電源として商用電源を使用
したが、商用電源を用いない設備においては、動力用電
源である太陽電池の発電電力の一部を充電器42を介す
ることによって蓄電池44に充電し、該蓄電池に充電さ
れた電力を制御機器電源として使用する。該充電器は、
内部にPWM変換機を有し、太陽電池出力電圧を蓄電池
電圧まで降圧する。さらに、蓄電池の電圧を常時監視
し、蓄電池が過充電にならないようにPWM変換機にお
けるデューティ比を制御する。また、太陽電池の発電電
力に比較して、制御機器の消費電力が充分に小さけれ
ば、蓄電池を介在させなくともよい。さらに、蓄電池を
使用した場合においても、前記の「0002」に記載し
た電力の安定化が目的の大容量の蓄電池に比較すると、
ごく小容量であり、保守のためにかかる労力や費用等も
わずかである。
In the present embodiment, since a commercial power supply was available, a commercial power supply was used as a power supply for the control device. However, in a facility that does not use a commercial power supply, the power generated by the solar battery, which is a power supply, is used. A part of the storage battery 44 is charged via the charger 42, and the power charged in the storage battery is used as a power source for the control device. The charger is
It has a PWM converter inside to reduce the solar cell output voltage to the storage battery voltage. Further, the voltage of the storage battery is constantly monitored, and the duty ratio in the PWM converter is controlled so that the storage battery is not overcharged. In addition, if the power consumption of the control device is sufficiently small compared to the power generated by the solar cell, it is not necessary to interpose a storage battery. Furthermore, even when a storage battery is used, the stabilization of the power described in the above “0002” is compared with a large-capacity storage battery for the purpose.
It has a very small capacity and requires little labor and cost for maintenance.

【0023】 図2は、本実施例における早朝4時から
夜20時までの正時ごとの、照度(kW/平方メート
ル)、発電電圧、発電電力、吐出量(トン/秒)を記録
したグラフである。(実施月:6月中旬、天候:快晴)
無論、これらのデータ取りのための装置、機器等は図示
されていない。この図2のグラフについて、本発明の作
用効果を説明する。照度が充分でない8時半頃までは、
商用電源30による運転を行っているため、太陽電池1
8は無負荷状態であり、その電圧は開放電圧となり、太
陽電池の発電電圧は、5時頃より急激に上昇し、6時半
には400V近くまで上昇する。8時半頃に照度は0.
6kW/平方メートルに達し、太陽電池による運転に切
り替わるので、発電電圧は、その後15時半頃まで最適
電圧値330Vに一定となる。吐出量は、商用電源によ
る運転時はインバーター周波数が固定されているため、
1.4トン/秒に一定であるが、太陽電池による運転に
切替わると、照度が上昇するにつれて吐出量も上昇し、
正午頃にピークとなり、1.6トン/秒程度となる。そ
の後、照度、吐出量ともに徐々に減少し、15時半頃に
は照度が0.6kW/平方メートルを下回り、商用電源
に切り替わる。
FIG. 2 is a graph in which the illuminance (kW / square meter), the generated voltage, the generated power, and the discharge amount (ton / second) are recorded at every hour from 4:00 in the morning to 20:00 at night in the present embodiment. is there. (Conducted month: mid-June, weather: sunny)
Of course, the devices, equipment, and the like for taking these data are not shown. The operation and effect of the present invention will be described with reference to the graph of FIG. Until about 8:30 when the illumination is not enough,
Since the operation is performed by the commercial power supply 30, the solar cell 1
Reference numeral 8 denotes a no-load state, in which the voltage becomes an open-circuit voltage, and the power generation voltage of the solar cell rapidly rises from about 5:00, and rises to about 400 V at half past six. At around 8:30 the illuminance is 0.
Since the power reaches 6 kW / sq.m. And the operation is switched to the operation using the solar cell, the generated voltage becomes constant at the optimum voltage value of 330 V until about 15:30. Since the inverter frequency is fixed during operation with commercial power,
Although it is constant at 1.4 tons / sec, when the operation is switched to the operation using the solar cell, the discharge amount also increases as the illuminance increases,
It peaks at about noon and reaches about 1.6 tons / sec. Thereafter, both the illuminance and the discharge amount gradually decrease, and at about 15:30, the illuminance falls below 0.6 kW / sq.m.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の好適な一実施例のフローチャートで
ある。
FIG. 1 is a flowchart of a preferred embodiment of the present invention.

【図2】 本実施例における4時から20時までの正時
ごとの各データを記録したグラフ図である。
FIG. 2 is a graph showing data recorded every hour from 4:00 to 20:00 in the present embodiment.

【図3】 本実施例に使用した液体拡散装置の外形を示
す模式図である。浮きベース及び太陽電池等は図示せ
ず。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an outer shape of a liquid diffusion device used in the present embodiment. The floating base and the solar cell are not shown.

【図4】 一般的な太陽電池の電圧−電流特性を示す好
適な一例のグラフ図である。
FIG. 4 is a graph of a preferred example showing voltage-current characteristics of a general solar cell.

【図5】 交流電動機によって水中でインペラーを回転
させた場合の交流入力周波数と出力の関係を示す好適な
一例のグラフ図である。
FIG. 5 is a graph of a preferred example showing a relationship between an AC input frequency and an output when an impeller is rotated underwater by an AC motor.

【図6】 ある一定照度のもとで発電を行っている太陽
電池の発電電力と負荷量の関係を示す好適な一例のグラ
フ図である。
FIG. 6 is a graph of a preferred example showing a relationship between generated power and a load amount of a solar cell that generates power under a certain illuminance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 交流電動機 12 液体拡散器 14 下部吸入口 16 上部吸入口 18 太陽電池 20 インバーター 22 太陽電池発電電圧 24 制御器 28 周波数制御信号 30 商用電源 32,32’ ダイオード 34 照度計 40 開閉器 42 充電器 44 蓄電池 48 水面 50 海底 52 くさり 54 アンカー DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 AC motor 12 Liquid diffuser 14 Lower suction port 16 Upper suction port 18 Solar cell 20 Inverter 22 Solar cell power generation voltage 24 Controller 28 Frequency control signal 30 Commercial power supply 32, 32 'Diode 34 Illuminometer 40 Switch 42 Charger 44 Storage battery 48 Water surface 50 Sea bottom 52 Cooling 54 Anchor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F051 BA05 KA03 5H420 BB03 BB15 CC03 CC06 DD04 EA20 EA39 EB09 EB21 EB39 FF01 FF03 GG01 NB02 NB03 NB04 NB23 5H576 AA05 AA20 BB02 CC02 CC03 CC05 CC09 DD02 EE11 FF08 GG05 HB02 KK06 LL01 LL24 LL28 LL49 LL60  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) LL49 LL60

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電動機(10)を回転させる電力源
として、太陽電池(18)を用いる制御装置であって、
該太陽電池で発電した直流電力を、交流電源への変換手
段であるインバーター(20)を介して該交流電動機へ
供給するように構成し、かつ、制御器(24)より交流
周波数制御信号を該インバーターに供給する際に、該太
陽電池の負荷である該交流電動機はその駆動交流電源の
周波数を変更することによって負荷量が変化する関係に
おいて、該太陽電池の発電電力が、最大電力となるよう
な交流周波数制御信号を供給することによって、該交流
電動機が常に最大効率で回転するように構成したことを
特徴とする回転制御装置。
1. A control device using a solar cell (18) as a power source for rotating an AC motor (10),
The DC power generated by the solar cell is configured to be supplied to the AC motor via an inverter (20), which is a means for converting to an AC power supply, and an AC frequency control signal is transmitted from a controller (24) to the AC motor. When supplying to the inverter, the AC motor, which is the load of the solar cell, changes the load amount by changing the frequency of the driving AC power supply, so that the power generated by the solar cell becomes the maximum power. A rotation control device characterized in that the AC motor is configured to always rotate at the maximum efficiency by supplying a stable AC frequency control signal.
【請求項2】 交流電動機(10)を回転させる電力源
として、太陽電池(18)を用いる制御装置であって、
該太陽電池で発電した直流電力を、交流電源への変換手
段であるインバーター(20)を介して該交流電動機へ
供給するように構成し、かつ、制御器(24)より交流
周波数制御信号を該インバーターに供給する際に、該太
陽電池の負荷である該交流電動機はその駆動交流電源の
周波数を変更することによって負荷量が変化する関係に
おいて、該太陽電池の発電電力が、最大電力となるよう
な交流周波数制御信号を供給することによって、該交流
電動機が常に最大効率で回転するように構成したことを
特徴とする回転制御装置であり、さらに、電動機の実用
上、ある一定以上の回転数を確保する必要のある場合
に、交流電動機が必要回転数にて回転するための電力を
該太陽電池が発電可能な照度を該制御器に設定し、照度
がこの設定値を下回った場合は該制御器からの信号によ
って開閉器(40)を開き、商用電源(30)から電力
を供給するようにし、さらに、該照度計の出力がこの設
定値を上回った場合は該制御器からの信号によって該開
閉器を閉じ、該太陽電池から電力を供給することによっ
て、該交流電動機が常に一定以上の回転数を確保するよ
うに構成したことを特徴とする回転制御装置。
2. A control device using a solar cell (18) as a power source for rotating an AC motor (10),
The DC power generated by the solar cell is configured to be supplied to the AC motor via an inverter (20), which is a means for converting to an AC power supply, and an AC frequency control signal is transmitted from a controller (24) to the AC motor. When supplying to the inverter, the AC motor, which is the load of the solar cell, changes the load amount by changing the frequency of the driving AC power supply, so that the power generated by the solar cell becomes the maximum power. A rotation control device characterized in that the AC motor always rotates at the maximum efficiency by supplying an AC frequency control signal. If it is necessary to secure, the controller sets the illuminance at which the solar cell can generate power for the AC motor to rotate at the required rotation speed, and the illuminance falls below this set value. In this case, the switch (40) is opened by a signal from the controller, power is supplied from the commercial power supply (30), and if the output of the illuminometer exceeds this set value, the controller (40) is opened. A rotation control device characterized in that the switch is closed by a signal from the controller and power is supplied from the solar cell so that the AC motor always keeps a certain number of rotations or more.
JP11072990A 1999-03-18 1999-03-18 Rotation controller of ac motor using solar cell as power supply Pending JP2000270592A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11072990A JP2000270592A (en) 1999-03-18 1999-03-18 Rotation controller of ac motor using solar cell as power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11072990A JP2000270592A (en) 1999-03-18 1999-03-18 Rotation controller of ac motor using solar cell as power supply

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000270592A true JP2000270592A (en) 2000-09-29

Family

ID=13505363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11072990A Pending JP2000270592A (en) 1999-03-18 1999-03-18 Rotation controller of ac motor using solar cell as power supply

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000270592A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006073827A (en) * 2004-09-02 2006-03-16 Shintoo:Kk Drive apparatus by solar battery
WO2009104601A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-27 シャープ株式会社 Thin film solar cell module
WO2013073271A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-23 シャープ株式会社 Electricity generating device
CN107565876A (en) * 2017-08-28 2018-01-09 宁波德业变频技术股份有限公司 A kind of drive system that can make full use of solar energy

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006073827A (en) * 2004-09-02 2006-03-16 Shintoo:Kk Drive apparatus by solar battery
WO2009104601A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-27 シャープ株式会社 Thin film solar cell module
JPWO2009104601A1 (en) * 2008-02-18 2011-06-23 シャープ株式会社 Thin film solar cell module
WO2013073271A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-23 シャープ株式会社 Electricity generating device
CN107565876A (en) * 2017-08-28 2018-01-09 宁波德业变频技术股份有限公司 A kind of drive system that can make full use of solar energy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7126294B2 (en) Method and device for controlling photovoltaic inverter, and feed water device
US8704392B2 (en) Method and system for controlling an electric device of a wind turbine
JP2003339118A (en) Distributed power supply system
US6563288B2 (en) Control device for fuel cell powered vehicle
US20120293000A1 (en) System and method for supplementing a generated DC power supply
JP2007077895A (en) Windmill auxiliary driving device
CN106936362A (en) A kind of method and system of the quick MPPT of photovoltaic water pump frequency converter
AU2014224159B2 (en) Method and arrangement for controlling a solar powered pump
CN106194690B (en) Control device, current transformer, photovoltaic water pump system and its control method
JP2002218654A (en) Photovoltaic power generation system
KR20170075146A (en) Energy harvesting system
JP2000270592A (en) Rotation controller of ac motor using solar cell as power supply
US20030169006A1 (en) DC motor driver circuit for use with photovoltaic power source
CN112421657A (en) Load power control method and device in light storage centrifugal machine and light storage centrifugal machine
RU2262790C1 (en) Off-line no-break power supply system using renewable energy source
KR101916749B1 (en) Water quality management system using solar energy
JPH10174312A (en) System interconnection operating method for hybrid power supply system involving photovoltaic power generation and wind power generation
JPH10127071A (en) Solar power generator
JP2000060179A (en) Method for controlling solar light inverter for driving pump
JP3629987B2 (en) Snow melting control device and photovoltaic power generation system
JP2967667B2 (en) Inverter for photovoltaic power generation
CN205646981U (en) Mix and trigger power generation system
KR101695961B1 (en) Power conversion module, stable power supplying device and method by using it
JP3656113B2 (en) Solar power plant
JP2008011588A (en) Wind turbine generator