变速电机的控制装置制造方法及图纸

变速电机的控制装置以太阳能电池的短路电流确定接收的光照量，并以开路电压确定太阳能电池的电池片温度，从而产生满足所说太阳能电池输出条件最佳负载电流的电流控制信号．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于以太阳能电池为驱动电源的变速电机的控制装置，在其控制下电机可高效率地工作。近来，已经有用太阳能电池作为电源驱动水泵在沙漠中进行灌溉和类似工作。使用太阳能电池的最大优点是输电和配电都很容易，并且这种电池并不昂贵。因此，如果今后太阳能电池的价格再降低，这种水泵可望很快得到普及。现把使用太阳能电池的常规装置的结构叙述如下。用于这种类型变速电机的常规装置如图1所示，图1中参照号1表示变速电机（以下就称为电机），例如是一台灌溉用电机（交流电机）。主电路2用于将直流反变换为交流以驱动电机1。太阳能电池3由单片电池以及类似的电池构成，根据太阳光照量等情况产生电源电压。控制器4的作用是控制主电路2，使电机变速运转。控制器4由启动开关控制，并按速度设置器6所设定的速度控制主电路2。如上所述，在常规装置工作中，当启动开关5动作并命令工作开始时，按照速度设置器6设定的速度值，控制器4就对主电路2中的一个开关元件进行开关控制。此时，根据太阳光照量和类似条件，太阳能电池3产生直流电压，并由主电路2将直流转变为交流。如果交流电压值大于电机1启动所需的电压值，电机便开始工作并驱动水泵。在此情况下，电机的旋转速度越高，电能的利用越有效。然而，如果水泵工作在满载状态（在最大转速）而同时光照量很小，太阳能电池3的电压就明显下降，使输出不足或控制器4停止工作。通常，如图2B所示，在空载条件下太阳能电池3的开路电压Voc很少受光照量的影响，并总显示为一个高的恒定电压。因此，一个负载在真正接至电池之前，输出电-->压是不确定的。根据此理由，电机应选择在太阳光照强的时候启动工作。然而，如果光照量很小，即使输出电流很小，输出电压同样会大幅度跌落。由于变速电机常规控制器的上述结构，在启动电机前掌握光照量是十分困难的。此外，如果在启动时光照量不足，输出电压在刚启动时立刻下降，从而不能给电机提供足够的启动转矩，使电机不能启动。此外，甚至在电动机运转中光照量有所改变，由于不能控制太阳能电池的输出电流，结果能使太阳能电池的输出电压保持在高于某固定值的一个值上。又如果光照量不足，太阳能电池的输出电压会大幅度下降，结果使太阳能电池不利地降低了其效率，并且使电机不可能运转。本专利技术是要消除上述现有技术中的缺点，并且本专利技术的目的是提供一种变速电机的控制装置，它通过用太阳能电池的短路电流来确定接收的光照量，用开路电压来确定太阳能电池的电池温度，并根据所接收的光照量来补偿一个电流控制信号，使电机以满足太阳能电池输出条件的最佳负载电流工作。图1是表示变速电机常规控制装置的方框图。图2A是图1中太阳能电池的特性曲线。图2B表示图1中太阳能电池的短路电流和光照量之间的关系。图2C表示图1中开路电压和电池温度之间的特性。图3是按照本专利技术变速电机控制装置推荐的实施新型的方框图。图4是图3中主要部分的波形曲线图。参照图3，下面将说明本专利技术的一个推荐的实施新型，图中参照号1～3表示图1中相同号所表示的相同部件。参照号4表示控制器用于接收频率信号以使电机1工作和驱动主电路2。短路开关7a间断地短路，使太阳能电池3与电流互感器7b形成串联。短路电流检测器7c用于在短路开关7a接通时从电流互感器7b检测短路电流，-->并通过连续电流变换器7d产生电流控制信号使电机1以最大功率工作。这样，短路电流检测单元7是由上述的短路开关7a到电流变换器7d构成。电流互感器8a和负载电流检测器8b形成负载电流检测单元8，检测从太阳能电池到主电路2的负载电流。调节单元9用于计算和设置旋转速度，使负载电流按照短路电流检测单元7的电流控制信号而改变，并为控制电路4提供频率控制信号。参照号10表示温度补偿单元，它包括与检测开关10f串联后与太阳能电池并联的电压检测器10a，变换器10b用于将电压检测器10a的输出变换为温度并产生补偿信号，补偿器10c产生电流控制信号，并以短路电流检测单元7的电流控制信号为补偿信号补偿其产生的电流控制信号，断路开关10d用于断开负载以便检测开路电压，二极管10e用于在短路开关7a接通时防止自负载侧来的反向电流。在说明推荐的实施新型的工作之前，将先讨论太阳能电池3的光照量一一功率特性。太阳能电池3具有如图2A所示的光照量一一功率特性，所以，为了高效率工作，必须使电机在任何时候都工作在最大功率点。如图2B所示，太阳能电池3的特性就是开路电压Voc随光照量的变化特性，因此，光照量一一功率特性也随光照量而变化，如光照量＃1、＃2和＃3所示。据此，按照本专利技术，光照量一一功率特性要根据接收到的光照量来确定，并由电池温度特性进行补偿，因此可使负载电流达到最大功率的工作状态，并使电机1高效率地工作。此外，根据本专利技术，用太阳能电池3的短路电流可预测接收的光照量。这就是说，在一定的电池温度条件下，光照量与短路电流实质上是成正比。所以从短路电流可以方便地预测光照量。在这个联接中，因为太阳能电池3具有这样的特性，它既不会使电流在短路中随便流-->动，又不使电池损坏，所以可用短路电流作为预测所接收光照量的手段。下面参照图3来叙述推荐的实施新型的工作情况。短路检测单元7中的短路开关7a间断地接通，与此同时，经过电流互感器7b的太阳能电池3的短路电流便被短路电流检测器7c检测到。之后，电流变换器7d以短路电流预测所接收的光照量，并产生出电流控制信号。另一方面，在短路开关7a接通时间以外的时间里，温度补偿单元10按下列方式间断地检测太阳能电池3的开路电压。这就是说，最初断路开关10d如图4所示间断地断开，与此同时，负载侧的主电路2在电气上不与太阳能电池3联接。与断路开关10d的断路操作相关的是检测开关10f接通如图4所示，此时太阳能电池3在此短路条件下与电压检测器10a联接。因为电压检测器10a是一个阻抗非常高的检测器，所以在检测太阳能电池3的开路电压Voc时，太阳能电池3内基本上没有电流流动。如图2C所示，按照开路电压变化率和太阳能电池3电池温度之间的特性，从检测到的开路电压可变换出电池温度，于是变换器10b能测出并保持这电池温度。然后，从电池温度可算出电流控制信号的补偿值，并从短路电流检测单元7对补偿单元10c送出电流控制信号，且在补偿单元10c中进行补偿。另一方面，借助电流互感器8a，负载电流检测器8b检测出负载电流，并从负载电流检测单元8提供负载电流信号。此后，调节单元9对这个负载电流信号进行计算，使太阳能电池3的输出电流成为最佳，根据已补偿的电流控制信号把电机1的速度控制信号送到控制电路4。主电路2中的一个开关元件便根据控制电路4的速度控制信号来控制开与关。因此，电机1可在不同速度下工作且不失去根据太阳能电池3接收的光照量所决定的输出，且可以高效率地工作。-->虽然在这里推荐的实施新型中，电机1使用的是变速电机，但也可代替使用无电刷的直流电机和类似的电机，并可显示出与推荐的实施新型中同样的效果。此外，虽然图中表示的短路开关7a是用机械触点，其它任何具有开关作用的开关装置也可应用，也可显示出与推荐的实施新型中同样的效果。此外，在推荐的实施新型中，电流互感器8a加在太阳能电池3到主电路2之间的电力输送线上，为了检测负载电流而检测直流电流。然而，当然允许把电流互感器8a加在从主电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变速电机的控制装置，它包括：控制电路为适用太阳能电池驱动的变速电机提供速度控制信号；短路开关与所说的太阳能电池并联；电流互感器用于检测在所说的短路开关接通时流动的所说太阳能电池的短路电流；电流变换单元用于从所说的电流互感 器检测的所说短路电流来确定所说太阳能电池接收的光照量，并根据接收的所说光照量产生出预定的电流控制信号；电压检测器与所说太阳能电池并联，用于检测所说太阳能电池的开路电压；变换器用于根据所说电压检测器检测出所说的开路电压变换出所说太阳能 电池的温度；补偿器用于根据所说温度补偿所说电流控制信号；负载电流检测单元用于检测所说变速电机的负载电流和产生负载电流信号；和调节单元用于根据补偿的所说电流控制信号和所说负载电流信号为所说控制电路提供速度控制信号。

【技术特征摘要】
1、一种变速电机的控制装置，它包括：控制电路为适用太阳能电池驱动的变速电机提供速度控制信号；短路开关与所说的太阳能电池并联；电流互感器用于检测在所说的短路开关接通时流动的所说太阳能电池的短路电流；电流变换单元用于从所说的电流互感器检测的所说短路电流来确定所说太阳能电池接收的光照量，并根据接收的所说光照量产生出预定的电流控制信号；电压检测器与所说太阳能电池并联，用于检测所说太阳能电池的开路电压；变换器用于根据所说电压检测器检测出所说的开路电压变换出所说太阳能电池的温度；补偿器用于根据所说温度补偿所说电流控制信号；负载电流检测单元用...

【专利技术属性】
技术研发人员：长南克彦，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]