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JP2001217445A - 追尾型太陽光発電装置及びその内蔵時計の誤差修正方法 - Google Patents

追尾型太陽光発電装置及びその内蔵時計の誤差修正方法

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Publication number
JP2001217445A
JP2001217445A JP2000022608A JP2000022608A JP2001217445A JP 2001217445 A JP2001217445 A JP 2001217445A JP 2000022608 A JP2000022608 A JP 2000022608A JP 2000022608 A JP2000022608 A JP 2000022608A JP 2001217445 A JP2001217445 A JP 2001217445A
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JP
Japan
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time
clock
error
sun
power generation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000022608A
Other languages
English (en)
Inventor
Masatoshi Shibata
匡利 柴田
Yukio Suzuki
幸夫 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2000022608A priority Critical patent/JP2001217445A/ja
Priority to US09/919,578 priority patent/US6465725B1/en
Publication of JP2001217445A publication Critical patent/JP2001217445A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
    • G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
    • G01S3/7861—Solar tracking systems
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

(57)【要約】 【課題】時計の誤差を自動的に修正することのできる追
尾型太陽光発電装置及びその内蔵時計の誤差修正方法を
提供する。 【解決手段】時刻を計時する時計２１と太陽方向を表す
信号を出力する太陽方向センサ１８とを備え、制御装置
２０は、時計で計時している時刻に基づいて太陽が南中
に到達する第１時刻を計算し、太陽方向センサからの信
号に基づいて南中方位を検出し、南中方位が検出された
時の第２時刻と上記第１時刻との差に基づいて時計を修
正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、追尾型太陽光発電
装置及びその内蔵時計の誤差を修正する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、追尾型太陽光発電装置が知られて
いる。この追尾型太陽光発電装置は、例えば図４に概念
的に示すように、方位角Ａ方向及び仰角Ｚ方向に回動可
能に支持された発電モジュール１２を備えている。ま
た、この追尾型太陽光発電装置は、図示は省略するが、
発電モジュール１２と一緒に回動する太陽方向センサ、
時計及び制御装置を備えている。太陽方向センサから得
られる太陽方向を表す信号は制御装置に供給される。
【０００３】この従来の追尾型太陽光発電装置では、次
の２つの方法を用いて太陽方向が検出される。第１の方
法では、追尾型太陽光発電装置が設置されている位置
（経度及び緯度）、年月日及び時刻に基づく計算により
太陽方向が検出される。この場合、年月日及び時刻は時
計から得られる。第２の方法では、太陽方向センサから
の信号に基づいて太陽方向が検出される。
【０００４】この従来の追尾型太陽光発電装置は以下の
ように動作する。即ち、運転開始時刻（例えば日の出時
刻）が到来すると、先ず、発電モジュール１２が太陽方
向に向けられる。即ち、制御装置は、第１の方法を用い
て太陽方向を検出し、この検出された方向に発電モジュ
ール１２を回動させる。
【０００５】その後の定常運転では、太陽が雲に隠れて
いる時は、第１の方法を用いて所定時間間隔で太陽方向
を検出し、隠れていなければ、第２の方法を用いて所定
時間間隔で太陽方向を検出する。そして、これらの検出
結果に基づいて発電モジュール１２の受光面が太陽に向
くように上記所定時間間隔で発電モジュール１２を回動
させる。これにより、発電モジュール１２の受光面が常
に太陽に垂直に対向するように、つまり発電モジュール
１２が太陽を追尾するように制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した時
計として家庭用時計と同様の水晶発振時計が使用され
る。この時計の誤差（発振安定度）は、周囲気温が１０
゜Ｃ〜３０゜Ｃであれば、１１ｐｐｍ（１秒／日に相
当）である。また、周囲気温が−４０゜Ｃ〜８５゜Ｃで
あれば、１５０ｐｐｍ（１３秒／日）であり、これを年
間の誤差に換算すると８０分／年間である。
【０００７】このような誤差が発生すると、発電モジュ
ール１２の受光面の方向が、実際の太陽方向とズレてし
まう。例えば、時計が２分５０秒だけ遅れている場合、
図５に示すように、計算により求められた南中時刻（子
午線通過時刻ともいう）は１１時４０分３０秒であるの
に対し、太陽方向センサによる追尾時に発電モジュール
１２の受光面が真南を向いた時刻は１１時４３分２０秒
であるといった状態が発生しうる。このズレが大きくな
ると、第１の方法で検出された太陽方向に基づく制御か
ら第２の方法で検出された太陽方向に基づく制御に切り
替えられた場合に、太陽が太陽方向センサの視野角から
外れてしまう事態が発生し、追尾不可能になる場合があ
る。
【０００８】このような時計の誤差は、人が追尾型太陽
光発電装置が設置されている場所に赴いて手動で修正す
ることもできる。しかし、追尾型太陽光発電装置の設置
場所が遠隔地である場合は種々の困難が発生する。
【０００９】そこで、本発明の目的は、時計の誤差を自
動的に修正することのできる追尾型太陽光発電装置及び
その内蔵時計の誤差修正方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に係
る追尾型太陽光発電装置は、上記目的を達成するため
に、時刻を計時する時計と、太陽方向を表す信号を出力
する太陽方向センサと、前記時計で計時している時刻と
前記太陽方向センサからの信号とに基づいて検出された
前記時計の誤差に基づいて前記時計の時刻を修正する制
御装置、とを備えている。
【００１１】この第１の態様に係る追尾型太陽光発電装
置において、前記制御装置は、前記時計で計時している
時刻に基づいて太陽が所定方位に到達する第１時刻を計
算する計算手段と、前記太陽方向センサからの信号に基
づいて前記所定方位を検出する検出手段と、前記検出手
段が前記所定方位を検出した時の第２時刻と前記計算手
段で計算された第１時刻との差に基づいて前記時計を修
正する修正手段、とを含むように構成できる。
【００１２】この場合、前記検出手段は、更に、前記所
定方位の検出を、前記計算手段で計算された第１時刻の
前後の所定の時間内で行う手段を含むように構成でき
る。また、前記修正手段は、前記所定の時間内を除く時
間帯で前記時計を修正する手段を含むように構成でき
る。更に、前記補正手段は、前記修正手段は、前記差が
所定値以上になった時に前記時計を修正する手段を含む
ように構成できる。
【００１３】また、本発明の第２の態様に係る追尾型太
陽光発電装置の内蔵時計の誤差修正方法は、上記と同様
の目的で、時計で計時している時刻と太陽方向センサか
らの信号とに基づいて前記時計の誤差を検出すること
と、該検出された誤差に基づいて前記時計の時刻を修正
すること、とを含んで構成されている。
【００１４】この第２の態様に係る追尾型太陽光発電装
置の内蔵時計の誤差修正方法において、前記誤差を検出
することは、前記時計で計時している時刻に基づいて太
陽が所定方位に到達する第１時刻を計算することと、前
記太陽方向センサからの信号に基づいて前記所定方位を
検出することと、前記所定方位が検出されたされた時の
第２時刻と前記計算された第１時刻との差に基づいて前
記時計の誤差を検出すること、とを含むように構成でき
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で
は、本発明における「所定方位」として太陽の南中方
位、即ち追尾型太陽光発電装置が設置されている位置の
子午線の方位を用いるが、本発明における「所定方位」
はこれに限らず任意の方位とすることができる。
【００１６】一般に、地球表面上の或る位置における太
陽方向は、図３に示すように、天頂角Ｚ（その位置での
垂直線と太陽方向とのなす角度）と南中時をゼロとする
方位角Ａとで定義でき、下記式（１）〜（４）が成り立
つ。 cosＺ＝cosＤ'×cosＬ'＋sinＤ'×sinＬ'×cosＨ…式（１） tanＡ＝(sinＤ'×sinＨ)／(sinＤ'×cosＬ'×cosＨ−cosＤ'×sinＬ')…式（ ２） cosＤ'＝sin23.5゜×sin((360゜×n日)／365.25日)…式（３） Ｈ＝(360゜/24時間)×t時間…式（４） ここで、Ｌ'は観測位置の緯度Ｌの余角であり、ｎは春
分からの経過日数であり、ｔは南中時刻からの時間であ
って負は午前、正は午後を表す。
【００１７】ここで、式（２）及び（４）を参照する
と、ｔ＝０（南中時刻）では、方位角Ａは必ずゼロ（Ａ
＝０）になる。従って、この実施の形態では、発電モジ
ュールの方位角が南中を示した時を南中時刻とみなして
時計を修正する。
【００１８】以下、具体的に説明する。図１は、本発明
の実施の形態に係る追尾型太陽光発電装置の構成示す図
である。この追尾型太陽光発電装置は、支柱１０に回動
自在に支持されたフレーム１１に発電モジュール１２が
取り付けられて構成されている。この追尾型太陽光発電
装置では、発電モジュール１２で発生された電力は導線
を介してインバータ１３に供給される。インバータ１３
は、入力された直流電力を交流電力に変換する。このイ
ンバータ１３から出力される交流電力が消費に供され
る。
【００１９】また、支柱１０の下端部には、フレーム１
１全体を方位角方向に回動させるためのアジマスアクチ
ュエータ１４が設けられている。このアジマスアクチュ
エータ１４はモータ１５によって駆動される。また、支
柱１０の上端部には、フレーム１１全体を仰角方向に回
動させるためのリニアアクチュエータ１６が設けられて
いる。このリニアアクチュエータ１６はモータ１７によ
って駆動される。モータ１５及び１７は、回転方向及び
回転量の制御が容易な例えばステッピングモータで構成
されている。
【００２０】また、フレーム１１の所定部位（図１中の
上方）には、太陽方向を検出するための太陽方向センサ
１８が設けられている。この太陽方向センサ１８は、発
電モジュール１２の受光面に立てた垂線と太陽方向とが
ズレているかどうかを表す信号を出力する。この太陽方
向センサ１８からの信号は制御装置２０に供給される。
【００２１】また、制御装置２０は、何れも図示は省略
するが、ＣＰＵ（中央処理ユニット）、リードオンリメ
モリ（ＲＯＭ）から成るプログラムメモリ及びランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）から成るワークメモリを含ん
でいる。プログラムメモリは、この制御装置２０を動作
させるための制御プログラム、固定データ等を記憶して
いる。また、ワークメモリは、ＣＰＵが各種処理を行う
際のテンポラリメモリとして使用される。
【００２２】ワークメモリには、南中時刻レジスタ、誤
差時間レジスタ、仰角レジスタ、方位角レジスタ等が定
義されている。南中時刻レジスタは、時計２１が示して
いる時刻に基づいて計算により算出された南中時刻を記
憶する。誤差時間レジスタは、発電モジュール１２が南
中を向いた時に時計２１が示している時刻と南中時刻と
の差を記憶する。仰角レジスタは発電モジュール１２の
現在の仰角を記憶し、方位角レジスタは発電モジュール
１２の現在の方位角を記憶する。これら仰角レジスタ及
び方位角レジスタは、発電モジュール１２の向きが変更
される都度更新される。
【００２３】この制御装置２０には、追尾型太陽光発電
装置が設置されている位置の時刻を計時するための時計
２１が接続されている。制御装置２０は、この時計２１
からの時刻情報又は太陽方向センサ１８からの信号に基
づいてアジマスアクチュエータ１４及びリニアアクチュ
エータ１６を作動させるための追尾制御信号を生成し、
それぞれモータ１５及び１７に供給する。
【００２４】モータ１５及び１７は、この追尾制御信号
で指定された方向に指定された量だけ回転することによ
り、アジマスアクチュエータ１４及びリニアアクチュエ
ータ１６をそれぞれ駆動し、フレーム１１に取り付けら
れた発電モジュール１２を方位角方向及び仰角方向にそ
れぞれ回動させる。これにより、発電モジュール１２の
受光面を常に太陽に垂直に対向させる制御、つまり太陽
の追尾制御が可能になっている。
【００２５】次に、上記の構成において、制御装置２０
で行われる処理のうち、時計２１の誤差を修正するため
の処理（以下、「誤差修正処理」という）を、図２に示
したフローチャートを参照しながら説明する。なお、こ
の追尾型太陽光発電装置が設置されている位置の緯度及
び経度を表すデータは、追尾型太陽光発電装置を設置す
る時に、制御装置２０のワークメモリに記憶されている
ものとする。
【００２６】この誤差修正処理では、先ず、南中時刻が
算出される（ステップＳ１０）。この南中時刻は、時計
２１が示している時刻に基づいて算出される。従って、
時計２１が示している時刻に誤差が含まれる場合は、算
出された南中時刻にも誤差が含まれる。ここで算出され
た南中時刻は南中時刻レジスタに格納される。
【００２７】次いで、追尾開始処理が行われる（ステッ
プＳ１１）。この追尾開始処理では、その時点で時計２
１が示している時刻における太陽方向、具体的には太陽
方向を示す仰角及び方位角が算出され、それぞれ仰角レ
ジスタ及び方位角レジスタに格納される。その後、仰角
レジスタ及び方位角レジスタの内容に基づいて追尾制御
信号が生成され、モータ１５及び１７に供給される。こ
れにより、アジマスアクチュエータ１４及びリニアアク
チュエータ１６が駆動され、発電モジュール１２は、計
算により検出された太陽方向に向くように回動する。
【００２８】次いで、時計２１が示している現在の時刻
が、南中時刻レジスタに格納されている南中時刻の前後
１０分の範囲に在るかどうかが調べられる（ステップＳ
１２）。そして、南中時刻の前後１０分の範囲に在るこ
とが判断されると、次いで、追尾可能であるかどうかが
調べられる（ステップＳ１３）。これは、一定以上の照
度が一定時間継続して得られるかどうかを照度計（図示
しない）で計測することにより行われる。ここで、例え
ば曇天のために一定以上の照度が得られない場合、移動
する雲の塊によって太陽光が遮られることにより一定以
上の照度が間欠的にしか得られない場合等は、追尾不可
能であることが判断される。
【００２９】なお、追尾可能であるかどうかは、他の方
法で判断することもできる。例えば発電モジュール１２
から一定以上の電力が一定時間継続して得られるかどう
かを調べることにより判断することもできる。
【００３０】上記ステップＳ１３で追尾不可能であるこ
とが判断されると、シーケンスはステップＳ１２に戻
る。一方、追尾可能であることが判断されると、次い
で、太陽方向センサ１８による追尾処理が行われる（ス
テップＳ１４）。即ち、太陽方向センサ１８からの信号
に基づいて、仰角レジスタ及び方位角レジスタの内容が
更新される。その後、仰角レジスタ及び方位角レジスタ
の内容に基づいて追尾制御信号が生成され、モータ１５
及び１７に供給される。これにより、アジマスアクチュ
エータ１４及びリニアアクチュエータ１６が駆動され、
発電モジュール１２は、太陽方向センサ１８により検出
された太陽方向に向くように回動する。
【００３１】次いで、発電モジュール１２が真南を向い
たかどうかが調べられる（ステップＳ１５）。これは、
ステップＳ１４において更新された方位角レジスタの内
容が、真南の方位角を表すデータ（例えばゼロ）である
かどうかを調べることにより行われる。
【００３２】このステップＳ１５で、発電モジュール１
２が真南を向いていないことが判断されると、シーケン
スはステップＳ１２に戻る。一方、真南を向いているこ
とが判断されると、その時点の時刻が時計２１から読み
出される（ステップＳ１６）。そして、この読み出され
た時刻から南中時刻レジスタに記憶されている時刻が減
算され、誤差時間として誤差時間レジスタに記憶される
（ステップＳ１７）。その後、シーケンスはステップＳ
１２に戻り、上述したと同様の動作が繰り返して実行さ
れる。
【００３３】この繰り返し実行の過程で、ステップＳ１
２において、時計２１が示している現在の時刻が、南中
時刻の前後１０分の範囲にないことが判断されると、次
いで、誤差は２４秒以上であるかどうかが調べられる
（ステップＳ１８）。そして、２４秒以上であることが
判断されると、時計２１の誤差修正が行われる（ステッ
プＳ１９）。即ち、時計２１から読み出された時刻に誤
差時間レジスタに格納されている時間が加算され、その
結果が時計２１に再セットされる。上記ステップＳ１８
で誤差が２４秒に満たない時は時計修正処理は行われな
い。以上により誤差修正処理は終了する。
【００３４】以上説明した本発明の実施の形態によれ
ば、所定時間間隔で、内蔵される時計２１の誤差が修正
されるので、追尾型太陽光発電装置が追尾不能に陥るこ
とがない。従って、長期間の運用が可能になる。また、
時計２１の誤差を修正するための要するコストを削減す
ることができる。
【００３５】なお、上述した実施の形態では、誤差時間
の計算は、時計２１が示している現在の時刻が、南中時
刻の前後１０分の範囲内に在る場合に行うように構成し
たが、前後１０分に限定されず、時計２１の精度と誤差
修正処理が実行される周期とによって変動し得る誤差時
間の範囲内であれば任意の時間であってよい。
【００３６】また、２４秒以上の誤差がある場合にのみ
時計修正を行うように構成したが、２４秒に限定され
ず、任意の所定時間にすることができる。この場合、誤
差が或る程度の時間より大きくなるまで待って時計修正
を行うのは、太陽方向センサ１８にも誤差があるので、
太陽方向センサ１８を使用して太陽を追尾している場合
であっても僅かな誤差が生じる可能性があるからであ
る。
【００３７】更に、上述した実施の形態では、時計２１
が示している現在の時刻が、南中時刻の前後１０分の範
囲外になったときに時計修正を行うように構成したが、
その他のタイミング、例えば一日の追尾動作が終了した
ときに時計修正を行うように構成してもよい。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
時計の誤差を自動的に修正することのできる追尾型太陽
光発電装置及びその内蔵時計の誤差修正方法を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る追尾型太陽光発電装
置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した追尾型太陽光発電装置の誤差修正
処理を示すフローチャートである。
【図３】地球表面上の或る位置での太陽方向を説明する
ための図である。
【図４】従来の追尾型太陽光発電装置の構成を示す図で
ある。
【図５】時計の誤差に基づいて発生する、計算により検
出される太陽方向と太陽方向センサにより検出される太
陽方向のズレを説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 支柱 １１ フレーム １２ 発電モジュール １３ インバータ １４ アジマスアクチュエータ １５、１７ モータ １６ リニアアクチュエータ １８ 太陽方向センサ ２０ 制御装置 ２１ 時計

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 時刻を計時する時計と、 太陽方向を表す信号を出力する太陽方向センサと、 前記時計で計時している時刻と前記太陽方向センサから
    の信号とに基づいて検出された前記時計の誤差に基づい
    て前記時計の時刻を修正する制御装置、とを備えた追尾
    型太陽光発電装置。
  2. 【請求項２】 前記制御装置は、 前記時計で計時している時刻に基づいて太陽が所定方位
    に到達する第１時刻を計算する計算手段と、 前記太陽方向センサからの信号に基づいて前記所定方位
    を検出する検出手段と、 前記検出手段が前記所定方位を検出した時の第２時刻と
    前記計算手段で計算された第１時刻との差に基づいて前
    記時計を修正する修正手段、とを含む追尾型太陽光発電
    装置。
  3. 【請求項３】 前記検出手段は、更に、 前記所定方位の検出を、前記計算手段で計算された第１
    時刻の前後の所定の時間内で行う手段を含む請求項２に
    記載の追尾型太陽光発電装置。
  4. 【請求項４】 前記修正手段は、 前記所定の時間内を除く時間帯で前記時計を修正する手
    段を含む請求項３に記載の追尾型太陽光発電装置。
  5. 【請求項５】 前記修正手段は、 前記差が所定値以上になった時に前記時計を修正する手
    段を含む請求項２乃至４の何れか１項に記載の追尾型太
    陽光発電装置。
  6. 【請求項６】 時計で計時している時刻と太陽方向セン
    サからの信号とに基づいて前記時計の誤差を検出するこ
    とと、 該検出された誤差に基づいて前記時計の時刻を修正する
    こと、とを含む追尾型太陽光発電装置の内蔵時計の誤差
    修正方法。
  7. 【請求項７】 前記誤差を検出することは、 前記時計で計時している時刻に基づいて太陽が所定方位
    に到達する第１時刻を計算することと、 前記太陽方向センサからの信号に基づいて前記所定方位
    を検出することと、 前記所定方位が検出されたされた時の第２時刻と前記計
    算された第１時刻との差に基づいて前記時計の誤差を検
    出すること、とを含む請求項６に記載の追尾型太陽光発
    電装置の内蔵時計の誤差修正方法。
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