JPS6265116A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は太陽電池を主′ＦｆｉａｌＱとし、インバータ
装置を介しＩ７を動機を励磁し負荷を駆動する太陽先発
ｆｆｌ装置に関する。

［′Ｒ，明の技術向背…とその問題点１一般に太陽電池
は太陽光量が一定であれば出力電流の増加にともなって
出力電圧が減少する特性があり、このことが大きな電圧
変動を招いていた。

従って電動機が負荷を起動１Ｊる為に大電流を要Ｊる場
合には、所定の電圧値を保持する為に定常運転時に必要
な容量よりかなり大きな容ｌｉｔの太陽電池を必要とし
、装置の大型化及び高コスト化が問題となる。

この様な問題点を解決する為に太陽電池と電動機の間に
インバータ装置を接続して徐々に起動づることにより起
動時の電流を定常運転時の電流とあまり変わらない値に
抑えることにより装置の小形化が図られている。インバ
ータ装置を用いた太陽光発電装置の従来例を第５図及び
第６図を参照して説明する。第５図はポンプを負荷とし
た太陽光発電装置のブロック図である。同図において１
は太陽電池であり、逆流防止ダイオード２が直列に接続
されている。この出力側にはざらに平滑コンデン１）３
及び蓄電池４がそれぞれ並列に接続され、インバータ装
置５に接続されている。インバータ装置５は直流を交流
に変換して電動機６を励磁し、ｆｉｕ７を駆動している
。

この様に構成した太陽光発電装置においては第６図（ａ
＞に示１Ｊ様に起動指令によりインバータ装置５の出力
周波数を徐々に上げて行き、これにともない出力トルク
も第９図に示を様に上昇し、定常運転周波数ｆｏｐ及び
出）ＪＴＯｌｌまで到達させる為、直結させた状態の様
に大きなｔＢ３勅電流が生じることはない。しかしなが
ら負荷の静止ｔ！ｉｙＡトルクが大きい容積型ポンプに
おいては太ｌ１１電池と電動機を直結した場合には多く
の始！ＰＩＪ電流を流１ことにより一閃的にトルクが足
りても、インバータ装置を用いる場合には徐々に定常周
波数ｆｏｐまで出力周波数を上げるため、このときの出
力トルクＴｏｐが第６図（ｂ）に示す様に静止摩擦トル
ク■［ｒに満たず、電動１ｆｉ５には電流が流れるが回
転しないいわゆる拘束状態に陥いり、装置の寿命が短か
くなるという問題があった。また始動開始から定常運転
に移るまで始動“電流を流し続けるので、大きな太ｖＡ
電池の￥３吊を必要とし、装置が大型化してしまう。こ
の為低周波数において出力電圧を上げて電動別を回転さ
せる１人がなされていたが、過励磁状態とイ１って電動
機が加熱したり、Ｆ、１呂を発生するという問題があつ
ｌζ。

し発明の目的］ 本発明は静止摩擦トルクの人さいｆ２荷を駆ｆ、１１す
る場合にＪ５いても充分な起動トルクが得られる太陽光
発電′ＪＡ置を提供することを［１的とする。

［発明の概要１ 一般に誘導゛電動機の始動トルクと周波数との間には次
の１３Ｉｌ係がある。

・・・・・・（１） ここでＰは極数、ｆｌは運転周波数、ｖｌは入力電圧、
ｒｌ、ｒ２は１次、２次抵抗、Ｉは１次リアクリタンス
と２次リアクタンスの和である。

（１）式でＸは出力周波数に存在するが、ｒＪ。

ｒ２に比べて小さいので、（１〉式の（）内の項はほぼ
、出力周波数に依存しないと考えられる。

また、インバータ装置で電動機を駆動する場合、Ｖ＋　
／ｆ一定、つまりトルク一定で使われる場合が多いので
この条件で、電動機を駆動する場合、（１）式のＴＳｔ
には、 Ｔｓｔ＝ｋＶ＋　＝に−ｆ　　（ｋ、に−は定数）・・
・・・・（２） の関係が成ｆｉする。（２）式は出力周波数丁が大きい
ほど、始動トルクＴＳｔは大ぎくなることを示している
。

寸なわら本発明は上述した点に着目してなされたしので
あり、太陽電池を電源とし、インバータ装置を介して電
動機を励磁する太陽光発電装置において、この太陽光発
電装置の主回路に流れる電流とインバータ装置の出力周
波数を検出して電動機が拘束状態にあることを判断して
前記インバータ装置の出力周波数を、前朋電動磯の起動
トルクが負荷の静止摩擦トルク以上となる値まで所定の
１１、ｉ間だけ引きあげて起動Ｊることにより、太陽光
６％の少ない場合に６静止Ｉ！！隙トルクの大きい負荷
を駆動できることに特徴を有σる。

［発明の実ｍ例１ 以下本発明を第１図に示す−実施例を参照して説明Ｊる
。第１図は−・実施例のブロック図であり、第５図と同
一符号は同一あるいは相当部分を足す。

１は太陽電池であり、直列に接続された逆流ダイオード
２を介して平滑コンデンリ３及び蓄電池４がイれぞれ並
列に接続され、インバータ装置５が接続されている。イ
ンバータ５は直流を交流に交換してｔｖＪ機６を励磁し
、ポンプ（負荷）７を駆動している。１１は主回路母線
に流れる電流ｉを検出する電流検出器であり、この出力
は演ｎ回路１２を介して比較器１３に送られる。演等回
路１２では電流検出器１１の検出値：に応じた定格運転
時におｉＪる出力周波数に＋　　（ｉ）を３ｔｉ　ｆ；
＞　Ｌ　゛（いる。比較器１３はざらにインバータ装置
５から出力周波ｖｉ低信号を受け、これを演豹回路１２
からの入力１１（ｉ）と比較しで、始動用制御回路１０
に出力する。この出ツノに応じて始動用制御回路１０は
インバータ装置５に起Ｖノ指令を出づ。

次に」上述した一実施例の動作について第２図乃〒第３
図を参照して説明する。第２図はインバータ装置の出力
周波数と太陽電池の出力゛電流との関係図であり、第３
図（ａ＞はインバータ装置の出力周波数の変化、同図（
ｂ）は電動機のトルクの変化を表わす図である。太陽光
発電装置により電動機６を起動する場合には、電動機６
が停止していることを検出する必要があるので、これを
説明する。まず主回路に接続された電流検出器１１によ
り１回路に流れている電流を検出して演算器１２に出力
する。太陽光発電装置においては太陽電池の出力電力を
最大限利用する為に日射強度に応じてインバータ装置の
出力周波数を変え太陽電池の出力電圧を一定に保つ制御
が行なわれていることにより、太陽電池の出力電流は第
２図に示す様にインバータ装置の出力周波数にほぼ比例
するから、演算器１２では電流検出器１１が検出した主
回路電流ｉに塁いて定格運転時における周波数に１（ｉ
）を演算し、比較器１３に出力する。この比較器１３に
はさらにインバータ装置５から実際の出力周波数信号ｆ
が入力される。ここで電動機６が拘束されているときに
は定格運転時に流れる電流よりも大きい拘束゛電流が流
れるので、例えば第２図に示す様に出力周波数が１１の
とき電動機６が定常運転をしていればＡ１が動伯点であ
り主回路には電流１１が流れ、拘束されていればＡ２が
動作点であり主回路には１１により大さ・４１雷流１２
が流れる。従って拘束状態にあるときには演ｉ器１２で
はＭ　流１２を検出して動作点をＡ３と誤認し周波数に
＋　　（＋２）＝Ｆ２と出力する。この様に比較器１３
では実際の周波数倍ｆ５　ｆと演Ｑ器からの出力化Ｑｋ
＋（ｉ）とを比較し、ｆ＜ｋｌ（ｉ）のときには°電動
機６が拘束状態にあると判断して始動用制御回路１０に
起動可能信号を出力する。

上述した様にして？ｔＪＪｔｆｆ６が停止していること
を検出した後、始動制御回路１０によりインバータ装置
５を制御して電ａ機６を起動させる。この起動時におけ
るインバータ装置５の出力周波数及び電動１ｆｉ６の出
力トルクを第３図を参照して説明する。第３図（ａ）は
起動時からのインバータ装置５の出力周波数の資化を示
す図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示した周波数により電
動機に生じるトルクの変化を示１図である。第３図に示
す様に起動の際には、まず起動制御回路１０の指令によ
りインバータ装置は、出力周波数を負荷７の静止摩擦ト
ルクＴｆｒ以上の出力トルクＴｌｌ１＠電動機６が出力
する周波数ｆｍまで上げて起動づる。この出力周波数ｆ
ｍは、電動機６が回転を開始するのに必要な時間ｔを予
め設定してこの時間ｔだけ供給され、その後は出力周波
数をｆｏｐに下げて定常運転させる。但しここで定常運
転に移るまでの平均出力が太陽電池の出力を超えない様
にづる。

上述した通り、本発明の一実施例によれば、負荷に容積
形ポンプ等の静止１？擦トルクの大きいものを接続した
場合には電動機の拘束状態を検出し、インバータ装置の
出力周波数を一時的に、電動機の出力イルクが負荷の静
止１ｆ擦トルク以上となる周波数まで上げることにより
、太陽光量の少ない場合にも起動させることができ、運
転可能条件が広がる。また太陽電池の出力及び°市動確
の出力を抑えることが可能である。

さらに、電動機の出力トルクが０荷の静止１ｆ擦トルク
を超えず、電動機が回転せずに電流が流れ続けることが
なくなり、電動機及びインバータ装置の負担が減少する
。また電動機の拘束状ｒＩ！を太陽光発電装置内で検出
でさる為ノズル等の外乱に対しての対策が不要である。

次に他の実施例を第４図を参照して説明する。

同図はインバータ装置５の出力周波数倍＠ｆを演算器１
４により定格運転時における主回路電流に２　（ｆ）に
換鈴して比較″ａ１３に入力し、電流検出器１１で検出
した電流ｆｉｆｆ　ｉと比較することによって電！ｅＲ
が拘束状態にあることを検出器る様にしたものであり、
同様の効果が得られる。

また、上記−実施例及び伯の実施例における演ｎ：≦１
２．１４としては、第２図に示した様に太ＰＡ電池出力
電流（ｉ）と出力周波数（ｆ）との関係を一次関数とし
いて１！７ているがその他の関数どすることも可能であ
る。

［発明の効宋１ 以上述べた通り本発明によれば、太陽光発電装置の起動
時に、インバータの出力周波数を一時的に高め、電動機
の起動トルクを負部の静止摩擦トルク以上とすることに
より、太陽電池の発電量が少ない場合にも静止１１？擦
１−ルクの大きい負荷を駆動できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明に係り、第１図は一実施例の
ブロック図第２図はインバータ装置の出力周波数と太陽
電池の出力電流の関係図、第３図（ａ）はインバータ装
置の出力周波数の変化を表わす図、同図（ｂ）は電動機
のトルクの変化を表わず図、第４同地の実施例のブロッ
ク図であり、第５図は従来のブロック図、第６図（ａ）
及び（ｂ）はそれぞれ従来例の第３図（ａ）及び（ｂ）
相当図である。 １・・・太陽電池、　２・・・逆流防止ダイオード、３
・・・平滑コンデンサ、　４・・・蓄電池、５・・・イ
ンバータ５Ａ置、　６・・・電動機、７・・・ポンプ（
負荷）、　１０・・・起動制御回路、１１・・・電流検
出器、　１２．１／１・・・演口器、１３・・・比較器
。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　　　　三　　俣　　弘　　文第　１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 太陽電池を主電源とし、インバータ装置を介して電動機
   を励磁し負荷を駆動する太陽光発電装置において、前期
   太陽光発電装置の主回路に流れる電流と前記インバータ
   装置の出力周波数とを検出して前記電動機が拘束状態に
   あることを判断し、前記電動機の起動トルクが前記負荷
   の静止摩擦トルク以上となる周波数に前記インバータ装
   置の出力周波数を所定の時間だけ引き上げて起動するこ
   とを特徴とする太陽光発電装置。