JPH0827672B2 - Solar power generator - Google Patents

Solar power generator

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JPH0827672B2
JPH0827672B2 JP60234790A JP23479085A JPH0827672B2 JP H0827672 B2 JPH0827672 B2 JP H0827672B2 JP 60234790 A JP60234790 A JP 60234790A JP 23479085 A JP23479085 A JP 23479085A JP H0827672 B2 JPH0827672 B2 JP H0827672B2
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inverter
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は太陽電池からの直流電力をインバータで交流
電力に変換し、誘導電動機等の交流負荷を駆動するシス
テムにおいて、太陽電池の出力電力が最大となるように
インバータを制御する太陽光発電装置に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a system in which DC power from a solar cell is converted into AC power by an inverter and an AC load such as an induction motor is driven. The present invention relates to a solar power generation device that controls an inverter so as to maximize it.

〔従来技術〕[Prior art]

近年注目を浴びている太陽光発電システムにおいて、
太陽電池で発電された直流電力を可変周波数制御インバ
ータにより交流電力に変換し、該交流電力でポンプ等に
連結された誘導電動機を駆動するシステムがある。この
ようなシステムにおいては、太陽電池の日射量と温度を
ある一定値にした時、太陽電池の電圧V−電流I特性が
第3図に示すように、出力電流Iがある一定以上に増加
すると出力電圧Vが急激に降下し零となる。そこで出力
電力が最大となる点Pmaxで太陽電池を運転する所謂最大
電力点追尾制御が開発されている。
In the solar power generation system that has been attracting attention in recent years,
There is a system in which DC power generated by a solar cell is converted into AC power by a variable frequency control inverter and the AC motor drives an induction motor connected to a pump or the like. In such a system, when the solar radiation amount and temperature of the solar cell are set to a certain constant value, as shown in FIG. 3, the voltage V-current I characteristic of the solar cell increases when the output current I increases above a certain level. The output voltage V drops sharply to zero. Therefore, so-called maximum power point tracking control has been developed in which the solar cell is operated at the point Pmax where the output power is maximum.

上記太陽電池の最大電力点追尾制御を行なう技術の従
来例として、例えば特開昭58−69469号公報に記載され
たものがある。第2図は該最大電力点追尾制御装置の構
成を示すブロック図である。同図において、1は太陽電
池、2は主インバータ、3はポンプに連結された誘導電
動機等の負荷、4は補助インバータ、5は制御回路であ
る。上記最大電力点追尾制御装置において、制御回路5
は、太陽電池の出力電力P−出力電流I特性が第4図に
示すようになることから、太陽電池の出力電圧Vと出力
電流Iとを検出してその時の出力電力P=V×Iを演算
すると共に、負荷電流を微小変化させた時の電力Pの変
化が正であるか負であるかを判別することにより、太陽
電池の出力点が最大電力出力点Pmaxのどちら側にあるか
を判別し、太陽電池の出力点を最大電力出力点Pmaxに近
づく向きに主インバータ2の出力を制御するように構成
している。
As a conventional example of the technique for performing the maximum power point tracking control of the solar cell, there is, for example, the one described in JP-A-58-69469. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the maximum power point tracking control device. In the figure, 1 is a solar cell, 2 is a main inverter, 3 is a load such as an induction motor connected to a pump, 4 is an auxiliary inverter, and 5 is a control circuit. In the maximum power point tracking control device, the control circuit 5
Since the output power P-output current I characteristic of the solar cell is as shown in FIG. 4, the output voltage V and the output current I of the solar cell are detected to obtain the output power P = V × I at that time. By calculating and determining whether the change in the power P when the load current is slightly changed is positive or negative, it is possible to determine which side of the maximum power output point Pmax the solar cell output point is. It is configured to determine and control the output of the main inverter 2 in the direction in which the output point of the solar cell approaches the maximum power output point Pmax.

また、上記太陽電池の出力電力を最大電力出力点に制
御する技術としては、他に特開昭56−132174号公報に記
載され太陽電池で駆動されるインバータ装置の制御装置
がある。該制御装置は、太陽電池の光量LQをパラメータ
とした場合、その出力電圧V−出力電流I特性は第5図
に示すようになり、出力電力P−出力電流I特性は第6
図に示すようになることから、太陽光量の変化に無関係
に太陽電池の出力電圧を略一定にするように太陽電池の
出力電圧の検出値に応じてインバータ装置を周波数制御
したものである。
Further, as a technique for controlling the output power of the solar cell to the maximum power output point, there is another control device for an inverter device driven by a solar cell, which is described in Japanese Patent Laid-Open No. 56-132174. When the light quantity LQ of the solar cell is used as a parameter, the control device has an output voltage V-output current I characteristic as shown in FIG. 5, and an output power P-output current I characteristic as shown in FIG.
As shown in the figure, the frequency of the inverter device is controlled according to the detected value of the output voltage of the solar cell so that the output voltage of the solar cell is kept substantially constant regardless of the change in the amount of sunlight.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら上記構成の最大電力点追尾制御技術の
内、特開昭58−69469号公報に記載されたものは、制御
回路で出力電力P=V×Iを演算すると共に、負荷電流
を微小変化させた時の電力Pの変化が正であるか負であ
るかを判別することにより主インバータ2を制御して、
ポンプに連結された誘導電動機へ太陽電池の最大電力が
出力されるようにする制御方法は、応答速度が遅く、ま
た、例えば出力電流にリップルが発生した場合、主イン
バータ2の出力増減の弁別ができなくなるという問題、
更には太陽に零がかかり太陽電池で発電される電力が極
度に降下した場合等は最大電力出力点Pmaxを探し出すた
めの情報がなくなってしまい最大電力点追尾制御が不可
能になるという問題点があった。
However, among the maximum power point tracking control techniques having the above-mentioned configuration, the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-69469 calculates the output power P = V × I in the control circuit and slightly changes the load current. The main inverter 2 is controlled by determining whether the change of the electric power P at time is positive or negative,
The control method for allowing the maximum electric power of the solar cell to be output to the induction motor connected to the pump is such that the response speed is slow, and, for example, when the output current has a ripple, the increase / decrease of the output of the main inverter 2 can be discriminated. The problem of not being able to
Furthermore, when the sun is zero and the power generated by the solar cell drops extremely, there is no information to find the maximum power output point Pmax, and the maximum power point tracking control becomes impossible. there were.

また、特開昭58−69469号公報に記載されたものは第
5図及び第6図に示すように、太陽電池の最大電力出力
点Pmaxにおける出力電圧Vは略一定であっても厳密には
一定でなくそのため、太陽光量の変化に無関係に太陽電
池の出力電圧を略一定にするように制御しても正確に最
大電力出力点追尾を行なうことにならなかった。
Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-69469, as shown in FIGS. 5 and 6, strictly speaking, even if the output voltage V at the maximum power output point Pmax of the solar cell is substantially constant, Therefore, even if the output voltage of the solar cell is controlled to be substantially constant regardless of the change in the amount of sunlight, the maximum power output point tracking cannot be performed accurately.

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、応答速度
が速く、太陽電池の発電電力にリップルが発生しても、
また発電電力が極度に減少しても適切な最大電力点追尾
制御が可能な太陽光発電装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, the response speed is fast, even if ripples occur in the generated power of the solar cell,
Another object of the present invention is to provide a solar power generation device capable of performing appropriate maximum power point tracking control even if the generated power is extremely reduced.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記課題を解決するため本発明は、太陽電池の出力を
制御手段を介してインバータにより交流に変換し、該交
流電力で負荷を駆動する太陽光発電装置であって、制御
手段は太陽電池の出力電圧Vを検出し、該出力電圧Vの
値に応じてインバータを制御し、太陽光量に無関係に前
記太陽電池の出力電圧が略一定になるように制御する第
1の制御ループと、太陽電池の出力電圧V及び出力電流
Iを検出してその積V×Iから電力Pを算出する電力算
出手段を設け、該電力Pを出力電圧を基準に複数点でサ
ンプリングし、ある時点のサンプリング値とその時点以
前のサンプリング値とを比較し、該ある時点のサンプリ
ング値がその時点以前のサンプリング値より大きい時は
インバータ出力の交流周波数を低くして該インバータの
出力電力を下げ太陽電池の出力電圧を上昇させ、逆にあ
る時点のサンプリング値がその時点以前のサンプリング
値より小さい時は該インバータ出力の交流周波数を高く
して該インバータの出力電力を上げ太陽電池の出力電圧
を降下させるように制御する第2の制御ループを設けた
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention is a photovoltaic power generator that converts the output of a solar cell into an alternating current by an inverter via a control means, and drives a load with the alternating current power, wherein the control means outputs the output of the solar cell. A first control loop that detects the voltage V, controls the inverter according to the value of the output voltage V, and controls the output voltage of the solar cell to be substantially constant regardless of the amount of sunlight; A power calculating means for detecting the output voltage V and the output current I and calculating the power P from the product V × I is provided, and the power P is sampled at a plurality of points based on the output voltage. Compared with the sampling value before the time point, and when the sampling value at the certain time point is larger than the sampling value before the time point, the AC frequency of the inverter output is lowered to reduce the output power of the inverter. If the sampled value at a certain point is smaller than the sampled value before that point, the AC frequency of the inverter output is increased to increase the output power of the inverter and decrease the output voltage of the solar cell. It is characterized in that a second control loop for controlling so as to perform is provided.

〔作用〕[Action]

上記の如く構成することにより、太陽電池の太陽光量
LQ1〜LQ4をパラメータとした太陽電池の電圧V−電流I
特性は第5図に示すようになり、太陽光量に応じて電流
Iは変化するが電圧Vは殆ど変化しないから、太陽電池
の出力電圧を略一定にするように太陽電池の出力電圧の
検出値に応じて前記インバータの出力を制御することに
より、第5図に示すように最大電力出力点Pmaxの近傍で
太陽電池を使用することになる。また、第4図及び第5
図からも明らかなように太陽に雲がかり、太陽光が遮ら
れ小さくなった時でも略一定の電圧値を得られることか
ら最大電力点追尾制御のための情報を失うことがない。
しかも電力P算出のためのマイクロコンピュータによる
演算及び微分等がないから応答速度が速い。
By configuring as above, the amount of sunlight in the solar cell
Solar cell voltage V-current I with LQ1 to LQ4 as parameters
The characteristics are as shown in FIG. 5, and the current I changes according to the amount of sunlight, but the voltage V hardly changes. Therefore, the detected value of the output voltage of the solar cell is set so as to keep the output voltage of the solar cell substantially constant. By controlling the output of the inverter according to the above, the solar cell is used near the maximum power output point Pmax as shown in FIG. Also, FIGS. 4 and 5
As is clear from the figure, even when the sun is clouded and the sunlight is shielded and becomes small, a substantially constant voltage value can be obtained, so that information for maximum power point tracking control is not lost.
In addition, the response speed is fast because there is no calculation or differentiation by the microcomputer for calculating the electric power P.

更に、太陽電池の出力電力Pを出力電圧を基準に複数
点でサンプリングし、ある時点のサンプリング値とその
時点以前のサンプリング値とを比較し、該ある時点のサ
ンプリング値がその時点以前のサンプリング値より大き
い時はインバータ出力の交流周波数に低くして該インバ
ータの出力電力を下げ太陽電池の出力電圧を上昇させ、
逆にある時点のサンプリング値がその時点以前のサンプ
リング値より小さい時は該インバータ出力の交流周波数
を高くして該インバータの出力電力を上げ太陽電池の出
力電圧を降下させるように制御することにより、後に詳
述するようにリップル等に左右されることなく、より正
確な最大電力点追尾制御が可能となる。
Further, the output power P of the solar cell is sampled at a plurality of points based on the output voltage, the sampling value at a certain time point is compared with the sampling value before the time point, and the sampling value at the certain time point is the sampling value before the time point. When it is larger, the AC frequency of the inverter output is lowered to lower the output power of the inverter and increase the output voltage of the solar cell,
Conversely, when the sampling value at a certain time point is smaller than the sampling value before that time point, the AC frequency of the inverter output is increased to increase the output power of the inverter and control the output voltage of the solar cell to drop, As will be described later in detail, more accurate maximum power point tracking control can be performed without being influenced by ripples and the like.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明に係る太陽電池で駆動されるインバー
タの制御装置のシステム構成を示すブロック図である。
同図において、11は太陽電池、12は可変周波数制御イン
バータ、13はポンプ14に連結された誘導電動機である。
太陽電池11からの直流電力は可変周波数制御インバータ
12で交流電力に変換され、該交流電力によりその周波数
に応じた速度で誘導電動機13が駆動される。15は前記太
陽電池11の出力電流Iを検出する電流センサ、16は前記
太陽電池11の出力電圧Vを検出する電圧センサ、17は電
圧調整器、18は出力電流Iと出力電圧Vとの積I×Vか
ら太陽電池11の出力電力Pを求める乗算回路、19は後に
詳述する増加方向弁別回路、20はランプ凾数発生回路、
21及び22はそれぞれ比較部、23は電圧設定器、24は誤差
増幅器である。上記構成の太陽電池で駆動されるインバ
ータの制御装置において、電圧センサ16により検出され
た出力電圧Vは前記電圧調整器17により適当な値の電圧
に調整され比較器21に入力され、該比較部21において前
記電圧設定器23で設定された設定電圧と比較されその差
が誤差増幅器24に入力され、該誤差増幅器24で増幅され
て可変周波数制御インバータ12に出力される。ここで電
圧設定器23の設定電圧を第6図に示すような最大電力出
力点Pmaxになるような設定電圧Vsに設定すれば、可変周
波数制御インバータ12は、後に詳述するように太陽電池
11の出力電圧が設定電圧になるように可変周波数制御イ
ンバータ12を制御する。また、電流センサ15で検出され
た出力電流I及び電圧センサ16で検出された出力電圧V
は乗算回路18に入力され、該乗算回路18で出力電流Iと
出力電圧Vの積I×Vから太陽電池11の出力電力Pが求
められる。該出力電力Pは増加方向弁別回路19に入力さ
れ、該増加方向弁別回路19により後に詳述するように太
陽電池11の出力電力が最大電力出力点Pmaxの電圧になる
ように出力電圧の「増+」或いは「減−」信号を発生し
ランプ凾数発生回路20に入力する。該ランプ凾数発生回
路20では、該電圧の「増+」或いは「減−」信号に比例
する電圧ΔVを発生し比較部22に入力する。
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a control device for an inverter driven by a solar cell according to the present invention.
In the figure, 11 is a solar cell, 12 is a variable frequency control inverter, and 13 is an induction motor connected to a pump 14.
DC power from solar cell 11 is variable frequency control inverter
It is converted into AC power at 12, and the induction motor 13 is driven by the AC power at a speed according to the frequency. Reference numeral 15 is a current sensor for detecting the output current I of the solar cell 11, 16 is a voltage sensor for detecting the output voltage V of the solar cell 11, 17 is a voltage regulator, and 18 is a product of the output current I and the output voltage V. A multiplying circuit for obtaining the output power P of the solar cell 11 from I × V, 19 is an increasing direction discriminating circuit which will be described in detail later, 20 is a ramp number generating circuit,
Reference numerals 21 and 22 are comparators, 23 is a voltage setter, and 24 is an error amplifier. In the control device of the inverter driven by the solar cell having the above-mentioned configuration, the output voltage V detected by the voltage sensor 16 is adjusted to a voltage of an appropriate value by the voltage regulator 17 and input to the comparator 21, and the comparison unit At 21, the voltage is compared with the set voltage set by the voltage setter 23, and the difference is input to the error amplifier 24, amplified by the error amplifier 24, and output to the variable frequency control inverter 12. Here, if the set voltage of the voltage setting device 23 is set to the set voltage Vs such that the maximum power output point Pmax is as shown in FIG. 6, the variable frequency control inverter 12 causes the solar cell to be described in detail later.
The variable frequency control inverter 12 is controlled so that the output voltage of 11 becomes the set voltage. Also, the output current I detected by the current sensor 15 and the output voltage V detected by the voltage sensor 16
Is input to the multiplication circuit 18, and the multiplication circuit 18 obtains the output power P of the solar cell 11 from the product I × V of the output current I and the output voltage V. The output power P is input to the increasing direction discriminating circuit 19, and the increasing direction discriminating circuit 19 increases the output voltage so that the output power of the solar cell 11 becomes the voltage of the maximum power output point Pmax as described later in detail. A "+" or "decrease-" signal is generated and input to the ramp number generation circuit 20. The ramp number generation circuit 20 generates a voltage ΔV proportional to the “increase +” or “decrease −” signal of the voltage and inputs it to the comparison unit 22.

以上説明した如く、上記構成の太陽電池で駆動される
インバータの制御装置は電圧センサ16−電圧調整器17−
誤差増幅器24で構成される第1の制御ループCL1と、電
流センサ15及び電圧センサ16−乗算回路18−増加方向弁
別回路19−ランプ凾数発生回路20−誤差増幅器24で構成
される第2の制御ループCL2とを具備する。
As described above, the control device of the inverter driven by the solar cell having the above-mentioned configuration is the voltage sensor 16-voltage regulator 17-
A first control loop CL1 including an error amplifier 24, a current sensor 15 and a voltage sensor 16-a multiplying circuit 18-an increasing direction discriminating circuit 19-a ramp number generating circuit 20-a second control loop including an error amplifier 24. And a control loop CL2.

第7図は上記第2の制御ループCL2を構成する増加方
向弁別回路19のシステム構成を示すブロック図である。
同図において、第1図と同一符号を付した部分は同一又
は相当部分を示す。19a,19b,19c,19dはそれぞれサンプ
ルホールド回路、19e,19fはそれぞれ比較器、19gは排他
的論理和回路である。サンプルホールド回路19a及び19c
には、クロックパルスCP2が入力され、サンプルホール
ド回路19b及び19dにはクロックパルスCP1が入力され
る。以下、上記増加方向弁別回路19の動作を説明する。
FIG. 7 is a block diagram showing a system configuration of the increasing direction discrimination circuit 19 which constitutes the second control loop CL2.
In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. Reference numerals 19a, 19b, 19c and 19d are sample and hold circuits, 19e and 19f are comparators, and 19g is an exclusive OR circuit. Sample and hold circuits 19a and 19c
Is inputted with the clock pulse CP2, and the sample hold circuits 19b and 19d are inputted with the clock pulse CP1. The operation of the increasing direction discrimination circuit 19 will be described below.

第8図は乗算回路18で算出される出力電力Pが出力電
圧Vに対して第9図に示すように変化した場合の増加方
向弁別回路19のイ〜ヲ点の電位変化を示すタイミングチ
ャートである。図示するようにクロックパルスCP2及び
それより3/4サイクル遅れたクロックパルスCP1が入力さ
れることにより、イ〜リ点の電圧値が第9図の出力電圧
Vに対する出力電力Pの変化に対応して、Pa,Pb,Pc,Pd,
Peと変化する。即ちサンプルホールド回路19aには現在
の出力電力値P(イ点の電圧値)から1/4サイクル前の
出力電力値Pのサンプリング値が保持され、サンプルホ
ールド回路19bには更に3/4サイクル前の出力電力値Pの
サンプリング値が保持される。ト点の電圧値は現在の出
力電力値Pから1/4サイクル前の出力電力値P(ロ点の
電圧値)に相当するから、比較器19eには現在の電力値
Pから1/4サイクル前の出力電力値Pと1サイクル前の
出力電圧値Pが入力される。該比較器19において、現在
の出力電力値Pよりも1/4サイクル前の出力電力値Pと
1サイクル前の出力電力値P(ハ点の電圧値)とを比較
し、もし前者が後者より高い場合は太陽電池11の出力電
圧Pを増加させる方向の「増+」信号を発生し、逆に前
者が後者より低い場合は太陽電池11の出力電力Pを降下
される方向の「減−」信号を発生する。排他的論理和回
路19gには、比較器19eの出力リ点の信号と比較器19fの
出力ヌ点の信号とが入力され、リ点とヌ点がいずれも
「増+」信号がいずれも「減−」信号であれば「減−」
信号を出力し、いずれか一方が「増+」で他方が「減
−」である場合は「増+」信号をランプ凾数発生回路20
に出力する。ランプ凾数発生回路20の出力は、前記サン
プルホールド回路19a及び19bの場合と同様クロックパル
スCP2,CP1によりイ点での信号電圧値よりそれぞれ2サ
イクル及び2+3/4サイクルずつ遅れてサンプルホール
ド回路19c及びサンプルホールド回路19dにサンプリング
保持される。比較器19fではチ点の電圧値がヘ点の電圧
値より高い場合は「増+」信号を出力し、反対にチ点の
電圧値がヘ点の電圧値より低い場合は「減−」の信号を
出力する。増加方向弁別回路19の上記のような動作によ
り、太陽電池11の出力電圧は第9図の最大電力出力点Pm
axの電圧値Vmaxとなるように追尾制御される。即ち、排
他的論理和回路19gの出力信号が「増+」の場合は可変
周波数制御インバータ12の出力が減少する用に制御し、
排他的論理和回路19gの出力信号が「減−」の場合は可
変周波数制御インバータ12の出力が増加するように制御
する。
FIG. 8 is a timing chart showing potential changes at points a to o of the increasing direction discrimination circuit 19 when the output power P calculated by the multiplication circuit 18 changes with respect to the output voltage V as shown in FIG. is there. As shown in the figure, by inputting the clock pulse CP2 and the clock pulse CP1 delayed by 3/4 cycle, the voltage value at points I to I corresponds to the change in the output power P with respect to the output voltage V in FIG. , Pa, Pb, Pc, Pd,
Change to Pe. That is, the sample-hold circuit 19a holds the sampling value of the output power value P which is 1/4 cycle before the current output power value P (the voltage value at the point A), and the sample-hold circuit 19b holds 3/4 cycle before. The sampled value of the output power value P of is stored. Since the voltage value at the point G corresponds to the output power value P (voltage value at the point B) 1/4 cycle before the current output power value P, the comparator 19e indicates that the current power value P is 1/4 cycle. The previous output power value P and the output voltage value P one cycle before are input. The comparator 19 compares the output power value P 1/4 cycle before the current output power value P with the output power value P 1 cycle before (the voltage value at point C), and if the former is higher than the latter. When it is higher, it generates an "increase +" signal in the direction of increasing the output voltage P of the solar cell 11, and conversely, when the former is lower than the latter, it decreases the output power P of the solar cell 11 by "decrease-". Generate a signal. To the exclusive OR circuit 19g, the signal at the output point of the comparator 19e and the signal at the output point of the comparator 19f are input, and both the increase point and the output point are "increase +" signals. Decrease- "signal indicates" decrease- "
A signal is output, and when either one is "increase +" and the other is "decrease-", the "increased +" signal is output to the ramp frequency generator circuit 20.
Output to. The output of the ramp number generating circuit 20 is delayed by 2 cycles and 2 + 3/4 cycles from the signal voltage value at the point a by the clock pulses CP2 and CP1, respectively, as in the case of the sample and hold circuits 19a and 19b, and the sample and hold circuit 19c. And is held in the sample hold circuit 19d by sampling. The comparator 19f outputs an "increase +" signal when the voltage value at the J-point is higher than the voltage value at the F-point, and on the contrary, when the voltage value at the J-point is lower than the voltage value at the F-point, "decrease-" Output a signal. Due to the above-described operation of the increasing direction discrimination circuit 19, the output voltage of the solar cell 11 becomes the maximum power output point Pm of FIG.
Tracking control is performed so that the voltage value of ax becomes Vmax. That is, when the output signal of the exclusive OR circuit 19g is "increase +", the output of the variable frequency control inverter 12 is controlled to decrease,
When the output signal of the exclusive OR circuit 19g is "decrease-", the output of the variable frequency control inverter 12 is controlled to increase.

第10図及び第11図は、それぞれポンプ14の全揚程と流
量との関係及び誘導電動機13の出力と流量の関係を示す
図で、図においては可変周波数制御インバータ12からの
交流出力の周波数をパラメータとして、該周波数を30H
z,35Hz,40Hz,45Hz,50Hz,55Hz,60Hzと変化させた場合の
ポンプ14の特性である。図示するように可変周波数制御
インバータ12の交流出力の周波数を変化させることによ
り、誘導電動機13の消費電力は変化する。従って、増加
方向弁別回路19の出力信号が「増+」である場合は、可
変周波数制御インバータ12の交流出力周波数を低くして
可変周波数制御インバータ12の出力電力を下げて太陽電
池11の出力電圧を上昇させ、増加方向弁別回路19の出力
信号が「減−」の場合は可変周波数制御インバータ12の
交流出力周波数を高くして可変周波数制御インバータ12
の出力電力を上げ太陽電池11の出力電圧を降下させるよ
うに可変周波数制御インバータ12の制御部を構成し、誘
導電動機13を駆動すれば太陽電池11を最大電力出力点Pm
axで使用することが可能となる。
10 and 11 are diagrams showing the relationship between the total head of the pump 14 and the flow rate, and the relationship between the output of the induction motor 13 and the flow rate, respectively, in which the frequency of the AC output from the variable frequency control inverter 12 is shown. As a parameter, the frequency is 30H
These are the characteristics of the pump 14 when changed to z, 35Hz, 40Hz, 45Hz, 50Hz, 55Hz, 60Hz. As shown, by changing the frequency of the AC output of the variable frequency control inverter 12, the power consumption of the induction motor 13 changes. Therefore, when the output signal of the increasing direction discrimination circuit 19 is "increase +", the AC output frequency of the variable frequency control inverter 12 is lowered to reduce the output power of the variable frequency control inverter 12 to reduce the output voltage of the solar cell 11. When the output signal of the increasing direction discrimination circuit 19 is "decrease-", the AC output frequency of the variable frequency control inverter 12 is increased to increase the variable frequency control inverter 12
If the induction motor 13 is driven by configuring the control unit of the variable frequency control inverter 12 so as to increase the output power of the solar cell 11 and decrease the output voltage of the solar cell 11, the solar cell 11 is output at the maximum power output point Pm.
It can be used with ax.

以上説明したように上記実施例は、太陽電池11の出力
電圧Vで最大電力出力点Pmaxの追尾制御をする第1の制
御ループCL1と太陽電池の出力電圧Vと出力電流Iとか
ら出力電力Pを算出し、該出力電力Pを電圧に基に複数
点でサンプリングし、このサンプリング値の大小により
最大出力点Pmaxの追尾制御をする第2の制御ループCL2
とを具備する構成である。第1の制御ループCL1におい
ては、陽光が雲に遮られ太陽電池における発電電力が極
度に降下した場合でも出力電圧はそれ程大きく降下しな
いから、このような場合でも最大電力出力点追尾制御が
できると共に、出力電力Pを算出、サンプリング、比較
等の処理がないから制御速度が速い。また、第2の制御
ループCL2は複数のサンプルホールド回路19a〜19dを具
備し、ある点のサンプリング値とそれより以前のサンプ
リング値との大小を比較する構成としたので、サンプリ
ング周期の間は情報が静止しており、従来のように出力
電力を電流で微分し、その微分値の正負でインバータを
制御する方法とは異なり出力電圧にリップルが発生した
場合でも可変周波数制御インバータ12の出力増減の適正
な弁別制御が可能となる。
As described above, in the above embodiment, the output power P is calculated from the output voltage V and the output current I of the first control loop CL1 that controls the tracking of the maximum power output point Pmax with the output voltage V of the solar cell 11. Is calculated, the output power P is sampled at a plurality of points based on the voltage, and the tracking control of the maximum output point Pmax is performed according to the magnitude of the sampling value.
And a configuration including. In the first control loop CL1, the output voltage does not drop so much even when the sunlight is blocked by the clouds and the generated power in the solar cell drops extremely, so even in such a case, maximum power output point tracking control can be performed. The control speed is fast because there is no processing such as calculation of output power P, sampling and comparison. Further, the second control loop CL2 is provided with a plurality of sample and hold circuits 19a to 19d and is configured to compare the sampled value at a certain point with the sampled value before that, so that the information is provided during the sampling period. Is stationary, unlike the conventional method of differentiating the output power with the current and controlling the inverter with the positive or negative of the differential value, even if a ripple occurs in the output voltage, the output increase / decrease of the variable frequency control inverter 12 Appropriate discrimination control is possible.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば下記のような優れ
た結果が得られる。
As described above, according to the present invention, the following excellent results can be obtained.

第1の制御ループで太陽光量に無関係に太陽電池の出
力電圧が略一定になるように制御するので、その出力電
圧を適当に決めておけば太陽電池の太陽光量の大小にか
かわらず(例えば、気象変動等により日射変動があって
も)最大出力電圧近傍に応答速度の速い制御ができると
共に常に最大電力点追尾制御のための情報を失わない。
The first control loop controls the output voltage of the solar cell to be substantially constant regardless of the amount of sunlight, so if the output voltage is appropriately determined, regardless of the amount of sunlight of the solar cell (for example, Control with a fast response speed can be performed near the maximum output voltage (even if there is solar radiation fluctuation due to weather fluctuations), and information for maximum power point tracking control is not lost at all times.

第1の制御ループである時点のサンプリング値とその
時点以前のサンプリング値とを比較し、該ある時点のサ
ンプリング値がその時点以前のサンプリング値より大き
い時は前記インバータ出力の交流周波数を低くして該イ
ンバータの出力電力を下げ太陽電池の出力電圧を上昇さ
せ、逆にある時点のサンプリング値がその時点以前のサ
ンプリング値より小さい時は該インバータ出力の交流周
波数を高くして該インバータの出力電力を上げ太陽電池
の出力電圧を降下させるように制御するので、リップル
等に左右されることなく、正確な最大電力点追尾制御が
可能になる。
In the first control loop, a sampling value at a certain time point is compared with a sampling value before that time point, and when the sampling value at the certain time point is larger than the sampling value before that time point, the AC frequency of the inverter output is lowered. When the output voltage of the inverter is decreased and the output voltage of the solar cell is increased, and conversely, when the sampling value at a certain time point is smaller than the sampling value before that time point, the AC frequency of the inverter output is increased to increase the output power of the inverter. Since the output voltage of the rising solar cell is controlled to drop, accurate maximum power point tracking control can be performed without being affected by ripples and the like.

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

第1図は本発明に係る太陽電池で駆動されるインバータ
の制御装置のシステム構成を示すブロック図、第2図は
従来の最大電力点追尾制御装置の構成を示すブロック
図、第3図は太陽光量及び温度を一定にした場合の太陽
電池の電圧−電流特性を示す図、第4図は太陽電池の電
力−電流特性を示す図、第5図は太陽光量をパラメータ
とした太陽電池の電流−電圧特性を示す図、第6図は太
陽光量をパラメータとした太陽電池の電力−電圧特性を
示す図、第7図は第1図の第2の制御ループCL2の構成
を示すブロック図、第8図は第7図の増加方向弁別回路
のイ〜ヲ点の電位変化を示すタイミングチャート、第9
図は太陽電池の出力電力−出力電圧特性を示す図、第10
図及び第11図はそれぞれポンプの全揚程と流量との関係
及び誘導電動機の出力と流量の関係を示す図である。 図中、11……太陽電池、12……可変周波数制御インバー
タ、13……誘導電動機、14……ポンプ、15……電流セン
サ、16……電圧センサ、17……電圧調整器、18……乗算
回路、19……増加方向弁別回路、20……ランプ凾数発生
回路、21.22……比較部、23……電圧設定器、24……誤
差増幅器、19a〜19d……サンプルホールド回路、19e,19
f……比較器、19g……排他的論理和回路。
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a control device for an inverter driven by a solar cell according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a conventional maximum power point tracking control device, and FIG. The figure which shows the voltage-current characteristic of a solar cell when the amount of light and temperature are made constant, FIG. 4 is a figure which shows the electric power-current characteristic of a solar cell, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing the voltage characteristic, FIG. 6 is a diagram showing the power-voltage characteristic of the solar cell using the amount of sunlight as a parameter, and FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the second control loop CL2 of FIG. FIG. 9 is a timing chart showing a potential change at points I to W of the increasing direction discrimination circuit of FIG.
The figure shows the output power-output voltage characteristics of solar cells,
FIG. 11 and FIG. 11 are views showing the relationship between the total head of the pump and the flow rate, and the relationship between the output of the induction motor and the flow rate, respectively. In the figure, 11 ... solar cell, 12 ... variable frequency control inverter, 13 ... induction motor, 14 ... pump, 15 ... current sensor, 16 ... voltage sensor, 17 ... voltage regulator, 18 ... Multiplier circuit, 19 …… Incremental direction discriminating circuit, 20 …… Ramp number generating circuit, 21.22 …… Comparison section, 23 …… Voltage setting device, 24 …… Error amplifier, 19a to 19d …… Sample hold circuit, 19e, 19
f …… Comparator, 19g …… Exclusive OR circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】太陽電池の出力を制御手段を介してインバ
ータにより交流に変換し、該交流電力で負荷を駆動する
太陽光発電装置であって、 前記制御手段は前記太陽電池の出力電圧Vを検出し、該
出力電圧Vの値に応じて前記インバータを制御し、太陽
光量に無関係に前記太陽電池の出力電圧が略一定になる
ように制御する第1の制御ループと、 前記太陽電池の出力電圧V及び出力電流Iを検出してそ
の積V×Iから電力Pを算出する電力算出手段を設け、
該電力Pを出力電圧を基準に複数点でサンプリングし、
ある時点のサンプリング値とその時点以前のサンプリン
グ値とを比較し、該ある時点のサンプリング値がその時
点以前のサンプリング値より大きい時は前記インバータ
出力の交流周波数を低くして該インバータの出力電力を
下げ太陽電池の出力電圧を上昇させ、逆にある時点のサ
ンプリング値がその時点以前のサンプリング値より小さ
い時は該インバータ出力の交流周波数を高くして該イン
バータの出力電力を上げ太陽電池の出力電圧を降下させ
るように制御する第2の制御ループを設けたことを特徴
とする太陽光発電装置。
1. A solar power generation device for converting an output of a solar cell into an alternating current by an inverter via a control means and driving a load with the alternating current power, wherein the control means controls an output voltage V of the solar cell. A first control loop for detecting and controlling the inverter according to the value of the output voltage V so that the output voltage of the solar cell becomes substantially constant regardless of the amount of sunlight, and the output of the solar cell An electric power calculation means for detecting the voltage V and the output current I and calculating the electric power P from the product V × I is provided,
The power P is sampled at a plurality of points based on the output voltage,
The sampling value at a certain time point is compared with the sampling value before that time point, and when the sampling value at the certain time point is larger than the sampling value before that time point, the AC frequency of the inverter output is lowered to reduce the output power of the inverter. If the sampled value at a certain time point is smaller than the sampled value before that point, the AC frequency of the inverter output is increased to increase the output power of the inverter and the output voltage of the solar cell. The solar power generation device is provided with a second control loop for controlling so as to lower the temperature.
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