減小。其結(jié)果是，電機122成為轉(zhuǎn)矩不足，失步而停 止。
[013引如從上述可知的，在將包括電機的負(fù)載連接到太陽能電池板的情況下，當(dāng)按太陽 能電池板的最大電功率點使其工作時，工作點易于向比最大電功率點靠左側(cè)移動。其結(jié)果 是，電機的工作有可能變得不穩(wěn)定，失步而停止。
[0139] 為了將太陽能電池板101的輸出電壓限制為比太陽能電池板101在該時點輸出最 大電功率化的電壓Vm高的電壓，首先必須知道最大電功率點。作為探測最大電功率點的 方法，W往經(jīng)常使用"登山法"。"登山法"是指一點點地提高電壓來探測最大電功率點的方 法。為了實現(xiàn)"登山法"而在P-V曲線中必須侵入最大電功率點的左側(cè)。因此，當(dāng)用"登山 法"探測最大電功率點而進行MPPT的控制時，無法避免電機的工作有可能變得不穩(wěn)定、失步 而停止的不良狀況。
[0140] 而第1實施方式的電機失速防止裝置如前所述，將太陽能輸出電壓限制為比太陽 能電池板101在該時點輸出最大電功率化的電壓Vm高的電壓，因此能避免在太陽能輸出 電壓為電壓VmW下的情況下不可避免的電機122的工作的不穩(wěn)定化。因而，太陽能利用系 統(tǒng)100能有效地使用太陽能電池板101的發(fā)電能力、且能使電機122穩(wěn)定地工作。
[0141] 更優(yōu)選第1實施方式的電機失速防止裝置進行控制，使得太陽能輸出電壓V相對 于太陽能電池板101在該時點輸出最大電功率的最大電功率輸出電壓Vm和規(guī)定的正的偏 置電壓值Voffl成為
[0142]V>Vm+V〇m。
[0143] 即更優(yōu)選進行控制，使得在圖2的P-V曲線C上工作點a比點Cl靠右側(cè)存在，上 述點Cl與比最大電功率輸出電壓Vm高出偏置電壓值Voffl的電壓Vl對應(yīng)。
[0144] 該樣，設(shè)定規(guī)定的正的偏置電壓值Voff1，并進行控制使得太陽能輸出電壓V成為 V>Vm+Voffl，由此在太陽能電池板101中發(fā)生了突然的輸出變動的情況下，也能穩(wěn)定地驅(qū) 動作為負(fù)載的電機122。
[0145] 除了規(guī)定的正的偏置電壓值VofflW外，還設(shè)定規(guī)定的正的偏置電壓值Voff2和 規(guī)定的正的偏置電功率值化ffl、化ff2。在此，基于表1確定偏置電壓值VoffUVoff2和 偏置電功率值化ffl、化ff2。表1表示一般的娃類太陽能電池的特性，最大電功率點任m、 Vm)成為基準(zhǔn)。
[0146] [表 1]
[0147]
[0148] 優(yōu)選偏置電壓值Voffl設(shè)為0.ISXVm^Vofn>0.05XVm。在上述條件中，當(dāng)作 為太陽能電池使用了代表性的娃類太陽能電池時，當(dāng)為V=Vm+Voffl時太陽能電池板的輸 出電功率成為最大電功率的60 %到97 %。將偏置電壓值Voffl設(shè)為Voffl>0.05XVm,由 此充分地得到相對于太陽能電池板101的突然的輸出變動而穩(wěn)定地驅(qū)動電機122的效果。 另外，設(shè)為0. 18XVm>Voff1，由此得到能充分有效地使用太陽能電池板101輸出的電功率 的效果。
[0149] 如圖2所示，進一步優(yōu)選設(shè)定比Voffl大的正的偏置電壓值Voff2,進行控制使得 太陽能輸出電壓V相對于太陽能電池板101在該時點輸出最大電功率的最大電功率輸出電 壓Vm和規(guī)定的正的偏置電壓值VoffUVoff2成為
[0150]Vm+Voff2 >V>Vm+V〇m。
[0151] 即，將工作點a限制在點Cl和點c2之間，將太陽能輸出電壓V限制在電壓Vl和 電壓V2之間。
[0152]優(yōu)選偏置電壓值Voff2 是Voff2 >Voffl+0. 02XVm、且設(shè)為Voff2《0. 2XVm。 將偏置電壓值V〇ff2設(shè)為Voff2 >Voffl+0. 02XVm，由此得到無需過度且頻繁地變更電機 122的轉(zhuǎn)速的效果。另外，設(shè)為Voff2《0. 2XVm，由此得到能充分有效地使用太陽能電池 板101輸出的電功率的效果。
[0153] 換句話說，上述電機失速防止裝置所優(yōu)選的控制方法還可為如下所示。將點Cl的 太陽能輸出電功率設(shè)為P1，將化ffl設(shè)為正的偏置電功率值。此時，將太陽能輸出電壓V 限制為比太陽能電池板101在該時點輸出最大電功率化的最大電功率輸出電壓Vm高的電 壓，且進行控制使得太陽能輸出電功率P成為
[0 巧 4]
[015引此外，化一Poffl是P1，因此上式可改寫為
[0巧6]P<Plo
[0157] 優(yōu)選偏置電功率值化ffl設(shè)為0. 4Pm> >0. 03XPm。在上述條件中，當(dāng)作 為太陽能電池使用了代表性的娃類太陽能電池時，當(dāng)為P=化一Poffl時，太陽能電池板 的輸出電壓成為從1.18Vm到1.05Vm。將偏置電功率值化fn設(shè)為化ffl>0.03X化，由 此充分地得到相對于太陽能電池板101的突然的輸出變動而穩(wěn)定地驅(qū)動電機122的效果。 另外，設(shè)為0. 4化> 由此得到能充分有效地使用太陽能電池板101輸出的電功率的 效果。
[0158] 或者將點c2的太陽能輸出電功率設(shè)為P2,另外將化ff2設(shè)為比化ffl大的正的偏 置電功率值。此時，將太陽能輸出電壓V限制為比太陽能電池板101輸出最大電功率的電 壓Vm高的電壓，且進行控制使得太陽能輸出電功率P成為
[0巧9]化一Poff2 <P<化一化ff1。
[0160] 此外，化一Poff2是P2,因此上式可改寫為
[0161] P2 <P<Plo
[0162] 將工作點a限制在點Cl和點c2之間，由此能將太陽能電池板101的發(fā)電量維持 為高水平而更有效地使用太陽能電池板101的發(fā)電能力，且能使電機122穩(wěn)定地工作。
[0163] 將工作點a限制在點Cl和點c2之間，由此能將太陽能電池板101的發(fā)電量維持 為高水平而更有效地使用太陽能電池板101的發(fā)電能力，且能使電機122穩(wěn)定地工作。
[0164] 使用圖3說明在實施了如上所述的電機失速防止裝置所優(yōu)選的控制方法的情況 下的優(yōu)點。在圖3中描述的P-V曲線化表示某時點的太陽能電池板101的輸出特性。同 樣地在圖3中描述的P-V曲線Cb表示當(dāng)云遮住太陽、或者太陽能電池板101的一部分成為 陰影等使太陽能電池板101的輸出突然降低時的輸出特性。P-V曲線Ca、Cb的最大輸出電 功率分別是Pam、Pbm。
[0165]在P-V曲線化上的工作點aa的輸出電功率是化mW上的情況下，由于太陽能電 池板101的輸出變動而無法避免驅(qū)動電機122的電功率的降低，有可能電機122的工作變 得不穩(wěn)定而失步并停止。但是，如圖3所示，如果位于比點Cl靠右側(cè)的工作點aa的輸出電 功率比P-V曲線Cb的最大輸出電功率Pbm小，則P-V曲線化上的工作點aa移動到P-V曲 線Cb上的工作點油，維持電機122的穩(wěn)定工作。
[016引該樣，將太陽能輸出電壓V限制為比太陽能電池板101在該時點輸出最大電功率 的最大電功率輸出電壓Vm高的電壓，且設(shè)定規(guī)定的正的偏置電功率值化ffl，進行控制使 得太陽能輸出電功率P成為P<化一化ffl，由此在太陽能電池板101中存在突然的輸出 變動的情況下，也能穩(wěn)定地驅(qū)動作為負(fù)載的電機122。
[0167] 優(yōu)選偏置電功率值化ffl設(shè)為0. >0. 03XPm。將偏置電功率值化ffl 設(shè)為0. 4化> > 0. 03XPm，由此充分地得到相對于太陽能電池板101的劇烈的輸出 變動而穩(wěn)定地驅(qū)動電機122的效果。另外，設(shè)為0. 4化> 由此得到能充分有效地使 用太陽能電池板101輸出的電功率的效果。
[0168] 在此，說明最大電功率點cm的最大電功率輸出電壓Vm和最大輸出電功率化的確 定方法。
[0169] W往，通過登山法等方法實際探測最大電功率點cm,實際測量最大電功率輸出電 壓Vm和最大輸出電功率化。但是該方法在探測最大電功率點cm的階段或者到達了最大電 功率點cm的階段的情況下電機122的工作有可能變得不穩(wěn)定而失步，因此是不恰當(dāng)?shù)摹?br>[0170] 為了確定最大電功率輸出電壓Vm,只要預(yù)先掌握太陽能電池板101的特性、確定 最大電功率輸出電壓Vm即可。此外，優(yōu)選當(dāng)確定最大電功率輸出電壓Vm時，進行基于日照 強度的校正?？赏ㄟ^追加日照儀、根據(jù)某時點的輸出電壓和輸出電功率來推定日照強度等 方法來進行基于日照強度的校正。
[017。 但是，太陽能電池板101的最大電功率輸出電壓Vm隨著溫度而變化，因此優(yōu)選根 據(jù)由溫度傳感器102和溫度傳感器電路115測定的太陽能電池板101的溫度來校正最大電 功率輸出電壓Vm。由此，能更準(zhǔn)確地掌握最大電功率點cm的最大電功率輸出電壓Vm,更可 靠地防止電機122的工作的不穩(wěn)定化或失步、且能更高效地使用太陽能電池板101輸出的 電功率。
[017引可如下所示進行上述最大電功率輸出電壓Vm的校正。例如在太陽能電池板101是 一般的娃結(jié)晶類太陽能電池的情況下，當(dāng)溫度上升rC時，輸出電壓降低約0. 35%。因而， 如果太陽能電池板101的最大電功率輸出電壓Vm是30V，則在溫度上升了 10°C的情況下， 電壓降低3. 5%、即降低1. 05V，因此能將最大電功率輸出電壓Vm設(shè)為28. 95V。
[0173] 最大輸出電功率化隨著日照強度而變化，因此為了確定最大輸出電功率化需要 進行如下推定。即，測定某時點的電機122的轉(zhuǎn)速和太陽能輸出電壓V，由此能推定該時點 的P-V曲線。能根據(jù)推定出的P-V曲線推定最大輸出電功率化。后面詳細(xì)地說明該方法。
[0174](從日出到日落的期間內(nèi)的電機轉(zhuǎn)速的變化）
[0175] 在圖4中表示從日出到日落的期間內(nèi)的太陽能利用系統(tǒng)100的電機122的消耗電 功率如何變化。如果忽略由環(huán)境或熱負(fù)載的變化造成的電機消耗電功率的變化，則圖4的 電機消耗電功率的變化也表示電機122的轉(zhuǎn)速的變化。
[0176] W往在W太陽能電池板為電源的保冷箱中，壓縮機的電機的轉(zhuǎn)速是固定的。目P，當(dāng) 從日出后不久太陽能電池板的輸出成為固定值W上時，保冷箱的壓縮機開始工作。壓縮機 的電機的轉(zhuǎn)速一直是固定的直至日落前太陽能電池板的輸出不足且電機停止為止。由于電 機的轉(zhuǎn)速是固定的，所W如圖4所示負(fù)載的利用電功率也是固定的。
[0177] 另一方面，保冷箱120從太陽能電池板101供給壓縮機121的電機122所需的電 功率的一部分或者全部而工作。根據(jù)對太陽能電池板101照射的日照強度的增減，電機122 的轉(zhuǎn)速也增減。如圖4所示，電機122從日出后經(jīng)過較短時間后開始低速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速隨著日 照強度增加而階段性地提高。在太陽的正午時點的前后，電機122的轉(zhuǎn)速成為固定的，電機 122的消耗電功率也成為固定的，其原因是，電機122的轉(zhuǎn)速已達到最高轉(zhuǎn)速。之后，隨著日 照強度減小，電機122的轉(zhuǎn)速階段性地降低，當(dāng)日照強度降低到也無法維持電機122的最低 轉(zhuǎn)速的水平時，電機122停止。
[0178] 該樣，雖然同樣地將太陽能電池板設(shè)為電源，但如果將現(xiàn)有的保冷箱與保冷箱120進行比較，則可知保冷箱120更多地使用在圖4中用斜線示出的量的電功率。目P，根據(jù)對太 陽能電池板101照射的日照強度的增減使電機122的轉(zhuǎn)速增減，由此在早晚的日照強度弱 的時間段內(nèi)也能使壓縮機121工作。并且，在白天的日照強度強的時間段內(nèi)能提高電機122 的轉(zhuǎn)速并使壓縮機121強有力地運轉(zhuǎn)。由此，能更多地使用太陽能電池板101輸出的電功 率，能將保冷室123保持為更低溫度。
[0179] 保冷箱構(gòu)成太陽能利用系統(tǒng)的一環(huán)具有下面的意義。
[0180] 在保冷箱的情況下，與空氣調(diào)節(jié)機相比壓縮機的壓縮率顯著地高。其原因是，與將 房屋的溫度降低數(shù)°c程度即可的空氣調(diào)節(jié)機相比，在保冷箱的情況下，需要將保冷室的溫 度從室溫起降低數(shù)十°c。因此，在驅(qū)動保冷箱的壓縮機的電機中，在其旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)發(fā)生非常 大的轉(zhuǎn)矩變動。如已描述的，電機的轉(zhuǎn)矩變動有可能使電機的工作不穩(wěn)定而引起失步。因 而，如現(xiàn)有的將太陽能電池板設(shè)為電源的保冷箱那樣預(yù)先將電機的轉(zhuǎn)速設(shè)為固定的，在太 陽能電池板的輸出時間段的大部分中太陽能電池板的最大輸出電功率超過電機的消耗電 功率，所W可W說在電機的穩(wěn)定工作方面是合理的。
[0181] 進一步說明的話，具備根據(jù)對太陽能電池板照射的日照強度的增減而增減電機的 轉(zhuǎn)速的構(gòu)成的保冷箱起到優(yōu)于上述現(xiàn)有的保冷箱的效果。
[0182] 太陽能電池板無法進行夜間發(fā)電，因此保冷箱的壓縮機不得不在夜間休止。另一 方面，食品或藥品等儲藏品一旦冷卻后，即使是臨時地也必須避免回到規(guī)定溫度W上的溫 度。該是對空氣調(diào)節(jié)機或累而言不存在的制約。因此，在白天被冷卻的食品或藥品等儲藏品 或蓄冷劑在夜間釋放冷熱，由此在夜間也將保冷室內(nèi)保持在規(guī)定溫度W下是非常重要的。
[0183] 如果設(shè)為根據(jù)對太陽能電池板照射的日照強度的增減而增減電機的轉(zhuǎn)速，則在早 晚的日照強度弱的時間段內(nèi)也能驅(qū)動電機并延長電機的驅(qū)動小時數(shù)。另外，能在白天的日 照強度強的時間段內(nèi)增加電機的轉(zhuǎn)速并強有力地使保冷室冷卻。由此，能增大儲藏品或蓄 冷劑儲存的冷熱量，在夜間也能較大地保持與周圍環(huán)境的溫度差。
[0184] 如從W上可知的，在通過用太陽能電池板輸出的電功率工作的電機來驅(qū)動壓縮機 的保冷箱中，進行根據(jù)照射太陽能電池板的日照強度的增減而增減電機的轉(zhuǎn)速的控制起到 將由保冷箱儲藏的食品或藥品等的溫度在夜間也能保持在規(guī)定溫度W下的特別的效果。另 夕F，起到用比較小型的太陽能電池板也能應(yīng)急的特別的效果。
[0185] 在圖4中，太陽能電池板的最大輸出電功率與利用電功率在任何時點均不一致。 其原因是，如圖2所示，將工作點a限制為點cm的右側(cè)、W及包括DC-DC轉(zhuǎn)換器111和逆變 器112的控制部110的電功率傳送效率不是100%。
[0186] 基于圖5~圖8說明在太陽能電池板101的最大輸出電功率和電機122的最大消 耗電功率之間什么樣的關(guān)系是優(yōu)選的。
[0187] 電機122的最小轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速典型地設(shè)為最小轉(zhuǎn)速是1，50化pm，最大轉(zhuǎn)速是5， 000巧m。最小轉(zhuǎn)速與最大轉(zhuǎn)速之比是3:10。當(dāng)使用忽略由環(huán)境或熱負(fù)載的變化造成的電 機消耗電功率的變化、電機的消耗電功率與轉(zhuǎn)速成比例的近似法時，電機122的最小消耗 電功率與最大消耗電功率之比也成為3 ; 10。
[018引圖5表示太陽能電池板的發(fā)電峰值電功率為0. 4、電機的最大消耗電功率為1. 0、 電機的最小消耗電功率為0. 3(數(shù)字均是指數(shù)）的情況下的、太陽能電池板的最大發(fā)電功率 (最大電功率點的發(fā)電功率）和電機的消耗電功率（利用電功率）的時間變化。此外，太陽 能電池板的發(fā)電峰值電功率是指在太陽為正午時的太陽能電池板的最大發(fā)電功率。
[0189] 在圖5中，在日出后和日落前的長時間內(nèi)完全無法使用太陽能電池板產(chǎn)生的電功 率。其原因是，太陽能電池板的發(fā)電功率沒有達到電機的最小消耗電功率。圖5的斜線部 是能利用電功率的期間，其面積表示用電量。
[0190]圖6表示在太陽能電池板的發(fā)電峰值電功率是1.0、電機的最大消耗電功率是 1. 0、電機的最小消耗電功率是0. 3的情況下的、太陽能電池板的最大發(fā)電功率和電機