JPH07115728A - 複数の独立直流電源による多段階複電圧出力回路 - Google Patents
複数の独立直流電源による多段階複電圧出力回路Info
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- JPH07115728A JPH07115728A JP5258425A JP25842593A JPH07115728A JP H07115728 A JPH07115728 A JP H07115728A JP 5258425 A JP5258425 A JP 5258425A JP 25842593 A JP25842593 A JP 25842593A JP H07115728 A JPH07115728 A JP H07115728A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な回路で、直流の連続的な電圧を得るこ
とと、各種波形の交番電圧を得ることが可能な装置を提
供することを目的とする。 【構成】 電池ユニットＢと固体スイッチＳ及び固体ス
イッチ用駆動回路ユニットＤからなる単位構成回路を複
数個直列接続し、隣接している電池ユニットＢの−端子
相互間、＋端子相互間、及び最高電位位置の単位構成回
路の固体スイッチＳと次電位位置の電池ユニットＢの＋
端子相互間にはダイオードＣＲが接続してあり、最高電
位位置の固体スイッチＳは＋出力端子に、最低電位位置
の電池ユニットＢの−端子は固体スイッチＳを通して−
出力端子に接続してあり、各駆動回路ユニットＤは中央
制御ユニットＣＣＵに接続されている。
とと、各種波形の交番電圧を得ることが可能な装置を提
供することを目的とする。 【構成】 電池ユニットＢと固体スイッチＳ及び固体ス
イッチ用駆動回路ユニットＤからなる単位構成回路を複
数個直列接続し、隣接している電池ユニットＢの−端子
相互間、＋端子相互間、及び最高電位位置の単位構成回
路の固体スイッチＳと次電位位置の電池ユニットＢの＋
端子相互間にはダイオードＣＲが接続してあり、最高電
位位置の固体スイッチＳは＋出力端子に、最低電位位置
の電池ユニットＢの−端子は固体スイッチＳを通して−
出力端子に接続してあり、各駆動回路ユニットＤは中央
制御ユニットＣＣＵに接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複数の独立直流電源によ
る多段階複電圧出力回路に関する。
る多段階複電圧出力回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次電池、燃料電池、熱電池、太陽電池
等の電池ユニット（以下単に電池ユニットという）は独
立性があるために各種器具、工具、車両等に広く使用さ
れている。これらの電池ユニットはそれぞれ基本電圧と
最大放電容量があるため、直列又は並列接続によって所
要の電圧又は出力電流を調節している。この際、段階電
圧の出力制御は連続的な線性出力制御法、又は区分切替
制御法によって行われている。
等の電池ユニット（以下単に電池ユニットという）は独
立性があるために各種器具、工具、車両等に広く使用さ
れている。これらの電池ユニットはそれぞれ基本電圧と
最大放電容量があるため、直列又は並列接続によって所
要の電圧又は出力電流を調節している。この際、段階電
圧の出力制御は連続的な線性出力制御法、又は区分切替
制御法によって行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電池ユニット
の直並列操作によっては、段階電圧しか得られず、中間
値が必要な場合には大規模の直流電圧変換装置が必要で
ある。
の直並列操作によっては、段階電圧しか得られず、中間
値が必要な場合には大規模の直流電圧変換装置が必要で
ある。
【０００４】又、各種波形の交番電圧が必要な場合で
も、簡単な装置では所望の波形を得ることが出来ない。
も、簡単な装置では所望の波形を得ることが出来ない。
【０００５】本発明は上述の問題を解決して、簡単な回
路で、直流の連続的な電圧を得ることと、各種波形の交
番電圧を得ることが可能な装置を提供することを課題と
する。
路で、直流の連続的な電圧を得ることと、各種波形の交
番電圧を得ることが可能な装置を提供することを課題と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、直列接続された電池ユニットＢと固体スイッチＳ
及びこの固体スイッチＳを駆動する駆動回路ユニットＤ
からなる単位構成回路を複数個直列接続し、各電池ユニ
ットＢの−端子と直列接続されている隣接の電池ユニッ
トＢの−端子間にそれぞれ接続したダイオードＣＲと、
最高電位位置の固体スイッチＳの出力端と次電位位置の
電池ユニットＢ間及び次電位位置の電池ユニットＢ以下
の各電池ユニットＢの＋端子間に接続したダイオードＣ
Ｒと、前記最高電位位置の固体スイッチＳに接続され＋
出力端子と、最低電位位置の電池ユニットＢの−端子に
接続され、かつ駆動回路ユニットＤで駆動される固体ス
イッチＳと、この固体スイッチＳに接続された−出力端
子と、前記各駆動ユニットＤを一括して制御する中央制
御ユニットＣＣＵとで構成されたものである。
めに、直列接続された電池ユニットＢと固体スイッチＳ
及びこの固体スイッチＳを駆動する駆動回路ユニットＤ
からなる単位構成回路を複数個直列接続し、各電池ユニ
ットＢの−端子と直列接続されている隣接の電池ユニッ
トＢの−端子間にそれぞれ接続したダイオードＣＲと、
最高電位位置の固体スイッチＳの出力端と次電位位置の
電池ユニットＢ間及び次電位位置の電池ユニットＢ以下
の各電池ユニットＢの＋端子間に接続したダイオードＣ
Ｒと、前記最高電位位置の固体スイッチＳに接続され＋
出力端子と、最低電位位置の電池ユニットＢの−端子に
接続され、かつ駆動回路ユニットＤで駆動される固体ス
イッチＳと、この固体スイッチＳに接続された−出力端
子と、前記各駆動ユニットＤを一括して制御する中央制
御ユニットＣＣＵとで構成されたものである。
【０００７】なお、中央制御ユニットＣＣＵには所要制
御を指定する制御用インターフェースＯＰが接続してあ
るものがある。
御を指定する制御用インターフェースＯＰが接続してあ
るものがある。
【０００８】又、多段階電圧電源Ｐ0 の別の形態とし
て、両端子間にそれぞれ直列接続された２組のスイッチ
ユニットＳＷＦ、ＳＷＲと、それぞれ直列のスイッチユ
ニットＳＷＦ、ＳＷＲ及びＳＷＲ、ＳＷＦの接続点に接
続された出力端子と、多段階電圧電源Ｐ0 及び前記各ス
イッチユニットＳＷＦ、ＳＷＲを制御する中央制御ユニ
ットＣＣＵで構成されたものである。
て、両端子間にそれぞれ直列接続された２組のスイッチ
ユニットＳＷＦ、ＳＷＲと、それぞれ直列のスイッチユ
ニットＳＷＦ、ＳＷＲ及びＳＷＲ、ＳＷＦの接続点に接
続された出力端子と、多段階電圧電源Ｐ0 及び前記各ス
イッチユニットＳＷＦ、ＳＷＲを制御する中央制御ユニ
ットＣＣＵで構成されたものである。
【０００９】更に別の形態として、直列接続された多段
階電圧電源Ｐ01、Ｐ02と、この直列接続された２個の多
段階電圧電源Ｐ01、Ｐ02の両端子間に直列接続された２
個のスイッチユニットＳＷＦ、ＳＷＲと、多段階電圧電
源Ｐ01、Ｐ02の直列接続点及びスイッチユニットＳＷ
Ｆ、ＳＷＲの直列接続点に接続されたこの電源の出力端
子と、多段階電圧電源Ｐ0 （Ｐ01、Ｐ02）及びスイッチ
ユニットＳＷＦ、ＳＷＲを制御する中央制御ユニットＣ
ＣＵで構成されたものである。
階電圧電源Ｐ01、Ｐ02と、この直列接続された２個の多
段階電圧電源Ｐ01、Ｐ02の両端子間に直列接続された２
個のスイッチユニットＳＷＦ、ＳＷＲと、多段階電圧電
源Ｐ01、Ｐ02の直列接続点及びスイッチユニットＳＷ
Ｆ、ＳＷＲの直列接続点に接続されたこの電源の出力端
子と、多段階電圧電源Ｐ0 （Ｐ01、Ｐ02）及びスイッチ
ユニットＳＷＦ、ＳＷＲを制御する中央制御ユニットＣ
ＣＵで構成されたものである。
【００１０】
【作用】上述のように、本発明の回路構成によって、次
のような作用を呈することが可能である。即ち 等差段階出力が実現出来る 各等差段階において、部分的に出力を得ることが出来
る 多段階の複電圧による区分切替制御された線性出力が
得られる 多段階の複電圧によるアナログ制御された線性出力が
得られる 各連続出力の一部段の出力が可能である 近似的な正弦波的な電圧の外、各種波形の交番電圧を
得ることが可能である 電力蓄積効果を得ることが可能である。
のような作用を呈することが可能である。即ち 等差段階出力が実現出来る 各等差段階において、部分的に出力を得ることが出来
る 多段階の複電圧による区分切替制御された線性出力が
得られる 多段階の複電圧によるアナログ制御された線性出力が
得られる 各連続出力の一部段の出力が可能である 近似的な正弦波的な電圧の外、各種波形の交番電圧を
得ることが可能である 電力蓄積効果を得ることが可能である。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の複数の独立直流電源による多
段階複電圧出力回路の一実施例のブロック図である。こ
の回路は直列接続された電池ユニットＢと固体スイッチ
Ｓ及びこの固体スイッチＳを駆動する駆動回路ユニット
とからなる単位構成回路を複数個直列接続してある。
段階複電圧出力回路の一実施例のブロック図である。こ
の回路は直列接続された電池ユニットＢと固体スイッチ
Ｓ及びこの固体スイッチＳを駆動する駆動回路ユニット
とからなる単位構成回路を複数個直列接続してある。
【００１２】上述の各電池ユニットＢの−端子と直列接
続されている隣接の電池ユニットＢの−端子間にはそれ
ぞれダイオードＣＲが接続されており、最高電位位置の
固体スイッチＳ１０１の出力端と次電位位置の電池ユニ
ットＢ１０２間及びこの電池ユニットＢ１０２以下の各
電池ユニットＢの＋端子間にはダイオードＣＲが接続し
てある。
続されている隣接の電池ユニットＢの−端子間にはそれ
ぞれダイオードＣＲが接続されており、最高電位位置の
固体スイッチＳ１０１の出力端と次電位位置の電池ユニ
ットＢ１０２間及びこの電池ユニットＢ１０２以下の各
電池ユニットＢの＋端子間にはダイオードＣＲが接続し
てある。
【００１３】上述の直列接続された単位構成回路の最高
電位位置の固体スイッチＳ１０１とダイオードＣＲ１０
１の接続点がこの電源回路の＋出力端子に、最低電位位
置の電池ユニットＢ１０４とダイオードＣＲ１１３（図
１の４個の直列接続の場合）の接続点は固体スイッチＳ
１００を通してこの電源回路の−出力端子に接続されて
いる。この固体スイッチＳ１００は他の固体スイッチＳ
と同様に駆動回路ユニットＤ１００により駆動されるよ
うに構成されている。
電位位置の固体スイッチＳ１０１とダイオードＣＲ１０
１の接続点がこの電源回路の＋出力端子に、最低電位位
置の電池ユニットＢ１０４とダイオードＣＲ１１３（図
１の４個の直列接続の場合）の接続点は固体スイッチＳ
１００を通してこの電源回路の−出力端子に接続されて
いる。この固体スイッチＳ１００は他の固体スイッチＳ
と同様に駆動回路ユニットＤ１００により駆動されるよ
うに構成されている。
【００１４】これらの各駆動回路ユニットＤは一括して
中央制御ユニットＣＣＵ１０１で制御されている。又、
この中央制御ユニットＣＣＵ１０１には所要制御を指定
する制御用インターフェースＯＰ１０１が接続されてい
る。
中央制御ユニットＣＣＵ１０１で制御されている。又、
この中央制御ユニットＣＣＵ１０１には所要制御を指定
する制御用インターフェースＯＰ１０１が接続されてい
る。
【００１５】なお、上述の各符号には高電位側から電池
ユニットＢには１０１、１０２、・・、固体スイッチＳ
には１０１、１０２、・・、駆動回路ユニットＤには１
０１、１０２、・・、電池ユニットの−端子間のダイオ
ードＣＲには１１１、１１２、・・、同じく＋端子間の
ダイオードＣＲには１０１、１０２、・・、の番号が付
与してある。
ユニットＢには１０１、１０２、・・、固体スイッチＳ
には１０１、１０２、・・、駆動回路ユニットＤには１
０１、１０２、・・、電池ユニットの−端子間のダイオ
ードＣＲには１１１、１１２、・・、同じく＋端子間の
ダイオードＣＲには１０１、１０２、・・、の番号が付
与してある。
【００１６】次に、上述の回路の制御動作について説明
する。図１では４組の単位構成回路が接続されて例であ
る。
する。図１では４組の単位構成回路が接続されて例であ
る。
【００１７】等差多段階電圧出力制御 全電池ユニットＢの並列接続の場合で、各固体スイッチ
Ｓの動作状態は表１の通りで、各電池ユニットＢの電圧
をＥとすれば、出力電圧もＥである。
Ｓの動作状態は表１の通りで、各電池ユニットＢの電圧
をＥとすれば、出力電圧もＥである。
【００１８】
【表１】
【００１９】全電池ユニットＢのうち、少なくとも２組
（又はその倍数）の電池ユニットＢを１単位とし、直列
及び並列接続されるか、或いはその中の半数の電池ユニ
ットＢが並列接続された後、更に他の半数の電池ユニッ
トＢと直列接続することによって、出力電圧は２Ｅとな
る。この場合の各スイッチユニットＳの動作状態は表２
に示し、直列接続後に並列接続した前者の場合は表２Ａ
で、並列接続後に直列接続した後者の場合は表２Ｂであ
る。
（又はその倍数）の電池ユニットＢを１単位とし、直列
及び並列接続されるか、或いはその中の半数の電池ユニ
ットＢが並列接続された後、更に他の半数の電池ユニッ
トＢと直列接続することによって、出力電圧は２Ｅとな
る。この場合の各スイッチユニットＳの動作状態は表２
に示し、直列接続後に並列接続した前者の場合は表２Ａ
で、並列接続後に直列接続した後者の場合は表２Ｂであ
る。
【００２０】
【表２】
【００２１】全電池ユニットＢのうち、３組を１単位と
して直列接続し、出力が３Ｅとなる時、各電池ユニット
Ｂ間の固体スイッチＳの制御操作順序が周期的に順次直
列出力され、出力側の負荷が各電池ユニットＢによって
均等に分担される場合、最終出力電圧は３Ｅとなる。こ
の場合の各スイッチユニットＳの動作状態は表３Ａ〜３
Ｄの通りである。
して直列接続し、出力が３Ｅとなる時、各電池ユニット
Ｂ間の固体スイッチＳの制御操作順序が周期的に順次直
列出力され、出力側の負荷が各電池ユニットＢによって
均等に分担される場合、最終出力電圧は３Ｅとなる。こ
の場合の各スイッチユニットＳの動作状態は表３Ａ〜３
Ｄの通りである。
【００２２】
【表３】
【００２３】全電池ユニットＢを直列接続した場合の最
高出力電圧は各電池ユニットＢの電圧Ｅの和で、図１の
場合は４Ｅである。この場合の各スイッチユニットＢの
動作状態は表４の通りである。
高出力電圧は各電池ユニットＢの電圧Ｅの和で、図１の
場合は４Ｅである。この場合の各スイッチユニットＢの
動作状態は表４の通りである。
【００２４】
【表４】
【００２５】各等差段階に於いて部分的に出力を得る制
御 この方式の出力制御は等差段階によるのではなく、特定
段階の電圧を選択して出力させる方法である。
御 この方式の出力制御は等差段階によるのではなく、特定
段階の電圧を選択して出力させる方法である。
【００２６】多段階複電圧による区分切替制御された連
続的線性出力 図２に示すように区分切替制御によって零電圧から最大
電圧までの連続可変電圧の出力を得るもである。この方
式では、零電圧から最低電圧段階までは固体スイッチに
よって区分切替制御を行う他、各出力は隣接する段階の
電圧間で周期的に電圧段階を調節変換し、その平均値を
最終出力とするものである。
続的線性出力 図２に示すように区分切替制御によって零電圧から最大
電圧までの連続可変電圧の出力を得るもである。この方
式では、零電圧から最低電圧段階までは固体スイッチに
よって区分切替制御を行う他、各出力は隣接する段階の
電圧間で周期的に電圧段階を調節変換し、その平均値を
最終出力とするものである。
【００２７】図１に於いての４組の電池ユニットを例に
採れば、全電池ユニットを並列接続した結果の最低段階
の電圧から２倍に相当する最低段階電圧間の関係は表１
及び表２に示した固体スイッチＳの制御順序で順次交替
されて電圧段階変換の周期が成立する。
採れば、全電池ユニットを並列接続した結果の最低段階
の電圧から２倍に相当する最低段階電圧間の関係は表１
及び表２に示した固体スイッチＳの制御順序で順次交替
されて電圧段階変換の周期が成立する。
【００２８】この段階変換の周期の中で、表１の状態が
占める割合が高ければ高い程電圧はより最低電圧段階に
接近する。又、表２の状態が全体に占める割合が高けれ
ば高い程、２倍に相当する低電圧段により接近すること
になる。
占める割合が高ければ高い程電圧はより最低電圧段階に
接近する。又、表２の状態が全体に占める割合が高けれ
ば高い程、２倍に相当する低電圧段により接近すること
になる。
【００２９】段階変換の周期は中央制御ユニットＣＣＵ
１０１が制御用インターフェースＯＰ１０１の指令によ
って、又は内部に記憶されたデータによって実行され、
或いは図示しないその他の負荷電流端子電圧の測定シス
テムを含む出力制御用ユニットが出力制御機能を実現さ
せ、最終的に手動又は自動インターフェースを通して回
路ユニット及び関連する固体スイッチを駆動させる。こ
の出力状態を示すものが図２である。
１０１が制御用インターフェースＯＰ１０１の指令によ
って、又は内部に記憶されたデータによって実行され、
或いは図示しないその他の負荷電流端子電圧の測定シス
テムを含む出力制御用ユニットが出力制御機能を実現さ
せ、最終的に手動又は自動インターフェースを通して回
路ユニット及び関連する固体スイッチを駆動させる。こ
の出力状態を示すものが図２である。
【００３０】多段階複電圧によるアナログ制御された連
続的線性出力 図３に示す方式は零電圧から最低電圧段階に到るまでは
線性出力によってアナログ制御を実施するが、その他の
各出力は比較的高段階の電圧が線性固体ユニットを通過
することによって調整され、高段階電圧と次高段階間の
電圧値がリンクされて連続性が確保される。
続的線性出力 図３に示す方式は零電圧から最低電圧段階に到るまでは
線性出力によってアナログ制御を実施するが、その他の
各出力は比較的高段階の電圧が線性固体ユニットを通過
することによって調整され、高段階電圧と次高段階間の
電圧値がリンクされて連続性が確保される。
【００３１】各連続出力の一部段の出力 この方式は零電圧から最大出力電圧値まで非連続性で、
その中の一段或いは必要とする数段、又は特定の電圧段
階を混合して出力させるものである。
その中の一段或いは必要とする数段、又は特定の電圧段
階を混合して出力させるものである。
【００３２】上述の各応用例に於いて、従来の電源供給
装置と同じく、出力電圧及び電流値を測定することによ
って、区分切替出力の脈動振幅比を調節するか、或いは
線性固体ユニットを操作してアナログ調整を施す。又、
従来の電源供給装置に電圧制限、定電流又は電流制限等
の機能を有する回路を設けることも可能である。
装置と同じく、出力電圧及び電流値を測定することによ
って、区分切替出力の脈動振幅比を調節するか、或いは
線性固体ユニットを操作してアナログ調整を施す。又、
従来の電源供給装置に電圧制限、定電流又は電流制限等
の機能を有する回路を設けることも可能である。
【００３３】上述の各項で述べた複電圧均衡出力回路で
は実際の応用面に於いて、直接電力を負荷に出力する
他、更にブリッジ式スイッチ回路を通して、或いは下記
に述べる制御手続きを経て正弦曲線に近似した交流出力
を得ることも可能である。
は実際の応用面に於いて、直接電力を負荷に出力する
他、更にブリッジ式スイッチ回路を通して、或いは下記
に述べる制御手続きを経て正弦曲線に近似した交流出力
を得ることも可能である。
【００３４】この種の機能は単一の直流電圧を交流電圧
に変換する回路は既に使用されているので、説明は省略
する。従って本発明では、電気的に制御操作が可能な複
電圧を従来のブリッジ式スイッチ回路と結合し、特定の
多段階複電圧を発生させて、近似的交流電圧を出力させ
る回路に重点を置いて説明する。本発明の特徴は複数組
のインバータを使用して電圧波形を調整する従来の低効
率でコスト高の電気回路に代わるものである。
に変換する回路は既に使用されているので、説明は省略
する。従って本発明では、電気的に制御操作が可能な複
電圧を従来のブリッジ式スイッチ回路と結合し、特定の
多段階複電圧を発生させて、近似的交流電圧を出力させ
る回路に重点を置いて説明する。本発明の特徴は複数組
のインバータを使用して電圧波形を調整する従来の低効
率でコスト高の電気回路に代わるものである。
【００３５】図４はブリッジ式スイッチング回路及び段
階電圧が同期して回路を構成する例で、主要構成は次の
通りである。即ち、４組のブリッジによる電流方向調節
回路で、トランジスタ又は接点式のスイッチユニットＳ
ＷＦ、ＳＷＲで構成され、出力側を負荷と並列接続し、
入力側を上述の二次電池ユニット又は多段階複電圧電源
Ｐ0 に接続する。Ｐ0 及びブリッジ式スイッチング回路
はデジタル又はアナログ型の中央制御ユニットＣＣＵの
制御によって２組のスイッチユニットＳＷＦをＯＮさ
せ、負荷電流は例えば図で右向きに流れる。次に２組の
スイッチユニットＳＷＲをＯＮさせ、負荷電流は逆向き
に流れ、交番電流が発生する。
階電圧が同期して回路を構成する例で、主要構成は次の
通りである。即ち、４組のブリッジによる電流方向調節
回路で、トランジスタ又は接点式のスイッチユニットＳ
ＷＦ、ＳＷＲで構成され、出力側を負荷と並列接続し、
入力側を上述の二次電池ユニット又は多段階複電圧電源
Ｐ0 に接続する。Ｐ0 及びブリッジ式スイッチング回路
はデジタル又はアナログ型の中央制御ユニットＣＣＵの
制御によって２組のスイッチユニットＳＷＦをＯＮさ
せ、負荷電流は例えば図で右向きに流れる。次に２組の
スイッチユニットＳＷＲをＯＮさせ、負荷電流は逆向き
に流れ、交番電流が発生する。
【００３６】上記の各方向の導通周期は複電圧電源が零
電圧から低電圧段階へ、又は低電圧段階から高電圧段階
方向へ、次いで高電圧段階から低電圧段階へ、そして最
後に零電圧へと転換を反復して近似交流出力が得られ
る。
電圧から低電圧段階へ、又は低電圧段階から高電圧段階
方向へ、次いで高電圧段階から低電圧段階へ、そして最
後に零電圧へと転換を反復して近似交流出力が得られ
る。
【００３７】図５は更に複数電力ユニットＰ01、Ｐ02を
直列接続し、かつ中間端子を設け、又は２組のスイッチ
ユニットＳＷＦ、ＳＷＲによってブリッジ回路を構成す
る１例である。即ち、２組の電力ユニットＰ01、Ｐ02の
両端はスイッチユニットＳＷＦ又はＳＷＲに接続され、
それらのスイッチユニットＳＷＦ、ＳＷＲの他端はそれ
ぞれ負荷の一端に接続されている。又、第１電源ＰO1及
び第２電源ＰO2で直列電源Ｐ0 を構成し、かつその中間
端子は負荷の他端に接続されている。
直列接続し、かつ中間端子を設け、又は２組のスイッチ
ユニットＳＷＦ、ＳＷＲによってブリッジ回路を構成す
る１例である。即ち、２組の電力ユニットＰ01、Ｐ02の
両端はスイッチユニットＳＷＦ又はＳＷＲに接続され、
それらのスイッチユニットＳＷＦ、ＳＷＲの他端はそれ
ぞれ負荷の一端に接続されている。又、第１電源ＰO1及
び第２電源ＰO2で直列電源Ｐ0 を構成し、かつその中間
端子は負荷の他端に接続されている。
【００３８】上述のブリッジ式スイッチユニットの中の
１組のＳＷＦは電源ユニットのプラス側に直列接続さ
れ、他の１組のＳＷＲはマイナス側に直列接続される。
この２組のスイッチユニットの他端は共に負荷の他端に
接続され、これによって上記両スイッチユニットＳＷ
Ｆ、ＳＷＲの交替導通により、負荷に交番電圧を印加す
る。半周期ごとに直流多段階複電圧電源ユニットを低電
圧（ＶＬ）から高電圧（ＶＨ）方向へ（図７）、続いて
高電圧から低電圧方向へ（図８）と変化して近似的な正
弦波交流出力が得られる。図６は図４及び図５の作用状
態及び波形の例を示したものである。
１組のＳＷＦは電源ユニットのプラス側に直列接続さ
れ、他の１組のＳＷＲはマイナス側に直列接続される。
この２組のスイッチユニットの他端は共に負荷の他端に
接続され、これによって上記両スイッチユニットＳＷ
Ｆ、ＳＷＲの交替導通により、負荷に交番電圧を印加す
る。半周期ごとに直流多段階複電圧電源ユニットを低電
圧（ＶＬ）から高電圧（ＶＨ）方向へ（図７）、続いて
高電圧から低電圧方向へ（図８）と変化して近似的な正
弦波交流出力が得られる。図６は図４及び図５の作用状
態及び波形の例を示したものである。
【００３９】上述の電気回路は更に単一組単相或いは多
数組多相の電圧の出力形態も可能である。多相出力の場
合は上述の単相で近似正弦波を出力する装置の複数組で
構成される。これによって、各個のブリッジ式スイッチ
ユニットを備える電気回路は各直流多段階複電圧電源及
び出力側の中間に介在してＣＣＵの位相差指令を受けて
制御操作が行われる。
数組多相の電圧の出力形態も可能である。多相出力の場
合は上述の単相で近似正弦波を出力する装置の複数組で
構成される。これによって、各個のブリッジ式スイッチ
ユニットを備える電気回路は各直流多段階複電圧電源及
び出力側の中間に介在してＣＣＵの位相差指令を受けて
制御操作が行われる。
【００４０】この外、電力波形は負荷によって三角波、
矩形波、微分波、積分波等があり、負荷の種類に応じて
選択使用される。この選択は多段階複電圧の出力を必要
とする波形に近似するように制御操作を行い、直接直流
の脈流を得るか、ブリッジ回路と同期させて特定波形の
交流出力を得るかを選択が出来る。この場合、スイッチ
ングユニットを使用して出力波形を修正することも可能
である。
矩形波、微分波、積分波等があり、負荷の種類に応じて
選択使用される。この選択は多段階複電圧の出力を必要
とする波形に近似するように制御操作を行い、直接直流
の脈流を得るか、ブリッジ回路と同期させて特定波形の
交流出力を得るかを選択が出来る。この場合、スイッチ
ングユニットを使用して出力波形を修正することも可能
である。
【００４１】図１３に示すものは出力側に電力の蓄積機
能を持った回路を設けたものである。この回路は双方向
直列並列切替機能を持ったスイッチユニットで複電圧出
力を制御するシステムＰ0 を構成し、これに双方向切替
制御スイッチＳＷ１３０１と直列接続され、Ｐ0 及び負
荷側と入力側の中間に配置する。双方向切替制御スイッ
チＳＷ１３０１は接点式スイッチ又は固体スイッチで構
成され、デジタル又はアナログ式の中央制御装置ＣＣＵ
の制御により動作する。
能を持った回路を設けたものである。この回路は双方向
直列並列切替機能を持ったスイッチユニットで複電圧出
力を制御するシステムＰ0 を構成し、これに双方向切替
制御スイッチＳＷ１３０１と直列接続され、Ｐ0 及び負
荷側と入力側の中間に配置する。双方向切替制御スイッ
チＳＷ１３０１は接点式スイッチ又は固体スイッチで構
成され、デジタル又はアナログ式の中央制御装置ＣＣＵ
の制御により動作する。
【００４２】又、複数組独立直流電源による多段階複電
圧出力回路は、単に電源供給のみならず、電力の蓄積機
構としても使用される。即ち、電力ユニットＰ0 の直
列、並列制御システムを両方向性の導電ユニットとして
採用し、電圧、電流を調節するためのスイッチユニット
も両方向性或いは逆方向性のユニットを採用することに
よって電力の蓄積機能を得る。この状態を図１０、１
１、１２に示す。
圧出力回路は、単に電源供給のみならず、電力の蓄積機
構としても使用される。即ち、電力ユニットＰ0 の直
列、並列制御システムを両方向性の導電ユニットとして
採用し、電圧、電流を調節するためのスイッチユニット
も両方向性或いは逆方向性のユニットを採用することに
よって電力の蓄積機能を得る。この状態を図１０、１
１、１２に示す。
【００４３】この動作は 入力側と接続して電力ユニットＰ0 に充電する 電力ユニットと接続して負荷に対し選択された電圧を
出力する 負荷側において電力の回収を行い蓄積する 特殊状況下において入出力が同電圧Ｖ0 の場合には、
入力側と出力側とは図９に示すようにＳＷ１３０１によ
り隔離された状態となる。
出力する 負荷側において電力の回収を行い蓄積する 特殊状況下において入出力が同電圧Ｖ0 の場合には、
入力側と出力側とは図９に示すようにＳＷ１３０１によ
り隔離された状態となる。
【００４４】電力蓄積装置ＥＳＤは直流出力の場合は二
次電池、コンデンサ等で構成し、交流出力の場合はイン
ダクタンス及びコンデンサの組み合わせによって構成さ
れる。図１４はこの場合の出力状態を示したものであ
る。
次電池、コンデンサ等で構成し、交流出力の場合はイン
ダクタンス及びコンデンサの組み合わせによって構成さ
れる。図１４はこの場合の出力状態を示したものであ
る。
【００４５】
【発明の効果】上述のように、線性又は区分切替固体ス
イッチングシステムを使用して段階電圧を連続可変電圧
と接続して連続的にリニアー出力を得る。
イッチングシステムを使用して段階電圧を連続可変電圧
と接続して連続的にリニアー出力を得る。
【００４６】区分切替固体スイッチ及びダイオードで構
成された切替可能の複電圧出力の電圧切替スイッチ間に
配置して各段階電圧間の電圧調節を行い、低電圧を最低
電圧とし、高電圧を最高電圧とする脈流を出力すること
が可能である。
成された切替可能の複電圧出力の電圧切替スイッチ間に
配置して各段階電圧間の電圧調節を行い、低電圧を最低
電圧とし、高電圧を最高電圧とする脈流を出力すること
が可能である。
【００４７】多段階複電圧の出力から波形調整をして必
要とする波形の交流又は脈流電圧を出力することが可能
である。
要とする波形の交流又は脈流電圧を出力することが可能
である。
【００４８】上述のように、本発明の回路システムは線
性或いは区分切替固体スイッチを使用して段階電圧を連
続的な任意の電圧に変換可能である。
性或いは区分切替固体スイッチを使用して段階電圧を連
続的な任意の電圧に変換可能である。
【００４９】又、区分切替固体スイッチを電池ユニット
及びダイオードで構成された切替可能な複電圧出力の電
源切替スイッチの間に配置して各段階電圧間の電圧調整
を行い、最低電圧と最高電圧間で脈動幅変調処理が可能
である。
及びダイオードで構成された切替可能な複電圧出力の電
源切替スイッチの間に配置して各段階電圧間の電圧調整
を行い、最低電圧と最高電圧間で脈動幅変調処理が可能
である。
【００５０】更に多段階複電圧電源から、各種波形の交
番電圧、直流波形の調整、直流対直流の電圧変更が可能
である。
番電圧、直流波形の調整、直流対直流の電圧変更が可能
である。
【図１】本発明の多段階複電圧電源の基本回路図であ
る。
る。
【図２】多段階複電圧の区分切替調整制御過程を経た出
力波形図である。
力波形図である。
【図３】多段階複電圧のアナログ調整制御過程を経た出
力波形図である。
力波形図である。
【図４】本発明の別の形態のブリッジ式スイッチによる
近似的正弦波出力回路のブロック図である。
近似的正弦波出力回路のブロック図である。
【図５】本発明の更に別の形状の出力スイッチによる交
替切替えによって形成される近似的正弦波出力回路のブ
ロック図である。
替切替えによって形成される近似的正弦波出力回路のブ
ロック図である。
【図６】図４、５のブリッジ式スイッチユニットと結合
した同期性近似正弦波交流出力の波形図である。
した同期性近似正弦波交流出力の波形図である。
【図７】多段階複電圧出力、入力電力ユニットが低電圧
充電、高電圧放電の電圧値の説明図である。
充電、高電圧放電の電圧値の説明図である。
【図８】多段階複電圧出力、入力電力ユニットが高電圧
充電、低電圧放電の電圧値の説明図である。
充電、低電圧放電の電圧値の説明図である。
【図９】多段階複電圧出力、入力電力ユニットが同電圧
で入出力する時の仲介隔離後の電圧値の説明図である。
で入出力する時の仲介隔離後の電圧値の説明図である。
【図１０】多段階複電圧出力、入力電力ユニットが小電
流（ＩＬ）で充電、大電流（ＩＨ）で放電する時の説明
図である。
流（ＩＬ）で充電、大電流（ＩＨ）で放電する時の説明
図である。
【図１１】多段階複電圧出力、入力電力ユニットが大電
流（ＩＨ）で充電、小電流（ＩＬ）で放電する時の説明
図である。
流（ＩＨ）で充電、小電流（ＩＬ）で放電する時の説明
図である。
【図１２】多段階複電圧出力、入力電力ユニット及び出
力端に電力蓄積機能を持った時の説明図である。
力端に電力蓄積機能を持った時の説明図である。
【図１３】出力側に電力蓄積機能を持った回路のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１４】出力側に並列接続された電力蓄積機能回路を
設けた場合の出力状態図である。
設けた場合の出力状態図である。
Ｂ１０１〜１０４ 電池ユニット Ｓ１００〜１０４ 固体スイッチ Ｄ１００〜１０４ 駆動回路ユニット ＣＲ１０１〜１０３、１１１〜１１３ ダイオード ＣＣＵ１０１ 中央制御ユニット ＯＰ１０１ 制御用インターフェース Ｐ0 電力ユニット Ｐ01、Ｐ02 電力ユニット ＳＷＦ スイッチユニット ＳＷＲ スイッチユニット ＥＳＤ 電力蓄積装置
Claims (4)
- 【請求項１】 直列接続された電池ユニットと固体スイ
ッチ及びこの固体スイッチを駆動する駆動回路ユニット
からなる単位構成回路を複数個直列接続し、各電池ユニ
ットの−端子と直列接続されている隣接の電池ユニット
の−端子間にそれぞれ接続したダイオードと、最高電位
位置の固体スイッチの出力端と次電位位置の電池ユニッ
ト間及び次電位位置の電池ユニット以下の各電池ユニッ
トの＋端子間に接続したダイオードと、前記最高電位位
置の固体スイッチに接続されたこの電源回路の＋端子
と、最低電位位置の電池ユニットの−端子に接続され、
かつ駆動回路ユニットで駆動される固体スイッチと、こ
の固体スイッチに接続された前記電源回路の−端子と、
前記各駆動ユニットを一括して制御する中央制御ユニッ
トとで構成されたことを特徴とする複数の独立直流電源
による多段階複電圧出力回路。 - 【請求項２】 前記中央制御ユニットには所要制御を指
定する制御用インターフェースが接続してあることを特
徴とする請求項１の複数の独立直流電源による多段階複
電圧出力回路。 - 【請求項３】 前記多段階電圧電源の両端子間にそれぞ
れ直列接続された２組のスイッチユニットと、それぞれ
直列のスイッチユニットの接続点に接続された出力端子
と、前記多段階電圧電源及び前記各スイッチユニットを
制御する中央制御ユニットで構成されたことを特徴とす
る複数の独立直流電源による多段階複電圧出力回路。 - 【請求項４】 ２個の直列接続された前記多段階電圧電
源と、この直列接続された２個の前記多段階電圧電源の
両端子間に直列接続された２個のスイッチユニットと、
前記多段階電圧電源の直列接続点及び前記スイッチユニ
ットの直列接続点に接続されたこの電源の出力端子と、
前記多段階電圧電源及び前記スイッチユニットを制御す
る中央制御ユニットで構成されたことを特徴とする複数
の独立直流電源による多段階複電圧出力回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB929218408A GB9218408D0 (en) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Multi-step compound voltage even output control circuit with battery set or other power storage device or independent dc power supplies |
| US10462593A | 1993-08-11 | 1993-08-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07115728A true JPH07115728A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=26301510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5258425A Pending JPH07115728A (ja) | 1992-08-28 | 1993-10-15 | 複数の独立直流電源による多段階複電圧出力回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5483433A (ja) |
| JP (1) | JPH07115728A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0711849U (ja) * | 1992-10-19 | 1995-02-21 | タイ−ハー ヤン | 電池セットのステップ複電圧の操作制御回路装置 |
| WO2011027660A1 (ja) | 2009-09-02 | 2011-03-10 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 交流出力可能な蓄電装置 |
| JP2013090568A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Ghing-Hsin Dien | 電源管理システム |
| US9318779B2 (en) | 2009-09-02 | 2016-04-19 | Japan Aerospace Exploration Agency | Electric energy storage units connected in series and selectively charged/discharged via a balancing circuit or directly from a charger or to a load |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3262495B2 (ja) * | 1996-06-03 | 2002-03-04 | 株式会社東芝 | マルチレベルインバータ |
| US6285251B1 (en) | 1998-04-02 | 2001-09-04 | Ericsson Inc. | Amplification systems and methods using fixed and modulated power supply voltages and buck-boost control |
| US5930128A (en) * | 1998-04-02 | 1999-07-27 | Ericsson Inc. | Power waveform synthesis using bilateral devices |
| US6311046B1 (en) | 1998-04-02 | 2001-10-30 | Ericsson Inc. | Linear amplification systems and methods using more than two constant length vectors |
| US6201452B1 (en) | 1998-12-10 | 2001-03-13 | Ericsson Inc. | Systems and methods for converting a stream of complex numbers into a modulated radio power signal |
| US6411655B1 (en) | 1998-12-18 | 2002-06-25 | Ericsson Inc. | Systems and methods for converting a stream of complex numbers into an amplitude and phase-modulated radio power signal |
| US6181199B1 (en) | 1999-01-07 | 2001-01-30 | Ericsson Inc. | Power IQ modulation systems and methods |
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| JP3757890B2 (ja) | 2002-04-01 | 2006-03-22 | 日産自動車株式会社 | 回転電機の駆動方法 |
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| ATE406607T1 (de) * | 2003-06-09 | 2008-09-15 | Kyosemi Corp | Generatorsystem |
| WO2006005125A1 (en) * | 2004-07-13 | 2006-01-19 | Central Queensland University | A device for distributed maximum power tracking for solar arrays |
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| DE102011108920B4 (de) | 2011-07-29 | 2013-04-11 | Technische Universität München | Elektrisches Umrichtersystem |
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| US20160089958A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Denso International America, Inc. | Vehicular power system for stop-start hvac system |
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| DE102018200540A1 (de) * | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugbordnetzes |
| WO2020061908A1 (en) | 2018-09-27 | 2020-04-02 | Abb Schweiz Ag | Power supply cell and power supply system using the same |
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-
1993
- 1993-10-15 JP JP5258425A patent/JPH07115728A/ja active Pending
-
1994
- 1994-12-12 US US08/354,771 patent/US5483433A/en not_active Expired - Lifetime
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| KR20160135863A (ko) | 2009-09-02 | 2016-11-28 | 코쿠리츠켄큐카이하츠호진 우츄우고우쿠우켄큐우카이하츠키코우 | 교류 출력 가능한 축전장치 |
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Also Published As
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|---|---|
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