JPWO2015025557A1 - 太陽光エネルギー利用システム - Google Patents
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Abstract
Description
太陽光エネルギー利用システムの第1実施形態を図1から図5に示す。太陽光エネルギー利用システム1は、ソーラーパネル10、ソーラーパネル10が発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ部20、及びインバータ部20から供給される交流電力によって駆動されるモータ30を備える。モータ30は保冷庫、空気調和機、ポンプなど様々な機器の動力源として用いられる。なお本明細書ではソーラーパネル10が出力した直流電力のことを「ソーラー出力電力」、その出力電圧を「ソーラー出力電圧」、その出力電流を「ソーラー出力電流」と呼称することがある。
・回転数を増加させ、ΔVが許容値未満であれば次回も回転数増加。
・回転数を増加させ、ΔVが許容値以上であれば回転数を元の回転数に戻し、次回は回転数を減少。
・回転数を減少させ、ΔVが許容値未満であれば回転数を元の回転数に戻し、次回は回転数を増加。
・回転数を減少させ、ΔVが許容値以上であれば、さらに回転数を減少させ、ΔVが許容値未満となるまで回転数の減少を繰り返す。ΔVが許容値未満となれば回転数を元の回転数に戻し、次回は回転数を増加。
などとすることができる。
・回転数の増加(減少)を続けながら、入力電圧をモニタリング。入力電圧がV1−ΔVとなるまで(V1+ΔVとなるまで)、増加(減少)を続ける。
・どれだけの回転数増加(減少)を行ったか(=ΔRPM)によって、最大電力点までのマージンを推測する。ΔRPMが所定値以上であれば最大電力点まで余裕があるのでさらに回転数を上げる。ΔRPMが所定値未満であれば、最大電力点に十分近いため、回転数を下げる。
太陽光エネルギー利用システムの第2実施形態を図6に示す。第2実施形態はモータ30の回転数増減のシーケンスが第1実施形態と異なる。第1実施形態ではモータ30の回転数を増減させた後、変化後の回転数を適当な時間間隔の間維持する、すなわち、モータ30の回転数を間欠的に増減させるというのが基本的なシーケンス構成であった。第2実施形態では、モータ30の回転数の増減を、増加から直ちに減少に転じ、また減少から直ちに増加に転じるといった具合に、時間を置かずに連続的に進めることが特徴となっている。
太陽光エネルギー利用システムの第3実施形態を図7及び図8に示す。第3実施形態も、第1実施形態及び第2実施形態と同様に、モータ30の回転数を間欠的ないし連続的に増減させてモータ動作点から最大電力点までのマージンを推測するのであるが、測定のパラメータとしてソーラー出力電圧でなくソーラー出力電流が選択されている。
・K×|ΔI|>I1であれば、モータ動作点から最大電力点cmまでまだ余裕があると判断し、モータ30の回転数を増加させる。
・K×|ΔI|≦I1であれば、モータ動作点が最大電力点の近傍に到達したと判断し、モータ30の回転数を減少させる。
なお、上記の数式において、I1に代え、I2や、I1とI2の平均値などを用いてもよい。
太陽光エネルギー利用システムの第4実施形態を図9及び図10に示す。第4実施形態も、これまでの実施形態と同様に、モータ30の回転数を間欠的ないし連続的に増減させてモータ動作点から最大電力点までのマージンを推測する。但し測定のパラメータとしてソーラー出力電力が選択されている。
・K×ΔV>ΔPであれば、モータ動作点から最大電力点cmまでまだ余裕があると判断し、モータ30の回転数を増加させる。
・K×ΔV≦ΔPであれば、モータ動作点が最大電力点の近傍に到達したと判断し、モータ30の回転数を減少させる。
太陽光エネルギー利用システムの第5実施形態を図11から図13に示す。第5実施形態は、ソーラーパネル10とインバータ部20の間にDC−DCコンバータ40を設けたことを特徴としている。DC−DCコンバータ40を例えば昇圧コンバータとすることにより、ソーラー出力電圧がモータ30の駆動に必要な電圧に届かなくても、ソーラー出力電力さえ十分であれば、ソーラー出力電圧をモータ30の駆動に必要な電圧に昇圧して、モータ30を動作させることができる。
太陽光エネルギー利用システムの第6実施形態を図14に示す。第6実施形態は、第1から第5のいずれかの実施形態の太陽光エネルギー利用システムであって、保冷庫や空気調和機のような温度管理を目的とする機器に、温度モニタリング機能を付加したものである。従って、図示はしないものの、第6実施形態の太陽光エネルギー利用システムは第1から第5までの実施形態が備えていた構成要素を備えている。
(a)回転数増加後、
・目標温度未達且つΔV小(最大電力点までのマージン大)の場合のみ、次回も回転数を増加させる。
・目標温度超過、またはΔV大(最大電力点までのマージン小)の少なくとも一方が観測された場合は、回転数を元の回転数に戻した上で、次回は回転数を減少させる。
(b)回転数減少後、
・目標温度未達且つΔV小(最大電力点までのマージン大)の場合のみ、回転数を元の回転数に戻した上で次回は回転数を増加させる。
太陽光エネルギー利用システムの第7実施形態を図15に示す。第7実施形態は、電源として、ソーラーパネル10と、電池等の別電源50とを併用している。図15では、電池からなる別電源50が、ソーラーパネル10からの出力部にダイオード51を介して接続されている。別電源50としては、ソーラーパネル10の最大電力点電圧Vmpよりも低い電圧のものが用いられる。別電源50は脱着可能であり、太陽光エネルギー利用システム1は別電源50の有無に関わらず動作可能である。
第1実施形態及び第2実施形態の太陽光エネルギー利用システム1ではソーラーパネル10の出力電圧をモニタリングするソーラー出力電圧モニタリング部24がモニタ部として機能する。第3実施形態ではソーラーパネル10の出力電流をモニタリングするソーラー出力電流モニタリング部25がモニタ部として機能する。第4実施形態はソーラー出力電圧をモニタリングするソーラー出力電圧モニタリング部24とソーラー出力電流をモニタリングするソーラー出力電流モニタリング部25を備え、ソーラー出力電圧とソーラー出力電流からソーラー電力を導出して出力モニタを行っている。ソーラー出力電圧をモニタリングするモニタ部を採用するか、ソーラー出力電流をモニタリングするモニタ部を採用するか、ソーラー出力電力をモニタリングするモニタ部を採用するかは、状況に応じて任意に選択することができる。
10 ソーラーパネル
20 インバータ部
21 インバータ回路
22 制御部
23 キャパシタ
24 ソーラー出力電圧モニタリング部
25 ソーラー出力電流モニタリング部
30 モータ
40 DC−DCコンバータ
41 フォトカプラ
42 固定デューティ供給部
50 別電源
Claims (5)
- 太陽光エネルギー利用システムであって、以下の通り構成されるもの:
ソーラーパネルと、
前記ソーラーパネルが出力する電力により駆動されるモータと、
前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路の入力ないし出力をモニタリングするモニタ部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、前記ソーラーパネルの出力電圧が最大電力点電圧を超える電圧を維持するように前記モータ駆動回路を制御する制御モードを有し、
前記制御モードにおいては、前記制御部は、前記モータの回転数を所定タイミングで反復して変化させる制御を行う。 - 請求項1に記載の太陽光エネルギー利用システムであって、以下の通り構成されるもの:
前記モータはインバータ制御モータであり、前記モータ駆動回路はインバータ回路であること、及び、
前記インバータ回路と前記ソーラーパネルとの間にDC−DCコンバータが配置されている。 - 請求項2に記載の太陽光エネルギー利用システムであって、以下の通り構成されるもの:
前記DC−DCコンバータは1次側スイッチング部、トランス、及びMOSFETからなる2次側整流部より成り、
前記制御モード中は前記1次側スイッチング部のスイッチングを略固定デューティにて行うとともに、前記2次側整流部を前記1次側スイッチング部との相補動作で同期整流させる。 - 請求項3に記載の太陽光エネルギー利用システムであって、以下の通り構成されるもの:
前記トランスは3次巻線を有し、前記制御部の駆動電力は前記3次巻線より供給される。 - 請求項1から4のいずれかに記載の太陽光エネルギー利用システムであって、以下の通り構成されるもの:
前記制御モードは前記インバータ回路の入力電圧が所定値以上の時に実行される。
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