JP2012065391A - Power supply device, household electrical appliance using power supply device, and control method for power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流電源および太陽電池を併用する電源装置に関し、特に、交流電源からの入力電力に応じた力率の改善と損失悪化の抑制とを両立する技術に関する。 The present invention relates to a power supply device that uses both an AC power supply and a solar cell, and more particularly to a technique that achieves both improvement of power factor according to input power from an AC power supply and suppression of loss deterioration.
近年、地球温暖化や石油枯渇の問題から、電気機器の省エネルギ化が求められている。このような問題に鑑みて、発電時に温暖化の原因となる二酸化炭素を発生しない太陽電池が家電機器の新たな電力供給源として注目されている。 In recent years, there has been a demand for energy saving of electrical equipment due to problems of global warming and oil depletion. In view of such a problem, a solar cell that does not generate carbon dioxide causing warming during power generation has attracted attention as a new power supply source for home appliances.
一方、商用交流電源からの交流電力を用いて電気機器に電力を供給する場合において力率を改善するための電源回路が公知である。このような電源回路として、たとえば、特開２００５−２９５７６１号公報（特許文献１）および特開２０００−３０８３５２号公報（特許文献２）には、空気調和機の電源回路において、力率を改善し、待機時消費電圧を低減する電源回路が開示されている。 On the other hand, a power supply circuit for improving the power factor in the case where power is supplied to an electric device using AC power from a commercial AC power supply is known. As such a power supply circuit, for example, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-295561 (Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-308352 (Patent Document 2) improve the power factor in a power circuit of an air conditioner. A power supply circuit that reduces standby voltage is disclosed.
力率は、負荷電力によって変動し、最も負荷電力の小さいときに力率が最も悪化する。そのため、力率の改善は、たとえば、商用交流電源から入力される入力電力の下限値を基準として行なわれる。 The power factor varies depending on the load power, and the power factor is most deteriorated when the load power is the smallest. Therefore, the power factor is improved, for example, based on the lower limit value of input power input from a commercial AC power supply.
しかしながら、太陽電池から供給される電力に商用交流電源から供給される電力を用いて不足分を補うことによって電気機器に電力を供給する場合においては、太陽電池から供給される電力の変動によって商用交流電源から入力される電力が大きく変動する場合がある。 However, in the case where power is supplied to an electrical device by making up for the shortage using the power supplied from the commercial AC power supply to the power supplied from the solar battery, the commercial AC is generated due to fluctuations in the power supplied from the solar battery. The power input from the power supply may fluctuate greatly.
太陽電池から供給される電力が大きい場合の商用交流電源からの入力電力は、太陽電池から供給される電力が小さい場合の商用交流電源からの入力電力と比較して小さくなる。そのため、商用交流電源の入力電力は、太陽電池を併用しない電源装置よりも低くなる場合がある。力率の改善がたとえばリアクトルを用いて行なわれる場合には、入力電力の下限値を基準としたリアクトルのインダクタンス値は、太陽電池を併用しない電源装置よりも大きくする必要がある。インダクタンス値を大きくするには、リアクトルの巻数を増やす必要があるため、巻線抵抗が増加し、入力電力が大きい場合には損失や電圧降下が発生する可能性がある。 The input power from the commercial AC power supply when the power supplied from the solar battery is large is smaller than the input power from the commercial AC power supply when the power supplied from the solar battery is small. Therefore, the input power of the commercial AC power supply may be lower than that of a power supply device that does not use a solar battery. When the power factor is improved using, for example, a reactor, the inductance value of the reactor based on the lower limit value of the input power needs to be larger than that of a power supply device that does not use a solar battery. In order to increase the inductance value, it is necessary to increase the number of turns of the reactor, so that the winding resistance increases, and when the input power is large, a loss or a voltage drop may occur.
上述した公報においては、このような商用交流電源と太陽電池とを併用した場合の問題について何ら考慮されておらず解決することはできない。 In the above-mentioned publications, no consideration is given to the problem in the case where such a commercial AC power supply and a solar cell are used in combination, and cannot be solved.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、力率を改善するとともに損失の発生の抑制を図る電源装置、電源装置を用いた家電機器および電源装置の制御方法を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power supply device that improves the power factor and suppresses the occurrence of loss, home appliances using the power supply device, and the power supply device. It is to provide a control method.
この発明のある局面に係る電源装置は、太陽電池および交流電源から供給された電力を負荷に供給するための電源装置である。この電源装置は、交流電源から負荷への入力電力が下限値を示す第１入力値である場合の第１力率が予め定められた値以上となる第１力率改善部と、入力電力が第１入力値よりも大きい第２入力値である場合の第２力率が予め定められた値以上となる第２力率改善部と、入力電力の大きさがしきい値よりも小さい場合に第１力率改善部を選択し、入力電力の大きさがしきい値よりも大きい場合に第２力率改善部を選択するための選択部とを含む。 A power supply device according to an aspect of the present invention is a power supply device for supplying power supplied from a solar battery and an AC power supply to a load. This power supply apparatus includes a first power factor improving unit that has a first power factor that is equal to or greater than a predetermined value when input power from an AC power source to a load is a first input value indicating a lower limit value, and input power is A second power factor improving unit in which the second power factor when the second input value is greater than the first input value is greater than or equal to a predetermined value; and a first power factor when the magnitude of the input power is smaller than a threshold value. A power factor improving unit, and a selecting unit for selecting the second power factor improving unit when the magnitude of the input power is larger than the threshold value.
好ましくは、電源装置は、太陽電池から供給される第１電力を検出するための第１検出部と、負荷に供給される第２電力を検出するための第２検出部と、第１電力と第２電力との差に基づいて入力電力を算出するための算出部とをさらに含む。 Preferably, the power supply device includes a first detection unit for detecting the first power supplied from the solar cell, a second detection unit for detecting the second power supplied to the load, and the first power. A calculation unit for calculating input power based on a difference from the second power.
さらに好ましくは、第１検出部は、太陽電池の出力電圧と出力電流とを検出する。第２検出部は、負荷に供給される負荷電圧と負荷電流とを検出する。 More preferably, a 1st detection part detects the output voltage and output current of a solar cell. The second detection unit detects a load voltage and a load current supplied to the load.
さらに好ましくは、電源装置は、太陽電池の出力電圧を変化させるための電力変換部をさらに含む。電力変換部から負荷に対して電力を供給する経路上の接続ノードには交流電源からの電力が供給される。第１検出部は、電力変換部と接続ノードとを結ぶ第１電源ラインに設けられ、電力変換部から出力される出力電流を検出する。第２検出部は、接続ノードと負荷とを結ぶ第２電源ラインに設けられ、負荷に供給される負荷電流を検出する。 More preferably, the power supply device further includes a power conversion unit for changing the output voltage of the solar cell. The power from the AC power source is supplied to the connection node on the path for supplying power from the power converter to the load. The first detection unit is provided on a first power supply line connecting the power conversion unit and the connection node, and detects an output current output from the power conversion unit. The second detection unit is provided on a second power supply line connecting the connection node and the load, and detects a load current supplied to the load.
さらに好ましくは、第１力率改善部は、第１インダクタンス値を有する第１リアクトルを含む。第２力率改善部は、第１インダクタンス値よりも小さい第２インダクタンス値を有する第２リアクトルを含む。 More preferably, a 1st power factor improvement part contains the 1st reactor which has a 1st inductance value. The second power factor improvement unit includes a second reactor having a second inductance value smaller than the first inductance value.
さらに好ましくは、電源装置は、第１力率改善部および第２力率改善部を含む複数の力率改善部を含む。複数の力率改善部の各々は、リアクトルを含む。選択部は、交流電源からの電力供給の開始時において複数の力率改善部のうちの最大のインダクタンス値を有するいずれか一つの力率改善部を選択する。 More preferably, the power supply device includes a plurality of power factor improvement units including a first power factor improvement unit and a second power factor improvement unit. Each of the plurality of power factor improvement units includes a reactor. The selection unit selects any one power factor improvement unit having the maximum inductance value among the plurality of power factor improvement units at the start of power supply from the AC power supply.
さらに好ましくは、電源装置は、太陽電池の第１出力電圧を第２出力電圧に変換するための電力変換部と、第２出力電圧を受け、電力変換部と負荷とに並列に接続される平滑コンデンサと、平滑コンデンサに並列接続され、交流電源から供給される電流を整流するための整流部と、電力変換部の第２出力電圧を変化させないように電力変換部を制御するための制御部とをさらに含む。 More preferably, the power supply device receives the second output voltage from the power conversion unit for converting the first output voltage of the solar cell into the second output voltage, and is connected to the power conversion unit and the load in parallel. A capacitor, a rectifier connected in parallel to the smoothing capacitor, for rectifying the current supplied from the AC power supply, and a controller for controlling the power converter so as not to change the second output voltage of the power converter; Further included.
この発明の他の局面に係る電源装置の制御方法は、太陽電池および交流電源から供給された電力を負荷に供給するための電源装置の制御方法である。電源装置は、交流電源から負荷への入力電力が下限値を示す第１入力値である場合の第１力率が予め定められた値以上となる第１力率改善部と、入力電力が第１入力値よりも大きい第２入力値である場合の第２力率が予め定められた値以上となる第２力率改善部とを含む。この電源装置の制御方法は、入力電力の大きさがしきい値よりも小さい場合に第１力率改善部を選択するステップと、入力電力の大きさがしきい値よりも大きい場合に第２力率改善部を選択するステップとを含む。 The control method of the power supply device which concerns on the other situation of this invention is a control method of the power supply device for supplying the electric power supplied from the solar cell and AC power supply to a load. The power supply device includes: a first power factor improvement unit in which the first power factor when the input power from the AC power source to the load is a first input value indicating a lower limit value is greater than or equal to a predetermined value; And a second power factor improvement unit in which the second power factor when the second input value is greater than the first input value is equal to or greater than a predetermined value. The control method of the power supply apparatus includes a step of selecting the first power factor improving unit when the magnitude of the input power is smaller than the threshold value, and a second power factor improving unit when the magnitude of the input power is larger than the threshold value. Selecting.
この発明によると、力率が悪化するような入力電力の範囲である場合には、第１力率改善回路が選択されるため、力率の改善が図れる。また、入力電力が小さい場合には電流も小さくなるため、この入力電力の範囲において第１力率改善回路が選択された場合でもリアクトルにおける損失の発生を抑制できる。また、入力電力が第１力率改善回路を選択した場合に巻線抵抗による損失や電圧降下が生じるような範囲である場合には、第２力率改善回路が選択されるため、必要な力率を確保しつつ、リアクトルにおける損失や電圧降下の発生を抑制することができる。したがって、力率を改善するとともに損失の発生の抑制を図る電源装置、電源装置を用いた家電機器および電源装置の制御方法を提供することができる。 According to the present invention, the power factor can be improved because the first power factor improving circuit is selected when the input power is within a range where the power factor deteriorates. In addition, when the input power is small, the current is also small. Therefore, even when the first power factor correction circuit is selected in the range of the input power, it is possible to suppress the occurrence of loss in the reactor. In addition, when the input power is in a range in which loss or voltage drop due to winding resistance occurs when the first power factor correction circuit is selected, the second power factor correction circuit is selected, so that the necessary power While ensuring the rate, the occurrence of loss and voltage drop in the reactor can be suppressed. Therefore, it is possible to provide a power supply device that improves the power factor and suppresses the occurrence of loss, a household electrical appliance using the power supply device, and a control method for the power supply device.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
＜第１の実施形態＞
図１に示すように、本実施の形態に係る電源装置１０は、商用交流電源２０と、コンセント３０と、プラグ３６と、整流回路４０と、平滑コンデンサ５０と、太陽電池６０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０と、第１力率改善回路９０と、第２力率改善回路９２と、スイッチ部１００と、制御装置２００とを含む。電源装置１０は、電気機器である負荷８０に対して直流電力を供給する。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the
太陽電池６０は、光エネルギを直接的に電力に変換する装置である。太陽電池６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０の入力側に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０に対して直流電圧を供給する。
The
ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、太陽電池６０から供給された第１出力電圧を第２出力電圧に変換する電力変換装置であり、第２出力電圧を平滑コンデンサ５０の両端電圧値に追従する構成であって、たとえばフライバックコンバータである。
The DC /
ＤＣ／ＤＣコンバータ７０の出力側には、平滑コンデンサ５０が接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、平滑コンデンサ５０に対して変換した直流電圧を供給する。
A
商用交流電源２０のコンセント３０には、着脱可能なプラグ３６が取り付けられている。商用交流電源２０は、コンセント３０を経由して電源装置１０に交流電力を供給する。プラグ３６は、電源ケーブル等を経由して第１力率改善回路９０および第２力率改善回路９２に接続される。第１力率改善回路９０と第２力率改善回路９２とは、並列に接続される。
A detachable plug 36 is attached to the outlet 30 of the commercial
スイッチ部１００は、第１力率改善回路９０と第２力率改善回路９２とのうちのいずれか一方を選択するためのスイッチである。スイッチ部１００は、スイッチ１２２と、スイッチ１２４とを含む。
The
スイッチ１２２は、電源ライン３００に設けられる。スイッチ１２４は、電源ライン３０４に設けられる。スイッチ１２２は、電源ライン３０２に設けられるようにしてもよい。スイッチ１２４は、電源ライン３０６に設けられるようにしてもよい。
The
ただし、スイッチ１２２を電源ライン３００に設けたときは、スイッチ１２４は電源ライン３０４への設置に限定される。スイッチ１２２を電源ライン３０２に設けたときは、スイッチ１２４は電源ライン３０６への設置に限定される。
However, when the
スイッチ部１００は、制御装置２００からの制御信号ＳＷ１，ＳＷ２に基づいてスイッチ１２２をオンし、スイッチ１２４をオフした状態にしたり、スイッチ１２２をオフし、スイッチ１２４をオンした状態にしたりする。
The
整流回路４０は、商用交流電源２０から第１力率改善回路９０および第２力率改善回路９２のうちのいずれか一方を経由して供給された交流電力を整流する回路である。本実施の形態において、整流回路４０は、たとえば、全波整流回路である。整流回路４０において整流された交流電力は平滑コンデンサ５０に供給される。整流回路４０とプラグ３６との間には、第１力率改善回路９０と第２力率改善回路９２とが並列に接続される。また、整流回路４０とプラグ３６との間は、第１力率改善回路９０を経由する電源ライン３００，３０２と、第２力率改善回路９２を経由する電源ライン３０４，３０６によって接続される。
The
スイッチ１２２がオンされ、スイッチ１２４がオフされた状態である場合には、商用交流電源２０から第１力率改善回路９０を経由して整流回路４０に交流電力が供給される。また、スイッチ１２２がオフされ、スイッチ１２４がオンされた状態である場合には、商用交流電源２０から第２力率改善回路９２を経由して整流回路４０に交流電力が供給される。
When the
ＤＣ／ＤＣコンバータ７０と負荷８０とは、正極電源ライン７２と負極電源ライン７４とによって接続される。また、整流回路４０の出力側の電源ライン３０８は、正極電源ライン７２に接続される。さらに、整流回路４０の出力側の電源ライン３１０は、負極電源ライン７４に接続される。
The DC /
平滑コンデンサ５０は、正極電源ライン７２と負極電源ライン７４との間に接続される。
The smoothing
平滑コンデンサ５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０から供給される電力と整流回路４０から供給される電力とを蓄電して、蓄電された電流を負荷８０に供給する。平滑コンデンサ５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０および整流回路４０から供給された電力を平滑化することによって電力の脈動成分を除去する。たとえば、商用交流電源２０の電圧有効値が１００Ｖである場合には、平滑コンデンサ５０の両端電圧は電圧有効値の√２倍の約１４１Ｖの直流電圧となる。
The smoothing
負荷８０は、平滑コンデンサ５０から供給される直流電力を用いて作動する電気機器であって、たとえば、家電機器である。
The
図２に示すように、第１力率改善回路９０は、電源ライン３００と電源ライン３０２とを接続する第１コンデンサ１０４と、第１コンデンサ１０４と電源ライン３００との接続ノードよりもスイッチ１００側の電源ライン３００に直列に接続される第１リアクトル１０２とを含む。第１力率改善回路９０は、商用交流電源２０からの入力電力が下限値を示す第１入力値である場合の第１力率が予め定められた値以上となる力率改善回路である。
As illustrated in FIG. 2, the first power
第２力率改善回路９２は、電源ライン３０４と電源ライン３０６とを接続する第２コンデンサ１０８と、第２コンデンサ１０８と電源ライン２０４との接続ノードよりもスイッチ側の電源ライン３０４に直列に接続される第２リアクトル１０６とを含む。第２力率改善回路９２は、商用交流電源２０からの入力電力が第１入力値よりも大きい第２入力値である場合の第２力率が予め定められた値以上となる力率改善回路である。なお、本実施の形態において第１コンデンサ１０４と第２コンデンサ１０８とは容量が同一のコンデンサであるが、異なる容量であるとしてもよい。
The second power
第１リアクトル１０２と第２リアクトル１０６とはインダクタンス値が異なる。本実施の形態において、第１リアクトル１０２の第１インダクタンス値は、第２リアクトル１０６の第２インダクタンス値よりも大きい値である。
The
電源装置１０は、負荷８０に供給される負荷電流Ｉｓ（１）を検出するため負荷電流センサ１１０と、負荷８０に供給される負荷電圧Ｖｓ（１）を検出するための負荷電圧センサ１１２と、太陽電池６０から出力される出力電流Ｉｓ（２）を検出するための出力電流センサ１１４と、太陽電池６０から出力される出力電圧Ｖｓを検出するための出力電圧センサ１１６とをさらに含む。
The
負荷電流センサ１１０は、正極電源ライン７２と平滑コンデンサ５０との接続ノードよりも負荷８０側の位置に設けられ、検出した負荷電流Ｉｓ（１）を示す信号を制御装置２００に送信する。
The load
負荷電圧センサ１１２は、検出した負荷電圧Ｖｓ（１）を示す信号を制御装置２００に送信する。
The
さらに、出力電流センサ１１４は、太陽電池６０とＤＣ／ＤＣコンバータ７０とを接続する正極電源ラインに設けられ、検出した出力電流Ｉｓ（２）を示す信号を制御装置２００に送信する。出力電圧センサ１１６は、太陽電池６０に並列に設けられ、検出した出力電圧Ｖｓ（２）を示す信号を制御装置２００に送信する。
Furthermore, the output
制御装置２００は、負荷電流センサ１１０からの負荷電流Ｉｓ（１）、負荷電圧センサ１１２からの負荷電圧Ｖｓ（１）、出力電流センサ１１４からの出力電流Ｉｓ（２）および出力電圧センサ１１６からの出力電圧Ｖｓ（２）のうちの少なくともいずれか一つに基づいて制御信号ＳＷ１，ＳＷ２を生成する。
The
本実施の形態において、出力電流センサ１１４と出力電圧センサ１１６によって太陽電池６０から供給される電力を検出するための「第１検出部」が実現される。また、負荷電流センサ１１０と負荷電圧センサ１１２とによって負荷８０に供給される電力を検出するための「第２検出部」が実現される。
In the present embodiment, the “first detection unit” for detecting the electric power supplied from the
以上のような構成において、たとえば、太陽電池６０の出力電力が小さい場合を想定する。図３に示すように、平滑コンデンサ５０には、商用交流電源２０からの電流が、平滑コンデンサ５０の電圧よりも整流電圧（図３の破線）が大きくなる期間（時間Ｔ（１）から時間Ｔ（２）までの期間、時間Ｔ（３）から時間Ｔ（４）までの期間および時間Ｔ（５）から時間Ｔ（６）までの期間）において流れ込むこととなる。上述したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、出力電圧が平滑コンデンサ５０の両端電圧に追従するように動作するため、この動作によって商用交流電源２０から平滑コンデンサ５０に電流が流れない期間（時間Ｔ（２）から時間Ｔ（３）までの期間および時間Ｔ（４）から時間Ｔ（５）までの期間）にも太陽電池６０から電流が流れ込むこととなる。
In the above configuration, for example, a case where the output power of the
次に太陽電池６０の出力電力が大きい場合（図３で示される太陽電池６０の出力電力よりも大きい場合）を想定する。図４に示すように、図３の時間Ｔ（１）から時間Ｔ（６）までの期間と比較して、太陽電池６０の出力電力が大きい場合には、商用交流電源２０から平滑コンデンサ５０に電流が流れない期間（時間Ｔ（８）から時間Ｔ（９）までの期間および時間Ｔ（１０）から時間Ｔ（１１）までの期間）における平滑コンデンサ５０の両端電圧の落ち込みの程度が小さく、電圧リプルが小さくなる。
Next, a case where the output power of
そのため、商用交流電源２０から平滑コンデンサ５０に電流が流れ込む期間、すなわち、商用交流電源２０の整流電圧が平滑コンデンサ５０の電圧よりも高くなる期間（時間Ｔ（７）および時間Ｔ（８）までの期間、時間Ｔ（９）から時間Ｔ（１０）までの期間および時間Ｔ（１１）から時間Ｔ（１２）までの期間）は、図３に示される対応する期間よりも短くなる。
Therefore, a period during which current flows from the commercial
このため、太陽電池６０の出力電圧が増える分だけ商用交流電力から入力される入力電力が小さくなることとなる。このようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０の出力電圧を平滑コンデンサ５０の電圧に追従させる動作によって、太陽電池６０からの出力電圧が主として平滑コンデンサ５０に供給され、不足する分の電力が商用交流電源２０から供給される動作が実現される。
For this reason, the input electric power input from commercial alternating current power will become small by the part which the output voltage of the
しかしながら、上述したような構成により太陽電池６０から供給される電力に商用交流電源２０から供給される電力を用いて不足分を補うことによって負荷８０に電力を供給する場合においては、太陽電池６０から供給される電力の変動によって商用交流電源２０から入力される電力が大きく変動する場合がある。
However, in the case where power is supplied to the
太陽電池６０から供給される電力が大きい場合の商用交流電源２０からの入力電力は、太陽電池６０から供給される電力が小さい場合の商用交流電源２０からの入力電力と比較して小さくなる。すなわち、商用交流電源２０の入力電力は、太陽電池６０を併用しない電源装置と比較してより低くなる場合がある。力率の改善は、リアクトルを用いて行なわれるため、入力電力の下限値を基準としたリアクトルのインダクタンス値は、太陽電池６０を併用しない電源装置と比較して大きくする必要がある。インダクタンス値を大きくするには、リアクトルの巻数を増やす必要があり、巻線抵抗が増加し、入力電力が大きい場合に損失や電圧降下が発生する可能性がある。
The input power from the commercial
そこで、本実施の形態においては、制御装置２００が、商用交流電源２０からの入力電力の大きさがしきい値よりも小さい場合に第１力率改善回路９０を選択し、商用交流電源２０からの入力電力の大きさがしきい値よりも大きい場合に第２力率改善回路９２を選択する点に特徴を有する。
Therefore, in the present embodiment, the
具体的には、制御装置２００は、太陽電池６０から供給される第１電力Ｐ（１）を検出して、負荷８０に供給される第２電力Ｐ（２）を検出して、第１電力Ｐ（１）と第２電力Ｐ（２）との差に基づいて入力電力を算出する。
Specifically, the
図５に示すように、制御装置２００は、第１乗算器１５０と、第２乗算器１５２と、減算器１６０と、第１比較器１７０と、第２比較器１７２と、第３比較器１７４と、第１ＸＯＲゲート１８０と、第２ＸＯＲゲート１８２とを含む。なお、図５に示す電源装置１０の構成において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号が付与されており、その機能も同一である。そのため、その詳細な説明は繰返さない。
As shown in FIG. 5, the
第１乗算器１５０は、負荷電流Ｉｓ（１）と負荷電圧Ｖｓ（１）とを乗算して負荷８０の負荷電力Ｐｓ（１）を算出して減算器１６０に出力する。
The first multiplier 150 multiplies the load current Is (1) and the load voltage Vs (1) to calculate the load power Ps (1) of the
第２乗算器１５２は、出力電流Ｉｓ（２）と出力電圧Ｖｓ（２）とを乗算して太陽電池６０の出力電力Ｐｓ（２）を算出して減算器１６０に出力する。
The
減算器１６０は、負荷電力Ｐｓ（１）から出力電力Ｐｓ（２）を減算して商用交流電源２０からの入力電力Ｐａｃを算出して、第１比較器１７０、第２比較器１７２および第３比較器１７４に出力する。
The
算出された入力電力Ｐａｃと、しきい値である基準電力Ｐｒｅｆとが比較されることによって、第１力率改善回路９０および第２力率改善回路９２のうちのいずれか一方がスイッチ部１００によって選択される。
By comparing the calculated input power Pac with the reference power Pref that is a threshold value, one of the first power
第１比較器１７０には、基準電力の最小値ゼロが入力される。さらに、第２比較器１７２には、電源３２を用いて基準電力Ｐｒｅｆが入力される。また、第３比較器１７４には、最大電力Ｐｍａｘを基準として入力しておくために比較器の電源（すなわち、制御装置２００の電源）から最大電力Ｐｍａｘが入力される。
The
第１ＸＯＲゲート１８０は、第１比較器１７０の出力と第２比較器１７２の出力との排他的論理和を制御信号ＳＷ１として出力する。たとえば、第１比較器１７０の出力がハイレベルであって、第２比較器１７２の出力がローレベルである場合あるいは第１比較器１７０の出力がローレベルであって、第２比較器１７２の出力がハイレベルである場合には第１ＸＯＲゲート１８０の出力は、ハイレベルとなる。
The
また、第１比較器１７０の出力および第２比較器１７２の出力がいずれもハイレベルである場合あるいは第１比較器１７０の出力および第２比較器１７２の出力がいずれもローレベルである場合には第１ＸＯＲゲート１８０の出力は、ローレベルとなる。
Also, when both the output of the
同様に、第２ＸＯＲゲート１８２は、第２比較器１７２の出力と第３比較器１７４の出力との排他的論理和を制御信号ＳＷ２として出力する。たとえば、第２比較器１７２の出力がハイレベルであって、第３比較器１７４の出力がローレベルである場合あるいは第２比較器１７２の出力がローレベルであって、第３比較器１７４の出力がハイレベルである場合には第２ＸＯＲゲート１８２の出力は、ハイレベルとなる。
Similarly, the
また、第２比較器１７２の出力および第３比較器１７４の出力がいずれもハイレベルである場合あるいは第２比較器１７２の出力および第３比較器１７４の出力がいずれもローレベルである場合には第２ＸＯＲゲート１８２の出力は、ローレベルとなる。
Further, when both the output of the
たとえば、入力電力Ｐａｃが最小値ゼロと基準電力Ｐｒｅｆとの間の値である場合には、第１比較器１７０の出力は、ハイレベルとなり、第２比較器１７２および第３比較器１７４の出力は、ローレベルとなる。
For example, when the input power Pac is a value between the minimum value zero and the reference power Pref, the output of the
したがって、第１ＸＯＲゲート１８０の出力がハイレベルとなり、第２ＸＯＲゲート１８２の出力がローレベルとなる。その結果、第１ＸＯＲゲート１８０および第２ＸＯＲゲート１８２からそれぞれ受信した制御信号ＳＷ１およびＳＷ２に基づいて、スイッチ１２２がオンされ、スイッチ１２４がオフされるようにスイッチ部１００が制御される。そのため、第１力率改善回路９０が選択されることとなる。すなわち、商用交流電源２０から供給される交流電力は、第１力率改善回路９０を経由して整流回路４０に供給されることとなる。
Therefore, the output of the
一方、入力電力Ｐａｃが基準電力Ｐｒｅｆと最大電力Ｐｍａｘとの間の値である場合には、第１比較器１７０の出力および第２比較器１７２の出力が、いずれもハイレベルとなり、第３比較器１７４の出力がローレベルとなる。
On the other hand, when the input power Pac is a value between the reference power Pref and the maximum power Pmax, the output of the
したがって、第１ＸＯＲゲート１８０の出力がローレベルとなり、第２ＸＯＲゲート１８２の出力がハイレベルとなる。その結果、第１ＸＯＲゲート１８０および第２ＸＯＲゲート１８２からそれぞれ受信した制御信号ＳＷ１およびＳＷ２に基づいて、スイッチ１２２がオフされ、スイッチ１２４がオンされるようにスイッチ部１００が制御される。そのため、第２力率改善回路９２が選択されることとなる。すなわち、商用交流電源２０から供給される交流電力は、第２力率改善回路９２を経由して整流回路４０に供給されることとなる。
Therefore, the output of the
以上のような構成に基づく本実施の形態に係る電源装置１０の作用について説明する。
太陽電池６０の出力電力が減少したことによって商用交流電源２０の入力電力Ｐａｃが基準電力Ｐｒｅｆよりも大きくなる場合には、第２力率改善回路９２が選択される。第２力率改善回路９２の第２リアクトル１０６の第２インダクタンス値は、第１力率改善回路９０の第１リアクトル１０２の第１インダクタンス値よりも小さい。そのため、第１力率改善回路９０が選択された場合よりも、巻線抵抗による損失の発生やリアクトルでの電圧降下が抑制される。また、入力電力Ｐａｃは、基準電力Ｐｒｅｆよりも大きいため、第２力率改善回路９２が選択された場合でも必要な力率を確保することができる。
The operation of
When the input power Pac of the commercial
一方、太陽電池６０の出力電力が増加したことによって商用交流電源２０の入力電力Ｐａｃが基準電力Ｐｒｅｆよりも小さくなる場合には、第１力率改善回路９０が選択される。第１力率改善回路９０の第１リアクトル１０２の第１インダクタンス値は、第２力率改善回路９２の第２リアクトル１０６の第２インダクタンス値よりも大きい。そのため、入力電力Ｐａｃが小さい場合においても力率の悪化を抑制することができる。また、入力電力Ｐａｃが小さい場合においては、第１力率改善回路９０に流れる電流も小さくなるため第１リアクトル１０２における巻線抵抗による損失の影響は小さくなる。
On the other hand, when the output power of the
以上のようにして、本実施の形態に係る電源装置によると、力率が悪化するような入力電力の範囲である場合には、第１力率改善回路９０が選択されるため、力率の改善が図れる。また、入力電力が小さい場合には電流も小さくなるため、リアクトルにおける損失の発生も抑制できる。さらに、入力電力が第１力率改善回路９０を選択した場合に第１リアクトル１０２の巻線抵抗による損失や電圧降下が生じるような入力電力の範囲である場合には、第２力率改善回路９２が選択されるため、必要な力率を確保しつつ、リアクトルにおける損失や電圧降下の発生を抑制することができる。したがって、力率を改善するとともに損失の発生の抑制を図る電源装置、電源装置を用いた家電機器および電源装置の制御方法を提供することができる。
As described above, according to the power supply device according to the present embodiment, the first power
なお、本実施の形態においては、力率改善回路は、２個設けられるとして説明したが、特に力率改善回路の個数は２つに限定されるものではなく、３個以上の力率改善回路が設けられるようにしてもよい。 In the present embodiment, it has been described that two power factor correction circuits are provided. However, the number of power factor correction circuits is not particularly limited to two, and three or more power factor correction circuits are provided. May be provided.
たとえば、３個の力率改善回路が設けられる場合には、制御装置は、入力電力が第１しきい値よりも小さい場合に第１力率改善回路を選択し、入力電力が第１しきい値よりも大きく、かつ、第２しきい値よりも小さい場合に第２力率改善回路を選択し、入力電力が第２しきい値よりも大きい場合に第３力率改善回路を選択するようにしてもよい。なお、第１しきい値は、第２しきい値よりも小さい値である。また、第１力率改善回路のリアクトルのインダクタンス値は、３個の力率改善回路のリアクトルのインダクタンス値のうちの最大であって、第３力率改善回路のリアクトルのインダクタンス値は、３個の力率改善回路のリアクトルのインダクタンス値のうちの最小である。 For example, when three power factor correction circuits are provided, the control device selects the first power factor correction circuit when the input power is smaller than the first threshold value, and the input power has the first threshold. When the input power is larger than the second threshold value, the third power factor improvement circuit is selected when the input power is larger than the second threshold value. It may be. Note that the first threshold value is smaller than the second threshold value. Further, the inductance value of the reactor of the first power factor correction circuit is the maximum among the inductance values of the reactors of the three power factor correction circuits, and the inductance value of the reactor of the third power factor improvement circuit is three. It is the smallest of the inductance values of the reactor of the power factor improvement circuit.
このような構成によっても、上述した力率改善回路が２個設けられる場合と同様の効果が発現する。さらに、図５を用いて説明した制御装置２００の構成は、ソフトウェアによって実現されるようにしてもよいし、ハードウェアによって実現されるものであってもよい。
Even with such a configuration, the same effect as in the case where the two power factor correction circuits described above are provided. Furthermore, the configuration of the
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る電源装置について説明する。本実施の形態に係る電源装置１０は、図５に示した上述の第１の実施の形態に係る電源装置１０の構成と比較して、太陽電池６０の出力電流Ｉｓ（２）、出力電圧Ｖｓ（２）および負荷８０に供給される負荷電圧Ｖｓ（１）を検出していない点、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０のコンバータ出力電流Ｉｓ（３）を検出している点および制御装置２００に代えて制御装置２２０を含む点が異なる。
<Second Embodiment>
Hereinafter, the power supply device according to the second embodiment will be described. Compared with the configuration of the
それ以外の構成は、図５で示した上述の第１の実施の形態に係る電源装置１０の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
The other configuration is the same as that of the
本実施の形態においては、制御装置２２０が負荷８０に供給される負荷電流Ｉｓ（１）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０から出力されるコンバータ出力電流Ｉｓ（３）との差に基づいて第１力率改善回路９０および第２力率改善回路９２のうちのいずれか一方を選択する点に特徴を有する。
In the present embodiment, the first force based on the difference between the load current Is (1) supplied to the
平滑コンデンサ５０の両端電圧は、商用交流電源２０の交流電圧の√２倍の直流電圧となる。また、負荷電流Ｉｓ（１）とコンバータ出力電流Ｉｓ（３）の差が整流回路４０から負荷８０に流れ込む電流である。そのため、平滑コンデンサ５０の両端電圧の推定値およびコンバータ出力電流Ｉｓ（３）と負荷電流Ｉｓ（１）との差に基づいて商用交流電源２０からの入力電力Ｐａｃを算出することができる。ここで、平滑コンデンサ５０の両端電圧の推定値は、商用交流電源２０の電圧の√２倍であるとして算出することによって平滑コンデンサ５０の電圧を直接的に検出する必要がなくなる。
The voltage across the smoothing
本実施の形態においては、コンバータ出力電流Ｉｓ（３）と負荷電流Ｉｓ（１）との差Ｉａｃ（すなわち、整流回路４０の出力電流の大きさ）と、基準電流Ｉｒｅｆとの比較によって第１力率改善回路９０および第２力率改善回路９２のうちのいずれか一方を選択するとして説明するが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、コンバータ出力電流Ｉｓ（３）と負荷電流Ｉｓ（１）との差と平滑コンデンサ５０の両端電圧とに基づいて入力電力Ｐａｃを算出して、算出された入力電力Ｐａｃと基準電力Ｐｒｅｆとの比較によって第１力率改善回路９０および第２力率改善回路９２のうちのいずれか一方を選択するようにしてもよい。
In the present embodiment, the first force is obtained by comparing the difference Iac (that is, the magnitude of the output current of the rectifier circuit 40) between the converter output current Is (3) and the load current Is (1) with the reference current Iref. Although it will be described that one of the
なお、平滑コンデンサ５０の両端電圧は、負荷電力の増加によって商用交流電源２０の電圧の√２倍から低下する場合がある。また、平滑コンデンサ５０の両端電圧は、商用交流電源２０の電圧が変動した場合にも変動する場合がある。そのため、基準電流Ｉａｃは、基準電力Ｐｒｅｆに基づいて上述した平滑コンデンサ５０の電圧変動を考慮して決定されることが望ましい。
Note that the voltage across the smoothing
図６に示すように、電源装置１０は、負荷電流Ｉｓ（１）を検出するための負荷電流センサ１１０と、コンバータ出力電流Ｉｓ（３）を検出するためのコンバータ出力電流センサ１１８とを含む。なお、図６に示す電源装置１０の構成において、図５に示す構成と同一の構成については同一の符号が付与されており、その機能も同一である。そのため、その詳細な説明は繰返さない。
As shown in FIG. 6,
負荷電流センサ１１０は、検出した負荷電流Ｉｓ（１）を示す信号を制御装置２２０に送信する。コンバータ出力電流センサ１１８は、コンバータ出力電流Ｉｓ（３）を示す信号を制御装置２２０に送信する。本実施の形態において、コンバータ出力電流センサ１１８によって太陽電池６０から供給される電力を検出するための「第１検出部」が実現される。また、負荷電流センサ１１０によって負荷８０に供給される電力を検出するための「第２検出部」が実現される。
The load
制御装置２２０は、減算器１６２と、第１比較器１９０と、第２比較器１９２と、第３比較器１９４と、第１ＸＯＲゲート１８４と、第２ＸＯＲゲート１８６とを含む。
The
減算器１６２は、負荷電流Ｉｓ（１）からコンバータ出力電流Ｉｓ（３）を減算して整流回路４０から平滑コンデンサ５０への出力電流Ｉａｃを算出して、第１比較器１９０、第２比較器１９２および第３比較器１９４に出力する。
The
算出された出力電流Ｉａｃと、しきい値である基準電流Ｉｒｅｆとが比較されることによって第１力率改善回路９０および第２力率改善回路９２のうちのいずれか一方がスイッチ部１００によって選択される。
One of the first power
基準電流Ｉｒｅｆは、電源３４を用いて第２比較器１９２に入力される。さらに、出力電流Ｉａｃの最小値ゼロが第１比較器１９０に入力される。また、出力電流Ｉａｃの最大値Ｉｍａｘを基準として入力しておくため、比較器の電源を用いて最大値Ｉｍａｘが第３比較器１９４に入力される。
The reference current Iref is input to the
第１ＸＯＲゲート１８４は、第１比較器１９０の出力と第２比較器１９２の出力との排他的論理和を制御信号ＳＷ１として出力する。たとえば、第１比較器１９０の出力がハイレベルであって、第２比較器１９２の出力がローレベルである場合あるいは第１比較器１９０の出力がローレベルであって、第２比較器１９２の出力がハイレベルである場合には第１ＸＯＲゲート１８４の出力はハイレベルとなる。
The
また、第１比較器１９０の出力および第２比較器１９２の出力がいずれもハイレベルである場合あるいは第１比較器１９０の出力および第２比較器１９２の出力がいずれもローレベルである場合には第１ＸＯＲゲート１８４の出力はローレベルとなる。
Also, when both the output of the
同様に、第２ＸＯＲゲート１８６は、第２比較器１９２の出力と第３比較器１９４の出力との排他的論理輪を制御信号ＳＷ２として出力する。たとえば、第２比較器１９２の出力がハイレベルであって、第３比較器１９４の出力がローレベルである場合あるいは第２比較器１９２の出力がローレベルであって、第３比較器１９４の出力がハイレベルである場合には第２ＸＯＲゲート１８６の出力は、ハイレベルとなる。
Similarly, the
また、第２比較器１９２の出力および第３比較器１９４の出力がいずれもハイレベルである場合あるいは第２比較器１９２の出力および第３比較器１９４の出力がいずれもローレベルである場合には第２ＸＯＲゲート１８６の出力は、ローレベルとなる。
Also, when both the output of the
たとえば、出力電流Ｉａｃが最小値ゼロと基準電流Ｉｒｅｆとの間の値である場合には、第１比較器１９０の出力は、ハイレベルとなり、第２比較器１９２および第３比較器１７４の出力は、ローレベルとなる。
For example, when the output current Iac is a value between the minimum value zero and the reference current Iref, the output of the
したがって、第１ＸＯＲゲート１８４の出力がハイレベルとなり、第２ＸＯＲゲート１８６の出力がローレベルとなる。その結果、第１ＸＯＲゲート１８４および第２ＸＯＲゲート１８６からそれぞれ受信した制御信号ＳＷ１およびＳＷ２に基づいて、スイッチ１２２がオンされ、スイッチ１２４がオフされるようにスイッチ部１００が制御される。そのため、第１力率改善回路が選択されることとなる。すなわち、商用交流電源２０から供給される交流電力は、第１力率改善回路９０を経由して整流回路４０に供給されることとなる。
Therefore, the output of the
一方、出力電流Ｉａｃが基準電流Ｉｐｒｅｆと最大電流Ｉｍａｘとの間の値である場合には、第１比較器１９２の出力および第２比較器１９２の出力がいずれもハイレベルとなり、第３比較器１９４の出力がローレベルとなる。
On the other hand, when the output current Iac is a value between the reference current Ipref and the maximum current Imax, the output of the
したがって、第１ＸＯＲゲート１８４の出力がローレベルとなり、第２ＸＯＲゲート１８６の出力がハイレベルとなる。その結果、第１ＸＯＲゲート１８４および第２ＸＯＲゲート１８６からそれぞれ受信した制御信号ＳＷ１およびＳＷ２に基づいて、スイッチ１２２がオフされ、スイッチ１２４がオンされるようにスイッチ部１００が制御される。そのため、第２力率改善回路９２が選択されることとなる。すなわち、商用交流電源２０から供給される交流電力は、第２力率改善回路９２を経由して整流回路４０に供給されることとなる。
Therefore, the output of the
以上のような構成に基づく本実施の形態に係る電源装置１０の作用について説明する。
太陽電池６０の出力電力が減少したことによって整流回路４０から平滑コンデンサ５０に流れる出力電流Ｉａｃが基準電流Ｉｒｅｆよりも大きくなる場合には、第２力率改善回路９２が選択される。第２力率改善回路９２の第２リアクトル１０２の第２インダクタンス値は、第１力率改善回路９０の第１リアクトル１０２の第１インダクタンス値よりも小さい。そのため、第１力率改善回路９０が選択された場合よりも、巻線抵抗による損失の発生やリアクトルでの電圧降下が抑制される。また、出力電流Ｉａｃは、基準電流Ｉｒｅｆよりも大きいため、第２力率改善回路９２が選択された場合でも必要な力率を確保することができる。
The operation of
When the output current Iac flowing from the
一方、太陽電池６０の出力電力が増加したことによって出力電流Ｉａｃが基準電流Ｉｒｅｆよりも小さくなる場合には、第１力率改善回路９０が選択される。第１力率改善回路９０の第１リアクトル１０２の第１インダクタンス値は、第２力率改善回路９２の第２リアクトル１０６の第２インダクタンス値よりも大きい。そのため、出力電流Ｉａｃが基準電流Ｉｒｅｆよりも小さい場合においても力率の悪化を抑制することができる。また、出力電流Ｉａｃが小さい場合においては、第１力率改善回路９０に流れる電流も小さいため、第１リアクトル１０２における巻線抵抗による損失の影響は小さくなる。
On the other hand, when the output current Iac becomes smaller than the reference current Iref due to the increase in the output power of the
以上のようにして、本実施の形態に係る電源装置によると、出力電流Ｉａｃが基準電流Ｉｒｅｆよりも小さい場合には、第１力率改善回路９０が選択されるため、力率の改善が図れる、また、出力電流Ｉａｃが小さい場合には、リアクトルにおける損失の発生も抑制できる。また、出力電流Ｉａｃが基準電流Ｉｒｅｆよりも大きい場合には、第２力率改善回路９２が選択されるため、必要な力率を確保しつつ、リアクトルにおける損失や電圧降下の発生を抑制することができる。したがって、力率を改善するとともに損失の発生の抑制を図る電源装置、電源装置を用いた家電機器および電源装置の制御方法を提供することができる。
As described above, according to the power supply device according to the present embodiment, when output current Iac is smaller than reference current Iref, first power
さらに、本実施の形態においては、検出するパラメータの個数を第１の実施の形態において説明した４つから２つにすることができるため、制御装置２２０の構成の簡素化が可能となる。さらに、平滑コンデンサ５０の両端電圧が交流電圧の√２倍であるとみなすことによって、入力電力Ｐａｃを算出することなく出力電流Ｉａｃを用いて第１力率改善回路９０および第２力率改善回路９２を選択することができるため、図５を用いて説明した制御装置２００に含まれる乗算器が不要となり、制御装置２２０の構成の簡素化が可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, the number of parameters to be detected can be changed from four to two described in the first embodiment, so that the configuration of the
＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態に係る電源装置について説明する。図７において、本実施の形態に係る電源装置１０は、図５に示した上述の第１の実施の形態に係る電源装置１０の構成と比較して、ローパスフィルタ２６２と、ＮＯＴゲート２７０と、第１ＡＮＤゲート２８０と、第２ＡＮＤゲート２８２とをさらに含む点およびスイッチ１２２がノーマリオンのスイッチである点が異なる。
<Third Embodiment>
Hereinafter, the power supply device according to the third embodiment will be described. In FIG. 7, the
それ以外の構成は、図５で示した上述の第１の実施の形態に係る電源装置１０の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
The other configuration is the same as that of the
本実施の形態においては、制御装置２００が商用交流電源２０からの電力供給の開始時において複数の力率改善回路のうちの最も大きい値となるインダクタンスを有するいずれか一つの力率改善回路を選択する点に特徴を有する。
In the present embodiment,
図７に示すように、電源装置１０は、ローパスフィルタ２６２と、ＮＯＴゲート２７０と、第１ＡＮＤゲート２８０と、第２ＡＮＤゲート２８２とをさらに含む。
As shown in FIG. 7,
スイッチ１２２は、ノーマリオンのスイッチであって、スイッチ１２４は、ノーマリオフのスイッチである。
The
本実施の形態においては、力率改善回路は、２つであるとして説明するが、力率改善回路は、第１力率改善回路９０および第２力率改善回路９２を含む複数の力率改善回路であってもよい。この場合、複数の力率改善回路のうちの最もインダクタンスの値が大きいリアクトルを有する力率改善回路に直列に接続されるスイッチがノーマリオンのスイッチとされ、それ以外のスイッチはノーマリオフのスイッチとされる。
In the present embodiment, it is assumed that there are two power factor correction circuits. However, the power factor correction circuit includes a plurality of power factor corrections including a first power
ローパスフィルタ２６２は、抵抗２５０と、コンデンサ２６０とを含む。ローパスフィルタ２６２と正極電源ライン７２とは、正極ライン３１２によって接続される。ローパスフィルタ２６２と負極電源ライン７４とは、負極ライン３１４によって接続される。
正極電源ライン７２と正極ライン３１２との接続ノードは、正極電源ライン７２と平滑コンデンサ５０との接続ノードの位置よりも負荷８０側である。負極電源ライン７４と負極ライン３１４との接続ノードは、負極電源ライン７４と平滑コンデンサ５０との接続ノードの位置よりも負荷８０側である。
The connection node between the positive
コンデンサ２６０は、正極ライン３１２と負極ライン３１４とを接続する。コンデンサ２６０と正極ライン３１２との接続ノードよりも正極電源ライン７２側の正極ライン３１２に抵抗２５０が直列に設けられる。
The
一方端が正極電源ライン７２に接続される正極ライン３１２の他方端は、抵抗２５０を介して第１ＡＮＤゲート２８０および第２ＡＮＤゲート２８２にそれぞれ接続される。一方端が負極電源ライン７４に接続された負極ライン３１４の他方端は、制御電源のグランドに接続される。
The other end of the
第１ＸＯＲゲート１８０は、ＮＯＴゲート２７０を経由して第１ＡＮＤゲート２８０に接続される。第２ＸＯＲゲート１８２は、第２ＡＮＤゲート２８２に接続される。
The
第１ＡＮＤゲート２８０は、スイッチ１２２に接続され、制御信号ＳＷ１をスイッチ１２２に出力する。第２ＡＮＤゲート２８２は、スイッチ１２４に接続され、制御信号ＳＷ２をスイッチ１２４に出力する。
The first AND
ＮＯＴゲート２７０は、スイッチ１２２が図５で示した電源装置１０のスイッチ１２２と異なりノーマリオンのスイッチであるため、制御論理を反転するために第１ＸＯＲゲート１８０と第１ＡＮＤゲート２８０との間に接続される。
The
以上のような構成に基づく本実施の形態に係る電源装置１０の動作について説明する。商用交流電源２０からの電力供給の開始後に平滑コンデンサ５０の初期充電が完了し、ローパスフィルタ２６２の出力電圧が第１ＡＮＤゲート２８０のしきい値に対応する電圧以上になるまでは、第１ＡＮＤゲート２８０および第２ＡＮＤゲート２８２の各々における一方の入力がローレベルとなる。そのため、第１ＡＮＤゲート２８０および第２ＡＮＤゲート２８２の出力、すなわち、制御信号ＳＷ１，ＳＷ２は、いずれもローレベルとなる。スイッチ１２２は、ノーマリオンのスイッチであるため、スイッチ１２２はオン状態となり、スイッチ１２４はオフ状態となる。そのため、商用交流電源２０から供給される電流は、第１力率改善回路９０を経由して整流回路４０に供給されることとなる。
An operation of
ローパスフィルタ２６２の出力電圧がしきい値に対応する電圧以上になった後は、第１ＡＮＤゲート２８０および第２ＡＮＤゲート２８２の各々における一方の入力がハイレベルとなる。そのため、制御装置２００の第１ＸＯＲゲート１８０および第２ＸＯＲゲート１８２の出力のそれぞれが、第１ＡＮＤゲート２８０および第２ＡＮＤゲート２８２の出力となる。したがって、ローパスフィルタ２６２の時定数の時間になるまでは、複数の力率改善回路のうちの最もインダクタンス値の大きいリアクトルを有する力率改善回路が選択されることとなる。
After the output voltage of the low-
なお、ローパスフィルタ２６２の出力電圧がしきい値に対応する電圧を超えた後の動作については、図５を用いて説明した上述の第１の実施の形態に係る電源装置１０の動作と同様である。そのため、その詳細な説明は繰返さない。
The operation after the output voltage of the low-
以上のようにして、本実施の形態に係る電源装置によると、上述した第１の実施の形態に係る電源装置１０によって奏する作用効果に加えて、商用交流電源からの電力の供給開始時においては、複数の力率改善回路のうちのインダクタンスの値が大きいリアクトルを有する力率改善回路が選択されるため、平滑コンデンサ５０の初期充電時において生じる突入電流を軽減できる。
As described above, according to the power supply device according to the present embodiment, in addition to the operational effects achieved by the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１０ 電源装置、２０ 商用交流電源、３０ コンセント、３２，３４ 電源、３６ プラグ、４０ 整流回路、５０ 平滑コンデンサ、６０ 太陽電池、７０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、７２ 正極電源ライン、７４ 負極電源ライン、８０ 負荷、９０，９２ 力率改善回路、１００ スイッチ部、１０２，１０６ リアクトル、１０４，１０８，２６０ コンデンサ、１１０ 負荷電流センサ、１１２ 負荷電圧センサ、１１４ 出力電流センサ、１１６ 出力電圧センサ、１１８ コンバータ出力電流センサ、１５０，１５２ 乗算器、１６０，１６２ 減算器、１７０，１７２，１７４，１９０，１９２，１９４ 比較器、１８０，１８２，１８４，１８６ ＸＯＲゲート、２００，２２０ 制御装置、２５０ 抵抗、２６２ ローパスフィルタ、２７０ ＮＯＴゲート、２８０，２８２ ＡＮＤゲート、３００，３０２，３０４，３０６，３０８，３１０ 電源ライン、３１２ 正極ライン、３１４ 負極ライン。 10 power supply devices, 20 commercial AC power supplies, 30 outlets, 32 and 34 power supplies, 36 plugs, 40 rectifier circuits, 50 smoothing capacitors, 60 solar cells, 70 DC / DC converters, 72 positive power supply lines, 74 negative power supply lines, 80 loads , 90, 92 Power factor correction circuit, 100 switch unit, 102, 106 reactor, 104, 108, 260 capacitor, 110 load current sensor, 112 load voltage sensor, 114 output current sensor, 116 output voltage sensor, 118 converter output current sensor , 150, 152 multiplier, 160, 162 subtractor, 170, 172, 174, 190, 192, 194 comparator, 180, 182, 184, 186 XOR gate, 200, 220 controller, 250 resistor, 262 low-pass filter, 27 NOT gates, 280, 282 the AND gate, 300,302,304,306,308,310 power line, 312 positive electrode line, 314 negative line.
Claims (9)
前記交流電源から前記負荷への入力電力が下限値を示す第１入力値である場合の第１力率が予め定められた値以上となる第１力率改善部と、
前記入力電力が前記第１入力値よりも大きい第２入力値である場合の第２力率が前記予め定められた値以上となる第２力率改善部と、
前記入力電力の大きさがしきい値よりも小さい場合に前記第１力率改善部を選択し、前記入力電力の大きさが前記しきい値よりも大きい場合に前記第２力率改善部を選択するための選択部とを含む、電源装置。 A power supply device for supplying power supplied from a solar cell and an AC power supply to a load,
A first power factor improvement unit in which the first power factor when the input power from the AC power source to the load is a first input value indicating a lower limit value is equal to or greater than a predetermined value;
A second power factor improvement unit in which a second power factor when the input power is a second input value larger than the first input value is equal to or greater than the predetermined value;
The first power factor improvement unit is selected when the magnitude of the input power is smaller than a threshold value, and the second power factor improvement unit is selected when the magnitude of the input power is greater than the threshold value. A power supply unit including a selection unit.
前記太陽電池から供給される第１電力を検出するための第１検出部と、
前記負荷に供給される第２電力を検出するための第２検出部と、
前記第１電力と前記第２電力との差に基づいて前記入力電力を算出するための算出部とをさらに含む、請求項１に記載の電源装置。 The power supply device
A first detector for detecting the first power supplied from the solar cell;
A second detector for detecting second power supplied to the load;
The power supply device according to claim 1, further comprising a calculation unit configured to calculate the input power based on a difference between the first power and the second power.
前記第２検出部は、前記負荷に供給される負荷電圧と負荷電流とを検出する、請求項２に記載の電源装置。 The first detection unit detects an output voltage and an output current of the solar cell,
The power supply device according to claim 2, wherein the second detection unit detects a load voltage and a load current supplied to the load.
前記電力変換部から前記負荷に対して電力を供給する経路上の接続ノードには前記交流電源からの電力が供給され、
前記第１検出部は、前記電力変換部と前記接続ノードとを結ぶ第１電源ラインに設けられ、前記電力変換部から出力される出力電流を検出し、
前記第２検出部は、前記接続ノードと前記負荷とを結ぶ第２電源ラインに設けられ、前記負荷に供給される負荷電流を検出する、請求項２に記載の電源装置。 The power supply device further includes a power conversion unit for changing the output voltage of the solar cell,
The connection node on the path for supplying power from the power conversion unit to the load is supplied with power from the AC power source,
The first detection unit is provided in a first power line connecting the power conversion unit and the connection node, and detects an output current output from the power conversion unit;
The power supply device according to claim 2, wherein the second detection unit is provided in a second power supply line connecting the connection node and the load, and detects a load current supplied to the load.
前記第２力率改善部は、前記第１インダクタンス値よりも小さい第２インダクタンス値を有する第２リアクトルを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の電源装置。 The first power factor improvement unit includes a first reactor having a first inductance value,
5. The power supply device according to claim 1, wherein the second power factor improvement unit includes a second reactor having a second inductance value smaller than the first inductance value.
前記複数の力率改善部の各々は、リアクトルを含み、
前記選択部は、前記交流電源からの電力供給の開始時において前記複数の力率改善部のうちの最大のインダクタンス値を有するいずれか一つの力率改善部を選択する、請求項１〜５のいずれかに記載の電源装置。 The power supply apparatus includes a plurality of power factor improvement units including the first power factor improvement unit and the second power factor improvement unit,
Each of the plurality of power factor improvement units includes a reactor,
The said selection part selects any one power factor improvement part which has the largest inductance value among these power factor improvement parts at the time of the start of the electric power supply from the said AC power supply, The Claim 1-5 The power supply apparatus in any one.
前記太陽電池の第１出力電圧を第２出力電圧に変換するための電力変換部と、
前記第２出力電圧を受け、前記電力変換部と前記負荷とに並列に接続される平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに並列接続され、前記交流電源から供給される電流を整流するための整流部と、
前記電力変換部の前記第２出力電圧を変化させないように前記電力変換部を制御するための制御部とをさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の電源装置。 The power supply device
A power converter for converting the first output voltage of the solar cell into a second output voltage;
A smoothing capacitor that receives the second output voltage and is connected in parallel to the power converter and the load;
A rectifier connected in parallel to the smoothing capacitor and rectifying a current supplied from the AC power supply;
The power supply device according to claim 1, further comprising a control unit configured to control the power conversion unit so as not to change the second output voltage of the power conversion unit.
前記入力電力の大きさがしきい値よりも小さい場合に前記第１力率改善部を選択するステップと、
前記入力電力の大きさが前記しきい値よりも大きい場合に前記第２力率改善部を選択するステップとを含む、電源装置の制御方法。 A control method of a power supply device for supplying power supplied from a solar cell and an AC power supply to a load, wherein the power supply device has a first input value at which input power from the AC power supply to the load has a lower limit value. A first power factor improving unit in which the first power factor is equal to or greater than a predetermined value, and a second power factor when the input power is a second input value larger than the first input value. A second power factor improvement unit that is equal to or greater than the predetermined value,
Selecting the first power factor correction unit when the magnitude of the input power is smaller than a threshold;
And selecting the second power factor improvement unit when the magnitude of the input power is larger than the threshold value.
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