JP3488348B2 - 太陽電池併用の直流電源装置及びその制御方法 - Google Patents
太陽電池併用の直流電源装置及びその制御方法Info
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- JP3488348B2 JP3488348B2 JP26019396A JP26019396A JP3488348B2 JP 3488348 B2 JP3488348 B2 JP 3488348B2 JP 26019396 A JP26019396 A JP 26019396A JP 26019396 A JP26019396 A JP 26019396A JP 3488348 B2 JP3488348 B2 JP 3488348B2
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クリーンエネルギ
ーの利用を目的とし、商用電源の電力を直流電力に変換
する整流装置を含んだ既設の直流電力給電システムに、
太陽電池の直流電力をスイッチング電源装置により所用
の定電圧に変換して供給するように併設された太陽電池
併用の直流電源装置及びその制御方法に関するものであ
る。
ーの利用を目的とし、商用電源の電力を直流電力に変換
する整流装置を含んだ既設の直流電力給電システムに、
太陽電池の直流電力をスイッチング電源装置により所用
の定電圧に変換して供給するように併設された太陽電池
併用の直流電源装置及びその制御方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来の太陽電池併用の直流電源
装置のブロック回路の一例であり、１は商用電源、２は
整流装置、３は負荷装置、４は太陽電池、５はダイオー
ド、６はスイッチング電源回路で、制御回路７，直流／
直流変換部８，出力電圧検出回路９等から構成されてい
る。また、制御回路７は、基準電圧１０、誤差アンプ１
１、デットタイム基準電圧１２、三角波発生器１３、比
較器１４，１５、ゲート回路１６で構成されている。直
流／直流変換部８は、高周波トランス１７とその１次側
に設けられたスイッチング素子１８と、２次側に設けら
れたダイオード１９，２０，２１、チョークコイル２
２、コンデンサ２３などから構成された整流平滑回路等
から構成されている。この従来の太陽電池併用の直流電
源装置の目的は、商用電源１からの交流電力を受電し整
流装置２によって交流を直流に変換して負荷装置３に電
力を供給する既設の直流電力給電システム（既設システ
ム）においては、負荷電力の増大化により電力事情の悪
化を抑制するため、太陽電池４を利用したクリーンエネ
ルギー化と、太陽電池４の発電が可能な時には、太陽電
池４を最大限利用することによると既設システムの省力
化を図ることである。なお、ダイオード５は、スイッチ
ング電源装置６から太陽電池４への逆流を防止するもの
である。
装置のブロック回路の一例であり、１は商用電源、２は
整流装置、３は負荷装置、４は太陽電池、５はダイオー
ド、６はスイッチング電源回路で、制御回路７，直流／
直流変換部８，出力電圧検出回路９等から構成されてい
る。また、制御回路７は、基準電圧１０、誤差アンプ１
１、デットタイム基準電圧１２、三角波発生器１３、比
較器１４，１５、ゲート回路１６で構成されている。直
流／直流変換部８は、高周波トランス１７とその１次側
に設けられたスイッチング素子１８と、２次側に設けら
れたダイオード１９，２０，２１、チョークコイル２
２、コンデンサ２３などから構成された整流平滑回路等
から構成されている。この従来の太陽電池併用の直流電
源装置の目的は、商用電源１からの交流電力を受電し整
流装置２によって交流を直流に変換して負荷装置３に電
力を供給する既設の直流電力給電システム（既設システ
ム）においては、負荷電力の増大化により電力事情の悪
化を抑制するため、太陽電池４を利用したクリーンエネ
ルギー化と、太陽電池４の発電が可能な時には、太陽電
池４を最大限利用することによると既設システムの省力
化を図ることである。なお、ダイオード５は、スイッチ
ング電源装置６から太陽電池４への逆流を防止するもの
である。
【０００３】 図７において、通常整流装置２は定電圧
源となっている。一方、太陽電池４からの電力はスイッ
チング電源装置６により電力変換され、太陽電池４の発
電電力が負荷消費電力を十分上回ていれば、制御回路７
内の定電圧回路により定電圧源として動作する。即ち、
この定電圧回路は、出力電圧検出回路９および制御回路
７で構成され、出力電圧検出回路９で検出した電圧と、
予め設定された基準電圧１０との電圧差を誤差アンプ１
１で増幅し、増幅した値と三角波発生器１３からの三角
波を比較器１４で比較し、定電圧の制御パルス（ａ）を
生成する。また、スイッチング素子１８のストレージタ
イムを考慮して、スイッチング素子１８の最大ＯＮ時間
幅を制限するため、デットタイム基準電圧１２と三角波
発生器１３からの三角波を比較器１５で比較して同様に
デットタイムパルス（ｂ）を生成する。ゲート回路１６
では、定電圧の制御パルス（ａ）とデットタイムパルス
（ｂ）のうちＯＮ時間幅の狭い方が選択され、直流／直
流変換部８のスイッチング素子１８に入力される。
源となっている。一方、太陽電池４からの電力はスイッ
チング電源装置６により電力変換され、太陽電池４の発
電電力が負荷消費電力を十分上回ていれば、制御回路７
内の定電圧回路により定電圧源として動作する。即ち、
この定電圧回路は、出力電圧検出回路９および制御回路
７で構成され、出力電圧検出回路９で検出した電圧と、
予め設定された基準電圧１０との電圧差を誤差アンプ１
１で増幅し、増幅した値と三角波発生器１３からの三角
波を比較器１４で比較し、定電圧の制御パルス（ａ）を
生成する。また、スイッチング素子１８のストレージタ
イムを考慮して、スイッチング素子１８の最大ＯＮ時間
幅を制限するため、デットタイム基準電圧１２と三角波
発生器１３からの三角波を比較器１５で比較して同様に
デットタイムパルス（ｂ）を生成する。ゲート回路１６
では、定電圧の制御パルス（ａ）とデットタイムパルス
（ｂ）のうちＯＮ時間幅の狭い方が選択され、直流／直
流変換部８のスイッチング素子１８に入力される。
【０００４】 通常２つの定電圧源を並列に接続した場
合、設定電圧の高い方が負荷に電力を供給する。従っ
て、図７に示す既設システムの整流装置２の設定電圧よ
りもスイッチング電源装置６の方の設定電圧を高くする
と、スイッチング電源装置６からの給電が可能となり、
太陽電池４の発電電力を負荷装置３に供給することが可
能となる。一般に、前述した既設システムの整流装置２
と負荷装置３との間に、太陽電池４のような直流電源装
置を接続して併用する場合の設計においては、入力側定
格電圧の下限で出力側が最大定格になるよう、最大変換
能力を決定し設計するのが一般的である。従って、入力
を太陽電池４とした場合の設計を前述の設計に準じて、
入力側定格を太陽電池の代表的な特性による最大電力点
での電圧で、太陽電池の特性ばらつきを考慮して行う
と、日射量が小さい場合には直流電源装置は出力側を定
格の定電圧に維持しようとするが入力電力が不足するた
め、スイッチング素子１８のＯＮ時間幅はデットタイム
基準電圧１２で制限される最大の状態になる。即ち、Ｏ
Ｎ時間幅固定の無制御状態となる。
合、設定電圧の高い方が負荷に電力を供給する。従っ
て、図７に示す既設システムの整流装置２の設定電圧よ
りもスイッチング電源装置６の方の設定電圧を高くする
と、スイッチング電源装置６からの給電が可能となり、
太陽電池４の発電電力を負荷装置３に供給することが可
能となる。一般に、前述した既設システムの整流装置２
と負荷装置３との間に、太陽電池４のような直流電源装
置を接続して併用する場合の設計においては、入力側定
格電圧の下限で出力側が最大定格になるよう、最大変換
能力を決定し設計するのが一般的である。従って、入力
を太陽電池４とした場合の設計を前述の設計に準じて、
入力側定格を太陽電池の代表的な特性による最大電力点
での電圧で、太陽電池の特性ばらつきを考慮して行う
と、日射量が小さい場合には直流電源装置は出力側を定
格の定電圧に維持しようとするが入力電力が不足するた
め、スイッチング素子１８のＯＮ時間幅はデットタイム
基準電圧１２で制限される最大の状態になる。即ち、Ｏ
Ｎ時間幅固定の無制御状態となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図８は太陽電池４の一
般的な電圧と電流、及び電圧と電力の特性図であり、前
記無制御状態の時にはその時の日射量及び温度により、
電圧ー電流特性（ＶPV−ＩPV）のＡ点及び電圧ー電力特
性（ＶPV−ＰPV）のＡ’点で安定する。このＡ’点は、
直流電源装置を設計した時のばらつきを考慮した分だ
け、その時の日射量や温度に依存する最大電力点Ｂ’よ
りずれることになり、太陽電池の発電電力を効果的に利
用し得ないという問題がある。また、太陽電池のばらつ
きを無視して、日射量による代表的な特性に、直流電源
装置の電力変換能力を近似したとしても、温度により影
響を受けたり、太陽電池の種類及び製造業者の設計特性
等により、その都度稼働条件を設定することが必要とな
り、煩雑さが増す。なお、太陽電池の温度特性として
は、例えば図９に示すように２５℃を基準とした場合の
最大電力Ｐｍの相対比率とし表される。このように、従
来の太陽電池を入力とするスイッチング電源装置は、直
流電源装置の電力変換能力以内で電力供給する場合を除
いて、直流電源装置はＯＮ時間幅固定の無制御状態で動
作していた。従って、その無制御状態の動作点におい
て、太陽電池が日射量や温度および製造業者間の特性相
違、経年変化等により影響を受けたとすると、太陽電池
の最大電力点とはならず、太陽電池の発電可能電力を効
果的に利用することが困難であった。
般的な電圧と電流、及び電圧と電力の特性図であり、前
記無制御状態の時にはその時の日射量及び温度により、
電圧ー電流特性（ＶPV−ＩPV）のＡ点及び電圧ー電力特
性（ＶPV−ＰPV）のＡ’点で安定する。このＡ’点は、
直流電源装置を設計した時のばらつきを考慮した分だ
け、その時の日射量や温度に依存する最大電力点Ｂ’よ
りずれることになり、太陽電池の発電電力を効果的に利
用し得ないという問題がある。また、太陽電池のばらつ
きを無視して、日射量による代表的な特性に、直流電源
装置の電力変換能力を近似したとしても、温度により影
響を受けたり、太陽電池の種類及び製造業者の設計特性
等により、その都度稼働条件を設定することが必要とな
り、煩雑さが増す。なお、太陽電池の温度特性として
は、例えば図９に示すように２５℃を基準とした場合の
最大電力Ｐｍの相対比率とし表される。このように、従
来の太陽電池を入力とするスイッチング電源装置は、直
流電源装置の電力変換能力以内で電力供給する場合を除
いて、直流電源装置はＯＮ時間幅固定の無制御状態で動
作していた。従って、その無制御状態の動作点におい
て、太陽電池が日射量や温度および製造業者間の特性相
違、経年変化等により影響を受けたとすると、太陽電池
の最大電力点とはならず、太陽電池の発電可能電力を効
果的に利用することが困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願の第１の発明による
太陽電池併用の直流電源装置は、商用電源の電力を整流
装置で直流電力に変換して、該直流電力を負荷装置に供
給する直流電力給電システムに、太陽電池の直流電力を
所定の出力電圧に変換する直流／直流変換部と、該直流
／直流変換部の出力電圧を安定化させると共に、デット
タイム基準電圧により該直流／直流変換部のスイッチン
グ素子のＯＮ時間幅を決定する手段を有する制御回路を
備えたスイッチング電源回路により、前記太陽電池の直
流電力を所用の定電圧に変換して前記負荷装置に供給す
るように併設された太陽電池併用の直流電源装置におい
て、前記太陽電池から前記直流／直流変換部への入力電
圧と入力電流を検出して入力電力を求める入力電力測定
手段と、該入力電力測定手段によって求められた入力電
力をＡ／Ｄ変換してデジタル値として一時保管する保管
手段と、前記入力電力測定手段により次に測定される入
力電力と一時保管されている前記入力電力とを比較する
比較手段と、該比較手段の比較結果に基づき一時保管さ
れている前記デジタル値に所定のデジタル値を加算又は
減算した後Ｄ／Ａ変換して制御電圧として出力する演算
手段と、該演算手段の出力電圧で前記スイッチング素子
のＯＮ時間幅を可変して太陽電池の前記入力電力が最大
となるように出力電力を制御する制御手段とを備え、前
記定電圧が維持できない状態であって、かつ前記デット
タイム基準電圧により前記スイッチング素子が最大のＯ
Ｎ時間幅が制限されている状態のとき、前記比較手段，
前記演算手段及び前記制御手段とにより、前記スイッチ
ング素子のＯＮ時間幅を可変して、前記入力電力が最大
となるように前記出力電力を制御するようにしたもので
ある。
太陽電池併用の直流電源装置は、商用電源の電力を整流
装置で直流電力に変換して、該直流電力を負荷装置に供
給する直流電力給電システムに、太陽電池の直流電力を
所定の出力電圧に変換する直流／直流変換部と、該直流
／直流変換部の出力電圧を安定化させると共に、デット
タイム基準電圧により該直流／直流変換部のスイッチン
グ素子のＯＮ時間幅を決定する手段を有する制御回路を
備えたスイッチング電源回路により、前記太陽電池の直
流電力を所用の定電圧に変換して前記負荷装置に供給す
るように併設された太陽電池併用の直流電源装置におい
て、前記太陽電池から前記直流／直流変換部への入力電
圧と入力電流を検出して入力電力を求める入力電力測定
手段と、該入力電力測定手段によって求められた入力電
力をＡ／Ｄ変換してデジタル値として一時保管する保管
手段と、前記入力電力測定手段により次に測定される入
力電力と一時保管されている前記入力電力とを比較する
比較手段と、該比較手段の比較結果に基づき一時保管さ
れている前記デジタル値に所定のデジタル値を加算又は
減算した後Ｄ／Ａ変換して制御電圧として出力する演算
手段と、該演算手段の出力電圧で前記スイッチング素子
のＯＮ時間幅を可変して太陽電池の前記入力電力が最大
となるように出力電力を制御する制御手段とを備え、前
記定電圧が維持できない状態であって、かつ前記デット
タイム基準電圧により前記スイッチング素子が最大のＯ
Ｎ時間幅が制限されている状態のとき、前記比較手段，
前記演算手段及び前記制御手段とにより、前記スイッチ
ング素子のＯＮ時間幅を可変して、前記入力電力が最大
となるように前記出力電力を制御するようにしたもので
ある。
【０００７】 本願の第２の発明による太陽電池併用の
直流電源装置の制御方法は、商用電源の電力を整流装置
で直流電力に変換して、該直流電力を負荷装置に供給す
る直流電力給電システムに、太陽電池の直流電力を所定
の出力電圧に変換する直流／直流変換部と、該直流／直
流変換部の出力電圧を安定化させると共に、デットタイ
ム基準電圧により該直流／直流変換部のスイッチング素
子のＯＮ時間幅を決定する手段を有する制御回路を備え
たスイッチング電源回路により、前記太陽電池の直流電
力を所用の定電圧に変換して前記負荷装置に供給するよ
うに併設された太陽電池併用の直流電源装置において、
前記太陽電池から前記直流／直流変換部への入力電圧と
入力電流を検出して入力電力を求め、この求められた入
力電力をＡ／Ｄ変換してデジタル値として一時保管し、
次に測定される入力電力と一時保管されている前記入力
電力とを比較して、その比較結果が入力電力増加であれ
ば前記デジタル値に所定のデジタル値を加算又は減算
し、入力電力減少であれば前記デジタル値から所定のデ
ジタル値を減算又は加算した後Ｄ／Ａ変換して制御電圧
として出力し、この制御電圧により前記スイッチング素
子のＯＮ時間幅を可変し、この動作を繰り返すことによ
り、前記デットタイム基準電圧により前記スイッチング
素子が最大のＯＮ時間幅に制限されている状態のとき、
前記太陽電池の前記入力電力が最大となるように制御す
るようにしたものである。
直流電源装置の制御方法は、商用電源の電力を整流装置
で直流電力に変換して、該直流電力を負荷装置に供給す
る直流電力給電システムに、太陽電池の直流電力を所定
の出力電圧に変換する直流／直流変換部と、該直流／直
流変換部の出力電圧を安定化させると共に、デットタイ
ム基準電圧により該直流／直流変換部のスイッチング素
子のＯＮ時間幅を決定する手段を有する制御回路を備え
たスイッチング電源回路により、前記太陽電池の直流電
力を所用の定電圧に変換して前記負荷装置に供給するよ
うに併設された太陽電池併用の直流電源装置において、
前記太陽電池から前記直流／直流変換部への入力電圧と
入力電流を検出して入力電力を求め、この求められた入
力電力をＡ／Ｄ変換してデジタル値として一時保管し、
次に測定される入力電力と一時保管されている前記入力
電力とを比較して、その比較結果が入力電力増加であれ
ば前記デジタル値に所定のデジタル値を加算又は減算
し、入力電力減少であれば前記デジタル値から所定のデ
ジタル値を減算又は加算した後Ｄ／Ａ変換して制御電圧
として出力し、この制御電圧により前記スイッチング素
子のＯＮ時間幅を可変し、この動作を繰り返すことによ
り、前記デットタイム基準電圧により前記スイッチング
素子が最大のＯＮ時間幅に制限されている状態のとき、
前記太陽電池の前記入力電力が最大となるように制御す
るようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の太陽電池併用の
直流電源装置の一実施例のブロック回路図であり、３１
は入力電圧検出回路、３２は入力電流検出回路、３３は
掛算器、３４はＡ／Ｄ変換器、３５はマイクロコンピュ
ータ（ＣＰＵ）、３６はＲＡＭ、３７はＲＯＭ、３８は
Ｄ／Ａ変換器、３９は比較器である。なお、図７で示し
た太陽電池併用の直流電源装置のブロック回路図と同一
部分は同一記号で示してある。次にその動作を説明す
る。太陽電池４から直流／直流変換部８に入力される入
力電力を、入力電圧検出回路３１及び入力電流検出回路
３２で検出して、それぞれの検出したレベルを掛算器３
３で掛け合わせて入力電力とし、Ａ／Ｄ変換器３４で逐
次デジタル値に変換する。この変換されたデジタル値は
ＲＡＭ３６に一時保管されると共に、その前に同様に変
換されてＲＡＭ３６に一時保管されている入力電力のデ
ジタル値と比較され、この入力電力が上がる方向にＤ／
Ａ変換器３８の出力電圧をその都度変更する。この動作
は、ＲＯＭ３７に書き込まれたプログラムによりマイク
ロコンピュータ３５を動作させて行うものである。
直流電源装置の一実施例のブロック回路図であり、３１
は入力電圧検出回路、３２は入力電流検出回路、３３は
掛算器、３４はＡ／Ｄ変換器、３５はマイクロコンピュ
ータ（ＣＰＵ）、３６はＲＡＭ、３７はＲＯＭ、３８は
Ｄ／Ａ変換器、３９は比較器である。なお、図７で示し
た太陽電池併用の直流電源装置のブロック回路図と同一
部分は同一記号で示してある。次にその動作を説明す
る。太陽電池４から直流／直流変換部８に入力される入
力電力を、入力電圧検出回路３１及び入力電流検出回路
３２で検出して、それぞれの検出したレベルを掛算器３
３で掛け合わせて入力電力とし、Ａ／Ｄ変換器３４で逐
次デジタル値に変換する。この変換されたデジタル値は
ＲＡＭ３６に一時保管されると共に、その前に同様に変
換されてＲＡＭ３６に一時保管されている入力電力のデ
ジタル値と比較され、この入力電力が上がる方向にＤ／
Ａ変換器３８の出力電圧をその都度変更する。この動作
は、ＲＯＭ３７に書き込まれたプログラムによりマイク
ロコンピュータ３５を動作させて行うものである。
【０００９】 前述のＤ／Ａ変換器３８の出力電圧は、
三角波発生器１３からの三角波と比較器３９で比較さ
れ、電力制御パルス（ｃ）を生成する。ゲート回路１６
では、図７の従来例で説明したと同様に、定電圧の制御
パルス（ａ）とデットタイムパルス（ｂ）、更にこの電
力制御パルス（ｃ）のＯＮ時間幅が狭いパルスが選択さ
れ、直流／直流変換部８のスイッチング素子１８に入力
される。従って、例えば日射量が少なくなり、デットタ
イムパルス（ｂ）によりスイッチング素子１８が駆動さ
れている状態（無制御状態）の、所謂太陽電池４の出力
電力を最大限に生かされていない場合は、太陽電池４の
入力電力を掛算器３３で検出して、ＲＯＭ３７のプログ
ラムの内容を繰り返しながら、この入力電力が増加する
方向に電力制御パルス（ｃ）を生成することにより、太
陽電池４の最大電力点に追従させるものである。
三角波発生器１３からの三角波と比較器３９で比較さ
れ、電力制御パルス（ｃ）を生成する。ゲート回路１６
では、図７の従来例で説明したと同様に、定電圧の制御
パルス（ａ）とデットタイムパルス（ｂ）、更にこの電
力制御パルス（ｃ）のＯＮ時間幅が狭いパルスが選択さ
れ、直流／直流変換部８のスイッチング素子１８に入力
される。従って、例えば日射量が少なくなり、デットタ
イムパルス（ｂ）によりスイッチング素子１８が駆動さ
れている状態（無制御状態）の、所謂太陽電池４の出力
電力を最大限に生かされていない場合は、太陽電池４の
入力電力を掛算器３３で検出して、ＲＯＭ３７のプログ
ラムの内容を繰り返しながら、この入力電力が増加する
方向に電力制御パルス（ｃ）を生成することにより、太
陽電池４の最大電力点に追従させるものである。
【００１０】この太陽電池４の最大電力点に追従させる
ＲＯＭ３７のプログラムのフローチャートを図２（ａ）
（ｂ）に示す。図２（ａ）は、太陽電池４の最大電力点
の追尾を行わせる周期を定めると共に、追従の際の電力
操作量Ｓ(n) 及びこの電力操作量を増加Ｓ(n-1)+1 又は
減少Ｓ(n-1)-1 の初期状態の方向を定めるフローチャー
トである。なお、追尾の周期（割込みの周期）は、通常
数１０ms〜数１００ms程度で行われる。図２（ｂ）は、
前述の図２（ａ）の基本フローチャートにおける電力操
作量Ｓ(n) の増減により、掛算器３３で検出される電力
量Ｗ(n) （Ａ／Ｄ変換されたデジタル値）が、前回に検
出された電力量Ｗ(n-1) と比較され、電力量Ｗ(n) が増
加していれば電力操作量Ｓ(n) の操作量方向（増加又は
減少）を維持させ、電力量Ｗ(n) が減少していれば電力
操作量Ｓ(n) の操作量方向を反転させる。この動作を繰
り返して行うが、この過程で電力操作量Ｓ(n) が操作量
のリミット（最大操作量Ｓ(n)(max)又は最小操作量Ｓ
(n)(min)）を超えた場合も、操作量方向を反転させる。
ＲＯＭ３７のプログラムのフローチャートを図２（ａ）
（ｂ）に示す。図２（ａ）は、太陽電池４の最大電力点
の追尾を行わせる周期を定めると共に、追従の際の電力
操作量Ｓ(n) 及びこの電力操作量を増加Ｓ(n-1)+1 又は
減少Ｓ(n-1)-1 の初期状態の方向を定めるフローチャー
トである。なお、追尾の周期（割込みの周期）は、通常
数１０ms〜数１００ms程度で行われる。図２（ｂ）は、
前述の図２（ａ）の基本フローチャートにおける電力操
作量Ｓ(n) の増減により、掛算器３３で検出される電力
量Ｗ(n) （Ａ／Ｄ変換されたデジタル値）が、前回に検
出された電力量Ｗ(n-1) と比較され、電力量Ｗ(n) が増
加していれば電力操作量Ｓ(n) の操作量方向（増加又は
減少）を維持させ、電力量Ｗ(n) が減少していれば電力
操作量Ｓ(n) の操作量方向を反転させる。この動作を繰
り返して行うが、この過程で電力操作量Ｓ(n) が操作量
のリミット（最大操作量Ｓ(n)(max)又は最小操作量Ｓ
(n)(min)）を超えた場合も、操作量方向を反転させる。
【００１１】 図３は太陽電池４の日射量による電圧Ｖ
PVと電力ＰPVの特性、及び太陽電池４の電圧ＶPVに対す
る直流電源装置の電力ＰC の電力変換能力特性を表して
いるものである。即ち、直流電源装置のＯＮ時間幅を直
接操作することにより、太陽電池の電力は日射量が大き
い時にはＡからＢへ、また日射量が小さい時にはＡ’か
らＢ’へ移動し太陽電池の最大電力点で動作させること
ができる。図４は、太陽電池４への放射照度とその発電
電力との特性図であり、図７に示した従来のスイッチン
グ電源装置による制御と、図１に示した本発明のスイッ
チング電源装置による制御との、最大電力追尾制御の有
無による発電電力を比較したものである。この比較デー
タから明らかなように、本発明により発電電力を従来の
ものに比し数％向上させることが可能となった。
PVと電力ＰPVの特性、及び太陽電池４の電圧ＶPVに対す
る直流電源装置の電力ＰC の電力変換能力特性を表して
いるものである。即ち、直流電源装置のＯＮ時間幅を直
接操作することにより、太陽電池の電力は日射量が大き
い時にはＡからＢへ、また日射量が小さい時にはＡ’か
らＢ’へ移動し太陽電池の最大電力点で動作させること
ができる。図４は、太陽電池４への放射照度とその発電
電力との特性図であり、図７に示した従来のスイッチン
グ電源装置による制御と、図１に示した本発明のスイッ
チング電源装置による制御との、最大電力追尾制御の有
無による発電電力を比較したものである。この比較デー
タから明らかなように、本発明により発電電力を従来の
ものに比し数％向上させることが可能となった。
【００１２】
【実施例】図５は、本発明の太陽電池併用の直流電源装
置の他の実施例のブロック回路図である。図１の実施例
と相違するところは、Ｄ／Ａ変換器３８の出力電圧操作
によって、デットタイム基準電圧１２の電圧値を、電子
ボリューム４０を介して変化させて比較器１５に出力さ
せるものである。即ち、Ｄ／Ａ変換器３８の出力電圧と
三角波発生器１３からの三角波と直接比較するのではな
く、Ｄ／Ａ変換器３８の出力電圧でデットタイム基準電
圧１２の電圧値を上昇方向に可変して、デットタイムパ
ルス（ｂ）よりＯＮ時間幅の狭い、最大電力量を出力す
る電力制御パルス（ｃ）に対応する制御パルスを生成
し、ゲート回路１６を介して、直流／直流変換部８のス
イッチング素子１８に入力されるものである。図６は、
本発明の太陽電池併用の直流電源装置のその他の実施例
のブロック回路図で、直流／直流変換部８の出力側に出
力電流検出回路４１を設け、この出力電流が最大になる
ように、Ａ／Ｄ変換器３４，ＣＰＵ３５，ＲＡＭ３６，
ＲＯＭ３７，Ｄ／Ａ変換器３８などにより．太陽電池４
の最大出力電力を追尾するようにしたものである。
置の他の実施例のブロック回路図である。図１の実施例
と相違するところは、Ｄ／Ａ変換器３８の出力電圧操作
によって、デットタイム基準電圧１２の電圧値を、電子
ボリューム４０を介して変化させて比較器１５に出力さ
せるものである。即ち、Ｄ／Ａ変換器３８の出力電圧と
三角波発生器１３からの三角波と直接比較するのではな
く、Ｄ／Ａ変換器３８の出力電圧でデットタイム基準電
圧１２の電圧値を上昇方向に可変して、デットタイムパ
ルス（ｂ）よりＯＮ時間幅の狭い、最大電力量を出力す
る電力制御パルス（ｃ）に対応する制御パルスを生成
し、ゲート回路１６を介して、直流／直流変換部８のス
イッチング素子１８に入力されるものである。図６は、
本発明の太陽電池併用の直流電源装置のその他の実施例
のブロック回路図で、直流／直流変換部８の出力側に出
力電流検出回路４１を設け、この出力電流が最大になる
ように、Ａ／Ｄ変換器３４，ＣＰＵ３５，ＲＡＭ３６，
ＲＯＭ３７，Ｄ／Ａ変換器３８などにより．太陽電池４
の最大出力電力を追尾するようにしたものである。
【００１３】
【発明の効果】太陽電池が日射量や温度および製造業者
間の特性相違，経年変化等により影響を受けて、デット
タイムパルス（ｂ）による出力電力制御となり、最大電
力出力が得られない状態になろうとするとき、その時点
での最大電力点を追尾することにより、太陽電池の発電
電力量を最大限に生かすことが可能となり、効果的に利
用することができる。また、太陽電池メーカの太陽電池
特性に差異による影響を受けないため、汎用性が向上す
るなどの効果を奏するものである。
間の特性相違，経年変化等により影響を受けて、デット
タイムパルス（ｂ）による出力電力制御となり、最大電
力出力が得られない状態になろうとするとき、その時点
での最大電力点を追尾することにより、太陽電池の発電
電力量を最大限に生かすことが可能となり、効果的に利
用することができる。また、太陽電池メーカの太陽電池
特性に差異による影響を受けないため、汎用性が向上す
るなどの効果を奏するものである。
【図１】本発明の太陽電池併用の直流電源装置の一実施
例のブロック回路図である。
例のブロック回路図である。
【図２】本発明による太陽電池の最大電力点に追従させ
るためのフローチャートである。
るためのフローチャートである。
【図３】太陽電池の電圧と電力特性、及び太陽電池電圧
と直流電源装置の電力特性図である。
と直流電源装置の電力特性図である。
【図４】従来例と本発明の直流電源装置の発電電力特性
比較図である。
比較図である。
【図５】本発明の太陽電池併用の直流電源装置の他の実
施例のブロック回路図である。
施例のブロック回路図である。
【図６】本発明の太陽電池併用の直流電源装置のその他
の実施例のブロック回路図である。
の実施例のブロック回路図である。
【図７】従来のスイッチング電源の制御方式の実施例を
示すブロック図てある。
示すブロック図てある。
【図８】太陽電池の電圧と電流、及び電圧と電力の特性
図である。
図である。
【図９】太陽電池の温度に対する相対出力の特性図であ
る。
る。
１ 商用電源
２ 整流装置
３ 負荷装置
４ 太陽電池
５，１９，２０，２１ ダイオード
６ スイッチング電源回路
７ 制御回路
８ 直流／直流変換部
９ 出力電圧検出回路
１０ 基準電圧
１１ 誤差アンプ
１２ デットタイム基準電圧
１３ 三角波発生器
１４，１５，３９ 比較器
１６ ゲート回路
１７ 高周波トランス
１８ スイッチング素子
２２ チョークコイル
２３ コンデンサ
３１ 入力電圧検出回路
３２ 入力電流検出回路
３３ 掛算器
３４ Ａ／Ｄ変換器
３５ マイクロコンピュータ
３６ ＲＡＭ
３７ ＲＯＭ
３８ Ｄ／Ａ変換器
４０ 電子ボリューム
４１ 出力電流検出回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 日▲高▼ 鉄義
東京都港区六本木１丁目４番33号 株式
会社エヌ・ティ・ティファシリティーズ
内
(72)発明者 佐々木 正博
埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業
株式会社内
(56)参考文献 特開 平６−259152（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−165518（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−277374（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−70189（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 1/00,1/10
G05F 1/67
H02J 1/00
H02M 3/28
H02J 7/35
Claims (4)
- 【請求項１】 商用電源の電力を整流装置で直流電力に
変換して、該直流電力を負荷装置に供給する直流電力給
電システムに、太陽電池の直流電力を所定の出力電圧に
変換する直流／直流変換部と、該直流／直流変換部の出
力電圧を安定化させると共に、デットタイム基準電圧に
より該直流／直流変換部のスイッチング素子のＯＮ時間
幅を決定する手段を有する制御回路を備えたスイッチン
グ電源回路により、前記太陽電池の直流電力を所用の定
電圧に変換して前記負荷装置に供給するように併設され
た太陽電池併用の直流電源装置において、 前記太陽電池から前記直流／直流変換部への入力電圧と
入力電流を検出して入力電力を求める入力電力測定手段
と、 該入力電力測定手段によって求められた入力電力をＡ／
Ｄ変換してデジタル値として一時保管する保管手段と、 前記入力電力測定手段により次に測定される入力電力と
一時保管されている前記入力電力とを比較する比較手段
と、 該比較手段の比較結果に基づき一時保管されている前記
デジタル値に所定のデジタル値を加算又は減算した後Ｄ
／Ａ変換して制御電圧として出力する演算手段と、 該演算手段の出力電圧で前記スイッチング素子のＯＮ時
間幅を可変して太陽電池の前記入力電力が最大となるよ
うに出力電力を制御する制御手段とを備え、前記定電圧が維持できない状態であって、かつ前記デッ
トタイム基準電圧により前記スイッチング素子が最大の
ＯＮ時間幅が制限されている状態のとき、 前記比較手
段，前記演算手段及び前記制御手段とにより、前記スイ
ッチング素子のＯＮ時間幅を可変して、前記入力電力が
最大となるように前記出力電力を制御するようにしたこ
とを特徴とする太陽電池併用の直流電源装置。 - 【請求項２】 商用電源の電力を整流装置で直流電力に
変換して、該直流電力を負荷装置に供給する直流電力給
電システムに、太陽電池の直流電力を所定の出力電圧に
変換する直流／直流変換部と、該直流／直流変換部の出
力電圧を安定化させると共に、デットタイム基準電圧に
より該直流／直流変換部のスイッチング素子のＯＮ時間
幅を決定する手段を有する制御回路を備えたスイッチン
グ電源回路により、前記太陽電池の直流電力を所用の定
電圧に変換して前記負荷装置に供給するように併設され
た太陽電池併用の直流電源装置において、 前記直流／直流変換部の出力電流を検出する出力電流検
出手段と、 該出力電流検出手段により検出された出力電流をＡ／Ｄ
変換してデジタル値として一時保管する保管手段と、 前記出力電流検出手段により次に検出される出力電流と
一時保管されている前記出力電流とを比較する比較手段
と、 該比較手段の比較結果に基づき一時保管されている前記
デジタル値に所定のデジタル値を加算又は減算した後Ｄ
／Ａ変換して制御電圧として出力する演算手段と、 該演算手段の出力電圧で前記スイッチング素子のＯＮ時
間幅を可変して太陽電池の前記出力電流が最大となるよ
うに出力電力を制御する制御手段とを備え、前記定電圧が維持できない状態であって、かつ前記デッ
トタイム基準電圧により前記スイッチング素子が最大の
ＯＮ時間幅が制限されている状態のとき、 前記比較手
段，前記演算手段及び前記制御手段とにより、前記スイ
ッチング素子のＯＮ時間幅を可変して、前記出力電流が
最大となるように前記出力電力を制御するようにしたこ
とを特徴とする太陽電池併用の直流電源装置。 - 【請求項３】 商用電源の電力を整流装置で直流電力に
変換して、該直流電力を負荷装置に供給する直流電力給
電システムに、太陽電池の直流電力を所定の出力電圧に
変換する直流／直流変換部と、該直流／直流変換部の出
力電圧を安定化させると共に、デットタイム基準電圧に
より該直流／直流変換部のスイッチング素子のＯＮ時間
幅を決定する手段を有する制御回路を備えたスイッチン
グ電源回路により、前記太陽電池の直流電力を所用の定
電圧に変換して前記負荷装置に供給するように併設され
た太陽電池併用の直流電源装置において、 前記太陽電池から前記直流／直流変換部への入力電圧と
入力電流を検出して入力電力を求め、 この求められた入力電力をＡ／Ｄ変換してデジタル値と
して一時保管し、 次に測定される入力電力と一時保管されている前記入力
電力とを比較して、 その比較結果が入力電力増加であれば前記デジタル値に
所定のデジタル値を加算又は減算し、入力電力減少であ
れば前記デジタル値から所定のデジタル値を減算又は加
算した後Ｄ／Ａ変換して制御電圧として出力し、この制
御電圧により前記スイッチング素子のＯＮ時間幅を可変
し、 この動作を繰り返すことにより、前記デットタイム基準
電圧により前記スイッチング素子が最大のＯＮ時間幅に
制限されている状態のとき、前記太陽電池の前記入力電
力が最大となるように制御するようにしたことを特徴と
する太陽電池併用の直流電源装置の制御方法。 - 【請求項４】 商用電源の電力を整流装置で直流電力に
変換して、該直流電力を負荷装置に供給する直流電力給
電システムに、太陽電池の直流電力を所定の出力電圧に
変換する直流／直流変換部と、該直流／直流変換部の出
力電圧を安定化させると共に、デットタイム基準電圧に
より該直流／直流変換部のスイッチング素子のＯＮ時間
幅を決定する手段を有する制御回路を備えたスイッチン
グ電源回路により、前記太陽電池の直流電力を所用の定
電圧に変換して前記負荷装置に供給するように併設され
た太陽電池併用の直流電源装置において、 前記直流／直流変換部の出力電流を検出して、これをＡ
／Ｄ変換してデジタル値としてを一時保管し、 次に検出される出力電流と一時保管されている前記出力
電流とを比較し、 その比較結果が出力電流増加であれば前記デジタル値に
所定のデジタル値を加算又は減算し、出力電流減少であ
れば前記デジタル値から所定のデジタル値を減算又は加
算した後Ｄ／Ａ変換して制御電圧として出力し、 この制御電圧により前記スイッチング素子のＯＮ時間幅
を可変し、 この動作を繰り返すことにより、前記デットタイム基準
電圧により前記スイッチング素子が最大のＯＮ時間幅に
制限されている状態のとき、前記太陽電池の前記出力電
流が最大となるように制御するようにしたことを特徴と
する太陽電池併用の直流電源装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26019396A JP3488348B2 (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 太陽電池併用の直流電源装置及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26019396A JP3488348B2 (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 太陽電池併用の直流電源装置及びその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084630A JPH1084630A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3488348B2 true JP3488348B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=17344631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26019396A Expired - Fee Related JP3488348B2 (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 太陽電池併用の直流電源装置及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3488348B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140067004A (ko) | 2011-09-26 | 2014-06-03 | 미노루 무라노 | 직류 전원 이용 시스템 및 상기 시스템을 이용한 직류형 마이크로 그리드 네트워크 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100365799B1 (ko) * | 2000-03-16 | 2002-12-26 | 삼성전자 주식회사 | 휴대폰용 충전기의 배터리팩 로킹장치 |
| JP2010231456A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 電源システム |
| JP5961569B2 (ja) * | 2013-02-18 | 2016-08-02 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 直流電源システム、整流器、整流器動作電圧決定方法、プログラム |
| DE112014006170T5 (de) | 2014-01-15 | 2016-09-29 | Sion Electric Co., Ltd. | Leistungserzeugungssystem eines auf erneuerbarer Energie basierenden elektrischen Leistungsgenerators und Gleichstromleistungsquellenkombinierer, der mit einer Rückstromverhinderungsvorrichtung versehen ist, die in der Lage ist, einen Leistungsverlust in dem Leistungserzeugungssystem zu verhindern |
-
1996
- 1996-09-10 JP JP26019396A patent/JP3488348B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140067004A (ko) | 2011-09-26 | 2014-06-03 | 미노루 무라노 | 직류 전원 이용 시스템 및 상기 시스템을 이용한 직류형 마이크로 그리드 네트워크 |
| US9477248B2 (en) | 2011-09-26 | 2016-10-25 | Sion Electric Co., Ltd. | Direct-current power supply utilizing system and direct-current microgrid network utilizing same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1084630A (ja) | 1998-03-31 |
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