[go: up one dir, main page]

JP7312088B2 - Power conversion device and power conversion control device - Google Patents

Power conversion device and power conversion control device Download PDF

Info

Publication number
JP7312088B2
JP7312088B2 JP2019203633A JP2019203633A JP7312088B2 JP 7312088 B2 JP7312088 B2 JP 7312088B2 JP 2019203633 A JP2019203633 A JP 2019203633A JP 2019203633 A JP2019203633 A JP 2019203633A JP 7312088 B2 JP7312088 B2 JP 7312088B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
value
voltage
voltage value
switch element
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2019203633A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021078249A (en
JP2021078249A5 (en
Inventor
一大 日永田
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.)
Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Electric Engineering 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 Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd filed Critical Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority to JP2019203633A priority Critical patent/JP7312088B2/en
Publication of JP2021078249A publication Critical patent/JP2021078249A/en
Publication of JP2021078249A5 publication Critical patent/JP2021078249A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7312088B2 publication Critical patent/JP7312088B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本発明は、電源から供給される電力の変換を行う電力変換装置、及び電力変換装置を構成する電力変換制御装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device that converts power supplied from a power source, and a power conversion control device that constitutes the power conversion device.

電力変換装置には、スイッチ素子のオンオフ駆動により、印加される電圧の昇降圧が可能なコンバータを備えたものがある。そのようなコンバータを備えた電力変換装置のなかには、電力を供給する電力系統の電圧を検出して目標電圧値を設定し、設定した目標電圧値の電力をコンバータに生成させるように、スイッチ素子をオンオフ駆動するものがある(例えば、特許文献1参照)。 Some power converters include a converter that can step up and down an applied voltage by turning on and off a switch element. Some power converters equipped with such converters detect the voltage of a power system that supplies power, set a target voltage value, and switch elements so as to cause the converter to generate power at the set target voltage value. There is an on-off drive (see, for example, Patent Document 1).

コンバータが変換、つまり電圧の昇圧、或いは降圧の対象とする電力を発電により発生する電源には、様々な種類がある。特許文献1に記載の太陽電池は、その電源の一種である。太陽電池を含め、発電により電力を発生させる電源の多くは、環境により、発電量が比較的に大きく変動する。 There are various types of power sources that generate power to be converted, that is, to be stepped up or stepped down in voltage by a converter. The solar cell described in Patent Document 1 is one type of power supply. Most of the power sources that generate power through power generation, including solar cells, have their power generation amount fluctuate to a relatively large extent depending on the environment.

特許第5349688号公報Japanese Patent No. 5349688

発電量が比較的に大きく変動する電力では、電圧または電流を適切に制御する必要がある。そのための制御としては、例えば最大電力点追従制御(MPPT:Maximum Power Point Tracking)が知られている。このMPPTを採用することにより、電源が発電する電力を常に最大化することができる。 For power with relatively large fluctuations in the amount of power generated, it is necessary to appropriately control the voltage or current. As control for that purpose, for example, maximum power point tracking control (MPPT: Maximum Power Point Tracking) is known. By employing this MPPT, the power generated by the power supply can always be maximized.

発電量が比較的に大きく変動する電源としては、太陽電池の他に、例えば熱電変換モジュールが知られている。この熱電変換モジュールは、温度差が大きくなるにつれて、開放起電圧が線形的に増大する。熱電発電モジュールの最大電力点となる電圧は、開放起電圧の1/2倍であることが知られている。電力は、電圧の2乗に比例する。 In addition to solar cells, for example, thermoelectric conversion modules are known as power sources whose power generation amount fluctuates relatively greatly. In this thermoelectric conversion module, the open-circuit voltage increases linearly as the temperature difference increases. It is known that the voltage at which the thermoelectric power generation module reaches the maximum power point is half the open voltage. Power is proportional to the square of voltage.

発電量が比較的に大きく変動する電源を採用した場合、電力変換装置としては、最大の発電量に耐えられる定格のものが望ましい。これは、電源が発電を行っている間、電力変換装置は変換した電力を常に供給できるからである。しかし、定格が高くなるほど、電力変換装置は、大型化、高重量化、及び高価格化する。そのため、最大の発電量を想定し、電力変換装置を用意することは、常に適切であるとは限らない。このようなこともあり、定格の範囲内、言い換えれば動作が保証されている範囲内でより広範囲の発電量に対応することも重要である。 When a power supply whose power generation amount fluctuates relatively greatly is employed, it is desirable that the power conversion device has a rating that can withstand the maximum power generation amount. This is because the power converter can always supply converted power while the power supply is generating power. However, the higher the rating, the larger, heavier, and more expensive the power converter. Therefore, it is not always appropriate to assume the maximum amount of power generation and prepare a power converter. Because of this, it is also important to support a wider range of power generation amounts within the rated range, in other words, within the range in which operation is guaranteed.

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、定格を越える電力が入力された場合に、その電力の電流を最大電力点での電流より増大させて、その電力を定格内に抑制して運転の継続が可能な電力変換装置、及び電力変換制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve this problem. When power exceeding the rating is input, the current of the power is increased from the current at the maximum power point to suppress the power within the rating. The object of the present invention is to provide a power conversion device and a power conversion control device that can continue to operate.

本発明に係る電力変換装置は、熱を電力に変換する熱電変換モジュールからの電力の供給及び供給の遮断が可能な第1のスイッチ素子、及び、熱電変換モジュールの両端間の短絡が可能な第2のスイッチ素子を備え、第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子のオンオフ駆動により電力を昇圧及び降圧するコンバータと、コンバータに供給される電力の電圧を検出して電圧値を出力する電圧検出器と、第1の設定出力電圧値、コンバータの定格に基づいて設定される設定上限電圧値、及び、設定上限電圧値と第1の設定出力電圧値との間に設定される第2の設定出力電圧値を設定する目標設定部と、電圧検出器が検出した電圧値が第2の設定出力電圧値よりも大きい場合に、第1のスイッチ素子により電力を供給するとともに第2のスイッチ素子のオンオフ駆動により電力の電圧を降圧する制御を行う出力電圧制御部と、を有する。 The power conversion device according to the present invention includes a first switch element capable of supplying and interrupting power supply from a thermoelectric conversion module that converts heat into electric power, and a first switch element capable of short-circuiting between both ends of the thermoelectric conversion module. A converter that includes two switch elements, and boosts and steps down power by turning on and off the first switch element and the second switch element, and a voltage detector that detects the voltage of the power supplied to the converter and outputs a voltage value. a first set output voltage value, a set upper limit voltage value set based on the rating of the converter, and a second setting set between the set upper limit voltage value and the first set output voltage value a target setting unit for setting an output voltage value; and when the voltage value detected by the voltage detector is larger than the second set output voltage value , power is supplied by the first switch element and the second switch element is activated. and an output voltage control unit that performs control for stepping down the voltage of the power by on/off driving.

本発明に係る電力変換制御装置は、熱を電力に変換する熱電変換モジュールからの電力の供給及び供給の遮断が可能な第1のスイッチ素子、及び、熱電変換モジュールの両端間の短絡が可能な第2のスイッチ素子を備え、第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子のオンオフ駆動により電力の電圧を昇圧及び降圧するコンバータに供給される電力の電圧を検出して電圧値を出力する電圧検出器と、電圧検出器が検出した電圧値との比較結果に基づいてコンバータに生成させる出力電圧の制御に用いられる複数の設定値が設定されている目標設定部と、目標設定部に設定された複数の設定値のそれぞれと、電圧検出器が検出した電圧値との比較結果に基づいて、第1のスイッチ素子をオンにすることにより電力を供給するとともに第2のスイッチ素子オンオフ駆動することにより電力の電圧を降圧する制御を行う出力電圧制御部と、を有する。 A power conversion control device according to the present invention includes a first switch element capable of supplying and interrupting power supply from a thermoelectric conversion module that converts heat into power, and short-circuiting between both ends of the thermoelectric conversion module. A voltage detector that detects the voltage of power supplied to a converter that includes a second switch element and that steps up and down the voltage of the power by on/off driving of the first switch element and the second switch element and outputs a voltage value. a target setting unit in which a plurality of setting values used for controlling the output voltage generated by the converter based on the result of comparison between the voltage value detected by the voltage detector and the voltage detector are set; Power is supplied by turning on the first switch element based on a comparison result between each of the plurality of set values and the voltage value detected by the voltage detector , and the second switch element is turned on and off. and an output voltage control unit that performs control for stepping down the voltage of the electric power.

本発明によれば、定格を越える電力が入力された場合に、その電力の電流を最大電力点での電流より増大させて、その電力を定格内に抑制して運転を継続することができる。 According to the present invention, when power exceeding the rating is input, the current of the power is increased from the current at the maximum power point, and the power can be suppressed within the rating to continue operation.

本発明の実施の形態1に係る電力変換装置の構成例を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structural example of the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 1つの熱電変換モジュールの温度差により変化する発電特性例を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an example of power generation characteristics that change depending on the temperature difference of one thermoelectric conversion module; 複数の熱電変換モジュールを直列に接続した熱電変換モジュール群の温度差により変化する発電特性例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of power generation characteristics that change with a temperature difference in a thermoelectric conversion module group in which a plurality of thermoelectric conversion modules are connected in series; 各スイッチ素子をオンオフ駆動するうえで設けられた各モード、及びその内容の例を説明する図である。It is a figure explaining each mode provided in order to turn on/off drive each switch element, and the example of the content. 各モードが設定される範囲の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the range in which each mode is set. モード3の設定時におけるコンバータの各種状態例、及び各スイッチ素子の駆動内容例を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining examples of various states of the converter when mode 3 is set, and examples of the details of driving each switch element; モード4の設定時におけるコンバータの各種状態例、及び各スイッチ素子の駆動内容例を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining examples of various states of the converter when mode 4 is set, and examples of the details of driving each switch element; モード6の設定時におけるコンバータの各種状態例、及び各スイッチ素子の駆動内容例を説明する図である。7A and 7B are diagrams for explaining examples of various states of the converter when mode 6 is set and examples of the details of driving each switch element; FIG. モード7及び8の設定時におけるコンバータの各種状態例、及び各スイッチ素子の駆動内容例を説明する図である。8A and 8B are diagrams for explaining examples of various states of the converter when modes 7 and 8 are set, and examples of the details of driving each switch element; FIG. 温度差に応じた出力電力の制御例を説明する図である。It is a figure explaining the example of control of the output electric power according to a temperature difference. 温度差に応じた入力電圧の制御例を説明する図である。It is a figure explaining the control example of the input voltage according to a temperature difference. 温度差に応じた出力電流の制御例を説明する図である。It is a figure explaining the control example of the output current according to a temperature difference.

以下、本発明に係る電力変換装置、及び電力変換制御装置の実施の形態を、図を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a power conversion device and a power conversion control device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置の構成例を示す図である。この電力変換装置10は、供給する電力量が変動する電源に対応して、その電源から供給された電力の変換を行うものである。図1では、その電源として、計n個の熱電変換モジュールTMG1~TMGnを直列に接続した熱電変換モジュール群TMGが電力変換装置10に接続されている。任意の1つの熱電変換モジュールには、符号として、「TMGz」を付すこととする。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power converter according to Embodiment 1 of the present invention. This power conversion device 10 converts power supplied from a power source corresponding to a power source whose amount of power to be supplied fluctuates. In FIG. 1, a thermoelectric conversion module group TMG in which a total of n thermoelectric conversion modules TMG1 to TMGn are connected in series is connected to the power converter 10 as the power source. Any one thermoelectric conversion module is denoted by "TMGz" as a code.

図2は、1つの熱電変換モジュールの温度差により変化する発電特性例を説明する図であり、図3は、複数の熱電変換モジュールを直列に接続した熱電変換モジュール群の温度差により変化する発電特性例を説明する図である。図2及び図3ともに、横軸に電圧、左側縦軸に電流、右側縦軸に電力をそれぞれ採っている。図1の説明を行う前に、熱電発電モジュールTMGz、及び熱電発電モジュール群TMGの温度差により変化する発電特性について具体的に説明する。 FIG. 2 is a diagram for explaining an example of power generation characteristics that vary depending on the temperature difference of one thermoelectric conversion module, and FIG. It is a figure explaining the example of a characteristic. In both FIGS. 2 and 3, the horizontal axis represents voltage, the left vertical axis represents current, and the right vertical axis represents power. Before describing FIG. 1, the power generation characteristics of the thermoelectric power generation module TMGz and the thermoelectric power generation module group TMG, which change depending on the temperature difference, will be specifically described.

図2において、201は、温度差が90度であった場合の熱電変換モジュールTMGzの電圧-電力特性を示している。同様に、202及び203は、それぞれ、温度差が80度、及び70度であった場合の電圧-電力特性を示している。また、205は、温度差が90度であった場合の熱電変換モジュールTMGzの電圧-電流特性を示している。同様に、206及び207は、それぞれ、温度差が80度、及び70度であった場合の電圧-電流特性を示している。 In FIG. 2, 201 indicates the voltage-power characteristics of the thermoelectric conversion module TMGz when the temperature difference is 90 degrees. Similarly, 202 and 203 indicate voltage-power characteristics when the temperature difference is 80 degrees and 70 degrees, respectively. Reference numeral 205 denotes voltage-current characteristics of the thermoelectric conversion module TMGz when the temperature difference is 90 degrees. Similarly, 206 and 207 indicate voltage-current characteristics when the temperature difference is 80 degrees and 70 degrees, respectively.

図3では、211は、温度差が90度であった場合の熱電変換モジュール群TMGの電圧-電力特性を示している。同様に、212及び213は、それぞれ、温度差が80度、及び70度であった場合の電圧-電力特性を示している。また、215は、温度差が90度であった場合の熱電変換モジュール群TMGの電圧-電流特性を示している。同様に、216及び217は、それぞれ、温度差が80度、及び70度であった場合の電圧-電流特性を示している。 In FIG. 3, 211 indicates the voltage-power characteristics of the thermoelectric conversion module group TMG when the temperature difference is 90 degrees. Similarly, 212 and 213 indicate voltage-power characteristics when the temperature difference is 80 degrees and 70 degrees, respectively. 215 shows the voltage-current characteristics of the thermoelectric conversion module group TMG when the temperature difference is 90 degrees. Similarly, 216 and 217 indicate voltage-current characteristics when the temperature difference is 80 degrees and 70 degrees, respectively.

熱電変換モジュールTMGz、及び熱電変換モジュール群TMGの発電量は、高温側と低温側との間の温度差の二乗に比例し、開放起電圧は、温度差に比例して変化する。温度差に応じた発電量の変化量は、図2及び図3に示すように、比較的に大きい。温度差は、設置環境の変化、温度差を発生させる熱源の状態等によって大きく変化することがある。そのため、想定できる最大の温度差に単に対応可能にする場合、その温度差に応じた高定格の電力変換装置を用意しなければならず、電力変換装置のコストが増大する。より具体的には、電力変換装置が大型化、高重量化、及び高価格化する。また、開放起電圧は、最大負荷点の電圧の2倍になる。このことから、電力変換装置には、比較的に高い定格電圧が求められる。 The amount of power generated by the thermoelectric conversion module TMGz and the thermoelectric conversion module group TMG is proportional to the square of the temperature difference between the high temperature side and the low temperature side, and the open-circuit voltage varies in proportion to the temperature difference. The amount of change in the power generation amount according to the temperature difference is relatively large, as shown in FIGS. The temperature difference may change greatly depending on changes in the installation environment, the state of the heat source that causes the temperature difference, and the like. Therefore, in order to simply cope with the maximum conceivable temperature difference, it is necessary to prepare a power conversion device with a high rating corresponding to the temperature difference, which increases the cost of the power conversion device. More specifically, the power converter becomes larger, heavier, and more expensive. Also, the open electromotive force is twice the voltage at the maximum load point. For this reason, the power converter is required to have a relatively high rated voltage.

本実施の形態1では、電力変換装置10の定格電圧を超える入力電圧の変化に対して、定格電圧を超えないように供給電力の電圧を抑制するために、入力電流量を制御し、より幅広い入力電力量に対応させる。言い換えれば、供給電力の電圧値、或いは電流値に着目して、その供給電力を操作し、その操作によって得られる電力を変換して外部に供給する。そのような対応により、電力変換装置10としては、より低コストのものを使用することができる。このために、電力変換装置10のコストに対し、対応可能な入力電力量の範囲がより広くなる。また、電源である熱電変換モジュール群TMGが定格電力以上に発電した場合でも、定格内に抑制し変換した供給電力を外部に供給できる。 In the first embodiment, in response to changes in the input voltage exceeding the rated voltage of the power conversion device 10, in order to suppress the voltage of the supplied power so as not to exceed the rated voltage, the amount of input current is controlled and a wider range of Correspond to the amount of input power. In other words, focusing on the voltage value or current value of the supplied power, the supplied power is manipulated, and the power obtained by the manipulation is converted and supplied to the outside. With such measures, a lower-cost power conversion device 10 can be used. For this reason, the range of the input electric energy that can be handled becomes wider with respect to the cost of the power converter 10 . In addition, even if the thermoelectric conversion module group TMG, which is a power source, generates more power than the rated power, the power can be suppressed within the rated power and the converted power can be supplied to the outside.

なお、本実施の形態1では、電源として熱電変換モジュール群TMGを電力変換装置10に接続しているが、電力変換装置10と接続する電源は、熱電変換モジュール群TMGに限定されない。これは、供給する電力が変動する電源は、熱電変換モジュール群TMG、及びそれを構成する熱電変換モジュールTMGzだけではないからである。例えば、特許文献1に記載の太陽電池も環境により、発電量が比較的に大きく変動する。 In Embodiment 1, the thermoelectric conversion module group TMG is connected to the power converter 10 as a power supply, but the power supply connected to the power converter 10 is not limited to the thermoelectric conversion module group TMG. This is because the thermoelectric conversion module group TMG and the thermoelectric conversion modules TMGz constituting it are not the only power sources whose supplied power fluctuates. For example, the amount of power generated by the solar cell described in Patent Document 1 also fluctuates relatively greatly depending on the environment.

図1の説明に戻る。電力変換装置10は、図1に示すように、コンバータ1、インバータ2、マイクロコンピュータ3、ゲートパルス発生器4、2つの電圧センサ5及び6、2つの電流センサ7及び8を備えている。マイクロコンピュータ3は、本実施の形態1における制御部に相当し、本実施の形態1に係る電力変換制御装置として機能する。マイクロコンピュータ3は、以降「マイコン3」と略記する。 Returning to the description of FIG. The power converter 10 includes a converter 1, an inverter 2, a microcomputer 3, a gate pulse generator 4, two voltage sensors 5 and 6, and two current sensors 7 and 8, as shown in FIG. The microcomputer 3 corresponds to the control unit in the first embodiment, and functions as the power conversion control device according to the first embodiment. The microcomputer 3 will hereinafter be abbreviated as "microcomputer 3".

コンバータ1は、電圧の昇降圧が可能なコンバータであり、図1に示すように、2つの平滑用コンデンサCin及びCout、2つのスイッチ素子Q1及びQ2、2つのダイオードD1及びD2、インダクタLを備える。本実施の形態1では、スイッチ素子Q1は第1のスイッチ素子に相当し、スイッチ素子Q2は第2のスイッチ素子に相当する。2つのスイッチ素子Q1及びQ2は、共にIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。 The converter 1 is a converter capable of stepping up and down voltage, and includes two smoothing capacitors Cin and Cout, two switch elements Q1 and Q2, two diodes D1 and D2, and an inductor L, as shown in FIG. . In Embodiment 1, the switching element Q1 corresponds to the first switching element, and the switching element Q2 corresponds to the second switching element. The two switch elements Q1 and Q2 are both IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).

平滑用コンデンサCinは、熱電変換モジュール群TMGの両端の間に接続されている。それにより、平滑用コンデンサCinには、熱電変換モジュール群TMGが発生させた電圧が印加されて、熱電変換モジュール群TMGからコンバータ1に印加された電圧の平滑化を行う。 The smoothing capacitor Cin is connected across the thermoelectric conversion module group TMG. Thereby, the voltage generated by the thermoelectric conversion module group TMG is applied to the smoothing capacitor Cin, and the voltage applied from the thermoelectric conversion module group TMG to the converter 1 is smoothed.

スイッチ素子Q1のコレクタは、平滑用コンデンサCinの正側の端子と接続されている。スイッチ素子Q1のエミッタは、ダイオードD1のカソード、及びインダクタLと接続されている。そのため、スイッチ素子Q1のオンオフ駆動により、熱電発電モジュールTMG群が発電により発生させた電力の供給、及び供給の遮断を行うことができる。スイッチ素子Q1は、主に、供給された電力の電圧を降圧させるためにオンオフ駆動される。 The collector of the switch element Q1 is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Cin. The emitter of switch element Q1 is connected to the cathode of diode D1 and inductor L. Therefore, by turning on/off the switch element Q1, it is possible to supply and cut off the electric power generated by the group of thermoelectric power generation modules TMG. The switch element Q1 is turned on and off mainly to step down the voltage of the supplied power.

2つのスイッチ素子Q1及びQ2の各ゲートは、ゲートパルス発生器4と接続されている。そのため、2つのスイッチ素子Q1及びQ2は、ゲートパルス発生器4が発生するパルスにより、オンオフ駆動するようになっている。図1中に表記の「Q1_gate」及び「Q1_gate」は、それぞれ、スイッチ素子Q1及びQ2のゲートに供給されるオンオフ駆動用のパルス信号を表している。本実施の形態1では、PWM(Pulse Width Modulation)制御によりパルス信号をゲートパルス発生器4に発生させるようにしている。なお、2つのスイッチ素子Q1及びQ2は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の別のパワーデバイスであっても良い。 Each gate of the two switch elements Q1 and Q2 is connected to the gate pulse generator 4. FIG. Therefore, the two switch elements Q1 and Q2 are turned on and off by pulses generated by the gate pulse generator 4. FIG. "Q1_gate" and "Q1_gate" shown in FIG. 1 represent on/off driving pulse signals supplied to the gates of the switch elements Q1 and Q2, respectively. In the first embodiment, the pulse signal is generated by the gate pulse generator 4 by PWM (Pulse Width Modulation) control. The two switch elements Q1 and Q2 may be other power devices such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).

インダクタLの他方は、スイッチ素子Q2のコレクタ、及びダイオードD2のアノードに接続されている。スイッチ素子Q2のエミッタは、2つの平滑用コンデンサCin及びCoutの負側の端子、ダイオードD1のアノード、及び熱電変換モジュール群TMGの負側にそれぞれ接続されている。そのため、スイッチ素子Q2のオンオフ駆動により、スイッチ素子Q1のオン駆動期間中での熱電変換モジュール群TMGの両端の短絡、及び短絡の解除が可能となっている。スイッチ素子Q2は、主に、供給された電力の電圧を昇圧させるためにオンオフ駆動される。 The other end of inductor L is connected to the collector of switch element Q2 and the anode of diode D2. The emitter of the switch element Q2 is connected to the negative terminals of the two smoothing capacitors Cin and Cout, the anode of the diode D1, and the negative side of the thermoelectric conversion module group TMG. Therefore, it is possible to short-circuit both ends of the thermoelectric conversion module group TMG during the ON-driving period of the switch element Q1 and cancel the short-circuit by turning the switch element Q2 on and off. The switch element Q2 is turned on and off mainly to boost the voltage of the supplied power.

平滑用コンデンサCoutの一方の端子は、ダイオードD2のカソードに接続され、他方の端子は、スイッチ素子Q2のエミッタに接続されている。それにより、平滑用コンデンサCoutは、コンバータ1から出力として供給される電力の電圧の平滑化を行う。 One terminal of the smoothing capacitor Cout is connected to the cathode of the diode D2, and the other terminal is connected to the emitter of the switch element Q2. Thereby, the smoothing capacitor Cout smoothes the voltage of the power supplied from the converter 1 as an output.

平滑化コンデンサCinの両端、つまり熱電変換モジュール群TMGの両端には、電圧センサ5が接続されている。そのため、電圧センサ5は、電圧の検出結果として、平滑化コンデンサCinの両端間の電圧値を示す信号を出力する。ここでは、その電圧値を「入力電圧値Vin」と表記する。便宜的に、入力電圧値Vinは、電圧センサ5が出力する情報の意味でも用いる。同様に、電圧センサ6が出力する信号が示す電圧値は「出力電圧値Vout」、電流センサ7が出力する信号が示す電流値を「入力電流値IL」、電流センサ8が出力する信号が示す電流値を「出力電流値Iout」と表記する。電圧センサ5は、本実施の形態1における第1の電圧検出器に相当する。 A voltage sensor 5 is connected to both ends of the smoothing capacitor Cin, that is, to both ends of the thermoelectric conversion module group TMG. Therefore, the voltage sensor 5 outputs a signal indicating the voltage value across the smoothing capacitor Cin as a voltage detection result. Here, the voltage value is expressed as "input voltage value Vin". For convenience, the input voltage value Vin is also used to mean information output by the voltage sensor 5 . Similarly, the voltage value indicated by the signal output by the voltage sensor 6 is the "output voltage value Vout", the current value indicated by the signal output by the current sensor 7 is the "input current value IL", and the signal output by the current sensor 8 is indicated. A current value is described as "output current value Iout". Voltage sensor 5 corresponds to the first voltage detector in the first embodiment.

平滑化コンデンサCoutの両端にも、電圧センサ6が接続されている。そのため、電圧センサ6は、平滑化コンデンサCoutの両端間の電圧値を示す信号を出力する。ここでは、その電圧値を「出力電圧値Vout」と表記する。電圧センサ6は、本実施の形態1における第2の電圧検出器に相当する。 A voltage sensor 6 is also connected across the smoothing capacitor Cout. Therefore, the voltage sensor 6 outputs a signal indicating the voltage value across the smoothing capacitor Cout. Here, the voltage value is expressed as "output voltage value Vout". Voltage sensor 6 corresponds to the second voltage detector in the first embodiment.

電流センサ7は、インダクタLを流れる電流を検出し、検出した電流の値を示す信号を出力する。ここでは、その電流値を「入力電流値IL」と表記する。電流センサ8は、ダイオードD2を流れる電流を検出し、検出した電流の値を示す信号を出力する。ここでは、その電流値を「出力電流値Iout」と表記する。電流センサ7及び8は、それぞれ、本実施の形態1における第1の電流検出器、及び第2の電流検出器に相当する。 Current sensor 7 detects a current flowing through inductor L and outputs a signal indicating the value of the detected current. Here, the current value is expressed as "input current value IL". Current sensor 8 detects the current flowing through diode D2 and outputs a signal indicating the value of the detected current. Here, the current value is expressed as "output current value Iout". The current sensors 7 and 8 respectively correspond to the first current detector and the second current detector in the first embodiment.

上記のような構成のコンバータ1は、直流(DC)-直流変換を行う変換回路である。インバータ2は、直流-交流変換を行う変換回路である。インバータ2は、図1に示すように、平滑化コンデンサCD、及びインバータ本体21を備えている。 The converter 1 configured as described above is a conversion circuit that performs direct current (DC)-direct current conversion. The inverter 2 is a conversion circuit that performs DC-AC conversion. The inverter 2 includes a smoothing capacitor CD and an inverter body 21, as shown in FIG.

平滑化コンデンサCDは、コンバータ1から印加される電圧の平滑化を行う。インバータ本体21は、平滑化コンデンサCDの両端に接続されている。このインバータ本体21は、例えば3つのハーフブリッジ、或いはフルブリッジを備えたものである。インバータ本体21によって交流に変換された電力が負荷に供給される。インバータ本体21の回路構成は、特に限定されない。 Smoothing capacitor CD smoothes the voltage applied from converter 1 . The inverter body 21 is connected across the smoothing capacitor CD. This inverter body 21 has, for example, three half bridges or full bridges. The power converted into alternating current by the inverter main body 21 is supplied to the load. A circuit configuration of the inverter main body 21 is not particularly limited.

本実施の形態1では、上記のように、電力変換装置10は、コンバータ1及びインバータ2の2つの変換回路を備えている。しかし、変換回路としては、最低限、コンバータ1、つまり電圧の昇降圧が可能な変換回路を備えていれば良い。その変換回路は、電圧の昇降圧が可能なように、用途が異なる2種類のスイッチ素子をそれぞれ1つ以上、備えた構成となる。 In Embodiment 1, the power conversion device 10 includes two conversion circuits, the converter 1 and the inverter 2, as described above. However, as a conversion circuit, at least the converter 1, that is, a conversion circuit capable of stepping up and down the voltage should be provided. The conversion circuit is configured to include one or more switch elements of two types with different uses so that voltage can be stepped up and down.

マイコン3上には、図1に示すように、最大負荷抵抗設定部31、入力電力算出部32、制御状態判定部33、コンバータ状態判定部34、出力電圧制御部35、及び目標設定部36が実現されている。それにより、マイコン3は、本実施の形態1に係る電力変換制御装置として機能する。 As shown in FIG. 1, the microcomputer 3 has a maximum load resistance setting section 31, an input power calculation section 32, a control state determination section 33, a converter state determination section 34, an output voltage control section 35, and a target setting section 36. Realized. Thereby, the microcomputer 3 functions as a power conversion control device according to the first embodiment.

最大負荷抵抗設定部31は、熱電変換モジュール群TMGの内部抵抗の合成値Roを設定する。合成値Roの設定は、外部からデータとして入力した値を合成値Roとして設定することで行っても良い。或いはスイッチ素子Q1及びQ2を共にオンさせて、その状態で得られた入力電圧値Vin及び入力電流値ILを用いて算出した値を合成値Roとしても良い。この場合、合成値Roは、Ro=Vin/IL-(Rq1+Rq2)、により算出することができる。Rq1、Rq2は、スイッチ素子Q1、Q2の各オン抵抗値である。これらオン抵抗値Rq1、Rq2は、合成値Roと比較して十分、小さいことから、無視しても良い。 The maximum load resistance setting unit 31 sets the combined value Ro of the internal resistances of the thermoelectric conversion module group TMG. The synthetic value Ro may be set by setting a value input as data from the outside as the synthetic value Ro. Alternatively, both switch elements Q1 and Q2 may be turned on, and a value calculated using the input voltage value Vin and the input current value IL obtained in that state may be used as the combined value Ro. In this case, the composite value Ro can be calculated by Ro=Vin/IL-(Rq1+Rq2). Rq1 and Rq2 are on-resistance values of the switch elements Q1 and Q2. Since these on-resistance values Rq1 and Rq2 are sufficiently small compared to the combined value Ro, they may be ignored.

入力電力算出部32は、最大負荷抵抗設定部31が設定した合成値Ro及び入力電圧値Vinを用いて、入力電力値Pinを算出する。入力電力値Pinは、例えばPin=Vin/Ro、により算出することができる。この入力電力算出部32、及び最大負荷抵抗設定部31は、本実施の形態1における入力電力算出部に相当する。 The input power calculation unit 32 calculates the input power value Pin using the combined value Ro set by the maximum load resistance setting unit 31 and the input voltage value Vin. The input power value Pin can be calculated by Pin=Vin 2 /Ro, for example. The input power calculation section 32 and the maximum load resistance setting section 31 correspond to the input power calculation section in the first embodiment.

本実施の形態1では、コンバータ1の定格を考慮し、コンバータ1を制御する上での複数の設定値を設けている。目標設定部36は、設けた複数の設定値を反映した制御を実現させるための構成要素である。目標設定部36は、各種設定値を示すデータを制御状態判定部33、コンバータ状態判定部34及び出力電圧制御部35に出力する。 In Embodiment 1, a plurality of setting values are provided for controlling converter 1 in consideration of the rating of converter 1 . The target setting unit 36 is a component for realizing control reflecting a plurality of provided set values. The target setting unit 36 outputs data indicating various set values to the control state determination unit 33 , the converter state determination unit 34 and the output voltage control unit 35 .

図1には、目標設定部36により設定される設定値として、「Vco」「Vch」「VH」「IH」「Pco1」「Pco2」及び「PH」を表記している。それら設定値は、それぞれ以下のようなものである。 In FIG. 1, "Vco", "Vch", "VH", "IH", "Pco1", "Pco2", and "PH" are shown as setting values set by the target setting unit 36. FIG. These setting values are as follows.

Vco、及びVchは、コンバータ1に生成させる電圧の制御に用いられる設定値である。Vchは、Vcoより大きい値であり、生成させる電圧の抑制制御を開始する電圧値を示す。以降、Vcoは「第1設定電圧値Vco」、Vchは「第2設定電圧値Vch」とそれぞれ表記する。第1設定電圧値Vco、及び第2設定電圧値Vchは共に、本実施の形態1における設定出力電圧値に相当する。より具体的には、第1設定電圧値Vcoは第1の設定出力電圧値、第2設定電圧値Vchは第2の設定出力電圧値にそれぞれ相当する。 Vco and Vch are set values used to control the voltage generated by the converter 1 . Vch is a value greater than Vco, and indicates a voltage value at which suppression control of the generated voltage is started. Hereinafter, Vco will be referred to as "first set voltage value Vco", and Vch will be referred to as "second set voltage value Vch". Both the first set voltage value Vco and the second set voltage value Vch correspond to the set output voltage value in the first embodiment. More specifically, the first set voltage value Vco corresponds to the first set output voltage value, and the second set voltage value Vch corresponds to the second set output voltage value.

VHも、例えばコンバータ1の定格を考慮して設定される電圧値であり、コンバータ1を保護する制御を開始する基準となる。それにより、熱電変換モジュール群TMGから供給された電力の変換は、その電力の電圧値がVH以下であることを条件に行われる。その電圧値がVHを越えた場合、コンバータ1に電力の変換は行わせない。つまり、コンバータ1は停止される。このようなことから、第1設定電圧値Vco、及び第2設定電圧値Vchを含め、それらの間の大小関係は、Vco<Vch<VH、となっている。以降、VHは「設定上限電圧値VH」と表記する。 VH is also a voltage value set in consideration of the rating of the converter 1, for example, and serves as a reference for starting control to protect the converter 1. FIG. Thereby, the conversion of the electric power supplied from the thermoelectric conversion module group TMG is performed on the condition that the voltage value of the electric power is VH or lower. If the voltage value exceeds VH, the converter 1 is prevented from converting power. That is, converter 1 is stopped. For this reason, the magnitude relationship between them, including the first set voltage value Vco and the second set voltage value Vch, is Vco<Vch<VH. Hereinafter, VH will be referred to as "set upper limit voltage value VH".

上記のように、コンバータ1は、熱電変換モジュール群TMGから供給される電力の電圧の昇降圧を行う変換回路である。そのため、各設定電圧値Vco、及びVchは、コンバータ1に生成させる電圧の目標値となると共に、供給される電力の電圧に対する昇圧、及び降圧のうちの何れを行うべきかを判定するうえでの基準ともなる。設定上限電圧値VHは、供給される電力によって電力変換装置10が損傷する恐れから、供給される電力を遮断するか否かの判定に用いられる。 As described above, the converter 1 is a conversion circuit that steps up and down the voltage of the power supplied from the thermoelectric conversion module group TMG. Therefore, each of the set voltage values Vco and Vch serves as a target value for the voltage to be generated by the converter 1, and also serves as a basis for determining whether to step up or step down the voltage of the power to be supplied. It also becomes a standard. The set upper limit voltage value VH is used to determine whether or not to cut off the supplied power because the power conversion device 10 may be damaged by the supplied power.

電力変換装置10は、過大な電流が供給された場合であっても損傷する。IHは、過大な電流の供給によって電力変換装置10を損傷させないために設定される電流値である。そのため、IHも設定上限電圧値VHと同様に、供給される電力を遮断するか否かの判定に用いられる。以降、IHは「設定上限電流値IH」と表記する。 Power converter 10 is damaged even if excessive current is supplied. IH is a current value set so as not to damage the power conversion device 10 due to excessive current supply. Therefore, IH is also used for determining whether or not to cut off the power supply, like the set upper limit voltage value VH. Hereinafter, IH will be referred to as "set upper limit current value IH".

電力は、電圧と電流の乗算によって求めることができる。電力は、電圧、及び電流の何れにも依存する。このことから、本実施の形態1では、入力電力値Pinは、コンバータ1の制御方法を選択する、言い換えれば制御方法を切り換えるために用いている。Pco1、Pco2及びPHは、何れも制御方法を選択するうえでの閾値となる電力値であり、例えば定格を考慮して設定される。 Power can be determined by multiplying voltage and current. Power depends on both voltage and current. Therefore, in the first embodiment, input power value Pin is used to select the control method of converter 1, in other words, to switch the control method. Pco1, Pco2, and PH are all threshold power values for selecting a control method, and are set in consideration of ratings, for example.

Pco1は、コンバータ1に供給される電力量から、制御方法を切り換えるために設定された閾値である。Pco2は、コンバータ1から出力させる電力量の上限として設定された閾値であり、例えば定格値である。PHは、過大な電力量の供給からコンバータ1を保護するために設定された閾値である。それらの間の大小関係は、Pco2<Pco1<PH、である。Pco2<Pco1、となっているのは、コンバータ1での損失等を考慮しているためである。以降、Pco1は「設定入力電力値Pco1」、Pco2は「設定出力電力値Pco2」、PHは「入力上限電力値PH」とそれぞれ表記する。 Pco1 is a threshold value set for switching the control method based on the amount of power supplied to converter 1 . Pco2 is a threshold set as an upper limit of the amount of electric power to be output from the converter 1, and is a rated value, for example. PH is a threshold set to protect the converter 1 from supplying an excessive amount of power. The magnitude relation between them is Pco2<Pco1<PH. The reason why Pco2<Pco1 is established is that the loss in the converter 1 and the like are taken into consideration. Hereinafter, Pco1 will be referred to as "set input power value Pco1", Pco2 will be referred to as "set output power value Pco2", and PH will be referred to as "input upper limit power value PH".

コンバータ1から供給させる電力の値は、例えば出力電圧値Voutに出力電流値Ioutを乗算することにより算出できる。設定出力電力値Pco2は、そのようにして得られる値と比較される。以降、その値は「出力電力値Pout」と表記する。 The value of the power supplied from the converter 1 can be calculated, for example, by multiplying the output voltage value Vout by the output current value Iout. The set output power value Pco2 is compared with the value thus obtained. Henceforth, the value is described as "output electric power value Pout."

本実施の形態1では、出力電力値Poutを設定出力電力値Pco2以下に抑えるように、コンバータ1を制御する。そのために、入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1、及び入力上限電力値PHとそれぞれ比較され、それらの比較結果に応じて、制御内容が切り換えられる。電力を供給する場合、基本的に、出力電圧値Voutが第1設定電圧Vcoになることを優先しつつ、出力電力値Poutを最大化することで、出力電力値Poutが設定出力電力値Pco2となるように制御する。入力電力値Pinが設定上限電力値PH以上であった場合、スイッチ素子Q1、Q2が共にオフとされる。それにより、コンバータ1は、停止され、供給される電力から保護される。 In Embodiment 1, the converter 1 is controlled such that the output power value Pout is suppressed to the set output power value Pco2 or less. Therefore, the input power value Pin is compared with the set input power value Pco1 and the input upper limit power value PH, respectively, and the control contents are switched according to the comparison results. When power is supplied, basically, the output power value Pout is maximized while giving priority to the output voltage value Vout becoming the first set voltage Vco, so that the output power value Pout is equal to the set output power value Pco2. control so that When the input power value Pin is equal to or higher than the set upper limit power value PH, both switch elements Q1 and Q2 are turned off. The converter 1 is thereby stopped and protected from the supplied power.

本実施の形態1では、入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1以上となっている状況の場合、熱電変換モジュール群TMGに流れる電流を増大させることにより、入力電力値Pinを設定入力電力値Pco1以下に抑制する。熱電変換モジュール群TMGに流れる電流の増大は、第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2を共にオンする短絡期間をより長くすることで実現できる。結果、出力電圧値Voutを第1設定電圧値Vcoに、出力電力値Poutを設定出力電力値Pco2にそれぞれ維持したまま運転継続することができる。熱電変換モジュール群TMGを構成する各熱電変換モジュールTMGzの特性によると、電流値を大きくさせることで、電圧値を抑制することができる。以降、熱電変換モジュール群TMGから供給される電流の値は「入力電流値Iin」と表記し、入力電流値ILと区別する。 In the first embodiment, when the input power value Pin is equal to or greater than the set input power value Pco1, the input power value Pin is increased to the set input power value Pco1 by increasing the current flowing through the thermoelectric conversion module group TMG. Suppress the following. An increase in the current flowing through the thermoelectric conversion module group TMG can be realized by lengthening the short-circuit period during which both the first and second switch elements Q1 and Q2 are turned on. As a result, the operation can be continued while maintaining the output voltage value Vout at the first set voltage value Vco and the output power value Pout at the set output power value Pco2. According to the characteristics of each thermoelectric conversion module TMGz constituting the thermoelectric conversion module group TMG, the voltage value can be suppressed by increasing the current value. Hereinafter, the value of the current supplied from the thermoelectric conversion module group TMG will be referred to as "input current value Iin" to distinguish it from the input current value IL.

このように、本実施の形態1では、入力電力値Pinを設定入力電力値Pco1及び入力上限電力値PHと比較して、スイッチ素子Q1及びQ2を駆動するうえでの制御方法を状況に応じて変更し、出力電圧値Vout、及び出力電流値Ioutを制御する。入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1以上となる状況時では、入力電流値Iinを増大させ、入力電力値Pinを抑制する。このように入力電力値Pinを抑制するために電流を増大させるのは、入力電圧を増大させた場合、より高耐圧な部品を採用する必要があるからである。より高耐圧な部品ほど、サイズは大きくなる。そのため、部品に要求される耐圧を抑えることにより、コンバータ1、更には電力変換装置10をより小型化させることができる。 As described above, in the first embodiment, the input power value Pin is compared with the set input power value Pco1 and the upper limit input power value PH, and the control method for driving the switch elements Q1 and Q2 is changed depending on the situation. to control the output voltage value Vout and the output current value Iout. When the input power value Pin is equal to or greater than the set input power value Pco1, the input current value Iin is increased and the input power value Pin is suppressed. The reason why the current is increased in order to suppress the input power value Pin in this way is that when the input voltage is increased, it is necessary to employ components with a higher withstand voltage. The higher the voltage resistance of the component, the larger the size. Therefore, by suppressing the withstand voltage required for the parts, the converter 1 and furthermore the power conversion device 10 can be made smaller.

上記のような制御方法の動的な変更により、コンバータ1は、定格の範囲内で入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1以上となっても、一定の出力電圧値Vcoであり、且つ出力電力値Pco2となる電力を供給できる。以降、入力電流値Iinを増大させ、入力電力値Pinを抑制する制御を「入力電力抑制制御」、設定出力電力値Pco2を得ることを重視する制御を[最大電力制御」とそれぞれ表記する。保護のためにコンバータ1を停止させる制御は、「保護停止制御」と表記する。 By dynamically changing the control method as described above, the converter 1 maintains a constant output voltage value Vco and output power even if the input power value Pin becomes equal to or greater than the set input power value Pco1 within the rated range. It is possible to supply power with a value Pco2. Hereinafter, the control that increases the input current value Iin and suppresses the input power value Pin will be referred to as "input power suppression control", and the control that emphasizes obtaining the set output power value Pco2 will be referred to as "maximum power control". Control for stopping the converter 1 for protection is written as "protection stop control".

熱電変換モジュールTMGzは、内部を流れる電流が大きくなるほど、自身の電気抵抗により発熱量も大きくなる。この内部発熱、及び通電に伴って生じるペルチェ効果は、熱電変換モジュールTMGzの温度差が小さくなる方向に作用する。その結果、熱電変換モジュールTMGzの発電量は抑制される。入力電流値Iinが大きくなるほど、熱電変換モジュールTMGzに流れる電流も大きくなる。電源として熱電変換モジュールTMGzを用いた場合、入力電力値Pinにおける電流値を、最大電力点での短絡電流の値の1/2よりも大きくすることで、熱電変換モジュールTMGzの発電電力量をより抑えられるという利点がある。この利点により、熱電変換モジュール群TMGが定格以上の電力を発生させた場合であっても、電流の制御によってその電力を定格電力内に抑制できる。この結果、電力変換装置10の大型化、製造コストもより抑制することができる。最大電力点での短絡電流の値は、以降「短絡電流値Is」と表記する。 As the current flowing through the thermoelectric conversion module TMGz increases, the amount of heat generated increases due to its own electrical resistance. This internal heat generation and the Peltier effect caused by energization work to reduce the temperature difference in the thermoelectric conversion module TMGz. As a result, the amount of power generated by the thermoelectric conversion module TMGz is suppressed. As the input current value Iin increases, the current flowing through the thermoelectric conversion module TMGz also increases. When the thermoelectric conversion module TMGz is used as the power source, the electric power generated by the thermoelectric conversion module TMGz is increased by setting the current value at the input power value Pin to be larger than 1/2 of the short-circuit current value at the maximum power point. It has the advantage of being suppressed. Due to this advantage, even if the thermoelectric conversion module group TMG generates power exceeding the rated power, the power can be suppressed within the rated power by controlling the current. As a result, the increase in size of the power conversion device 10 and the manufacturing cost can be further suppressed. The value of the short-circuit current at the maximum power point is hereinafter referred to as "short-circuit current value Is".

制御状態判定部33は、入力電力算出部32から入力した入力電力値Pinを、設定入力電力値Pco1及び設定上限電力値VHと比較し、コンバータ1の現在の状態にとって望ましい制御方法を判定する。この判定により、起動制御、入力電力抑制制御、最大電力制御、及び保護停止制御のうちの1つが選択される。その判定結果は、コンバータ状態判定部34に出力される。コンバータ状態判定部34には、この判定結果の他に、入力電圧値Vin、出力電圧値Vout、出力電流値Iout、第1設定電圧値Vco、第2設定電圧値Vch、設定上限電圧値VH、設定出力電力値Pco1、Pco2、及び入力上限電力値PHが入力される。制御状態判定部33は、本実施の形態1における判定部に相当する。 Control state determination unit 33 compares input power value Pin input from input power calculation unit 32 with set input power value Pco1 and set upper limit power value VH, and determines a desirable control method for the current state of converter 1 . Based on this determination, one of activation control, input power suppression control, maximum power control, and protection stop control is selected. The determination result is output to converter state determination unit 34 . In addition to the determination result, the converter state determination unit 34 stores an input voltage value Vin, an output voltage value Vout, an output current value Iout, a first set voltage value Vco, a second set voltage value Vch, a set upper limit voltage value VH, The set output power values Pco1 and Pco2 and the input upper limit power value PH are input. The control state determination unit 33 corresponds to the determination unit in the first embodiment.

本実施の形態1では、スイッチ素子Q1及びQ2のオンオフ駆動を行うモードを複数、設けている。コンバータ状態判定部34は、制御状態判定部33からの判定結果、入力電圧値Vin、入力電流値IL、出力電圧値Vout、出力電流値Iout、第1設定電圧値Vco、第2設定電圧値Vch、設定上限電圧値VH、設定入力電力値Pco1及び入力上限電力値PHを用いて、スイッチ素子Q1及びQ2のオンオフ駆動用のモードを選択する。この選択結果は、出力電圧制御部35に通知される。出力電圧制御部35には、他に、入力電圧値Vin、入力電流値IL、出力電圧値Vout、第1設定電圧値Vco、第2設定電圧値Vch、設定上限電圧値VH、設定上限電流値IH、設定出力電力値Pco1、Pco2、及び入力上限電力値PHが入力される。 In the first embodiment, a plurality of modes are provided for ON/OFF driving of the switch elements Q1 and Q2. Converter state determination unit 34 receives determination results from control state determination unit 33, input voltage value Vin, input current value IL, output voltage value Vout, output current value Iout, first set voltage value Vco, second set voltage value Vch. , the set upper limit voltage value VH, the set input power value Pco1, and the input upper limit power value PH are used to select the ON/OFF drive mode of the switch elements Q1 and Q2. This selection result is notified to the output voltage control unit 35 . The output voltage control unit 35 also has an input voltage value Vin, an input current value IL, an output voltage value Vout, a first set voltage value Vco, a second set voltage value Vch, a set upper limit voltage value VH, and a set upper limit current value. IH, set output power values Pco1 and Pco2, and input upper limit power value PH are input.

出力電圧制御部35は、コンバータ状態判定部34が選択したモードでスイッチ素子Q1及びQ2を駆動する。制御状態判定部33、或いはコンバータ状態判定部34が保護停止制御を選択した場合、出力電圧制御部35は、スイッチ素子Q1及びQ2を共にオフさせる。保護停止制御が選択されていない場合、出力電圧制御部35は、スイッチ素子Q1及びQ2のうちの少なくとも一方をオン駆動させるか、或いはオンオフ駆動させる。スイッチ素子Q1及びQ2のうちの少なくとも一方をオンオフ駆動させる場合、出力電圧制御部35は、入力電圧値Vin、入力電流値IL、出力電圧値Vout、第1設定電圧値Vco、第2設定電圧値Vch、設定上限電圧値VH、設定上限電流値IH、及び設定出力電力値Pco2を参照してオン期間を決定する。オフ期間は、オン期間により自動的に決定される。ゲートパルス発生器4は、この決定に沿って出力電圧制御部35により駆動され、各スイッチ素子Q1及びQ2のゲートに出力すべき信号を生成する。本実施の形態1では、PWM制御の単位となる周期は一定としている。 The output voltage control unit 35 drives the switch elements Q1 and Q2 in the mode selected by the converter state determination unit 34. FIG. When the control state determination unit 33 or the converter state determination unit 34 selects protection stop control, the output voltage control unit 35 turns off both switch elements Q1 and Q2. When protection stop control is not selected, the output voltage control unit 35 turns on or turns on/off at least one of the switch elements Q1 and Q2. When turning on/off at least one of the switch elements Q1 and Q2, the output voltage control unit 35 controls the input voltage value Vin, the input current value IL, the output voltage value Vout, the first set voltage value Vco, and the second set voltage value. The ON period is determined with reference to Vch, the set upper limit voltage value VH, the set upper limit current value IH, and the set output power value Pco2. The OFF period is automatically determined by the ON period. The gate pulse generator 4 is driven by the output voltage control section 35 according to this determination, and generates signals to be output to the gates of the switch elements Q1 and Q2. In Embodiment 1, the cycle, which is the unit of PWM control, is constant.

スイッチ素子Q1及びQ2の各駆動内容は、モードにより変化する。スイッチ素子Q1は、保護停止制御の非選択時にはオンされるか、或いはオンオフ駆動される。スイッチ素子Q2は、保護停止制御の非選択時にはオン、オフ、或いはオンオフ駆動される。このようなことから、スイッチ素子Q1及びQ2は共に、保護停止制御の非選択時全体ではオンオフ駆動されることになる。スイッチ素子Q1及びQ2のうちでオンオフ駆動するスイッチ素子のオン期間、つまり各デューティ比は、出力電圧制御部35によって決定される。このようなことから、出力電圧制御部35、及コンバータ状態判定部34、及び制御状態判定部33は、本実施の形態1における制御部に相当する。 The details of driving the switch elements Q1 and Q2 change depending on the mode. The switch element Q1 is turned on when protection stop control is not selected, or is turned on and off. The switch element Q2 is turned on, off, or on/off driven when the protection stop control is not selected. For this reason, both the switch elements Q1 and Q2 are turned on and off during the whole non-selection of the protection stop control. The output voltage control unit 35 determines the ON period of the switch element that is turned on and off among the switch elements Q1 and Q2, that is, each duty ratio. For this reason, the output voltage control section 35, the converter state determination section 34, and the control state determination section 33 correspond to the control section in the first embodiment.

図4は、各スイッチ素子をオンオフ駆動するうえで設けられた各モード、及びその内容の例を説明する図である。図5は、各モードが設定される範囲の例を説明する図である。図5では、横軸に入力電圧値Vin、つまり熱電変換モジュール群TMGが発生させる電圧、縦軸に入力電力値Pin、つまり熱電変換モジュール群TMGから供給される電力量をそれぞれ採っている。それにより、図5は、入力電圧値Vin、及び入力電力値Pinによって選択される各モードの範囲を示している。図5では、縦軸に、設定入力電力値Pco1を1とした比を併せて示している。 FIG. 4 is a diagram for explaining each mode provided for on/off driving each switch element and an example of the contents thereof. FIG. 5 is a diagram explaining an example of the range in which each mode is set. In FIG. 5, the horizontal axis represents the input voltage value Vin, that is, the voltage generated by the thermoelectric conversion module group TMG, and the vertical axis represents the input power value Pin, that is, the amount of power supplied from the thermoelectric conversion module group TMG. Accordingly, FIG. 5 shows the range of each mode selected by the input voltage value Vin and the input power value Pin. In FIG. 5, the vertical axis also shows the ratio when the set input power value Pco1 is 1. In FIG.

図5に表記の「450W」は、設定入力電力値Pco1の具体例である。また、「350V」「450V」「540V」は。それぞれ、第1設定電圧値Vco、第2設定電圧値Vch、設定上限電圧値VHの具体例である。このような場合、設定出力電力値Pco2、入力上限電力値PHの各具体例は、例えば「440W」「540W」である。 “450 W” shown in FIG. 5 is a specific example of the set input power value Pco1. Also, "350V" "450V" "540V". These are specific examples of the first set voltage value Vco, the second set voltage value Vch, and the set upper limit voltage value VH, respectively. In such a case, specific examples of the set output power value Pco2 and the upper limit input power value PH are, for example, "440 W" and "540 W".

図4に示すように、本実施の形態1では、スイッチ素子Q1及びQ2のオンオフ駆動するモードとして、モード1~9を設けている。各モードは、行で分けることにより、モード毎に、そのモードが選択される条件内容を表記させている。各列には、異なる種類の条件内容、制御内容等を表記させている。 As shown in FIG. 4, in the first embodiment, modes 1 to 9 are provided as modes for on/off driving the switch elements Q1 and Q2. Each mode is divided into lines to indicate the conditions under which the mode is selected for each mode. In each column, different types of conditional content, control content, etc. are written.

図4中、「スイッチ素子」を表記した欄を2分割した欄には「Q1」「Q2」をそれぞれ表記している。「Q1」「Q2」は、それぞれスイッチ素子Q1、Q2を表している。「Q1」「Q2」を表記した欄の列に表記の「ON」「OFF」「SW」は、それぞれ対応するスイッチ素子の駆動内容を表している。具体的には、「ON」「OFF」「SW」は、それぞれ、PWM制御の1周期内、常にオン、その1周期中、常にオフ、その1周期内でのオンオフ駆動、を表している。また、この列に「SW」と共に表記の「電流制御」「電圧制御」は、それぞれ、入力電力抑制制御のための電流の制御用、最大電力制御のための電圧の制御用のオンオフ駆動であることを示している。 In FIG. 4, "Q1" and "Q2" are written in two columns obtained by dividing the "switch element" column. "Q1" and "Q2" represent switch elements Q1 and Q2, respectively. "ON", "OFF", and "SW" written in the column of the columns of "Q1" and "Q2" indicate the driving contents of the corresponding switch elements, respectively. Specifically, "ON", "OFF", and "SW" respectively represent always ON within one cycle of PWM control, always OFF during one cycle, and ON/OFF drive within one cycle. Also, "current control" and "voltage control" written together with "SW" in this column are on/off drive for current control for input power suppression control and voltage control for maximum power control, respectively. It is shown that.

動作状態は、コンバータ1の動作状態を意味している。「起動(高電圧)」「起動(低電圧)」「第1の昇圧」「バイパス」等は、何れも動作状態の一つを表している。「起動(高電圧)」「起動(低電圧)」は、起動時の入力電圧値Vinにより制御内容を異ならせることを示している。「START」「Bst」「BYP」等は、日本語表記の動作状態に対応するシンボルである。 The operating state means the operating state of converter 1 . "Startup (high voltage)", "startup (low voltage)", "first boost", "bypass", etc. all represent one of the operating states. “Startup (high voltage)” and “startup (low voltage)” indicate that the contents of control are changed according to the input voltage value Vin at the time of startup. "START", "Bst", "BYP", etc. are symbols corresponding to operation states written in Japanese.

「Pin」を表記した欄の列には、「制御状態判定部」が併せて表記されている。この列には、入力電力値Pinに応じて制御状態判定部33が判定する制御方法を示している。 "Control state determination unit" is also written in the column of "Pin". This column shows the control method determined by the control state determination unit 33 according to the input power value Pin.

「Vin」を表記した欄の列には、「コンバータ状態判定部」が併せて表記されている。この列には、入力電圧値Vinに対し、第1設定電圧値Vco、第2設定電圧値Vch、及び設定上限電圧値VHを用いたコンバータ状態判定部34による比較結果を示している。コンバータ状態判定部34は、この比較結果、及び制御状態判定部33が判定した制御方法から、モード選択を行う。 The row in the column labeled "Vin" is also labeled "converter state determination unit". This column shows the comparison results of the converter state determining unit 34 using the first set voltage value Vco, the second set voltage value Vch, and the set upper limit voltage value VH with respect to the input voltage value Vin. Converter state determination section 34 selects a mode based on the comparison result and the control method determined by control state determination section 33 .

上記のように、最終的なモードは、通常、コンバータ状態判定部34によって確定される。例え入力電力値Pinが入力上限電力値PH未満であり、且つ入力電圧値Vinが設定上限電圧値VH以下であっても、入力電流値ILが設定上限電流値IHを越えている場合、コンバータ状態判定部34によってモード9が設定される。入力電力値Pinが入力上限電力値PH以上であった場合、制御状態判定部33は、保護停止制御を選択する。その選択により、入力電圧値Vinの値に係わらず、モード9が確定する。 As noted above, the final mode is typically determined by converter state determination section 34 . Even if the input power value Pin is less than the input upper limit power value PH and the input voltage value Vin is equal to or less than the set upper limit voltage value VH, if the input current value IL exceeds the set upper limit current value IH, the converter state Mode 9 is set by the determination unit 34 . When the input power value Pin is equal to or greater than the input upper limit power value PH, the control state determination unit 33 selects protection stop control. The selection establishes mode 9 regardless of the value of the input voltage value Vin.

「Vout」を表記した欄の列には、「出力電圧制御部」が併せて表記されている。出力電圧値Voutは、出力電圧制御部35によって制御される。このことから、この列には、出力電圧制御部35が出力電圧値Voutとして目標とする電圧値を示している。その列に表記の「Vout=0」は、出力電圧値Voutが「Vout=Vco」等は、基本的に、出力電圧制御部35が出力電圧値Voutとして目標とする電圧値を表している。「Vout≒Vin<Vch」は、出力電圧値Voutが第2設定電圧値Vch未満の範囲内で、出力電圧値Voutが入力電圧値Vinに応じて変動することを示している。出力電圧値Voutは、入力電圧値Vinと略等しい値である。そのため、ここでは出力電圧値Voutの目標値は存在せず、上限のみ存在する。 The column in which "Vout" is written is also written with "output voltage control unit". The output voltage value Vout is controlled by the output voltage control section 35 . For this reason, this column shows voltage values that the output voltage control unit 35 targets as the output voltage value Vout. "Vout=0" written in that column basically represents the voltage value that the output voltage control unit 35 targets as the output voltage value Vout. "Vout≈Vin<Vch" indicates that the output voltage value Vout fluctuates according to the input voltage value Vin within a range where the output voltage value Vout is less than the second set voltage value Vch. The output voltage value Vout is substantially equal to the input voltage value Vin. Therefore, the target value of the output voltage value Vout does not exist here, but only the upper limit exists.

出力電力値Poutは、コンバータ1の制御結果として得られる値である。「Pout」「制御結果」を表記の欄の列には、モード毎に、出力電力値Poutの範囲、その出力電力値Poutを得るための入力電流値ILの変動内容を示している。例えばモード3で表記の「Pout<Pco2 IL減」は、出力電圧値Voutが第1設定電圧値Vcoに一致するように昇圧を行う結果、入力電流値ILをより減少させ、出力電力値Poutを設定出力電力値Pco2未満に抑えることを意味している。モード5で表記の「Pout≦Pco2 IL減」は、出力電圧値Voutを入力電圧値Vinに応じて変化させる結果、入力電流値ILは出力電圧値Voutの増大に伴い減少し、出力電圧値Poutは設定出力電力値Pco2以下に抑えられることを意味している。 Output power value Pout is a value obtained as a control result of converter 1 . Columns labeled "Pout" and "control result" show the range of the output power value Pout and the variation of the input current value IL for obtaining the output power value Pout for each mode. For example, "Pout<Pco2 IL decrease" described in mode 3 increases the output voltage value Vout so that it matches the first set voltage value Vco. As a result, the input current value IL is further decreased and the output power value Pout is reduced. This means that it is suppressed below the set output power value Pco2. "Pout ≤ Pco2 IL decrease" described in mode 5 changes the output voltage value Vout according to the input voltage value Vin. As a result, the input current value IL decreases as the output voltage value Vout increases, and the output voltage value Pout means that the output power is suppressed to the set output power value Pco2 or less.

上記各モードが選択される範囲は、図5に示すように、横軸に平行な一辺、及び縦軸に平行な一辺のうちの少なくとも一つと接している。範囲が接するモード間では、双方向で遷移が可能である。図5中に表記の矢印は、そのことを表している。 As shown in FIG. 5, the range in which each mode is selected is in contact with at least one side parallel to the horizontal axis and one side parallel to the vertical axis. Transitions are possible in both directions between modes with contiguous ranges. The arrows shown in FIG. 5 indicate this.

図5に表記の「a:Vin>VH」は、入力電圧値Vinが設定上限電圧値VHを越えることが条件aであることを表している。モード1或いはモード7の設定時、この条件aが成立した場合、モード9に遷移する。「b:IL>IH(3.0A)」は、入力電流値ILが、設定上限電流値IHとして設定された3.0Aを越えることが条件bであることを表している。モード8の設定時、この条件bの成立により、モード9に遷移する。この結果、入力電力値Pinが入力上限電力値PH未満であり、且つ入力電圧値Vinが設定上限電圧値VH以下であっても、入力電流値ILが設定上限電流値IHを越えている場合、モード9が設定される。「c:Pin≧PH」は、入力電力値Pinが入力上限電力値PH以上となることが条件cであることを表している。モード7或いはモード8の設定時、この条件cの成立により、モード9に遷移する。 "a: Vin>VH" shown in FIG. 5 indicates that the input voltage value Vin exceeds the set upper limit voltage value VH as condition a. When the mode 1 or mode 7 is set, if the condition a is satisfied, the mode is changed to the mode 9. "b: IL>IH (3.0 A)" represents that the input current value IL exceeds 3.0 A set as the set upper limit current value IH is the condition b. When mode 8 is set, a transition to mode 9 is made when condition b is established. As a result, even if the input power value Pin is less than the input upper limit power value PH and the input voltage value Vin is equal to or less than the set upper limit voltage value VH, if the input current value IL exceeds the set upper limit current value IH, Mode 9 is set. “c: Pin≧PH” indicates that the input power value Pin is equal to or greater than the upper limit input power value PH, which is the condition c. When mode 7 or mode 8 is set, mode 9 is entered when condition c is established.

以降、図6~図9に示す各説明図も参照しつつ、各モードについて更に詳細に説明する。 Hereinafter, each mode will be described in further detail with reference to the explanatory diagrams shown in FIGS. 6 to 9. FIG.

モード1及び2は、コンバータ1の起動時に選択されるモードである。コンバータ1の起動時、入力電力値Pinは算出されていない。そのため、起動時には、制御状態判定部33によってモード1及び2が選択候補と判定される。コンバータ状態判定部34は、入力電圧値Vinによってモード1或いはモード2を選択する。入力電圧値Vinが第1設定電圧値Vcoの1/2未満、つまりVin<0.5Vco、の関係が成立している場合、コンバータ状態判定部34は、モード2を選択する。その関係が成立せずに、0.5Vco≦Vin≦VH、の関係が成立している場合、コンバータ状態判定部34は、モード1を選択する。 Modes 1 and 2 are modes selected when the converter 1 is started. At the start-up of converter 1, input power value Pin has not been calculated. Therefore, at startup, the control state determination unit 33 determines modes 1 and 2 as selection candidates. Converter state determination unit 34 selects mode 1 or mode 2 depending on input voltage value Vin. If the input voltage value Vin is less than half the first set voltage value Vco, that is, Vin<0.5Vco, converter state determination unit 34 selects mode 2 . If the relationship does not hold and the relationship 0.5Vco≦Vin≦VH holds, converter state determination unit 34 selects mode 1 .

1周期の間、モード1では、スイッチ素子Q1、Q2は常にオンとされ、モード2では、スイッチ素子Q1はオンオフ駆動、スイッチ素子Q2はオンとされる。この結果、モード1では、スイッチ素子Q2のオンにより、出力電力値Voutは0であっても、入力電流値ILは増大させるように操作される。モード2では、スイッチ素子Q2のオンにより、実際の出力電力値Voutは0であっても、スイッチ素子Q1のオンオフ駆動により、
入力電圧値Vinがより大きくなるように操作される。以降、特に断らない限り、スイッチ素子Q1、Q2の駆動内容は、1周期を想定した表現とする。
During one cycle, in mode 1, the switch elements Q1 and Q2 are always turned on, and in mode 2, the switch element Q1 is turned on and off, and the switch element Q2 is turned on. As a result, in mode 1, even if the output power value Vout is 0, the input current value IL is increased by turning on the switch element Q2. In mode 2, even if the actual output power value Vout is 0 by turning on the switching element Q2, by turning on/off driving the switching element Q1,
The input voltage value Vin is manipulated to become larger. Henceforth, unless otherwise specified, the contents of driving the switch elements Q1 and Q2 are expressed assuming one cycle.

モード3は、入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1未満であり、且つ入力電圧値Vinが第1設定電圧値Vcoの1/2以上、第1設定電圧値Vco未満であった場合に選択される最大電力制御用のモードである。基本的にモード3では、昇圧により出力電圧値Voutが第1設定電圧値Vcoに一致させることを優先し、スイッチ素子Q1はオン、スイッチ素子Q2がオンオフ駆動される。昇圧により、入力電流値ILが増大し、入力電圧値Vinは低下するが、入力電力値Pinは増大する。 Mode 3 is selected when the input power value Pin is less than the set input power value Pco1 and the input voltage value Vin is 1/2 or more of the first set voltage value Vco and less than the first set voltage value Vco. This mode is for maximum power control. Basically, in mode 3, priority is given to matching the output voltage value Vout to the first set voltage value Vco by boosting, and the switch element Q1 is turned on and the switch element Q2 is turned on and off. By boosting, the input current value IL increases and the input voltage value Vin decreases, but the input power value Pin increases.

図6は、モード3の設定時におけるコンバータの各種状態例、及び各スイッチ素子の駆動内容例を説明する図である。ここでは、各種状態として、入力電圧値Vin、平滑化コンデンサCinの両端間電圧値、入力電流値Iin、入力電力値Pin、及び出力電圧値Voutの各時間変化例を示している。スイッチ素子Q1及びQ2のオンオフは、H(High)がオン、L(Low)がオフをそれぞれ表している。これらは、図7~図9でも同様である。 6A and 6B are diagrams for explaining examples of various states of the converter when Mode 3 is set, and examples of the details of driving each switch element. Here, as various states, examples of temporal changes of the input voltage value Vin, the voltage value across the smoothing capacitor Cin, the input current value Iin, the input power value Pin, and the output voltage value Vout are shown. As for the ON/OFF states of the switch elements Q1 and Q2, H (High) indicates ON and L (Low) indicates OFF. These are the same in FIGS. 7 to 9 as well.

熱電変換モジュール群TMGの開放起電圧は、スイッチ素子Q1をオフ状態としたときに得られる入力電圧値Vinに相当する。ここでは、以降、便宜的に開放起電圧は「開放起電圧Vin0」と表記する。 The open voltage of the thermoelectric conversion module group TMG corresponds to the input voltage value Vin obtained when the switch element Q1 is turned off. Hereafter, the open-circuit electromotive force is referred to as "open-circuit electromotive voltage Vin0" for convenience.

図4及び図6に示すように、モード3では、スイッチ素子Q1は常にオンとされ、スイッチ素子Q2はオンオフ駆動される。それにより、基本的には、出力電圧値Voutが第1設定電圧値Vcoとなるように維持される。図6では、平滑化コンデンサCoutにより平滑化された後の出力電圧値Voutを実線、平滑化される前の出力電圧値Voutを破線で示している。それにより、出力電圧値Voutは、模式的に示している。これは、図7~図9でも同様である。 As shown in FIGS. 4 and 6, in mode 3, the switch element Q1 is always turned on, and the switch element Q2 is turned on and off. As a result, basically, the output voltage value Vout is maintained at the first set voltage value Vco. In FIG. 6, the output voltage value Vout after being smoothed by the smoothing capacitor Cout is indicated by a solid line, and the output voltage value Vout before being smoothed is indicated by a broken line. Accordingly, the output voltage value Vout is shown schematically. This also applies to FIGS. 7-9.

モード4は、入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1未満であり、且つ入力電圧値Vinと第1設定電圧値Vcoとの間の差が狭い設定範囲内であった場合に選択される最大電力制御用のモードである。図4及び図7に示すように、基本的にモード4では、出力電圧値Voutが第1設定電圧値Vcoに一致するように、スイッチ素子Q1はオン、スイッチ素子Q2はオフ、或いはオンオフ駆動される。この結果、入力電圧値Vinに応じた昇降圧、つまり入力電圧値Vinの昇圧、或いは降圧が行われる。しかし、出力電圧値Voutを第1設定電圧値Vcoに一致させても最大電力が得られないような場合、モード3と同様に、入力電圧値Vinが第1設定電圧値Vcoより低い値になるように入力電流値ILを増大させて、最大電力が得られる最大電力点に追従させる制御が行われるとともに、出力電圧値Voutを第1設定電圧値Vcoに昇圧させる制御が行われる。このモード4は、本実施の形態1における特有のモードである。 Mode 4 is the maximum power selected when the input power value Pin is less than the set input power value Pco1 and the difference between the input voltage value Vin and the first set voltage value Vco is within a narrow set range. This is the control mode. As shown in FIGS. 4 and 7, basically in mode 4, the switch element Q1 is turned on and the switch element Q2 is turned off, or turned on and off so that the output voltage value Vout matches the first set voltage value Vco. be. As a result, step-up/step-down according to the input voltage value Vin, that is, step-up or step-down of the input voltage value Vin is performed. However, if the maximum power cannot be obtained even if the output voltage value Vout is matched with the first set voltage value Vco, the input voltage value Vin becomes lower than the first set voltage value Vco, as in mode 3. In this manner, the input current value IL is increased to follow the maximum power point at which the maximum power is obtained, and the output voltage value Vout is boosted to the first set voltage value Vco. This mode 4 is a peculiar mode in the first embodiment.

モード5は、入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1以上であり、且つ入力電圧値Vinが第1設定電圧値Vco以上、第2設定電圧値Vch未満であった場合に選択される入力電力抑制制御用のモードである。モード5では、スイッチ素子Q1はオン、スイッチ素子Q2はオフされる。そのため、出力電力値Poutが設定出力電力値Pco2以下の範囲内であり、且つ出力電圧値Voutが第2設定電圧値Vch未満であることを条件に、出力電圧値Voutは入力電圧値Vinに応じて変化する。この条件が成立しているか否かの判定は、コンバータ状態判定部34によって行われる。入力電流値ILは、入力電流値Iinに応じて変化する。入力電流値ILは、入力電流値Iinと略等しい値である。 Mode 5 is input power suppression selected when the input power value Pin is equal to or greater than the set input power value Pco1 and the input voltage value Vin is equal to or greater than the first set voltage value Vco and less than the second set voltage value Vch. This is the control mode. In mode 5, the switch element Q1 is turned on and the switch element Q2 is turned off. Therefore, on the condition that the output power value Pout is within the range of the set output power value Pco2 or less and the output voltage value Vout is less than the second set voltage value Vch, the output voltage value Vout depends on the input voltage value Vin. change by The converter state determination unit 34 determines whether or not this condition is satisfied. The input current value IL changes according to the input current value Iin. The input current value IL is approximately equal to the input current value Iin.

モード6は、入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1未満であり、且つ入力電圧値Vinが第1設定電圧値Vco以上、第2設定電圧値vch未満であった場合に選択される最大電力制御用のモードである。図4及び図8に示すように、モード6では、出力電圧値Voutを第1設定電圧値Vcoに一致させる降圧のために、スイッチ素子Q1はオンオフ駆動、スイッチ素子Q2はオフされる。それにより、入力電流値ILが増大し、入力電圧値Vinが低下して、最大電力点に近づき、入力電力値Pinを増加させることができる。 Mode 6 is the maximum power control selected when the input power value Pin is less than the set input power value Pco1 and the input voltage value Vin is greater than or equal to the first set voltage value Vco and less than the second set voltage value vch. This mode is for As shown in FIGS. 4 and 8, in mode 6, the switch element Q1 is turned on/off and the switch element Q2 is turned off in order to step down the output voltage value Vout to match the first set voltage value Vco. As a result, the input current value IL increases, the input voltage value Vin decreases, the maximum power point is approached, and the input power value Pin can be increased.

モード7は、入力電力値Pinが入力上限電力値PH未満であり、且つ入力電圧値Vinが第1設定電圧値Vco以上、設定上限電圧値VH以下であった場合に選択される入力電力抑制制御用のモードである。図4及び図9に示すように、入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1以上、且つ入力電圧値Vinが第2設定電圧値Vch以上となった場合、モード5からモード7に移行する。 Mode 7 is input power suppression control selected when the input power value Pin is less than the input power upper limit value PH, and the input voltage value Vin is equal to or greater than the first set voltage value Vco and equal to or less than the set upper limit voltage value VH. This mode is for As shown in FIGS. 4 and 9, when the input power value Pin is equal to or greater than the set input power value Pco1 and the input voltage value Vin is equal to or greater than the second set voltage value Vch, mode 5 shifts to mode 7. FIG.

モード7では、入力電圧値Vinを設定上限電圧値VH以下に抑制しつつ、出力電圧値Voutを第1設定電圧値Vcoに一致させ、出力電力値Poutを設定出力電力値Pco2に維持させるように、スイッチ素子Q1はオン、スイッチ素子Q2はオンオフ駆動される。このような駆動により、入力電圧値Vinはより小さく、入力電流値ILはより大きくなるように操作される。このため、入力電圧値Vinを設定上限電圧値VH以下に抑制しつつ、出力電力値Poutも設定出力電力値Pco2付近を維持できる。 In mode 7, the input voltage value Vin is suppressed below the set upper limit voltage value VH, the output voltage value Vout is made to match the first set voltage value Vco, and the output power value Pout is maintained at the set output power value Pco2. , the switch element Q1 is turned on, and the switch element Q2 is turned on and off. By such driving, the input voltage value Vin is operated to be smaller and the input current value IL is operated to be larger. Therefore, it is possible to keep the output power value Pout close to the set output power value Pco2 while suppressing the input voltage value Vin to the set upper limit voltage value VH or less.

入力電圧値Vinが第1設定電圧値Vco未満になるまで、入力電流値ILを増加させるように動作した場合、モード7からモード8に移行する。つまり、設定入力電力値Pco1以上で第2設定電圧値Vch未満では、モード5の選択が優先されるが、一度、入力電圧値Vinが第2設定電圧値Vch以上となると、モード5、及び8のうちの移行先は、モード8となる。入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1未満、且つ入力電圧値Vinが第2設定電圧値Vch未満になった場合、モード7からモード6に移行して、最大電力制御に切り替わる。 When the input current value IL is increased until the input voltage value Vin becomes less than the first set voltage value Vco, mode 7 shifts to mode 8 . That is, when the set input power value Pco1 or more and less than the second set voltage value Vch, the mode 5 is selected with priority. Mode 8 is the destination of the transition. When the input power value Pin is less than the set input power value Pco1 and the input voltage value Vin is less than the second set voltage value Vch, the mode shifts from mode 7 to mode 6 to switch to maximum power control.

モード8は、入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1以上であり、且つ入力電圧値Vinが第1設定電圧値Vcoの1/2以上、第1設定電圧値Vco未満であった場合に選択される入力電力抑制制御用のモードである。モード8では、モード7と同様に、出力電圧値Voutを第1設定電圧値Vcoに一致させつつ、出力電力値Poutも設定出力電力値Pco2と一致させるように、スイッチ素子Q1はオン、スイッチ素子Q2はオンオフ駆動される。モード8は、モード7と比較し、想定する入力電圧値Vinが小さい。そのため、入力電力値Pinの設定入力電力値Pco1以下への抑制を図りつつ、入力電圧値Vinを第1設定電圧値Vcoに近づけるように、入力電流値ILが小さくなるように操作される。 Mode 8 is selected when the input power value Pin is equal to or greater than the set input power value Pco1 and the input voltage value Vin is equal to or greater than half the first set voltage value Vco and less than the first set voltage value Vco. This mode is for input power suppression control. In mode 8, as in mode 7, the switch element Q1 is turned on and the switch element Q1 is turned on so that the output voltage value Vout is matched with the first set voltage value Vco and the output power value Pout is also matched with the set output power value Pco2. Q2 is driven on and off. In mode 8, the assumed input voltage value Vin is smaller than in mode 7. Therefore, the input current value IL is decreased so that the input voltage value Vin approaches the first set voltage value Vco while suppressing the input power value Pin below the set input power value Pco1.

図9では、1周期毎に、「第2降圧駆動」「第3昇圧駆動」を表記している。それにより、図9は、1周期毎に、第2降圧駆動→第3昇圧駆動→第3昇圧駆動、の順序でスイッチ素子Q1、Q2が駆動されることを表している。第2降圧駆動は、モード7でスイッチ素子Q1、Q2が駆動されることを表している。第3昇圧駆動は、モード8でスイッチ素子Q1、Q2が駆動されることを表している。それにより、図9は、モード7及びモード8の各設定時におけるコンバータの各種状態例、及び各スイッチ素子の駆動内容例を示している。 In FIG. 9, "second step-down drive" and "third step-up drive" are shown for each cycle. As a result, FIG. 9 shows that the switch elements Q1 and Q2 are driven in the order of the second step-down drive→the third step-up drive→the third step-up drive for each cycle. The second step-down drive represents that the switch elements Q1 and Q2 are driven in mode 7. FIG. The third step-up drive represents that the switch elements Q1 and Q2 are driven in mode 8. FIG. Accordingly, FIG. 9 shows examples of various states of the converter and examples of the details of driving each switch element when each mode 7 and mode 8 is set.

モード9は、停止させることでコンバータ1を保護するためのモードである。そのため、スイッチ素子Q1、Q2は共にオフとなる。 Mode 9 is a mode for protecting converter 1 by stopping it. Therefore, both switch elements Q1 and Q2 are turned off.

モード9は、入力電力値Pinが入力上限電力値PHを越える、入力電圧値Vinが設定上限電圧値VHを越える、或いは入力電流値ILが設定上限電流値IHを越える場合、無条件で選択される。 Mode 9 is unconditionally selected when the input power value Pin exceeds the input upper limit power value PH, the input voltage value Vin exceeds the set upper limit voltage value VH, or the input current value IL exceeds the set upper limit current value IH. be.

上記モード1~9のうちからのモード選択は、上記のように、制御状態判定部33、及びコンバータ状態判定部34によって行われる。つまり、制御状態判定部33は、入力電力値Pinが0、或いは0に近い値であった場合、実行すべき制御は起動制御と判定する。このときのコンバータ状態判定部34での選択肢はモード1、及びモード2となる。Pin<Pco1の関係が成立している場合、制御状態判定部33は、実行すべき制御は最大電力制御と判定する。このときのコンバータ状態判定部34での選択肢は、モード3、4、6、及び9となる。Pco1≦Pin、より正確には、Pco1≦Pin<PHの関係が成立している場合、制御状態判定部33は、実行すべき制御は入力電力抑制制御と判定する。このときのコンバータ状態判定部34での選択肢は、モード5、7~9となる。ただし、モード7は、上記のように、モード5の選択後の選択肢である。Pin≧PHの関係が成立している場合、制御状態判定部33は、実行すべき制御は保護停止制御と判定する。この判定により、モード9が確定する。 Mode selection from modes 1 to 9 is performed by the control state determination section 33 and the converter state determination section 34 as described above. That is, when the input electric power value Pin is 0 or a value close to 0, the control state determination unit 33 determines that the control to be executed is start control. Options in the converter state determination unit 34 at this time are mode 1 and mode 2 . When the relationship of Pin<Pco1 is established, the control state determination unit 33 determines that the control to be executed is the maximum power control. At this time, modes 3, 4, 6, and 9 are available as options in the converter state determination unit 34. FIG. When the relationship of Pco1≤Pin, more precisely, Pco1≤Pin<PH is established, the control state determination unit 33 determines that the control to be executed is the input power suppression control. Options in the converter state determination unit 34 at this time are modes 5 and 7-9. However, Mode 7 is an option after Mode 5 is selected, as described above. When the relationship of Pin≧PH is established, the control state determination unit 33 determines that the control to be executed is the protection stop control. Mode 9 is determined by this determination.

コンバータ状態判定部34は、制御状態判定部33が判定した制御方法に対応するモード範囲に限定し、入力電圧値Vin、或いは入力電流値ILからモード選択を行う。つまり、コンバータ状態判定部34は、起動制御が判定されていた場合、0.5Vch≦Vin≦VHの関係の成立により、モード1を選択する。同様に、Vin<0.5Vcoの関係の成立により、モード2を選択する。 The converter state determination unit 34 limits the mode range corresponding to the control method determined by the control state determination unit 33, and selects the mode from the input voltage value Vin or the input current value IL. That is, converter state determination unit 34 selects mode 1 when the relationship of 0.5 Vch≦Vin≦VH is established when start control is determined. Similarly, mode 2 is selected when the relationship Vin<0.5Vco is established.

最大電力制御が判定されていた場合、コンバータ状態判定部34は、0.5Vco≦Vin<Vcoの関係の成立により、モード3を選択する。同様に、コンバータ状態判定部34は、Vin≒Vcoの関係の成立によりモード4、Vco≦Vin<Vchの関係の成立によりモード6、Vin>VHの関係の成立によりモード9をそれぞれ選択する。モード9は、IL>IHの関係の成立によっても選択される。 If maximum power control is determined, converter state determination unit 34 selects mode 3 when the relationship 0.5Vco≦Vin<Vco is established. Similarly, converter state determination unit 34 selects mode 4 when the relationship Vin≈Vco is established, mode 6 when the relationship Vco≦Vin<Vch is established, and mode 9 when the relationship Vin>VH is established. Mode 9 is also selected by the relationship IL>IH.

入力電力抑制制御が判定されていた場合、コンバータ状態判定部34は、Vco≦Vin<Vchの関係の成立により、モード5を選択する。同様に、コンバータ状態判定部34は、モード5の選択時でのVch≦Vin<VHの関係の成立によりモード7、0.5Vco≦Vin<Vcoの関係の成立によりモード8、Vin>VHの関係の成立によりモード9をそれぞれ選択する。入力電力抑制制御が判定されていた場合であっても、モード9は、IL>IHの関係の成立によって選択される。 If the input power suppression control is determined, converter state determination unit 34 selects mode 5 based on the establishment of the relationship Vco≦Vin<Vch. Similarly, converter state determination unit 34 determines mode 7 when the relationship Vch≦Vin<VH is established when mode 5 is selected, mode 8 when the relationship 0.5 Vco≦Vin<Vco is established, and the relationship Vin>VH. is established, mode 9 is selected respectively. Even if input power suppression control has been determined, mode 9 is selected when the relationship IL>IH is satisfied.

出力電圧制御部35には、コンバータ状態判定部34からモードの選択結果が出力される。その結果、出力電圧制御部35は、選択されたモードに従って、スイッチ素子Q1、及びQ2の駆動を行う。なお、スイッチ素子Q1及びQ2のオンオフ駆動を行ううえでのモードは、図4に示すようなものに限定されない。また、各モードの選択条件も、図4に示すようなものに限定されない。 A mode selection result is output from the converter state determination unit 34 to the output voltage control unit 35 . As a result, the output voltage control section 35 drives the switch elements Q1 and Q2 according to the selected mode. It should be noted that the modes for ON/OFF driving of the switch elements Q1 and Q2 are not limited to those shown in FIG. Also, the selection conditions for each mode are not limited to those shown in FIG.

次に、図10~図12を参照し、コンバータ1が、温度差が90度以上で入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1以上になり、かつ開放起電圧Vin0が第2設定電圧値Vch以上になった場合の制御について、更に説明する。図10は、温度差に応じた出力電力の制御例を説明する図である。図11は、温度差に応じた出力電圧の制御例を説明する図である。図12は、温度差に応じた出力電流の制御例を説明する図である。図10~図12共に、横軸に温度差を採っている。図10では、縦軸に電力、図11では、縦軸に電圧、図12では、縦軸に電流をそれぞれ採っている。 Next, referring to FIGS. 10 to 12, in converter 1, when the temperature difference is 90 degrees or more, input power value Pin becomes equal to or greater than set input power value Pco1, and open-circuit voltage Vin0 becomes equal to or greater than second set voltage value Vch. A further description will be given of the control in the case of . FIG. 10 is a diagram illustrating an example of control of output power according to temperature difference. FIG. 11 is a diagram for explaining an example of controlling the output voltage according to the temperature difference. FIG. 12 is a diagram for explaining an example of controlling the output current according to the temperature difference. 10 to 12, the temperature difference is plotted on the horizontal axis. In FIG. 10, the vertical axis represents power, in FIG. 11, voltage, and in FIG. 12, current.

入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1以上になると、モード5に移行する。その後、さらに温度差が大きくなる場合は、入力電圧値Vinが設定上限電圧値VHを超えることを予防し、出力電力値Poutが設定出力電力値Pco2と等しくなるように動作を継続するために、入力電圧値Vinが第2設定電圧値Vchを超えると、モード7に移行する。モード7では、上記のように、入力電流値ILを大きくし、入力電圧値Vinを抑制する。この結果、入力電圧値Vinが第1設定電圧値Vco未満に抑制された場合、モード8に移行し、温度差が大きくなっても入力電力値Pinを設定入力電力値Pco1付近に維持する。 When the input power value Pin becomes equal to or greater than the set input power value Pco1, mode 5 is entered. After that, when the temperature difference further increases, in order to prevent the input voltage value Vin from exceeding the set upper limit voltage value VH and to continue the operation so that the output power value Pout becomes equal to the set output power value Pco2, When the input voltage value Vin exceeds the second set voltage value Vch, mode 7 is entered. In mode 7, as described above, the input current value IL is increased and the input voltage value Vin is suppressed. As a result, when the input voltage value Vin is suppressed below the first set voltage value Vco, the mode shifts to mode 8, and the input power value Pin is maintained near the set input power value Pco1 even if the temperature difference increases.

図10において、折れ線221は、入力電力値Pinが最大となるように制御した場合の温度差-電力特性例を示し、折れ線222は、入力電力値Pinを抑制し、出力電力値Poutを設定出力電力値Pco2に一致させた場合の温度差-電力特性例を示している。それにより、折れ線222は、本実施の形態1に相当するケースを表している。本実施の形態1では、図10に示すように、入力電力値Pinが設定入力電力値Pco1以上となった場合、出力電力値Poutを設定出力電力値Pco2以下に維持できる範囲で入力電力値Pinを抑制している。 In FIG. 10, a polygonal line 221 shows an example of temperature difference-power characteristics when the input power value Pin is controlled to be maximized, and a polygonal line 222 suppresses the input power value Pin and sets the output power value Pout. It shows an example of temperature difference-power characteristics when the power value Pco2 is matched. Accordingly, a polygonal line 222 represents a case corresponding to the first embodiment. In the first embodiment, as shown in FIG. 10, when the input power value Pin becomes equal to or greater than the set input power value Pco1, the output power value Pout is maintained at the set output power value Pco2 or less. is suppressed.

図11において、折れ線231は、スイッチ素子Q1をオフさせている場合の温度差-入力電圧特性例を示している。折れ線232は、入力電圧値Vinが開放起電圧Vin0の1/2になるように制御した場合の温度差-入力電圧特性例を示している。折れ線233は、折れ線232のケースより大きい電圧を発生させる場合の温度差-入力電圧特性例、折れ線234は、折れ線232のケースより小さい電圧を発生させる場合の温度差-入力電圧特性例をそれぞれ示している。 In FIG. 11, a polygonal line 231 indicates an example of temperature difference-input voltage characteristics when the switch element Q1 is turned off. A polygonal line 232 represents an example of temperature difference-input voltage characteristics when the input voltage value Vin is controlled to be half the open voltage Vin0. A polygonal line 233 indicates an example of temperature difference-input voltage characteristics when generating a voltage greater than the case of the polygonal line 232, and a polygonal line 234 indicates an example of temperature difference-input voltage characteristics when generating a voltage smaller than the case of the polygonal line 232. ing.

図10では、入力電力値Pinを抑制していると説明したが、その実現例として、図11の折れ線233は入力電流を抑制した場合、折れ線234は入力電圧を抑制した場合の温度差―入力電圧特性を示している。図11では折れ線234が、入力電圧抑制制御を行った場合に得られる特性であり、図10の折れ線222に対応して、本実施の形態1での操作内容を示している。 In FIG. 10, it has been explained that the input power value Pin is suppressed. It shows voltage characteristics. A polygonal line 234 in FIG. 11 indicates the characteristics obtained when the input voltage suppression control is performed, and indicates the operation contents in the first embodiment corresponding to the polygonal line 222 in FIG.

図12において、折れ線241は、スイッチ素子Q1、Q2を共にオンさせて熱電変換モジュール群TMGの両端を短絡させた場合の温度差-電流特性例を示している。折れ線242は、入力電流値ILが短絡電流値Isの1/2になるように制御した場合の温度差-電流特性例を示している。図10では、入力電力値Pinを抑制していると説明したが、その実現例として、図12の折れ線243は入力電流を抑制した場合、折れ線244は入力電圧を抑制した場合の温度差―電流特性を示している。図12では折れ線244が、入力電圧抑制制御を行った場合に得られる特性であり、図10の折れ線222に対応して、本実施の形態1での操作内容を示している。 In FIG. 12, a polygonal line 241 shows an example of temperature difference-current characteristics when both ends of the thermoelectric conversion module group TMG are short-circuited by turning on both switch elements Q1 and Q2. A polygonal line 242 shows an example of temperature difference-current characteristics when the input current value IL is controlled to be half the short-circuit current value Is. In FIG. 10, it has been explained that the input power value Pin is suppressed. showing characteristics. A polygonal line 244 in FIG. 12 indicates the characteristics obtained when the input voltage suppression control is performed, and shows the operation contents in the first embodiment corresponding to the polygonal line 222 in FIG.

図10~図12において、折れ線232及び242は、同じケースで最大電力制御を行った場合の異なる特性の変化を示している。その最大電力制御から、温度差に伴って変化する入力電力値Pin、入力電圧値Vinにより、入力電圧を抑制する入力電力抑制制御に切り換えるようにした場合、各特性は、折れ線222、234、及び244に示すように変化する。そのため、折れ線222では、図11の折れ線234に示すように、温度差が90度を超える状況時には温度差が大きくなるほど、入力電圧値Vinを抑制することで、入力電力値Pinを定格内に保っている。このときコンバータ1は、昇圧動作を行い、出力電圧値Voutは第1設定電圧値Vcoを保っている。入力電流を抑制するようにした場合には、各特性は、折れ線222、233、及び243に示すように変化する。 In FIGS. 10 to 12, polygonal lines 232 and 242 show changes in different characteristics when maximum power control is performed in the same case. When switching from the maximum power control to the input power suppression control that suppresses the input voltage based on the input power value Pin and the input voltage value Vin that change with the temperature difference, the respective characteristics are represented by broken lines 222, 234, and 244 changes. Therefore, as shown by the polygonal line 234 in FIG. 11, the polygonal line 222 keeps the input power value Pin within the rating by suppressing the input voltage value Vin as the temperature difference increases when the temperature difference exceeds 90 degrees. ing. At this time, the converter 1 performs a step-up operation, and the output voltage value Vout is maintained at the first set voltage value Vco. When the input current is suppressed, each characteristic changes as indicated by polygonal lines 222, 233, and 243. FIG.

図10~図12に示すように、本実施の形態1では、設定入力電力値Pco1より入力電力値Pinが小さい領域の場合、入力電力値Pinを最大化する。Pin≧Pco1となる領域では、入力電流値ILが増加すると、入力電圧値Vinが低下する熱電変換モジュールTMGzの特性を利用して、入力電力値Pinを抑制する。このようにして、設定入力電力値Pco1より大きい発電量を熱電変換モジュールTMGが発生させる状態であっても保護停止させることなく、コンバータ1の定格に近い出力電力値Poutを維持させることができる。 As shown in FIGS. 10 to 12, in the first embodiment, the input power value Pin is maximized when the input power value Pin is smaller than the set input power value Pco1. In the region where Pin≧Pco1, the input electric power value Pin is suppressed using the characteristic of the thermoelectric conversion module TMGz that the input voltage value Vin decreases as the input current value IL increases. In this way, the output power value Pout close to the rating of the converter 1 can be maintained without stopping the thermoelectric conversion module TMG even when the thermoelectric conversion module TMG generates more power than the set input power value Pco1.

図10~図12に示す例では、モード7には、温度差が90度以上となることで移行する。最大電力制御から入力電力抑制制御に切り換わった後のモード7への移行により、入力電圧値Vinは、入力電流値ILをより大きくさせる操作が行われ、温度差が大きくなるほど大きくはならない。この結果、折れ線222、234、及び244に示すような特性の変化が発生することになる。 In the examples shown in FIGS. 10 to 12, mode 7 is entered when the temperature difference reaches 90 degrees or more. By shifting to mode 7 after switching from maximum power control to input power suppression control, the input voltage value Vin is operated to increase the input current value IL, and does not increase as the temperature difference increases. As a result, changes in characteristics as indicated by polygonal lines 222, 234, and 244 will occur.

1 コンバータ、2 インバータ、3 マイクロコンピュータ(制御部、電力変換制御装置)、4 ゲートパルス発生器、5 電圧センサ(第1の電圧検出器)、6 電圧センサ(第2の電圧検出器)、7 電流センサ(第1の電流検出器)、8 電流センサ(第2の電流検出器)、10 電力変換装置、21 インバータ本体、31 最大負荷抵抗設定部、32 入力電力算出部、33 制御状態判定部、34 コンバータ状態判定部、35 出力電圧制御部、36 目標設定部、Cin、Cout、CD 平滑化コンデンサ、D1、D2 ダイオード、L インダクタ、Q1 スイッチ素子(第1のスイッチ素子)、Q2 スイッチ素子(第2のスイッチ素子)、TMG1、TMGn 熱電変換モジュール、TMG 熱電変換モジュール群(電源)。 1 converter, 2 inverter, 3 microcomputer (control unit, power conversion control device), 4 gate pulse generator, 5 voltage sensor (first voltage detector), 6 voltage sensor (second voltage detector), 7 Current sensor (first current detector) 8 Current sensor (second current detector) 10 Power conversion device 21 Inverter body 31 Maximum load resistance setting unit 32 Input power calculation unit 33 Control state determination unit , 34 converter state determination section, 35 output voltage control section, 36 target setting section, Cin, Cout, CD smoothing capacitor, D1, D2 diode, L inductor, Q1 switch element (first switch element), Q2 switch element ( second switch element), TMG1, TMGn thermoelectric conversion module, TMG thermoelectric conversion module group (power supply).

Claims (7)

熱を電力に変換する熱電変換モジュールからの電力の供給及び前記供給の遮断が可能な第1のスイッチ素子、及び、前記熱電変換モジュールの両端間の短絡が可能な第2のスイッチ素子を備え、前記第1のスイッチ素子及び前記第2のスイッチ素子のオンオフ駆動により前記電力の電圧を昇圧及び降圧するコンバータと、
前記コンバータに供給される前記電力の電圧を検出して電圧値を出力する電圧検出器と、
第1の設定出力電圧値、前記コンバータの定格に基づいて設定される設定上限電圧値、及び、前記設定上限電圧値と前記第1の設定出力電圧値との間に設定される第2の設定出力電圧値を設定する目標設定部と、
前記電圧検出器が検出した前記電圧値が前記第2の設定出力電圧値よりも大きい場合に、前記第1のスイッチ素子により前記電力を供給するとともに前記第2のスイッチ素子のオンオフ駆動により前記電力の電圧を降圧する制御を行う出力電圧制御部と、
を有する電力変換装置。
A first switch element capable of supplying and interrupting the supply of electric power from a thermoelectric conversion module that converts heat into electric power, and a second switch element capable of short-circuiting between both ends of the thermoelectric conversion module, a converter for stepping up and stepping down the voltage of the electric power by turning on and off the first switch element and the second switch element;
a voltage detector that detects the voltage of the power supplied to the converter and outputs a voltage value;
A first set output voltage value, a set upper limit voltage value set based on the rating of the converter, and a second setting set between the set upper limit voltage value and the first set output voltage value. a target setting unit for setting an output voltage value;
When the voltage value detected by the voltage detector is greater than the second set output voltage value , the power is supplied by the first switch element and the power is supplied by on/off driving of the second switch element. an output voltage control unit that controls stepping down the voltage of
A power conversion device having
前記第1の設定出力電圧値は、最大電力制御のために設定され、
前記出力電圧制御部は、前記電圧検出器が検出した前記電圧値が前記第1の設定出力電圧値よりも大きく、且つ前記電圧検出器が検出した前記電圧値が前記第2の設定出力電圧値よりも小さい場合に、前記第1のスイッチ素子により前記電力を供給するとともに前記第2のスイッチ素子のオンオフ駆動により前記電力の電圧を降圧する制御を行う、
請求項1に記載の電力変換装置。
the first set output voltage value is set for maximum power control;
The output voltage control section controls the voltage value detected by the voltage detector to be greater than the first set output voltage value, and the voltage value detected by the voltage detector to be the second set output voltage. When the power is smaller than the value , the power is supplied by the first switch element and the voltage of the power is stepped down by on/off driving of the second switch element,
The power converter according to claim 1.
前記出力電圧制御部は、前記電圧検出器が検出した前記電圧値が前記第2の設定出力電圧値未満であり、且つ前記第1の設定出力電圧値以上の場合に、前記第1のスイッチ素子により前記電力の電圧を降圧し、且つ前記第2のスイッチ素子により前記熱電変換モジュールの両端間を短絡しない制御を行う、
請求項1または2に記載の電力変換装置。
When the voltage value detected by the voltage detector is less than the second set output voltage value and is greater than or equal to the first set output voltage value, the output voltage control unit switches the first switching element to reduce the voltage of the electric power, and perform control not to short-circuit between both ends of the thermoelectric conversion module by the second switch element,
The power converter according to claim 1 or 2 .
前記出力電圧制御部は、前記電圧検出器が検出した前記電圧値が、前記設定上限電圧値以上である場合に、前記第1のスイッチ素子により前記電力の供給を遮断する制御を行う、
請求項1~3の何れか1項に記載の電力変換装置。
The output voltage control unit performs control to cut off the power supply by the first switch element when the voltage value detected by the voltage detector is equal to or higher than the set upper limit voltage value.
A power converter according to any one of claims 1 to 3 .
前記目標設定部は、前記コンバータに入力される電力を遮断するか否かを判定するための設定値として、前記コンバータの定格に基づ入力上限電力値さらに設定されており
前記出力電圧制御部は、前記コンバータに入力される前記電力が前記入力上限電力値以上の場合に、前記電圧検出器が検出した前記電圧値に関わらず前記第1のスイッチ素子をオフにすることにより前記電力の供給を遮断する制御を行う、
請求項の何れか1項に記載の電力変換装置。
The target setting unit further sets an input upper limit power value based on the rating of the converter as a set value for determining whether or not to cut off the power input to the converter ,
The output voltage control unit turns off the first switch element regardless of the voltage value detected by the voltage detector when the power input to the converter is equal to or higher than the input upper limit power value. performs control to cut off the supply of power by
A power converter according to any one of claims 1 to 4 .
前記電力の電流を検出して電流値を出力する電流検出器をさらに有し、
前記目標設定部は、前記電力を遮断するか否かを判定するための設定値として、設定上限電流値さらに設定されており
前記出力電圧制御部は、前記電流検出器が検出した前記電流値が、前記設定上限電流値以上である場合に、前記電圧検出器が検出した前記電圧値に関わらず前記第1のスイッチ素子をオフにすることにより前記電力の供給を遮断する制御を行う、
請求項の何れか1項に記載の電力変換装置。
further comprising a current detector that detects the current of the power and outputs a current value;
The target setting unit further sets a set upper limit current value as a set value for determining whether or not to cut off the power,
The output voltage control unit controls the first switch element regardless of the voltage value detected by the voltage detector when the current value detected by the current detector is equal to or greater than the set upper limit current value. Control to cut off the power supply by turning it off ;
A power converter according to any one of claims 1 to 5 .
熱を電力に変換する熱電変換モジュールからの電力の供給及び前記供給の遮断が可能な第1のスイッチ素子、及び、前記熱電変換モジュールの両端間の短絡が可能な第2のスイッチ素子を備え、前記第1のスイッチ素子及び前記第2のスイッチ素子のオンオフ駆動により前記電力の電圧を昇圧及び降圧するコンバータに供給される前記電力の電圧を検出して電圧値を出力する電圧検出器と、
前記電圧検出器が検出した前記電圧値との比較結果に基づいて前記コンバータに生成させる出力電圧の制御に用いられる複数の設定値が設定されている目標設定部と、
前記目標設定部に設定された前記複数の設定値のそれぞれと、前記電圧検出器が検出した前記電圧値との比較結果に基づいて、前記第1のスイッチ素子をオンにすることにより前記電力を供給するとともに、前記第2のスイッチ素子オンオフ駆動することにより前記電力の電圧を降圧する制御を行う出力電圧制御部と、
を有する電力変換制御装置。
A first switch element capable of supplying and interrupting the supply of electric power from a thermoelectric conversion module that converts heat into electric power, and a second switch element capable of short-circuiting between both ends of the thermoelectric conversion module, a voltage detector that detects the voltage of the power supplied to a converter that steps up and down the voltage of the power by on/off driving of the first switch element and the second switch element and outputs a voltage value;
a target setting unit in which a plurality of setting values used for controlling the output voltage to be generated by the converter are set based on a result of comparison with the voltage value detected by the voltage detector;
The electric power is reduced by turning on the first switch element based on a comparison result between each of the plurality of setting values set in the target setting unit and the voltage value detected by the voltage detector. an output voltage control unit that performs control for stepping down the voltage of the electric power by turning on and off the second switch element while supplying the electric power;
A power conversion controller having a
JP2019203633A 2019-11-11 2019-11-11 Power conversion device and power conversion control device Active JP7312088B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019203633A JP7312088B2 (en) 2019-11-11 2019-11-11 Power conversion device and power conversion control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019203633A JP7312088B2 (en) 2019-11-11 2019-11-11 Power conversion device and power conversion control device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021078249A JP2021078249A (en) 2021-05-20
JP2021078249A5 JP2021078249A5 (en) 2021-11-11
JP7312088B2 true JP7312088B2 (en) 2023-07-20

Family

ID=75899653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019203633A Active JP7312088B2 (en) 2019-11-11 2019-11-11 Power conversion device and power conversion control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7312088B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002084742A (en) 2000-09-04 2002-03-22 Sharp Corp Control method for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, judging integrated circuit for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, judging circuit module for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, control integrated circuit of step-down dc-dc converter, and board for computer
JP2003111392A (en) 2001-10-02 2003-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Step-up/down converter
JP5349688B2 (en) 2010-04-26 2013-11-20 三菱電機株式会社 Grid-connected inverter
JP2016195476A (en) 2015-03-31 2016-11-17 株式会社東芝 Thermoelectric generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002084742A (en) 2000-09-04 2002-03-22 Sharp Corp Control method for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, judging integrated circuit for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, judging circuit module for overcurrent protecting operation of step-down dc-dc converter, control integrated circuit of step-down dc-dc converter, and board for computer
JP2003111392A (en) 2001-10-02 2003-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Step-up/down converter
JP5349688B2 (en) 2010-04-26 2013-11-20 三菱電機株式会社 Grid-connected inverter
JP2016195476A (en) 2015-03-31 2016-11-17 株式会社東芝 Thermoelectric generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021078249A (en) 2021-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103053104B (en) Dc/dc converter
US7541788B2 (en) Switching regulator and method for switching output voltage thereof
JP5082339B2 (en) Power converter
JP5089359B2 (en) Power converter
JP6185860B2 (en) Bidirectional converter
JP2010213466A (en) Voltage converter
US11031786B2 (en) Power convertor, power generation system, and power generation control method
JPWO2018003199A1 (en) Parallel power supply
JP2022069834A (en) Power supply controller
JP6537723B2 (en) Grid-connected inverter device
JPWO2003103126A1 (en) Power converter
JP4321467B2 (en) Power switching device
US11081961B2 (en) Power convertor, power generation system, and power generation control method
JP7312088B2 (en) Power conversion device and power conversion control device
WO2016190031A1 (en) Power conversion device and power supply system using same
JP7003677B2 (en) Polyphase converter
JP6902719B2 (en) Converter system
US10276084B2 (en) Circuit having a variable output and a converter controller including same
JP2019129606A (en) Multi-phase converter
JP3840236B2 (en) Converter device and control method thereof
US9300208B2 (en) Power converter with switched current supply control element
JP2023020652A (en) Power supply, uninterruptible power supply system, and method for driving power supply
JP2023007755A (en) Dc/dc converter and power conversion system
JP2021176251A (en) Power conversion device and power conversion control device
JP2022132132A (en) DCDC converter and DC power supply

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210928

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220623

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230331

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230418

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230612

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230704

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230707

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7312088

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150