JP2003009572A - Rotating apparatus control device using solar cell - Google Patents

Rotating apparatus control device using solar cell

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JP2003009572A
JP2003009572A JP2001190314A JP2001190314A JP2003009572A JP 2003009572 A JP2003009572 A JP 2003009572A JP 2001190314 A JP2001190314 A JP 2001190314A JP 2001190314 A JP2001190314 A JP 2001190314A JP 2003009572 A JP2003009572 A JP 2003009572A
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operating frequency
pump
solar cell
rotating device
increase
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Masato Kawai
政人 川井
Yukio Murai
幸夫 村井
Kaoru Nakajima
薫 中島
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a rotating apparatus to reach the maximum power point and converge in a shorter time with less overshoot to rotation speed for reaching the maximum power point. SOLUTION: A rotating apparatus control device controls the rotation speed of the rotating apparatus by pursuing or searching for the maximum power point where the input power from a solar cell becomes maximum. The maximum power point is pursued or searched for by determining the increase or decrease of the operating frequency based on the operating frequency of the apparatus.

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、太陽電池を独立型
の電源として用いて、ポンプ等の回転機器を回転させる
際に、この回転機器の回転速度を制御する制御装置に関
し、特に太陽電池からの入力電力が最大になるようにポ
ンプ等の回転機器の回転速度を制御する最大電力点追跡
制御機能を持つ回転機器の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling the rotation speed of a rotating device such as a pump when the rotating device is rotated by using the solar battery as a stand-alone power source, and particularly from a solar battery. The present invention relates to a rotating device control device having a maximum power point tracking control function for controlling the rotation speed of a rotating device such as a pump so that the input power of the device becomes maximum.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、電源供給事情の悪い地域の牧場
等では、太陽電池で深井戸用水中モータポンプ等の回転
機器をインバータ等の制御装置を用いて可変速運転し
て、井戸から井水を高置の水槽に揚水し、水を溜めてお
いて家畜の飲料水等に利用する場合がある。このような
装置では、日射量に応じてポンプ(回転機器)が効率よ
く運転するようにポンプの運転周波数をインバータで自
動調節するようにしている。すなわち、太陽電池からの
入力電力を計測し、ポンプの回転速度を変化させながら
入力電力の変化を検出して入力電力が最大になる点で運
転する、いわゆる最大電力点追跡制御を行っている。
2. Description of the Related Art For example, in a ranch in an area where power supply is poor, a rotating device such as a submersible motor pump for a deep well is variably operated by a solar battery to control a control device such as an inverter, and the May be pumped to an elevated water tank, and the water may be stored and used as drinking water for livestock. In such a device, the operating frequency of the pump is automatically adjusted by an inverter so that the pump (rotating device) operates efficiently according to the amount of solar radiation. That is, the so-called maximum power point tracking control is performed, in which the input power from the solar cell is measured, the change in the input power is detected while changing the rotation speed of the pump, and the operation is performed at the point where the input power becomes maximum.

【0003】従来、この種の制御では、ポンプ(回転機
器)の運転周波数の増減値ΔFを一定とすることが一般
的である。図6は、ある温度、日射量における太陽電池
の特性図である。図6に示すように、ポンプが運転され
ていない時は、電流が流れないため、例えば点A(電流
0)の電圧となる。そして、日射が強くなって、太陽電
池からの入力電圧がポンプ運転可能な電圧以上となった
ことを検出すると、ポンプの運転を開始して運転周波数
を徐々に上げる。つまり、ポンプの運転周波数Fを一定
の増加値ΔFで増加させる。運転を開始すると電流が流
れるため、図6に示す特性図上で電力が点A→点Bのよ
うに変化する。点線で示すのは、電流・電圧から求めら
れる電力である。最大電力点で運転するためには、最大
電力点である点Cになるようにポンプの回転速度を上げ
ればよい。また、運転周波数Fを徐々に上げても電力が
増加しない場合は、運転周波数Fを一定の減少値ΔFで
徐々に減少させる。
Conventionally, in this type of control, it is general to keep the increase / decrease value ΔF of the operating frequency of the pump (rotating device) constant. FIG. 6 is a characteristic diagram of a solar cell at a certain temperature and a certain amount of solar radiation. As shown in FIG. 6, when the pump is not in operation, no current flows, so that the voltage is, for example, point A (current 0). Then, when it is detected that the solar radiation becomes strong and the input voltage from the solar cell becomes equal to or higher than the voltage at which the pump can be operated, the pump operation is started and the operating frequency is gradually increased. That is, the operating frequency F of the pump is increased by a constant increase value ΔF. Since a current flows when the operation is started, the electric power changes from point A to point B on the characteristic diagram shown in FIG. The dotted line shows the electric power obtained from the current / voltage. In order to operate at the maximum power point, the rotational speed of the pump may be increased so as to reach point C, which is the maximum power point. Further, if the power does not increase even if the operating frequency F is gradually increased, the operating frequency F is gradually decreased by a constant decrease value ΔF.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、インバータで
ポンプ(回転機器)の回転速度を上げながら電力の変化
を捉え、加速しても電力が上がる場合に加速し続ける
と、加速が行き過ぎ、太陽電池からの供給電力が急減し
て、例えば図6に示す点Bに達し、その為、回転速度を
維持できなくなってポンプが停止してしまうことがあ
る。これを回避するためには、ポンプが回転速度を変化
させた時に、急激な負荷の変動が起こらないようにする
必要がある。ポンプ負荷(軸動力)は、通常ポンプの回
転速度の増減とともに、すなわち、ポンプの回転速度の
3乗に比例して増減する。従って、ポンプの運転周波数
の増減値ΔFを最大回転速度において負荷の時間による
変化率が許容範囲内となるように小さく設定する必要が
ある。しかし、運転周波数Fの増減値ΔFを小さく設定
すると、最大電力点への到達が遅くなるという問題があ
る。
However, if the inverter catches a change in the electric power while increasing the rotation speed of the pump (rotating device) and continues to accelerate the electric power even if the electric power is accelerated, the acceleration is excessive and the solar cell is increased. In some cases, the power supplied from the power supply abruptly decreases and reaches the point B shown in FIG. 6, for example, so that the rotation speed cannot be maintained and the pump stops. In order to avoid this, it is necessary to prevent a sudden load change from occurring when the pump changes its rotation speed. The pump load (shaft power) usually increases / decreases as the rotational speed of the pump increases or decreases, that is, in proportion to the cube of the rotational speed of the pump. Therefore, it is necessary to set the increase / decrease value ΔF of the operating frequency of the pump small so that the rate of change of the load with time at the maximum rotation speed falls within the allowable range. However, if the increase / decrease value ΔF of the operating frequency F is set small, there is a problem that the arrival at the maximum power point is delayed.

【0005】つまり、図3に示すように、運転周波数の
変化率を一定にしてポンプの回転速度を制御すると、ポ
ンプ軸動力の増減は、運転周波数の低い領域では運転周
波数の増減値ΔFに対して小さいが、運転周波数の高い
領域では運転周波数の増減値ΔFに対して大きく変化す
る。従って、回転速度を一定に増加させると、回転速度
の高いところで電力が急激に変動する。このため、運転
周波数の増減値ΔFを大きく取ると、最大電力点C(図
6参照)に対するオーバーシュートが大きくなり、運転
を維持できなくなってしまう。逆に、運転周波数の増減
値ΔFを小さく取ると、最大電力点C付近に到達するの
に要する時間が長くなる。目標到達点での軸動力変化の
傾きを制御可能な傾きにすることを考えると、太陽電池
が最大出力へ到達する場合に合わせて、加速時間を長く
しておく必要がある。従って、ポンプの軸動力の変化が
小さい領域でも加速時間を長く取らなければならない。
このように、加速時間を長くすると、太陽電池の出力は
天候等の影響を受けて変化するため、太陽エネルギーの
有効利用が図れなくなってしまう。
That is, as shown in FIG. 3, when the rotational speed of the pump is controlled by keeping the rate of change of the operating frequency constant, the pump shaft power increases or decreases with respect to the operating frequency increase / decrease value ΔF in the low operating frequency region. However, in the high operating frequency range, the operating frequency greatly changes with respect to the increase / decrease value ΔF. Therefore, when the rotation speed is increased constantly, the electric power fluctuates rapidly at high rotation speeds. Therefore, if the increase / decrease value ΔF of the operating frequency is set to a large value, the overshoot with respect to the maximum power point C (see FIG. 6) becomes large and the operation cannot be maintained. Conversely, if the increase / decrease value ΔF of the operating frequency is set small, the time required to reach the vicinity of the maximum power point C becomes long. Considering that the gradient of the axial power change at the target reaching point should be a controllable gradient, it is necessary to lengthen the acceleration time in accordance with the case where the solar cell reaches the maximum output. Therefore, the acceleration time must be long even in the region where the change in the axial power of the pump is small.
In this way, if the acceleration time is lengthened, the output of the solar cell changes under the influence of the weather, etc., so that effective use of solar energy cannot be achieved.

【0006】本発明は上記に鑑み、最大電力点に到達す
る回転速度に対しオーバーシュートが少なく、より短時
間に回転機器を最大電力点に到達させ、収束させること
ができるようにした太陽電池を用いた回転機器の制御装
置を提供することを目的とする。
In view of the above, the present invention provides a solar cell that has less overshoot with respect to the rotation speed that reaches the maximum power point and that allows rotating equipment to reach the maximum power point and converge in a shorter time. It is an object of the present invention to provide a control device for a rotating machine used.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、太陽電池からの入力電力が最大となる最大電力点を
追跡或いは探求して回転機器の回転速度を制御するよう
にした回転機器の制御装置において、回転機器の運転周
波数を基に運転周波数の増減値を定めて最大電力点を追
跡或いは探索するようにしたことを特徴とする太陽電池
を用いた回転機器の制御装置である。
According to a first aspect of the present invention, the rotating device controls the rotation speed of the rotating device by tracking or searching for the maximum power point at which the input power from the solar cell is maximum. The control device for a rotating device using a solar cell is characterized in that the increase / decrease value of the operating frequency is determined based on the operating frequency of the rotating device to trace or search for the maximum power point.

【0008】これにより、回転機器の運転周波数(回転
速度)の増減値を、回転機器の負荷の時間に対する変化
率が一定となるように、回転機器の運転周波数に応じて
適正に変化させることで、回転機器のいかなる運転周波
数に対しても、太陽電池からの入力電力を経過時間に対
して直線的に変化させることができる。
Thus, the increase / decrease value of the operating frequency (rotational speed) of the rotating device is appropriately changed according to the operating frequency of the rotating device so that the rate of change of the load of the rotating device with time is constant. The input power from the solar cell can be linearly changed with respect to the elapsed time regardless of the operating frequency of the rotating device.

【0009】請求項2に記載の発明は、前記回転機器
は、二乗低減トルク特性を持つ機器であって、前記運転
周波数の増減値を回転機器の運転周波数の−2乗に比例
させて定めるようにしたことを特徴とする請求項1記載
の太陽電池を用いた回転機器の制御装置である。これに
より、回転機器の軸動力を増減の傾きを、運転周波数に
関係なく一定にして、制御を著しく安定させることがで
きる。
According to a second aspect of the present invention, the rotating device is a device having a square reduction torque characteristic, and the increase / decrease value of the operating frequency is determined in proportion to the square of the operating frequency of the rotating device. The control device for a rotating device using the solar cell according to claim 1. As a result, the gradient of increase or decrease in the shaft power of the rotating device can be made constant regardless of the operating frequency, and the control can be significantly stabilized.

【0010】請求項3に記載の発明は、前記回転機器の
運転周波数の増減値を、定められた運転周波数以下では
一定となし、この運転周波数を越えた時に運転周波数を
基に定めるようにしたことを特徴とする請求項1または
2記載の太陽電池を用いた回転機器の制御装置である。
According to a third aspect of the present invention, the increase / decrease value of the operating frequency of the rotating device is not fixed below the predetermined operating frequency, and is determined based on the operating frequency when the operating frequency is exceeded. A control device for a rotating device using the solar cell according to claim 1 or 2.

【0011】これにより、運転周波数が0〜比較的低い
運転周波数となるまでは、運転周波数の増減値を一定と
することで、運転周波数が0の場合に運転周波数が理論
的に無限大になってしまうことを防止することができ
る。
Thus, the operating frequency is theoretically infinite when the operating frequency is 0 by keeping the increase / decrease value of the operating frequency constant until the operating frequency becomes 0 to a relatively low operating frequency. It is possible to prevent that.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、揚水装置に適用した本発
明のシステム構成図を示す。この揚水装置は、太陽エネ
ルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池1と、この
太陽電池1から出力される直流電力を交流電力に変換す
るインバータ2と、このインバータ2で変換された交流
電力で駆動されるモータポンプ3とを有している。この
インバータ2は、内部のマイコンにシステム制御プログ
ラムが内蔵されて、モータポンプ3の回転速度を制御す
るようになっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a system configuration diagram of the present invention applied to a water pumping apparatus. This water pumping apparatus is driven by a solar cell 1 for converting solar energy into electric energy, an inverter 2 for converting DC power output from the solar cell 1 into AC power, and AC power converted by the inverter 2. And a motor pump 3 that operates. The inverter 2 has a system control program built in an internal microcomputer to control the rotation speed of the motor pump 3.

【0013】モータポンプ3は、ポンプとDCブラシレ
スキャンドモータとが一体化された深井戸用水中モータ
ポンプであり、吐出管4を通して井戸6の内部の井水を
地上に設置された貯水槽5に揚水する。貯水槽5に貯え
られた水は、バルブ7を開くことで、供給配管8を通し
て所用の地域に供給される。
The motor pump 3 is a deep well submersible motor pump in which a pump and a DC brushless scanned motor are integrated, and the well water inside the well 6 through a discharge pipe 4 into a water tank 5 installed on the ground. Pump water. The water stored in the water tank 5 is supplied to the required area through the supply pipe 8 by opening the valve 7.

【0014】ここで、日射が強くなって、太陽電池1か
らの入力電圧がモータポンプ3の運転に十分と判断され
る電圧まで上昇すると、モータポンプ3が始動するよう
になっており、日が陰ったり、日没等で日射が十分でな
くなったりして、太陽電池1からの入力電圧が下がり、
設定入力電圧以下に達すると、インバータ2はモータポ
ンプ3を停止する。またモータポンプ3の運転中におい
て、この運転周波数は、最大電力点追跡制御により太陽
電池1からの入力電力が最大となるように調整される。
[0014] Here, when the solar radiation becomes strong and the input voltage from the solar cell 1 rises to a voltage judged to be sufficient for the operation of the motor pump 3, the motor pump 3 is started, and The input voltage from the solar cell 1 drops due to the shadows, the insolation being insufficient due to sunset, etc.
When reaching the set input voltage or less, the inverter 2 stops the motor pump 3. Further, during operation of the motor pump 3, this operating frequency is adjusted by the maximum power point tracking control so that the input power from the solar cell 1 becomes maximum.

【0015】図2は、最大電力点追跡制御のブロック図
を示す。図2に示すように、入力電流Iと入力電圧Vを
入力電圧演算部10に入力し、この入力電圧演算部10
で入力電圧Pを演算する。そして、この入力電圧Pを電
力比較部12に入力し、この電力比較部12で入力電力
Pと前回の入力電力P′とを比較し、この比較結果を基
に、次の回転速度を出力する。つまり、モータポンプ3
の回転速度を変化させ、それに伴う入力電力Pの変化で
モータポンプ3の回転速度を下記の表1のように制御し
て、入力電力が最大になる回転速度でモータポンプ3を
運転する。
FIG. 2 shows a block diagram of maximum power point tracking control. As shown in FIG. 2, the input current I and the input voltage V are input to the input voltage calculation unit 10, and the input voltage calculation unit 10 is input.
The input voltage P is calculated by. Then, this input voltage P is input to the power comparison unit 12, the power comparison unit 12 compares the input power P with the previous input power P ', and the next rotation speed is output based on the comparison result. . That is, the motor pump 3
The rotation speed of the motor pump 3 is controlled as shown in Table 1 below by the change in the input power P, and the motor pump 3 is operated at the rotation speed that maximizes the input power.

【表1】 [Table 1]

【0016】ここで、本発明では、モータポンプ3の回
転速度を加速減速する場合、以下のように加減速時間の
負荷変化率が一定となるように制御している。これは、
温度、日射量一定での太陽電池1の出力電力は、インバ
ータ2の出力電力、つまりポンプ軸動力(負荷)の変動
により変化するため、ポンプの軸動力の変動を制御する
ことにより制御可能だからである。このように、最大電
力点追跡制御において、負荷変化率が一定となるように
制御して、ポンプ負荷の時間変化率を極力一定とするこ
とで、運転開始から最大電力点C(図6参照)到達まで
の時間を短くすることができる。
In the present invention, when the rotational speed of the motor pump 3 is accelerated and decelerated, the load change rate during the acceleration / deceleration time is controlled to be constant as follows. this is,
Since the output power of the solar cell 1 at a constant temperature and a constant amount of solar radiation changes depending on the output power of the inverter 2, that is, the fluctuation of the pump shaft power (load), it can be controlled by controlling the fluctuation of the pump shaft power. is there. In this way, in the maximum power point tracking control, the load change rate is controlled to be constant, and the time change rate of the pump load is made as constant as possible, so that the maximum power point C from the start of operation (see FIG. 6). The time to reach can be shortened.

【0017】この制御方法は、モータポンプ3の運転周
波数の現在値Fをパラメータとして、以下の通りであ
る。 O≦F≦Fの場合 周波数増加率指令値=1000×K×F −2(Hz
/s) 周波数減少率指令値=−1×C×1000×K×F
−2(Hz/s) F≧Fの場合 周波数増加率指令値=1000×K×F−2(Hz/
s) 周波数減少率指令値=−1×C×1000×K×F
−2(Hz/s) ここで、上記F,C及びKは、下記の表2のように
定義され設定される。
This control method is as follows using the current value F of the operating frequency of the motor pump 3 as a parameter. For O ≦ F ≦ F 1 frequency increase rate command value = 1000 × K 3 × F 1 -2 (Hz
/ S) frequency reduction rate command value = -1 × C × 1000 × K 3 × F
1 −2 (Hz / s) F ≧ F 1 Frequency increase rate command value = 1000 × K 3 × F −2 (Hz /
s) Frequency decrease rate command value = -1 × C × 1000 × K 3 × F
-2 (Hz / s) Here, the above-mentioned F 1 , C and K 3 are defined and set as shown in Table 2 below.

【表2】 上記パラメータは、設定器などで書き換え可能としてお
き、設定しなければ初期値が採用される。パラメータの
適切な設定により、最大電力点にポンプが速やかに到達
する。
[Table 2] The above parameters are rewritable by a setting device or the like, and initial values are adopted if they are not set. With the proper setting of parameters, the pump reaches the maximum power point quickly.

【0018】ここで、運転周波数Fが0〜比較的低い運
転周波数F(加減速制御切替え周波数)となるまで、
従来と同様に運転周波数の増減値ΔFを一定として制御
するのは、運転周波数0の場合の増減値ΔFが理論上無
限大となってしまうので、これを防止するためである。
また、事象はモータポンプの回転速度を増加させる場合
と減少させる場合で異なるため、その増減速度を増加と
減少で変えるための定数Cを用いて調整している。
Here, until the operating frequency F becomes 0 to a relatively low operating frequency F 1 (acceleration / deceleration control switching frequency),
The reason why the increase / decrease value ΔF of the operating frequency is controlled to be constant as in the conventional case is to prevent the increase / decrease value ΔF when the operating frequency is 0 from being theoretically infinite.
Further, since the phenomenon is different when the rotation speed of the motor pump is increased and when it is decreased, adjustment is performed using a constant C for changing the increase / decrease speed between increase and decrease.

【0019】図3は、ポンプの運転周波数とポンプ軸動
力の時間変化を、負荷変化率を一定に制御した場合(本
発明の実施の形態)と周波数変化率を一定に制御した場
合(従来例)とを比較して示すグラフである。ここで、
横軸に経過時間を取り、縦軸に運転周波数とポンプ軸動
力を取っている。
FIG. 3 shows a case where the change rate of the pump operating frequency and a change over time of the pump shaft power are controlled at a constant load change rate (embodiment of the present invention) and a constant frequency change rate (conventional example). ) Is a graph showing by comparison with FIG. here,
The horizontal axis shows elapsed time, and the vertical axis shows operating frequency and pump shaft power.

【0020】負荷変化率を一定に制御した場合(本発明
の実施の形態)にあっては、ポンプ軸動力の増減の傾き
が運転周波数の値に関係なく一定となるため、制御が著
しく安定する。また天候等の影響を受けて変化する太陽
電池の最大出力に対しても常に安定して、かつ最短時間
で最大電力点に到達することができる。つまり、図3に
示す例では、運転周波数の変化率を一定に制御した場合
(従来例)では、最大電力点到達に90秒かかっている
が、これに対し、負荷変化率を一定に制御した場合(本
発明の実施の形態)では、最大電力点に30秒で到達さ
せることができる。
In the case where the load change rate is controlled to be constant (embodiment of the present invention), the slope of the increase / decrease in the power of the pump shaft is constant regardless of the value of the operating frequency, so the control is remarkably stable. . Further, it is possible to always reach the maximum power point stably in the shortest time even with respect to the maximum output of the solar cell which changes under the influence of the weather and the like. That is, in the example shown in FIG. 3, it takes 90 seconds to reach the maximum power point when the change rate of the operating frequency is controlled to be constant (conventional example), whereas the load change rate is controlled to be constant. In this case (embodiment of the present invention), the maximum power point can be reached in 30 seconds.

【0021】また、設定パラメータについて、パラメー
タ間での関係がはっきりしていれば、ある種のパラメー
タの設定を省略することもできる。以下、二乗低減トル
ク特性を持つポンプの制御方法についての詳細と、パラ
メータの意味と決定方法について説明する。
Also, regarding the setting parameters, if the relationship between the parameters is clear, it is possible to omit setting of certain parameters. Hereinafter, the details of the control method of the pump having the squared torque reduction characteristic, the meaning of the parameters and the determination method will be described.

【0022】MPP(最大電力点)時ポンプ負荷の時間
変化率を一定とするための周波数制御方式 1.基本式 ポンプ負荷の時間変化が一定であるから、 P=K×t …………式(1) ここで、P:ポンプ軸動力(w)、t:経過時間
(s)、K:負荷変化率(w/s) また、ポンプの軸動力は周波数の3乗に比例するので、 P=K×f …………式(2) ここで、f:周波数(Hz)、K:ポンプのトルク特
性によって定まる定数(W/Hz) 式(1)(2)より、 K×t=K×f …………式(3) f=(t×K/K1/3 よって、周波数fの時間変化率f′は、 f′=df/dt=1/3×(K/K1/3 ×t−2/3………… 式(4) 式(3)より、 t=f×K/K これを式(4)に代入すると、 f′=1/3×(K/K1/3 ×(f×K/K−2/3 =1/3×K/K×f−2 …………式(5)
Pump load time at MPP (maximum power point)
Frequency control method to keep the rate of change constant 1. Basic formula Since the time change of the pump load is constant, P = K1× t ………… Expression (1) Where P: pump shaft power (w), t: elapsed time
(S), K1: Load change rate (w / s) Also, since the shaft power of the pump is proportional to the cube of the frequency, P = KTwoXfThree  ………… Expression (2) Where f: frequency (Hz), KTwo: Pump torque characteristics
Constant determined by sex (W / HzThree) From equations (1) and (2), K1× t = KTwoXfThree  ………… Expression (3) f = (t × K1/ KTwo)1/3 Therefore, the time change rate f ′ of the frequency f is     f ′ = df / dt = 1/3 × (K1/ KTwo)1/3× t-2/3………… Formula (4) From equation (3), t = fThree× KTwo/ K1 Substituting this into equation (4),     f ′ = 1/3 × (K1/ KTwo)1/3X (fThree× KTwo/ K1)-2/3         = 1/3 x K1/ KTwoXf-2  ………… Expression (5)

【0023】したがって、現在周波数f(Hz)をパラ
メータとして、式(5)により定まるf′(Hz/s)
にて加速を行うことにより、ポンプの軸動力の時間変化
を一定とすることができる。しかし、始動時はf=0で
あるため、f′=∞となってしまい制御ができない。そ
こで、始動開始からある周波数fまでは、従来通り
f′=f′=一定として制御を行う。
Therefore, f '(Hz / s) determined by the equation (5) using the current frequency f (Hz) as a parameter
By accelerating at, it is possible to make the time change of the shaft power of the pump constant. However, since f = 0 at the time of starting, f '= ∞ and control cannot be performed. Therefore, from the start to a certain frequency f 1 , the control is performed with f ′ = f 1 ′ = constant as usual.

【0024】2.プログラム仕様 実際のプログラム上は、 K=(1/3×K/K)/1000 として、現在の運転周波数fにおける加減速指令値を下
記の通りとする。 0≦f<fの場合 加速時:f′=f′=1000×K×f
−2(Hz/s) 減速時:f′=f′=−1×C×1000×K×
−2(Hz/s) f≧fの場合 加速時:f′=1000×K×f−2(Hz/s) 減速時:f′=−1×C×1000×K×f
−2(Hz/s) ここで、Cは、1以上の減速係数であり、このように減
速係数を設けて、減速率を加速率よりも大きくすること
で、MPPT制御の追従性を上げることができる。
2. Program Specifications In the actual program, K 3 = (1/3 × K 1 / K 2 ) / 1000, and the acceleration / deceleration command value at the current operating frequency f is as follows. When 0 ≦ f <f 1 During acceleration: f ′ = f 1 ′ = 1000 × K 3 × f
1 −2 (Hz / s) During deceleration: f ′ = f 1 ′ = −1 × C × 1000 × K 3 ×
f 1 -2 (Hz / s) when the case of acceleration f ≧ f 1: f '= 1000 × K 3 × f -2 (Hz / s) during deceleration: f' = - 1 × C × 1000 × K 3 × f
-2 (Hz / s) Here, C is a deceleration coefficient of 1 or more. By providing the deceleration coefficient in this way and making the deceleration rate larger than the acceleration rate, the followability of MPPT control is improved. You can

【0025】3.パラメータ値の決定方法 決定する必要があるパラメータ値は以下の4つである。 K:負荷変化率(w/s) K:ポンプのトルク特性によって定まる定数(w/H
) f:切替え周波数 (Hz) C:減速係数
3. Method of determining parameter value The following four parameter values need to be determined. K 1 : load change rate (w / s) K 2 : constant determined by pump torque characteristics (w / H)
z 3 ) f 1 : Switching frequency (Hz) C: Reduction coefficient

【0026】1)負荷変化率Kの決定 負荷変化率は、ポンプモータ回転体の慣性とインバータ
の制御速度により、MPPT制御可能な最大値が存在す
る。試験によりその値を決定する。
1) Determination of the load change rate K 1 The load change rate has a maximum value that can be MPPT controlled depending on the inertia of the pump-motor rotating body and the control speed of the inverter. The value is determined by a test.

【0027】2)ポンプのトルク特性によって定まる定
数Kの決定 特定の周波数Fにおいてポンプの運転点を変化させ、イ
ンバータ最大入力Pmaxを求め、次式により決定する。 K=Pmax/F ここで、Pmaxは、MPPT制御が計測している場所
と同じ場所の電力とする。つまり、インバータ入力を制
御に使用している場合はインバータ入力、モータ入力を
使用している場合はモータ入力の最大値をPmaxとす
る。
2) Constant determined by the torque characteristic of the pump
Number KTwoDecision The pump operating point is changed at a specific frequency F,
The maximum input Pmax of the inverter is calculated and determined by the following equation. KTwo= Pmax / FThree Here, Pmax is the location measured by the MPPT control
And the same place as the power. That is, the inverter input is controlled.
Inverter input, motor input if used
When using, set the maximum value of motor input to Pmax.
It

【0028】3)切替え周波数fの決定 切替え周波数fは下記の値を目安とする。 f=(1/3)1/2 ×(K/K1/3 この切替え周波数fは、図4に示すように、運転周波
数の変化率が一定の状態で、始動から1秒後の動力がK
×1sとなるように定めた値である。切替え周波数f
がこの値よりも小さい場合には、MPP到達時間は短
くなり、始動時の電力(P)の増加が大きくなる。逆
に、この値よりも大きい場合には、MPP到達時間は長
くなり、始動時の電力(P)の増加が小さくなる。
3) Switching frequency f1Decision Switching frequency f1Use the following values as a guide. f1= (1/3)1/2× (K1/ KTwo)1/3 This switching frequency f1Is the operating frequency, as shown in FIG.
When the rate of change of the number is constant, the power after 1 second from the start is K
1It is a value determined to be × 1 s. Switching frequency f
1Is smaller than this value, the MPP arrival time is short.
And the increase in the electric power (P) at the time of starting increases. Reverse
If it is larger than this value, the MPP arrival time is long.
And the increase in the electric power (P) at the start is small.

【0029】4)減速係数Cの決定 減速係数は、試験によりMPPT制御の安定性と追従性
が最良となるように決定する。
4) Determination of the deceleration coefficient C The deceleration coefficient is determined by testing so that the MPPT control stability and followability are optimized.

【0030】図5は、周波数現在値に対する増減周波数
指示値の関係の一例を示す。現在運転周波数が10Hz
以下では増減周波数指示値が大きくなりすぎるため、一
定としている。また、周波数現在値から増減周波数指示
値を得る方法として、数式にて演算する方法を示した
が、デジタル制御の中で現在周波数とそれに対応して記
憶させた増減周波数指示値のデータテーブルから導出す
るようにしてもよい。その際、現在周波数の分解をかな
り大きく設定し、テーブルデータ数を減らしたとして
も、それなりの効果を期待できることは勿論である。
FIG. 5 shows an example of the relationship between the current frequency value and the increase / decrease frequency instruction value. Currently operating frequency is 10Hz
In the following, the increase / decrease frequency instruction value becomes too large and is therefore kept constant. Also, as a method of obtaining the increase / decrease frequency instruction value from the current frequency value, a method of calculating with a mathematical formula was shown, but it is derived from the data table of the increase / decrease frequency instruction value stored corresponding to the current frequency in the digital control. You may do it. At that time, it is needless to say that even if the current frequency decomposition is set to be considerably large and the number of table data is reduced, a certain effect can be expected.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
限られた日射の中でポンプ等の回転機器を速やかに最大
電力点に到達させて運転することができるので、太陽エ
ネルギーを有効利用でき、これによって、例えば揚水装
置に適用した場合には、同一日射量においてより多量の
揚水量を確保することができる。
As described above, according to the present invention,
Since rotating equipment such as pumps can be quickly made to reach the maximum power point in the limited amount of solar radiation and can be operated, solar energy can be effectively used. It is possible to secure a larger amount of pumping in the amount of solar radiation.

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

【図1】本発明の揚水装置に適用したシステム構成図で
ある。
FIG. 1 is a system configuration diagram applied to a pumping apparatus of the present invention.

【図2】最大電力点追跡制御のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of maximum power point tracking control.

【図3】ポンプの運転周波数とポンプ軸動力の時間変化
を、負荷変化率を一定に制御した場合(本発明の実施の
形態)と周波数変化率を一定に制御した場合(従来例)
とを比較して示すグラフである。
FIG. 3 shows a case where a load change rate is controlled to be constant (a preferred embodiment of the present invention) and a frequency change rate is controlled to be constant (conventional example) with respect to a change over time of a pump operating frequency and pump shaft power.
It is a graph which compares and shows.

【図4】切替え周波数を定める時の説明に付するグラフ
である。
FIG. 4 is a graph attached to an explanation when determining a switching frequency.

【図5】周波数現在値に対する増減周波数指示値の関係
の一例を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an example of a relationship between an increase / decrease frequency instruction value with respect to a current frequency value.

【図6】太陽電池特性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing solar cell characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 太陽電池 2 インバータ 3 モータポンプ 5 貯水槽 10 入力電圧演算部 12 電力比較部 1 solar cell 2 inverter 3 motor pump 5 water tank 10 Input voltage calculator 12 Power comparison unit

───────────────────────────────────────────────────── 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 Fターム(参考) 3H020 AA02 AA08 BA01 BA11 BA18 BA21 CA08 DA04 EA07 3H045 AA06 AA09 AA13 AA23 AA40 BA01 BA28 BA31 BA40 BA41 CA21 DA07 DA45 EA34 5H420 BB02 BB14 CC03 DD03 DD06 EB26 EB39 GG03 5H560 AA10 EB01 GG03 HA10 SS01   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kaoru Nakajima             11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd.             Inside the EBARA CORPORATION F term (reference) 3H020 AA02 AA08 BA01 BA11 BA18                       BA21 CA08 DA04 EA07                 3H045 AA06 AA09 AA13 AA23 AA40                       BA01 BA28 BA31 BA40 BA41                       CA21 DA07 DA45 EA34                 5H420 BB02 BB14 CC03 DD03 DD06                       EB26 EB39 GG03                 5H560 AA10 EB01 GG03 HA10 SS01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 太陽電池からの入力電力が最大となる最
大電力点を追跡或いは探求して回転機器の回転速度を制
御するようにした回転機器の制御装置において、 回転機器の運転周波数を基に運転周波数の増減値を定め
て最大電力点を追跡或いは探索するようにしたことを特
徴とする太陽電池を用いた回転機器の制御装置。
1. A control device for a rotating device, which controls the rotation speed of a rotating device by tracing or searching for a maximum power point at which the input power from a solar cell is maximum, based on an operating frequency of the rotating device. A control device for a rotating device using a solar cell, wherein an increase / decrease value of an operating frequency is determined and a maximum power point is tracked or searched.
【請求項2】 前記回転機器は、二乗低減トルク特性を
持つ機器であって、前記運転周波数の増減値を回転機器
の運転周波数の−2乗に比例させて定めるようにしたこ
とを特徴とする請求項1記載の太陽電池を用いた回転機
器の制御装置。
2. The rotating device is a device having a square reduction torque characteristic, and the increase / decrease value of the operating frequency is determined in proportion to the square of the operating frequency of the rotating device. A control device for a rotating device using the solar cell according to claim 1.
【請求項3】 前記回転機器の運転周波数の増減値を、
定められた運転周波数以下では一定となし、この運転周
波数を越えた時に運転周波数を基に定めるようにしたこ
とを特徴とする請求項1または2記載の太陽電池を用い
た回転機器の制御装置。
3. The increase / decrease value of the operating frequency of the rotating device is
The control device for a rotating device using a solar cell according to claim 1 or 2, wherein the control is not constant below a predetermined operating frequency, and is determined based on the operating frequency when the operating frequency is exceeded.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1785800A1 (en) * 2005-11-11 2007-05-16 Monodraught Limited Ventilation control
CN108150394A (en) * 2017-11-20 2018-06-12 深圳市蓝海华腾技术股份有限公司 A kind of more method for controlling pump of multistage applied to photovoltaic pumping irrigation station
EP3362867A4 (en) * 2015-10-13 2019-05-22 Suntech Drive, LLC Variable speed maximum power point tracking, solar electric motor controller for induction and permanent magnet ac motors

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1785800A1 (en) * 2005-11-11 2007-05-16 Monodraught Limited Ventilation control
EP3362867A4 (en) * 2015-10-13 2019-05-22 Suntech Drive, LLC Variable speed maximum power point tracking, solar electric motor controller for induction and permanent magnet ac motors
US10931220B2 (en) 2015-10-13 2021-02-23 Premier Energy Holdings, Inc. Variable speed maximum power point tracking, solar electric motor controller for induction and permanent magnet AC motors
CN108150394A (en) * 2017-11-20 2018-06-12 深圳市蓝海华腾技术股份有限公司 A kind of more method for controlling pump of multistage applied to photovoltaic pumping irrigation station
CN108150394B (en) * 2017-11-20 2019-08-13 深圳市蓝海华腾技术股份有限公司 A kind of more method for controlling pump of multistage applied to photovoltaic pumping irrigation station

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