JP2002247896A - ソーラポンプシステム - Google Patents
ソーラポンプシステムInfo
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- JP2002247896A JP2002247896A JP2001046941A JP2001046941A JP2002247896A JP 2002247896 A JP2002247896 A JP 2002247896A JP 2001046941 A JP2001046941 A JP 2001046941A JP 2001046941 A JP2001046941 A JP 2001046941A JP 2002247896 A JP2002247896 A JP 2002247896A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 太陽電池の出力電圧や出力電流を検出するこ
となく、最大電力点追跡制御が行えるようにする。 【解決手段】 太陽電池１０を電源として直流モータ１
４で駆動されるポンプ１６と、日射によって変化する太
陽電池１０の発電量に応じて直流モータ１４の回転速度
を制御するコントローラ１２とを備え、コントローラ１
２は、直流モータ１４の運転電流と回転速度を検出する
機能２６ａ，２６ｂを備え、該運転電流と回転速度の積
が最大となる運転点を追跡或いは探求して直流モータ１
４の回転速度を制御する。
となく、最大電力点追跡制御が行えるようにする。 【解決手段】 太陽電池１０を電源として直流モータ１
４で駆動されるポンプ１６と、日射によって変化する太
陽電池１０の発電量に応じて直流モータ１４の回転速度
を制御するコントローラ１２とを備え、コントローラ１
２は、直流モータ１４の運転電流と回転速度を検出する
機能２６ａ，２６ｂを備え、該運転電流と回転速度の積
が最大となる運転点を追跡或いは探求して直流モータ１
４の回転速度を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池を独立型
の電源として用いて、例えば商用電源の届いていない遠
隔地等での飲料水給水等に使用されるソーラポンプシス
テムに関し、特に太陽電池とその負荷であるコントロー
ラ及びポンプ・モータとのインピーダンスマッチングが
最適となるようにして運転するようにしたソーラポンプ
システムに関する。
の電源として用いて、例えば商用電源の届いていない遠
隔地等での飲料水給水等に使用されるソーラポンプシス
テムに関し、特に太陽電池とその負荷であるコントロー
ラ及びポンプ・モータとのインピーダンスマッチングが
最適となるようにして運転するようにしたソーラポンプ
システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池は、図４に示すように、日射量
（日射強度）の変化に対応して電流出力Ｉと電圧出力Ｖ
が変化するＩ−Ｖ特性を持っている。また、同様な出力
特性の変化が太陽電池素子温度の変化によっても起こ
る。一方、太陽電池に接続される負荷が、例えばモータ
で駆動される渦巻きポンプの場合、渦巻きポンプは、そ
の運転点（バルブ開度）によって必要トルクが変化する
ため、図５に示すように、右上がりで、ある幅を有する
Ｉ−Ｖ特性を持つ。このＩ−Ｖ特性の下限のラインは、
ほぼバルブ締切り時の特性を、Ｉ−Ｖ特性の上限のライ
ンは、ほぼバルブ全開時の最大出力点での特性を示して
いる。
（日射強度）の変化に対応して電流出力Ｉと電圧出力Ｖ
が変化するＩ−Ｖ特性を持っている。また、同様な出力
特性の変化が太陽電池素子温度の変化によっても起こ
る。一方、太陽電池に接続される負荷が、例えばモータ
で駆動される渦巻きポンプの場合、渦巻きポンプは、そ
の運転点（バルブ開度）によって必要トルクが変化する
ため、図５に示すように、右上がりで、ある幅を有する
Ｉ−Ｖ特性を持つ。このＩ−Ｖ特性の下限のラインは、
ほぼバルブ締切り時の特性を、Ｉ−Ｖ特性の上限のライ
ンは、ほぼバルブ全開時の最大出力点での特性を示して
いる。
【０００３】従って、太陽電池の出力端子にモータで駆
動される渦巻きポンプを直接接続すると、このシステム
の動作点は、図６で示す太陽電池のＩ−Ｖ特性と渦巻き
ポンプのＩ−Ｖ特性の交点となる。このような場合は、
システムが太陽電池の最大出力点から離れた点で動作
し、効率の悪いシステムとなってしまう。
動される渦巻きポンプを直接接続すると、このシステム
の動作点は、図６で示す太陽電池のＩ−Ｖ特性と渦巻き
ポンプのＩ−Ｖ特性の交点となる。このような場合は、
システムが太陽電池の最大出力点から離れた点で動作
し、効率の悪いシステムとなってしまう。
【０００４】このようなシステムの動作効率を高めるた
め、太陽電池とその負荷との間に最大電力点追跡装置と
呼ばれる制御装置（コントローラ）を置き、日射条件や
太陽電池の素子温度条件の変化に関わらず、太陽電池負
荷と太陽電池のマッチング点が太陽電池の最大出力点に
一致するように制御することが一般に行われている。
め、太陽電池とその負荷との間に最大電力点追跡装置と
呼ばれる制御装置（コントローラ）を置き、日射条件や
太陽電池の素子温度条件の変化に関わらず、太陽電池負
荷と太陽電池のマッチング点が太陽電池の最大出力点に
一致するように制御することが一般に行われている。
【０００５】図７は、太陽電池とその負荷との間にコン
トローラ（最大電力点追跡装置）を置いた従来例を示
す。このコントローラは、太陽電池１とその負荷２との
間に設けられるＤＣ−ＤＣ電圧調整器３と、太陽電池１
の出力電圧Ｖと出力電流Ｉをそれぞれ検出する分圧器４
と分流器５とを備え、ＤＣ−ＤＣ電圧調整器３のスイッ
チングデューティを変化させることで、これらの電圧Ｖ
及び電流Ｉを周期的に微小変動させ、その電圧の変動率
ΔＶ／Ｖと電流の変動率ΔＩ／Ｉとを比較し、これらの
変動率が等しくなる点を太陽電池１の最大電力点として
太陽電池１の最大電力点追跡制御を行うようにしてい
る。
トローラ（最大電力点追跡装置）を置いた従来例を示
す。このコントローラは、太陽電池１とその負荷２との
間に設けられるＤＣ−ＤＣ電圧調整器３と、太陽電池１
の出力電圧Ｖと出力電流Ｉをそれぞれ検出する分圧器４
と分流器５とを備え、ＤＣ−ＤＣ電圧調整器３のスイッ
チングデューティを変化させることで、これらの電圧Ｖ
及び電流Ｉを周期的に微小変動させ、その電圧の変動率
ΔＶ／Ｖと電流の変動率ΔＩ／Ｉとを比較し、これらの
変動率が等しくなる点を太陽電池１の最大電力点として
太陽電池１の最大電力点追跡制御を行うようにしてい
る。
【０００６】図８は、太陽電池とその負荷との間にコン
トローラを置いた他の従来例を示す。このコントローラ
は、太陽電池１とその負荷２との間に設けられるＤＣ−
ＤＣ電圧調整器（コンバータ）３と、太陽電池１の出力
側に設けられる電圧検出部７及び電流検出部８と、これ
ら検出部７，８からの信号から電圧・電流の積を演算し
て電力値を検出する乗算器９とを備え、この電力値が最
大となるようにして太陽電池１の最大電力点追跡制御を
行うようにしている。すなわち、図７の例では電力値そ
のものの演算を行わずに最大電力点を追跡しているのに
対し、この例では乗算器９を用いて直接電力値を検出し
て最大電力点を追跡するようにしている。
トローラを置いた他の従来例を示す。このコントローラ
は、太陽電池１とその負荷２との間に設けられるＤＣ−
ＤＣ電圧調整器（コンバータ）３と、太陽電池１の出力
側に設けられる電圧検出部７及び電流検出部８と、これ
ら検出部７，８からの信号から電圧・電流の積を演算し
て電力値を検出する乗算器９とを備え、この電力値が最
大となるようにして太陽電池１の最大電力点追跡制御を
行うようにしている。すなわち、図７の例では電力値そ
のものの演算を行わずに最大電力点を追跡しているのに
対し、この例では乗算器９を用いて直接電力値を検出し
て最大電力点を追跡するようにしている。
【０００７】上述のように、従来の太陽電池とその負荷
との間に置かれるコントローラは、インバータやＤＣ−
ＤＣコンバータといった変換器を制御することによって
太陽電池負荷のインピーダンスを太陽電池出力の最大出
力点とマッチングさせるようにしたもので、その追跡手
法としては様々なものが提案されている。
との間に置かれるコントローラは、インバータやＤＣ−
ＤＣコンバータといった変換器を制御することによって
太陽電池負荷のインピーダンスを太陽電池出力の最大出
力点とマッチングさせるようにしたもので、その追跡手
法としては様々なものが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
太陽電池とその負荷との間に置かれるコントローラにあ
っては、例えば太陽電池の出力電圧と出力電流を検出す
る検出部を備え、これら検出部からの信号に基づいて電
力演算を行ったり、或いは太陽電池の出力電流と出力電
圧の変動率を演算して比較するようにしていたため、コ
ントローラの大型化とコストアップに繋がってしまうと
いった問題があった。つまり、コントローラの小型化や
コストダウンのためには、これらの余分な検出部等を備
えることなく、最大電力点追跡制御を行えるようにする
ことが望ましいが、これらの要求に応えることができな
いのが現状であった。
太陽電池とその負荷との間に置かれるコントローラにあ
っては、例えば太陽電池の出力電圧と出力電流を検出す
る検出部を備え、これら検出部からの信号に基づいて電
力演算を行ったり、或いは太陽電池の出力電流と出力電
圧の変動率を演算して比較するようにしていたため、コ
ントローラの大型化とコストアップに繋がってしまうと
いった問題があった。つまり、コントローラの小型化や
コストダウンのためには、これらの余分な検出部等を備
えることなく、最大電力点追跡制御を行えるようにする
ことが望ましいが、これらの要求に応えることができな
いのが現状であった。
【０００９】ここで、太陽電池を電源として直流モータ
でポンプを駆動するようなソーラポンプシステムでは、
ポンプ用モータとして、三相誘導モータやブラシレス直
流モータを使用する場合が多い。いずれのモータの場合
でも、インバータまたはそれと同一の構成であるコント
ローラを用いる必要がある。これらのコントローラは、
太陽電池システム以外の用途で低コストの汎用品が発売
され多用されている。従って、太陽電池を電源とするソ
ーラポンプシステムにおいても、これら汎用品のコンポ
ーネントが流用できれば、コントローラの価格低減に大
きな効果がある。
でポンプを駆動するようなソーラポンプシステムでは、
ポンプ用モータとして、三相誘導モータやブラシレス直
流モータを使用する場合が多い。いずれのモータの場合
でも、インバータまたはそれと同一の構成であるコント
ローラを用いる必要がある。これらのコントローラは、
太陽電池システム以外の用途で低コストの汎用品が発売
され多用されている。従って、太陽電池を電源とするソ
ーラポンプシステムにおいても、これら汎用品のコンポ
ーネントが流用できれば、コントローラの価格低減に大
きな効果がある。
【００１０】本発明は、上記に鑑みて為されたもので、
太陽電池の出力電圧や出力電流を検出することなく、最
大電力点追跡制御が行えるようにしたソーラポンプシス
テムを提供することを目的とする。
太陽電池の出力電圧や出力電流を検出することなく、最
大電力点追跡制御が行えるようにしたソーラポンプシス
テムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、太陽電池を電源として直流モータで駆動されるポン
プと、日射によって変化する前記太陽電池の発電量に応
じて前記直流モータの回転速度を制御するコントローラ
とを備えたソーラポンプシステムにおいて、前記コント
ローラは、前記直流モータの運転電流と回転速度を検出
する機能を備え、該運転電流と回転速度の積が最大とな
る運転点を追跡或いは探求して前記直流モータの回転速
度を制御することを特徴とするソーラポンプシステムで
ある。
は、太陽電池を電源として直流モータで駆動されるポン
プと、日射によって変化する前記太陽電池の発電量に応
じて前記直流モータの回転速度を制御するコントローラ
とを備えたソーラポンプシステムにおいて、前記コント
ローラは、前記直流モータの運転電流と回転速度を検出
する機能を備え、該運転電流と回転速度の積が最大とな
る運転点を追跡或いは探求して前記直流モータの回転速
度を制御することを特徴とするソーラポンプシステムで
ある。
【００１２】これにより、太陽電池の最大出力点を直接
検出するのではなく、直流モータの出力演算に必要なパ
ラメータを検出し、直流モータの出力が最大になるよう
にすることで、最大電力点追跡制御を行うことができ
る。つまり、ポンプ用モータとして、永久界磁型ブラシ
レス直流モータを使用し、ωを回転角速度、ＫＴをトル
ク定数、Ｉを電機子電流とすると、一般に直流モータの
出力ＰＯは、ＰＯ＝ＫＴ・ω・Ｉで表すことができる。
このうち、ＫＴは定数なので、結局〔ω・Ｉ〕、すなわ
ち直流モータの回転速度と該モータの運転電流の積によ
って直流モータの出力が監視できることとなる。
検出するのではなく、直流モータの出力演算に必要なパ
ラメータを検出し、直流モータの出力が最大になるよう
にすることで、最大電力点追跡制御を行うことができ
る。つまり、ポンプ用モータとして、永久界磁型ブラシ
レス直流モータを使用し、ωを回転角速度、ＫＴをトル
ク定数、Ｉを電機子電流とすると、一般に直流モータの
出力ＰＯは、ＰＯ＝ＫＴ・ω・Ｉで表すことができる。
このうち、ＫＴは定数なので、結局〔ω・Ｉ〕、すなわ
ち直流モータの回転速度と該モータの運転電流の積によ
って直流モータの出力が監視できることとなる。
【００１３】ここで、汎用のインバータは、一般に回転
速度と電流を常時モニターできるように構成されている
ので、上述の〔ω・Ｉ〕をモニターする方式で最大電力
点追跡制御を行うようにすると、制御回路基板を変更す
ることなく、ソーラポンプシステム用にも使用すること
ができる。
速度と電流を常時モニターできるように構成されている
ので、上述の〔ω・Ｉ〕をモニターする方式で最大電力
点追跡制御を行うようにすると、制御回路基板を変更す
ることなく、ソーラポンプシステム用にも使用すること
ができる。
【００１４】請求項２に記載の発明は、前記コントロー
ラは、運転電流と回転速度の積を演算し記憶して、この
演算値を一定時間毎に前回の演算値と比較し、この比較
結果を基に前記直流モータの回転速度を制御することを
特徴とするソーラポンプシステムである。請求項３に記
載の発明は、前記コントローラを汎用のインバータと共
通化したことを特徴とする請求項１または２記載のソー
ラポンプシステムである。
ラは、運転電流と回転速度の積を演算し記憶して、この
演算値を一定時間毎に前回の演算値と比較し、この比較
結果を基に前記直流モータの回転速度を制御することを
特徴とするソーラポンプシステムである。請求項３に記
載の発明は、前記コントローラを汎用のインバータと共
通化したことを特徴とする請求項１または２記載のソー
ラポンプシステムである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施の
形態のソーラポンプシステムの全体構成を示す。このソ
ーラポンプシステムは、電源としての太陽電池１０と、
この太陽電池１０の直流出力を交流電圧に変換するコン
トローラ１２と、このコントローラ１２で変換された交
流電圧で駆動されるブラシレス直流モータ１４とを備
え、この直流モータ１４にポンプ１６が連結されて該モ
ータ１４の回転に伴ってポンプ１６が駆動するようにな
っている。コントローラ１２は、例えば、一般のインバ
ータと同様なパワー回路構成を有している。
乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施の
形態のソーラポンプシステムの全体構成を示す。このソ
ーラポンプシステムは、電源としての太陽電池１０と、
この太陽電池１０の直流出力を交流電圧に変換するコン
トローラ１２と、このコントローラ１２で変換された交
流電圧で駆動されるブラシレス直流モータ１４とを備
え、この直流モータ１４にポンプ１６が連結されて該モ
ータ１４の回転に伴ってポンプ１６が駆動するようにな
っている。コントローラ１２は、例えば、一般のインバ
ータと同様なパワー回路構成を有している。
【００１６】図２は、コントローラ１２及び直流モータ
１４の基本構成を示す。このコントローラ１２は、位置
センサレスのブラシレス直流モータ１４を駆動するもの
であり、スイッチング素子部２０、スイッチング素子部
２０のスイッチング制御を行うゲートドライブ部２２、
ゲートドライブ部２２の制御や幾つかの保護制御のため
のＰＷＭ生成部２４及び速度制御部２５、最大電力点追
跡制御部２６及び速度指令設定部２７から主に構成され
ている。
１４の基本構成を示す。このコントローラ１２は、位置
センサレスのブラシレス直流モータ１４を駆動するもの
であり、スイッチング素子部２０、スイッチング素子部
２０のスイッチング制御を行うゲートドライブ部２２、
ゲートドライブ部２２の制御や幾つかの保護制御のため
のＰＷＭ生成部２４及び速度制御部２５、最大電力点追
跡制御部２６及び速度指令設定部２７から主に構成され
ている。
【００１７】直流モータ１４は、三相結線された３つの
固定子巻線３０と、この固定子巻線３０が発生する磁界
により回転駆動される永久磁石回転子３２とから構成さ
れ、この固定子巻線３０に電力を供給すると回転子３２
が回転してポンプ１６を駆動するようになっている。図
中の１０は太陽電池を示している。
固定子巻線３０と、この固定子巻線３０が発生する磁界
により回転駆動される永久磁石回転子３２とから構成さ
れ、この固定子巻線３０に電力を供給すると回転子３２
が回転してポンプ１６を駆動するようになっている。図
中の１０は太陽電池を示している。
【００１８】最大電力点追跡制御部２６は、直流モータ
１４の運転速度を検出する速度検出部２６ａ、直流モー
タ１４の運転電流を検出する電流検出部２６ｂ、これら
両者２６ａ，２６ｂの出力を乗算して直流モータ１４の
出力の近似値を演算する乗算部２６ｃ、この乗算部２６
ｃの出力を記憶するサンプルホールド回路２６ｄ、この
サンプルホールド回路２６ｄにホールドされた前回の乗
算値と乗算部２６ｃで乗算された現在の乗算値とを比較
する比較部２６ｅから構成されている。
１４の運転速度を検出する速度検出部２６ａ、直流モー
タ１４の運転電流を検出する電流検出部２６ｂ、これら
両者２６ａ，２６ｂの出力を乗算して直流モータ１４の
出力の近似値を演算する乗算部２６ｃ、この乗算部２６
ｃの出力を記憶するサンプルホールド回路２６ｄ、この
サンプルホールド回路２６ｄにホールドされた前回の乗
算値と乗算部２６ｃで乗算された現在の乗算値とを比較
する比較部２６ｅから構成されている。
【００１９】この最大電力点追跡制御部２６は、直流モ
ータ１４の出力が最大値になるように該直流モータ１４
の回転速度を制御するもので、乗算部２６ｃは、常に直
流モータ１４の出力の現在値と等価な値、すなわち速度
検出値（直流モータ１４の回転角速度ω）とコントロー
ラ１２の出力電流（直流モータ１４の運転電流Ｉ）の積
（ω・Ｉ）ｉをモニタしている。この乗算部２６ｃの出
力は、サンプルホールド回路２６ｄによって前回の乗算
値（ω・Ｉ）ｉ−１としてホールドされ、比較部２６ｅ
で乗算部２６ｃの出力の現在値（ω・Ｉ）ｉと比較さ
れ、その比較結果をもって、速度指令設定部２７にて直
流モータ１４の速度指令が決定される。
ータ１４の出力が最大値になるように該直流モータ１４
の回転速度を制御するもので、乗算部２６ｃは、常に直
流モータ１４の出力の現在値と等価な値、すなわち速度
検出値（直流モータ１４の回転角速度ω）とコントロー
ラ１２の出力電流（直流モータ１４の運転電流Ｉ）の積
（ω・Ｉ）ｉをモニタしている。この乗算部２６ｃの出
力は、サンプルホールド回路２６ｄによって前回の乗算
値（ω・Ｉ）ｉ−１としてホールドされ、比較部２６ｅ
で乗算部２６ｃの出力の現在値（ω・Ｉ）ｉと比較さ
れ、その比較結果をもって、速度指令設定部２７にて直
流モータ１４の速度指令が決定される。
【００２０】次に、最大電力点追跡制御部２６の動作を
太陽電池の出力の特性を示す図３を参照して説明する。
なお、図４に示すように、太陽電池のＩ−Ｖ特性は、概
略、定電流領域と定電圧領域とがあり、出力電流Ｉと出
力電圧Ｖの積である太陽電池出力Ｐは、図３に示すよう
に、最大電力点をピークとする山状の曲線を描く。
太陽電池の出力の特性を示す図３を参照して説明する。
なお、図４に示すように、太陽電池のＩ−Ｖ特性は、概
略、定電流領域と定電圧領域とがあり、出力電流Ｉと出
力電圧Ｖの積である太陽電池出力Ｐは、図３に示すよう
に、最大電力点をピークとする山状の曲線を描く。
【００２１】ここで、図３の左上向きの矢印で示すよう
に、直流モータ１４の回転角速度ωと等価な値である速
度指令値ｆを高めた時に、比較部２６ｅの出力〔（ω・
Ｉ） ｉ−（ω・Ｉ）ｉ−１ 〕がプラスであれば、直流
モータ１４の出力が前回の値よりも増加しているので、
更に速度指令値ｆが一定の割合Δｆだけ増加（＋Δｆ）
するように制御する。このようにして、速度指令値ｆを
高めて行くと、太陽電池１０の出力のピーク点（最大電
力点）を超えて、比較部２６ｅの出力〔（ω・Ｉ）ｉ−
（ω・Ｉ）ｉ−１ 〕がマイナスになる場合が出現す
る。そこで、このように速度指令値ｆが一定の割合Δｆ
だけ増加（＋Δｆ）するように制御した時に、比較部２
６ｅの出力がマイナスとなった場合に、速度指令値ｆを
Δｆだけ小さく（−Δｆ）するように制御し、太陽電池
１０の出力がその最大出力点の近傍で動作するようにコ
ントローラ１２の運転速度を制御する。
に、直流モータ１４の回転角速度ωと等価な値である速
度指令値ｆを高めた時に、比較部２６ｅの出力〔（ω・
Ｉ） ｉ−（ω・Ｉ）ｉ−１ 〕がプラスであれば、直流
モータ１４の出力が前回の値よりも増加しているので、
更に速度指令値ｆが一定の割合Δｆだけ増加（＋Δｆ）
するように制御する。このようにして、速度指令値ｆを
高めて行くと、太陽電池１０の出力のピーク点（最大電
力点）を超えて、比較部２６ｅの出力〔（ω・Ｉ）ｉ−
（ω・Ｉ）ｉ−１ 〕がマイナスになる場合が出現す
る。そこで、このように速度指令値ｆが一定の割合Δｆ
だけ増加（＋Δｆ）するように制御した時に、比較部２
６ｅの出力がマイナスとなった場合に、速度指令値ｆを
Δｆだけ小さく（−Δｆ）するように制御し、太陽電池
１０の出力がその最大出力点の近傍で動作するようにコ
ントローラ１２の運転速度を制御する。
【００２２】先の場合とは逆に、図３に右上向きの矢印
で示すように、速度指令値ｆを下げた時に、比較部２６
ｅの出力〔（ω・Ｉ）ｉ−（ω・Ｉ）ｉ−１ 〕がプラ
スであれば、直流モータ１４の出力が前回の値よりも増
加しているので、更に速度指令値ｆが一定の割合Δｆだ
け低下（−Δｆ）するように制御する。このようにし
て、速度指令値ｆを下げて行くと、太陽電池１０の出力
のピーク点（最大電力点）を超えて、比較部２６ｅの出
力〔（ω・Ｉ）ｉ−（ω・Ｉ）ｉ−１ 〕がマイナスに
なる場合が出現する。そこで、速度指令値ｆが一定の割
合Δｆだけ低下（−Δｆ）するように制御した時に、比
較部２６ｅの出力がマイナスとなった場合に、速度指令
値ｆをΔｆだけ大きく（＋Δｆ）するように制御し、太
陽電池１０の出力がその最大出力点の近傍で動作するよ
うにコントローラ１２の運転速度を制御する。
で示すように、速度指令値ｆを下げた時に、比較部２６
ｅの出力〔（ω・Ｉ）ｉ−（ω・Ｉ）ｉ−１ 〕がプラ
スであれば、直流モータ１４の出力が前回の値よりも増
加しているので、更に速度指令値ｆが一定の割合Δｆだ
け低下（−Δｆ）するように制御する。このようにし
て、速度指令値ｆを下げて行くと、太陽電池１０の出力
のピーク点（最大電力点）を超えて、比較部２６ｅの出
力〔（ω・Ｉ）ｉ−（ω・Ｉ）ｉ−１ 〕がマイナスに
なる場合が出現する。そこで、速度指令値ｆが一定の割
合Δｆだけ低下（−Δｆ）するように制御した時に、比
較部２６ｅの出力がマイナスとなった場合に、速度指令
値ｆをΔｆだけ大きく（＋Δｆ）するように制御し、太
陽電池１０の出力がその最大出力点の近傍で動作するよ
うにコントローラ１２の運転速度を制御する。
【００２３】これにより、太陽電池１０の最大出力点を
直接検出するのではなく、直流モータの出力演算に必要
なパラメータを検出し、直流モータ１４の出力が最大に
なるようにすることで、最大電力点追跡制御を行うこと
ができる。
直接検出するのではなく、直流モータの出力演算に必要
なパラメータを検出し、直流モータ１４の出力が最大に
なるようにすることで、最大電力点追跡制御を行うこと
ができる。
【００２４】なお、上述の説明では、最大電力点追跡制
御部２６をアナログ回路の構成した例を示しているが、
実際のコントローラでは、乗算部、比較部、サンプルホ
ールド回路、制御部の機能をマイクロコンピュータのソ
フトウエアに置き換えることができる。これによって、
図２に示したような回路を付加することなく、効果的で
経済性にも優れた最大電力点追跡制御が実現できる。ま
た、本実施例では、位置検出器のないブラシレス直流モ
ータとその駆動用インバータに関する例を示したが、当
然位置検出器を有したブラシレス直流モータとその駆動
用インバータ、或いはエンコーダ付ブラシレス直流モー
タ（サーボモータ）とサーボアンプについても同様の制
御を行うことが可能である。
御部２６をアナログ回路の構成した例を示しているが、
実際のコントローラでは、乗算部、比較部、サンプルホ
ールド回路、制御部の機能をマイクロコンピュータのソ
フトウエアに置き換えることができる。これによって、
図２に示したような回路を付加することなく、効果的で
経済性にも優れた最大電力点追跡制御が実現できる。ま
た、本実施例では、位置検出器のないブラシレス直流モ
ータとその駆動用インバータに関する例を示したが、当
然位置検出器を有したブラシレス直流モータとその駆動
用インバータ、或いはエンコーダ付ブラシレス直流モー
タ（サーボモータ）とサーボアンプについても同様の制
御を行うことが可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御回路に太陽電池の出力電圧や出力電流の検出部等を
付加することなく最大電力点追跡制御が実現できる。し
かも、汎用のインバータは、通常の構成として、運転速
度とコントローラ出力電流が常時モニターできるように
なっており、制御回路を汎用のインバータと共通化でき
るので、経済面、製造面で有利である。
制御回路に太陽電池の出力電圧や出力電流の検出部等を
付加することなく最大電力点追跡制御が実現できる。し
かも、汎用のインバータは、通常の構成として、運転速
度とコントローラ出力電流が常時モニターできるように
なっており、制御回路を汎用のインバータと共通化でき
るので、経済面、製造面で有利である。
【００２６】更に、本発明は、太陽電池出力の最大電力
点を演算制御するのではなく、直流モータの出力を直接
検出して、直流モータの出力が最大になるように、すな
わちポンプの機械仕事を最大にするように制御している
ので、電力有効利用の面でも最も理に適った制御効果が
得られる。
点を演算制御するのではなく、直流モータの出力を直接
検出して、直流モータの出力が最大になるように、すな
わちポンプの機械仕事を最大にするように制御している
ので、電力有効利用の面でも最も理に適った制御効果が
得られる。
【図１】本発明におけるソーラポンプシステムの全体構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】本発明におけるコントローラ及びモータ部の基
本構成を示すブロック図である。
本構成を示すブロック図である。
【図３】最大電力点追跡制御の動作の説明に付する、太
陽電池の出力特性を示すグラフである。
陽電池の出力特性を示すグラフである。
【図４】太陽電池の日射量の変化に対応したＩ−Ｖ特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】モータで駆動される渦巻きポンプのＩ−Ｖ特性
を示す図である。
を示す図である。
【図６】太陽電池のＩ−Ｖ特性とモータで駆動される渦
巻きポンプのＩ−Ｖ特性を重ね合わせて、インバータ等
の電力変換装置でインピーダンスマッチングが行われな
い場合のポンプ・モータの運転点を示すグラフである。
巻きポンプのＩ−Ｖ特性を重ね合わせて、インバータ等
の電力変換装置でインピーダンスマッチングが行われな
い場合のポンプ・モータの運転点を示すグラフである。
【図７】太陽電池とこの負荷との間にコントローラを置
いた従来例を示す図である。
いた従来例を示す図である。
【図８】太陽電池とこの負荷との間にコントローラを置
いた他の従来例を示す図である。
いた他の従来例を示す図である。
１０ 太陽電池 １２ コントローラ １４ ブラシレス直流モータ １６ ポンプ ２０ スイッチング素子部 ２２ ゲートドライブ部 ２４ ＰＷＭ生成部 ２５ 速度制御部 ２６ 最大電力点追跡制御部 ２６ａ 出力電流検出部 ２６ｂ 回転角速度検出部 ２６ｃ 乗算部 ２６ｄ サンプルホールド回路 ２６ｅ 比較部 ２６ｆ 制御部 ２７ 速度指令設定部
フロントページの続き (72)発明者 中島 薫 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 川井 政人 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 森田 修市 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 畦原 俊介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 丸山 幸紀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H560 AA02 BB04 BB07 DA12 DB12 DC12 EB01 GG04 UA06 XA02 XA04 5H576 AA05 CC03 DD02 DD07 EE11 GG04 HB01 JJ03 JJ08 LL14 LL22 LL28 MM10
Claims (3)
- 【請求項１】 太陽電池を電源として直流モータで駆動
されるポンプと、日射によって変化する前記太陽電池の
発電量に応じて前記直流モータの回転速度を制御するコ
ントローラとを備えたソーラポンプシステムにおいて、 前記コントローラは、前記直流モータの運転電流と回転
速度を検出する機能を備え、該運転電流と回転速度の積
が最大となる運転点を追跡或いは探求して前記直流モー
タの回転速度を制御することを特徴とするソーラポンプ
システム。 - 【請求項２】 前記コントローラは、運転電流と回転速
度の積を演算し記憶して、この演算値を一定時間毎に前
回の演算値と比較し、この比較結果を基に前記直流モー
タの回転速度を制御することを特徴とするソーラポンプ
システム。 - 【請求項３】 前記コントローラを汎用のインバータと
共通化したことを特徴とする請求項１または２記載のソ
ーラポンプシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001046941A JP4201104B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | ソーラポンプシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001046941A JP4201104B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | ソーラポンプシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002247896A true JP2002247896A (ja) | 2002-08-30 |
| JP4201104B2 JP4201104B2 (ja) | 2008-12-24 |
Family
ID=18908470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001046941A Expired - Fee Related JP4201104B2 (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | ソーラポンプシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4201104B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007009856A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Honmagumi:Kk | 圧縮空気製造装置 |
| EP1840382A3 (de) * | 2006-03-29 | 2010-02-10 | ITT Manufacturing Enterprises, Inc. | Solar-Umwälzpumpe und Verfahren zur Regelung, zur Anlaufsteuerung und Leistungseinstellung einer Solar-Umwälzpumpe |
| JP2010115063A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Fanuc Ltd | 産業機械の消費電力を計算する制御装置 |
| WO2017203879A1 (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | 日本電産テクノモータ株式会社 | モータの制御装置及び制御方法、並びにポンプシステム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106438313B (zh) * | 2016-09-26 | 2018-03-20 | 协鑫电力设计研究有限公司 | 光伏水泵系统及出水量优化方法 |
-
2001
- 2001-02-22 JP JP2001046941A patent/JP4201104B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| EP1840382A3 (de) * | 2006-03-29 | 2010-02-10 | ITT Manufacturing Enterprises, Inc. | Solar-Umwälzpumpe und Verfahren zur Regelung, zur Anlaufsteuerung und Leistungseinstellung einer Solar-Umwälzpumpe |
| JP2010115063A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Fanuc Ltd | 産業機械の消費電力を計算する制御装置 |
| CN101738979A (zh) * | 2008-11-07 | 2010-06-16 | 发那科株式会社 | 计算工业机械的消耗功率的控制装置 |
| US8278849B2 (en) | 2008-11-07 | 2012-10-02 | Fanuc Ltd | Controller for calculating electric power consumption of industrial machine |
| CN101738979B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-10-23 | 发那科株式会社 | 计算工业机械的消耗功率的控制装置 |
| WO2017203879A1 (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | 日本電産テクノモータ株式会社 | モータの制御装置及び制御方法、並びにポンプシステム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4201104B2 (ja) | 2008-12-24 |
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