JP3488348B2 - DC power supply device combined with solar cell and control method thereof - Google Patents

DC power supply device combined with solar cell and control method thereof

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JP3488348B2
JP3488348B2 JP26019396A JP26019396A JP3488348B2 JP 3488348 B2 JP3488348 B2 JP 3488348B2 JP 26019396 A JP26019396 A JP 26019396A JP 26019396 A JP26019396 A JP 26019396A JP 3488348 B2 JP3488348 B2 JP 3488348B2
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祐司 川越
鉄義 日▲高▼
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーンエネルギ
ーの利用を目的とし、商用電源の電力を直流電力に変換
する整流装置を含んだ既設の直流電力給電システムに、
太陽電池の直流電力をスイッチング電源装置により所用
の定電圧に変換して供給するように併設された太陽電池
併用の直流電源装置及びその制御方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an existing DC power feeding system including a rectifying device for converting power of a commercial power source into DC power for the purpose of utilizing clean energy,
The present invention relates to a DC power supply device used together with a solar cell, which is installed so as to convert the DC power of the solar battery into a constant voltage for use by a switching power supply device, and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、従来の太陽電池併用の直流電源
装置のブロック回路の一例であり、1は商用電源、2は
整流装置、3は負荷装置、4は太陽電池、5はダイオー
ド、6はスイッチング電源回路で、制御回路7,直流/
直流変換部8,出力電圧検出回路9等から構成されてい
る。また、制御回路7は、基準電圧10、誤差アンプ1
1、デットタイム基準電圧12、三角波発生器13、比
較器14,15、ゲート回路16で構成されている。直
流/直流変換部8は、高周波トランス17とその1次側
に設けられたスイッチング素子18と、2次側に設けら
れたダイオード19,20,21、チョークコイル2
2、コンデンサ23などから構成された整流平滑回路等
から構成されている。この従来の太陽電池併用の直流電
源装置の目的は、商用電源1からの交流電力を受電し整
流装置2によって交流を直流に変換して負荷装置3に電
力を供給する既設の直流電力給電システム(既設システ
ム)においては、負荷電力の増大化により電力事情の悪
化を抑制するため、太陽電池4を利用したクリーンエネ
ルギー化と、太陽電池4の発電が可能な時には、太陽電
池4を最大限利用することによると既設システムの省力
化を図ることである。なお、ダイオード5は、スイッチ
ング電源装置6から太陽電池4への逆流を防止するもの
である。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows an example of a block circuit of a conventional DC power supply device that also uses a solar cell. 1 is a commercial power source, 2 is a rectifying device, 3 is a load device, 4 is a solar cell, 5 is a diode, 6 is a switching power supply circuit, which is a control circuit 7, DC /
It is composed of a DC converter 8, an output voltage detection circuit 9, and the like. Further, the control circuit 7 includes a reference voltage 10 and an error amplifier 1
1, a dead time reference voltage 12, a triangular wave generator 13, comparators 14 and 15, and a gate circuit 16. The DC / DC converter 8 includes a high-frequency transformer 17, a switching element 18 provided on the primary side thereof, diodes 19, 20, 21 provided on the secondary side, and a choke coil 2
2. A rectifying / smoothing circuit including a capacitor 23 and the like. The purpose of this conventional DC power supply device that also uses solar cells is to use an existing DC power supply system that receives AC power from the commercial power supply 1, converts AC into DC by the rectifier 2, and supplies power to the load device 3 ( In the existing system), in order to suppress the deterioration of the electric power situation due to the increase in the load electric power, the solar cell 4 is used to the maximum when the solar cell 4 can be used as clean energy and the solar cell 4 can generate electric power. Possibly to reduce the labor of the existing system. The diode 5 prevents the backflow from the switching power supply device 6 to the solar cell 4.

【0003】 図7において、通常整流装置2は定電圧
源となっている。一方、太陽電池4からの電力はスイッ
チング電源装置6により電力変換され、太陽電池4の発
電電力が負荷消費電力を十分上回ていれば、制御回路7
内の定電圧回路により定電圧源として動作する。即ち、
この定電圧回路は、出力電圧検出回路9および制御回路
7で構成され、出力電圧検出回路9で検出した電圧と、
予め設定された基準電圧10との電圧差を誤差アンプ1
1で増幅し、増幅した値と三角波発生器13からの三角
波を比較器14で比較し、定電圧の制御パルス(a)
生成する。また、スイッチング素子18のストレージタ
イムを考慮して、スイッチング素子18の最大ON時間
を制限するため、デットタイム基準電圧12と三角波
発生器13からの三角波を比較器15で比較して同様に
デットタイムパルス(b)を生成する。ゲート回路16
では、定電圧の制御パルス(a)とデットタイムパルス
(b)のうちON時間幅の狭い方が選択され、直流/直
流変換部8のスイッチング素子18に入力される。
In FIG. 7, the rectifying device 2 is usually a constant voltage source. On the other hand, the power from the solar cell 4 is converted by the switching power supply device 6, and if the power generated by the solar cell 4 is sufficiently higher than the load power consumption, the control circuit 7
The internal constant voltage circuit operates as a constant voltage source. That is,
This constant voltage circuit includes an output voltage detection circuit 9 and a control circuit 7, and the voltage detected by the output voltage detection circuit 9
The error amplifier 1 calculates the voltage difference from the preset reference voltage 10.
The value amplified by 1 is compared, and the amplified value and the triangular wave from the triangular wave generator 13 are compared by the comparator 14 to generate a constant voltage control pulse (a) . Also, in consideration of the storage time of the switching element 18, the maximum ON time of the switching element 18
In order to limit the width , the dead time reference voltage 12 and the triangular wave from the triangular wave generator 13 are compared by the comparator 15, and the dead time pulse (b) is similarly generated. Gate circuit 16
Then, of the constant voltage control pulse (a) and the dead time pulse (b), the one having a narrow ON time width is selected and input to the switching element 18 of the DC / DC converter 8.

【0004】 通常2つの定電圧源を並列に接続した場
合、設定電圧の高い方が負荷に電力を供給する。従っ
て、図7に示す既設システムの整流装置2の設定電圧よ
りもスイッチング電源装置6の方の設定電圧を高くする
と、スイッチング電源装置6からの給電が可能となり、
太陽電池4の発電電力を負荷装置3に供給することが可
能となる。一般に、前述した既設システムの整流装置2
と負荷装置3との間に、太陽電池4のような直流電源装
置を接続して併用する場合の設計においては、入力側定
格電圧の下限で出力側が最大定格になるよう、最大変換
能力を決定し設計するのが一般的である。従って、入力
を太陽電池4とした場合の設計を前述の設計に準じて、
入力側定格を太陽電池の代表的な特性による最大電力点
での電圧で、太陽電池の特性ばらつきを考慮して行う
と、日射量が小さい場合には直流電源装置は出力側を定
格の定電圧に維持しようとするが入力電力が不足するた
め、スイッチング素子18のON時間幅はデットタイム
基準電圧12で制限される最大の状態になる。即ち、O
時間幅固定の無制御状態となる。
Usually, when two constant voltage sources are connected in parallel, the one with a higher set voltage supplies power to the load. Therefore, if the set voltage of the switching power supply device 6 is made higher than the set voltage of the rectifier 2 of the existing system shown in FIG. 7, power can be supplied from the switching power supply device 6,
It is possible to supply the power generated by the solar cell 4 to the load device 3. Generally, the rectifier 2 of the existing system described above
In designing when a DC power supply device such as a solar cell 4 is connected between the load device 3 and the load device 3 and used together, the maximum conversion capacity is determined so that the output side becomes the maximum rating at the lower limit of the input side rated voltage. It is common to design it. Therefore, the design when the input is the solar cell 4 is based on the above design,
When the input side rating is the voltage at the maximum power point according to the typical characteristics of the solar cell and the variation in the characteristics of the solar cell is taken into consideration, the DC power supply unit will output a constant voltage rated on the output side when the amount of solar radiation is small. However, since the input electric power is insufficient, the ON time width of the switching element 18 becomes the maximum state limited by the dead time reference voltage 12. That is, O
It becomes an uncontrolled state with a fixed N time width .

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図8は太陽電池4の一
般的な電圧と電流、及び電圧と電力の特性図であり、前
記無制御状態の時にはその時の日射量及び温度により、
電圧ー電流特性(VPV−IPV)のA点及び電圧ー電力特
性(VPV−PPV)のA’点で安定する。このA’点は、
直流電源装置を設計した時のばらつきを考慮した分だ
け、その時の日射量や温度に依存する最大電力点B’よ
りずれることになり、太陽電池の発電電力を効果的に利
用し得ないという問題がある。また、太陽電池のばらつ
きを無視して、日射量による代表的な特性に、直流電源
装置の電力変換能力を近似したとしても、温度により影
響を受けたり、太陽電池の種類及び製造業者の設計特性
等により、その都度稼働条件を設定することが必要とな
り、煩雑さが増す。なお、太陽電池の温度特性として
は、例えば図9に示すように25℃を基準とした場合の
最大電力Pmの相対比率とし表される。このように、従
来の太陽電池を入力とするスイッチング電源装置は、直
流電源装置の電力変換能力以内で電力供給する場合を除
いて、直流電源装置はON時間幅固定の無制御状態で動
作していた。従って、その無制御状態の動作点におい
て、太陽電池が日射量や温度および製造業者間の特性相
違、経年変化等により影響を受けたとすると、太陽電池
の最大電力点とはならず、太陽電池の発電可能電力を効
果的に利用することが困難であった。
FIG. 8 is a general voltage-current and voltage-power characteristic diagram of the solar cell 4. In the non-controlled state, according to the amount of solar radiation and temperature at that time,
It is stable at point A of the voltage-current characteristic (VPV-IPV) and point A'of the voltage-power characteristic (VPV-PPV). This A'point is
The problem that the generated power of the solar cell cannot be effectively used because the DC power supply device is deviated from the maximum power point B'depending on the amount of solar radiation and the temperature at that time by considering the variation when designing. There is. Even if the variation of solar cells is ignored and the power conversion capacity of the DC power supply is approximated to the typical characteristics due to the amount of solar radiation, it will be affected by temperature, the type of solar cell and the design characteristics of the manufacturer. Therefore, it becomes necessary to set operating conditions each time, which increases complexity. The temperature characteristic of the solar cell is expressed as a relative ratio of the maximum power Pm with reference to 25 ° C. as shown in FIG. 9, for example. As described above, in the conventional switching power supply device using the solar cell as an input, the DC power supply device operates in an uncontrolled state with a fixed ON time width , except when power is supplied within the power conversion capability of the DC power supply device. It was Therefore, if the solar cell is affected by the amount of solar radiation, temperature, characteristic differences between manufacturers, aging, etc. at the operating point in the uncontrolled state, it will not be the maximum power point of the solar cell and It was difficult to effectively use the power that can be generated.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本願の第1の発明による
太陽電池併用の直流電源装置は、商用電源の電力を整流
装置で直流電力に変換して、該直流電力を負荷装置に供
給する直流電力給電システムに、太陽電池の直流電力を
所定の出力電圧に変換する直流/直流変換部と、該直流
/直流変換部の出力電圧を安定化させると共に、デット
タイム基準電圧により該直流/直流変換部のスイッチン
グ素子のON時間幅を決定する手段を有する制御回路を
備えたスイッチング電源回路により、前記太陽電池の直
流電力を所用の定電圧に変換して前記負荷装置に供給す
るように併設された太陽電池併用の直流電源装置におい
て、前記太陽電池から前記直流/直流変換部への入力電
圧と入力電流を検出して入力電力を求める入力電力測定
手段と、該入力電力測定手段によって求められた入力電
力をA/D変換してデジタル値として一時保管する保管
手段と、前記入力電力測定手段により次に測定される入
力電力と一時保管されている前記入力電力とを比較する
比較手段と、該比較手段の比較結果に基づき一時保管さ
れている前記デジタル値に所定のデジタル値を加算又は
減算した後D/A変換して制御電圧として出力する演算
手段と、該演算手段の出力電圧で前記スイッチング素子
ON時間幅を可変して太陽電池の前記入力電力が最大
となるように出力電力を制御する制御手段とを備え、
記定電圧が維持できない状態であって、かつ前記デット
タイム基準電圧により前記スイッチング素子が最大のO
N時間幅が制限されている状態のとき、前記比較手段,
前記演算手段及び前記制御手段とにより、前記スイッチ
ング素子のON時間幅を可変して、前記入力電力が最大
となるように前記出力電力を制御するようにしたもので
ある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a DC power supply device for use with a solar cell, wherein a DC power supplied from a commercial power supply is converted into DC power by a rectifying device and the DC power is supplied to a load device. In a power supply system, a DC / DC converter that converts DC power of a solar cell into a predetermined output voltage, and stabilize the output voltage of the DC / DC converter, and convert the DC / DC by a dead time reference voltage. Switchon
A solar cell provided so as to convert the DC power of the solar cell into a required constant voltage and supply it to the load device by a switching power supply circuit having a control circuit having a means for determining the ON time width of the switching element. In the combined use DC power supply device, an input power measuring unit that detects an input voltage and an input current from the solar cell to the DC / DC converting unit to obtain an input power, and an input power calculated by the input power measuring unit comparing means for comparing the temporary storing storage means as a digital value converted a / D, and the input power being temporarily stored and input power measured in the following by the input power measurement means, the comparison An arithmetic means for adding or subtracting a predetermined digital value to the digital value temporarily stored based on the comparison result of the means, and then D / A converting and outputting as a control voltage; And control means for the input power of the solar cell to control the output power so as to maximize by varying the ON time width before kissing switching element in the output voltage, before
If the specified voltage cannot be maintained and the dead
The switching element has the maximum O depending on the time reference voltage.
When the N time width is limited, the comparing means,
The said calculation means and said control means, by varying the ON time width of the switching element, the input power is obtained so as to control the output power so as to maximize.

【0007】 本願の第2の発明による太陽電池併用の
直流電源装置の制御方法は、商用電源の電力を整流装置
で直流電力に変換して、該直流電力を負荷装置に供給す
る直流電力給電システムに、太陽電池の直流電力を所定
の出力電圧に変換する直流/直流変換部と、該直流/直
流変換部の出力電圧を安定化させると共に、デットタイ
ム基準電圧により該直流/直流変換部のスイッチング素
子のON時間幅を決定する手段を有する制御回路を備え
たスイッチング電源回路により、前記太陽電池の直流電
力を所用の定電圧に変換して前記負荷装置に供給するよ
うに併設された太陽電池併用の直流電源装置において、
前記太陽電池から前記直流/直流変換部への入力電圧と
入力電流を検出して入力電力を求め、この求められた入
力電力をA/D変換してデジタル値として一時保管し、
次に測定される入力電力と一時保管されている前記入力
電力とを比較して、その比較結果が入力電力増加であれ
ば前記デジタル値に所定のデジタル値を加算又は減算
し、入力電力減少であれば前記デジタル値から所定のデ
ジタル値を減算又は加算した後D/A変換して制御電圧
として出力し、この制御電圧により前記スイッチング素
子のON時間幅を可変し、この動作を繰り返すことによ
、前記デットタイム基準電圧により前記スイッチング
素子が最大のON時間幅に制限されている状態のとき、
前記太陽電池の前記入力電力が最大となるように制御す
るようにしたものである。
A method for controlling a DC power supply device that also uses a solar cell according to the second invention of the present application is a DC power supply system that converts the power of a commercial power supply into DC power by a rectifier and supplies the DC power to a load device. And a DC / DC converter that converts the DC power of the solar cell into a predetermined output voltage, stabilizes the output voltage of the DC / DC converter, and switches the DC / DC converter by the dead time reference voltage. Elementary
A combined use of a solar cell installed so as to convert the DC power of the solar cell into a required constant voltage and supply it to the load device by a switching power supply circuit having a control circuit having means for determining the ON time width of the child. In the DC power supply of
Wherein detecting the input voltage and the input current from the solar battery to the DC / DC converter unit seeking input power, and stored at one and the digital value thus determined input power is converted A / D,
Next, the input power to be measured is compared with the temporarily stored input power, and if the comparison result shows that the input power is increased, a predetermined digital value is added to or subtracted from the digital value to decrease the input power. If there is, a predetermined digital value is subtracted from or added to the digital value, D / A converted and output as a control voltage, the ON time width of the switching element is varied by this control voltage, and this operation is repeated , Switching with the dead time reference voltage
When the element is in the state of being limited to the maximum ON time width,
The input power of the solar cell is controlled to be maximum.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の太陽電池併用の
直流電源装置の一実施例のブロック回路図であり、31
は入力電圧検出回路、32は入力電流検出回路、33は
掛算器、34はA/D変換器、35はマイクロコンピュ
ータ(CPU)、36はRAM、37ROM、38
D/A変換器、39は比較器である。なお、図7で示し
た太陽電池併用の直流電源装置のブロック回路図と同一
部分は同一記号で示してある。次にその動作を説明す
る。太陽電池4から直流/直流変換部8に入力される入
力電力を、入力電圧検出回路31及び入力電流検出回路
32で検出して、それぞれの検出したレベルを掛算器3
3で掛け合わせて入力電力とし、A/D変換器34で逐
次デジタル値に変換する。この変換されたデジタル値は
RAM36に一時保管されると共に、その前に同様に変
換されてRAM36に一時保管されている入力電力のデ
ジタル値と比較され、この入力電力が上がる方向にD/
A変換器38の出力電圧をその都度変更する。この動作
は、ROM37に書き込まれたプログラムによりマイク
ロコンピュータ35を動作させて行うものである。
1 is a block circuit diagram of an embodiment of a DC power supply device for use with a solar cell of the present invention.
Is an input voltage detection circuit, 32 is an input current detection circuit, 33 is a multiplier, 34 is an A / D converter, 35 is a microcomputer (CPU), 36 is RAM, 37 is RO M, and 38 is a D / A converter . , 39 is a comparator. The same parts as those in the block circuit diagram of the DC power supply device combined with the solar cell shown in FIG. 7 are denoted by the same symbols. Next, the operation will be described. The input power input from the solar cell 4 to the DC / DC converter 8 is detected by the input voltage detection circuit 31 and the input current detection circuit 32, and the detected levels are multiplied by the multiplier 3
The input power is obtained by multiplying by 3 and is sequentially converted into digital values by the A / D converter 34. The converted digital value is temporarily stored in the RAM 36 and is compared with the digital value of the input power which is also similarly converted and temporarily stored in the RAM 36, and the D / D is increased in the increasing direction.
The output voltage of the A converter 38 is changed each time. This operation is performed by operating the microcomputer 35 by the program written in the ROM 37.

【0009】 前述のD/A変換器38の出力電圧は、
三角波発生器13からの三角波と比較器39で比較さ
れ、電力制御パルス(c)を生成する。ゲート回路16
では、図7の従来例で説明したと同様に、定電圧の制御
パルス(a)とデットタイムパルス(b)、更にこの電
力制御パルス(c)のON時間幅が狭いパルスが選択さ
れ、直流/直流変換部8のスイッチング素子18に入力
される。従って、例えば日射量が少なくなり、デットタ
イムパルス(b)によりスイッチング素子18が駆動さ
れている状態(無制御状態)の、所謂太陽電池4の出力
電力を最大限に生かされていない場合は、太陽電池4の
入力電力を掛算器33で検出して、ROM37のプログ
ラムの内容を繰り返しながら、この入力電力が増加する
方向に電力制御パルス(c)を生成することにより、太
陽電池4の最大電力点に追従させるものである。
The output voltage of the D / A converter 38 described above is
The triangular wave from the triangular wave generator 13 is compared with the comparator 39 to generate a power control pulse (c). Gate circuit 16
Then, as described in the conventional example of FIG. 7, a constant voltage control pulse (a) and a dead time pulse (b), and a pulse with a narrow ON time width of this power control pulse (c) are selected. / Inputted to the switching element 18 of the DC converter 8. Therefore, for example, when the amount of solar radiation decreases and the switching element 18 is driven by the dead time pulse (b) (uncontrolled state), the output power of the so-called solar cell 4 is not maximized, The maximum power of the solar cell 4 is generated by detecting the input power of the solar cell 4 with the multiplier 33 and generating the power control pulse (c) in the direction of increasing the input power while repeating the contents of the program of the ROM 37. It is to follow a point.

【0010】この太陽電池4の最大電力点に追従させる
ROM37のプログラムのフローチャートを図2(a)
(b)に示す。図2(a)は、太陽電池4の最大電力点
の追尾を行わせる周期を定めると共に、追従の際の電力
操作量S(n) 及びこの電力操作量を増加S(n-1)+1 又は
減少S(n-1)-1 の初期状態の方向を定めるフローチャー
トである。なお、追尾の周期(割込みの周期)は、通常
数10ms〜数100ms程度で行われる。図2(b)は、
前述の図2(a)の基本フローチャートにおける電力操
作量S(n) の増減により、掛算器33で検出される電力
量W(n) (A/D変換されたデジタル値)が、前回に検
出された電力量W(n-1) と比較され、電力量W(n) が増
加していれば電力操作量S(n) の操作量方向(増加又は
減少)を維持させ、電力量W(n) が減少していれば電力
操作量S(n) の操作量方向を反転させる。この動作を繰
り返して行うが、この過程で電力操作量S(n) が操作量
のリミット(最大操作量S(n)(max)又は最小操作量S
(n)(min))を超えた場合も、操作量方向を反転させる。
FIG. 2 (a) shows a flow chart of the program of the ROM 37 for making the maximum power point of the solar cell 4 follow.
It shows in (b). FIG. 2 (a) defines a cycle for performing tracking of the maximum power point of the solar cell 4, and increases the power operation amount S (n) during tracking and increases the power operation amount S (n-1) +1. Alternatively, it is a flowchart for determining the direction of the initial state of decrease S (n-1) -1. The tracking cycle (interruption cycle) is usually several tens to several hundreds of ms. 2 (b) is
The amount of electric power W (n) (digital value converted by A / D conversion) detected by the multiplier 33 is detected last time by the increase / decrease of the amount of electric power operation S (n) in the basic flowchart of FIG. If the power amount W (n) is increased, the power amount W (n-1) is maintained in the operation amount direction (increase or decrease) of the power operation amount S (n), and the power amount W (n If n) is decreasing, the operation amount direction of the power operation amount S (n) is reversed. This operation is repeated, but in this process, the power operation amount S (n) is the limit of the operation amount (maximum operation amount S (n) (max) or minimum operation amount S (n)).
Even if (n) (min) is exceeded, the operation amount direction is reversed.

【0011】 図3は太陽電池4の日射量による電圧V
PVと電力PPVの特性、及び太陽電池4の電圧VPVに対す
る直流電源装置の電力PC の電力変換能力特性を表して
いるものである。即ち、直流電源装置のON時間幅を直
接操作することにより、太陽電池の電力は日射量が大き
い時にはAからBへ、また日射量が小さい時にはA’か
らB’へ移動し太陽電池の最大電力点で動作させること
ができる。図4は、太陽電池4への放射照度とその発電
電力との特性図であり、図7に示した従来のスイッチン
グ電源装置による制御と、図1に示した本発明のスイッ
チング電源装置による制御との、最大電力追尾制御の有
無による発電電力を比較したものである。この比較デー
タから明らかなように、本発明により発電電力を従来の
ものに比し数%向上させることが可能となった。
FIG. 3 shows the voltage V according to the amount of solar radiation of the solar cell 4.
It shows the characteristics of PV and power PPV, and the power conversion capability characteristics of the power PC of the DC power supply device with respect to the voltage VPV of the solar cell 4. That is, by directly controlling the ON time width of the DC power supply, the power of the solar cell moves from A to B when the amount of solar radiation is large, and from A'to B'when the amount of solar radiation is small, and the maximum power of the solar cell is increased. Can be operated in points. FIG. 4 is a characteristic diagram of the irradiance on the solar cell 4 and its generated power. Control by the conventional switching power supply device shown in FIG. 7 and control by the switching power supply device of the present invention shown in FIG. 6 is a comparison of the generated power with and without the maximum power tracking control. As is apparent from the comparison data, the present invention makes it possible to improve the generated electric power by several% as compared with the conventional one.

【0012】[0012]

【実施例】図5は、本発明の太陽電池併用の直流電源装
置の他の実施例のブロック回路図である。図1の実施例
と相違するところは、D/A変換器38の出力電圧操作
によって、デットタイム基準電圧12の電圧値を、電子
ボリューム40を介して変化させて比較器15に出力さ
せるものである。即ち、D/A変換器38の出力電圧と
三角波発生器13からの三角波と直接比較するのではな
く、D/A変換器38の出力電圧でデットタイム基準電
圧12の電圧値を上昇方向に可変して、デットタイムパ
ルス(b)よりON時間幅の狭い、最大電力量を出力す
る電力制御パルス(c)に対応する制御パルスを生成
し、ゲート回路16を介して、直流/直流変換部8のス
イッチング素子18に入力されるものである。図6は、
本発明の太陽電池併用の直流電源装置のその他の実施例
のブロック回路図で、直流/直流変換部8の出力側に出
力電流検出回路41を設け、この出力電流が最大になる
ように、A/D変換器34,CPU35,RAM36,
ROM37,D/A変換器38などにより.太陽電池4
の最大出力電力を追尾するようにしたものである。
FIG. 5 is a block circuit diagram of another embodiment of a DC power supply device for use with solar cells according to the present invention. The difference from the embodiment of FIG. 1 is that the voltage value of the dead time reference voltage 12 is changed by the output voltage operation of the D / A converter 38 and output to the comparator 15 via the electronic potentiometer 40. is there. That is, the output voltage of the D / A converter 38 is not directly compared with the triangular wave from the triangular wave generator 13, but the output voltage of the D / A converter 38 changes the voltage value of the dead time reference voltage 12 in the upward direction. Then, a control pulse corresponding to the power control pulse (c) for outputting the maximum amount of electric power, which has an ON time width narrower than that of the dead time pulse (b), is generated, and the DC / DC converter 8 is supplied via the gate circuit 16. Is input to the switching element 18. Figure 6
In the block circuit diagram of the other embodiment of the DC power supply device used together with the solar cell of the present invention, an output current detection circuit 41 is provided on the output side of the DC / DC conversion unit 8 so that the output current is maximized. / D converter 34, CPU 35, RAM 36,
ROM 37, D / A converter 38, etc. Solar cell 4
The maximum output power of is tracked.

【0013】[0013]

【発明の効果】太陽電池が日射量や温度および製造業者
間の特性相違,経年変化等により影響を受けて、デット
タイムパルス(b)による出力電力制御となり、最大電
力出力が得られない状態になろうとするとき、その時点
での最大電力点を追尾することにより、太陽電池の発電
電力量を最大限に生かすことが可能となり、効果的に利
用することができる。また、太陽電池メーカの太陽電池
特性に差異による影響を受けないため、汎用性が向上す
るなどの効果を奏するものである。
EFFECTS OF THE INVENTION The solar cell is affected by the amount of solar radiation, the temperature, the characteristic difference between manufacturers, the secular change, etc., and the output power is controlled by the dead time pulse (b), so that the maximum power output cannot be obtained. By trying to track the maximum power point at that time, it is possible to maximize the amount of power generated by the solar cell, which can be effectively used. Further, the solar cell characteristics of the solar cell manufacturer are not affected by the difference, so that the versatility is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の太陽電池併用の直流電源装置の一実施
例のブロック回路図である。
FIG. 1 is a block circuit diagram of an embodiment of a DC power supply device used together with a solar cell according to the present invention.

【図2】本発明による太陽電池の最大電力点に追従させ
るためのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart for tracking the maximum power point of the solar cell according to the present invention.

【図3】太陽電池の電圧と電力特性、及び太陽電池電圧
と直流電源装置の電力特性図である。
FIG. 3 is a voltage characteristic diagram of a solar cell and a power characteristic diagram of a solar cell voltage and a DC power supply device.

【図4】従来例と本発明の直流電源装置の発電電力特性
比較図である。
FIG. 4 is a comparison diagram of generated power characteristics of the DC power supply device of the conventional example and the DC power supply device of the present invention.

【図5】本発明の太陽電池併用の直流電源装置の他の実
施例のブロック回路図である。
FIG. 5 is a block circuit diagram of another embodiment of the DC power supply device used together with a solar cell of the present invention.

【図6】本発明の太陽電池併用の直流電源装置のその他
の実施例のブロック回路図である。
FIG. 6 is a block circuit diagram of another embodiment of the DC power supply device used together with the solar cell of the present invention.

【図7】従来のスイッチング電源の制御方式の実施例を
示すブロック図てある。
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of a conventional switching power supply control system.

【図8】太陽電池の電圧と電流、及び電圧と電力の特性
図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram of voltage and current, and voltage and power of a solar cell.

【図9】太陽電池の温度に対する相対出力の特性図であ
る。
FIG. 9 is a characteristic diagram of relative output with respect to temperature of a solar cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 商用電源 2 整流装置 3 負荷装置 4 太陽電池 5,19,20,21 ダイオード 6 スイッチング電源回路 7 制御回路 8 直流/直流変換部 9 出力電圧検出回路 10 基準電圧 11 誤差アンプ 12 デットタイム基準電圧 13 三角波発生器 14,15,39 比較器 16 ゲート回路 17 高周波トランス 18 スイッチング素子 22 チョークコイル 23 コンデンサ 31 入力電圧検出回路 32 入力電流検出回路 33 掛算器 34 A/D変換器 35 マイクロコンピュータ 36 RAM 37 ROM 38 D/A変換器 40 電子ボリューム 41 出力電流検出回路 1 Commercial power supply 2 rectifier 3 load device 4 solar cells 5,19,20,21 Diode 6 Switching power supply circuit 7 control circuit 8 DC / DC converter 9 Output voltage detection circuit 10 Reference voltage 11 Error amplifier 12 dead time reference voltage 13 Triangle wave generator 14, 15, 39 comparator 16 gate circuit 17 High frequency transformer 18 switching elements 22 choke coil 23 Capacitor 31 Input voltage detection circuit 32 Input current detection circuit 33 Multiplier 34 A / D converter 35 Microcomputer 36 RAM 37 ROM 38 D / A converter 40 electronic volume 41 Output current detection circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日▲高▼ 鉄義 東京都港区六本木1丁目4番33号 株式 会社エヌ・ティ・ティファシリティーズ 内 (72)発明者 佐々木 正博 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業 株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−259152(JP,A) 特開 平6−165518(JP,A) 特開 昭61−277374(JP,A) 実開 平5−70189(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 1/00,1/10 G05F 1/67 H02J 1/00 H02M 3/28 H02J 7/35 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hidaka ▼ Tetsuyi 1-34 Roppongi, Minato-ku, Tokyo Inside NTT Teficiaries Co., Ltd. (72) Masahiro Sasaki Minamimachi, Hanno City, Saitama Prefecture 10-13 No. 13 Shindengen Kogyo Co., Ltd. (56) Reference JP-A-6-259152 (JP, A) JP-A-6-165518 (JP, A) JP-A-61-277374 (JP, A) Actual Kaihei 5-70189 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02J 1 / 00,1 / 10 G05F 1/67 H02J 1/00 H02M 3/28 H02J 7/35

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 商用電源の電力を整流装置で直流電力に
変換して、該直流電力を負荷装置に供給する直流電力給
電システムに、太陽電池の直流電力を所定の出力電圧に
変換する直流/直流変換部と、該直流/直流変換部の出
力電圧を安定化させると共に、デットタイム基準電圧に
より該直流/直流変換部のスイッチング素子のON時間
幅を決定する手段を有する制御回路を備えたスイッチン
グ電源回路により、前記太陽電池の直流電力を所用の定
電圧に変換して前記負荷装置に供給するように併設され
た太陽電池併用の直流電源装置において、 前記太陽電池から前記直流/直流変換部への入力電圧と
入力電流を検出して入力電力を求める入力電力測定手段
と、 該入力電力測定手段によって求められた入力電力をA/
D変換してデジタル値として一時保管する保管手段と、 前記入力電力測定手段により次に測定される入力電力と
一時保管されている前記入力電力とを比較する比較手段
と、 該比較手段の比較結果に基づき一時保管されている前記
デジタル値に所定のデジタル値を加算又は減算した後D
/A変換して制御電圧として出力する演算手段と、 該演算手段の出力電圧で前記スイッチング素子のON時
間幅を可変して太陽電池の前記入力電力が最大となるよ
うに出力電力を制御する制御手段とを備え、前記定電圧が維持できない状態であって、かつ前記デッ
トタイム基準電圧により前記スイッチング素子が最大の
ON時間幅が制限されている状態のとき、 前記比較手
段,前記演算手段及び前記制御手段とにより、前記スイ
ッチング素子のON時間幅を可変して、前記入力電力が
最大となるように前記出力電力を制御するようにしたこ
とを特徴とする太陽電池併用の直流電源装置。
1. A DC / DC converter for converting the DC power of a solar cell into a predetermined output voltage in a DC power supply system for converting the power of a commercial power source into DC power by a rectifier and supplying the DC power to a load device. The DC converter and the output voltage of the DC / DC converter are stabilized, and the ON time of the switching element of the DC / DC converter is adjusted by the dead time reference voltage.
A switching power supply circuit having a control circuit having means for determining a width converts the direct current power of the solar cell into a desired constant voltage and supplies it to the load device together with the solar cell. In, the input power measuring means for detecting the input voltage and the input current from the solar cell to the DC / DC converter to obtain the input power, and the input power calculated by the input power measuring means
A temporary storing storage means as a digital value D conversion, and comparing means for comparing the input power being temporarily stored and input power measured in the following by the input power measuring means, the said comparison means After adding or subtracting a predetermined digital value to the digital value temporarily stored based on the comparison result, D
/ Calculating means for A conversion and output as the control voltage, when ON of the output voltage before kissing switching elements of said computing means
And a control means for controlling the output power so that the input power of the solar cell is maximized by varying the interval width , the constant voltage cannot be maintained, and
The switching element has the maximum
When the state of ON time width is limited, the comparison means, by said calculating means and said control means, by varying the ON time width of the switching element, the output power as the input power is maximum A DC power supply device used together with a solar cell, characterized in that it is controlled.
【請求項2】 商用電源の電力を整流装置で直流電力に
変換して、該直流電力を負荷装置に供給する直流電力給
電システムに、太陽電池の直流電力を所定の出力電圧に
変換する直流/直流変換部と、該直流/直流変換部の出
力電圧を安定化させると共に、デットタイム基準電圧に
より該直流/直流変換部のスイッチング素子のON時間
幅を決定する手段を有する制御回路を備えたスイッチン
グ電源回路により、前記太陽電池の直流電力を所用の定
電圧に変換して前記負荷装置に供給するように併設され
た太陽電池併用の直流電源装置において、 前記直流/直流変換部の出力電流を検出する出力電流検
出手段と、 該出力電流検出手段により検出された出力電流をA/D
変換してデジタル値として一時保管する保管手段と、 前記出力電流検出手段により次に検出される出力電流と
一時保管されている前記出力電流とを比較する比較手段
と、 該比較手段の比較結果に基づき一時保管されている前記
デジタル値に所定のデジタル値を加算又は減算した後D
/A変換して制御電圧として出力する演算手段と、 該演算手段の出力電圧で前記スイッチング素子のON時
間幅を可変して太陽電池の前記出力電流が最大となるよ
うに出力電力を制御する制御手段とを備え、前記定電圧が維持できない状態であって、かつ前記デッ
トタイム基準電圧により前記スイッチング素子が最大の
ON時間幅が制限されている状態のとき、 前記比較手
段,前記演算手段及び前記制御手段とにより、前記スイ
ッチング素子のON時間幅を可変して、前記出力電流が
最大となるように前記出力電力を制御するようにしたこ
とを特徴とする太陽電池併用の直流電源装置。
2. A DC / DC converter for converting the DC power of a solar cell into a predetermined output voltage in a DC power supply system for converting the power of a commercial power supply into DC power by a rectifier and supplying the DC power to a load device. The DC converter and the output voltage of the DC / DC converter are stabilized, and the ON time of the switching element of the DC / DC converter is adjusted by the dead time reference voltage.
A switching power supply circuit having a control circuit having means for determining a width converts the direct current power of the solar cell into a desired constant voltage and supplies it to the load device together with the solar cell. In output current detection means for detecting the output current of the DC / DC converter, and the output current detected by the output current detection means is A / D
A temporary storing storage means as a digital value converted, and comparing means for comparing the output current being temporarily stored and output current detected in the following by the output current detecting means, comparison of the comparison means After adding or subtracting a predetermined digital value to the digital value temporarily stored based on the result, D
/ Calculating means for A conversion and output as the control voltage, when ON of the output voltage before kissing switching elements of said computing means
And a control means for controlling the output power so that the output current of the solar cell is maximized by varying the interval width , the constant voltage cannot be maintained, and
The switching element has the maximum
When the state of ON time width is limited, the comparison means, by said calculating means and said control means, by varying the ON time width of the switching element, the output power so that the output current is maximized A DC power supply device used together with a solar cell, characterized in that it is controlled.
【請求項3】 商用電源の電力を整流装置で直流電力に
変換して、該直流電力を負荷装置に供給する直流電力給
電システムに、太陽電池の直流電力を所定の出力電圧に
変換する直流/直流変換部と、該直流/直流変換部の出
力電圧を安定化させると共に、デットタイム基準電圧に
より該直流/直流変換部のスイッチング素子のON時間
幅を決定する手段を有する制御回路を備えたスイッチン
グ電源回路により、前記太陽電池の直流電力を所用の定
電圧に変換して前記負荷装置に供給するように併設され
た太陽電池併用の直流電源装置において、 前記太陽電池から前記直流/直流変換部への入力電圧と
入力電流を検出して入力電力を求め、 この求められた入力電力をA/D変換してデジタル値と
して一時保管し、 次に測定される入力電力と一時保管されている前記入力
電力とを比較して、 その比較結果が入力電力増加であれば前記デジタル値に
所定のデジタル値を加算又は減算し、入力電力減少であ
れば前記デジタル値から所定のデジタル値を減算又は加
算した後D/A変換して制御電圧として出力し、この制
御電圧により前記スイッチング素子のON時間幅を可変
し、 この動作を繰り返すことにより、前記デットタイム基準
電圧により前記スイッチング素子が最大のON時間幅に
制限されている状態のとき、前記太陽電池の前記入力電
力が最大となるように制御するようにしたことを特徴と
する太陽電池併用の直流電源装置の制御方法。
3. A DC / DC converter for converting the DC power of a solar cell into a predetermined output voltage in a DC power supply system for converting the power of a commercial power supply into DC power by a rectifier and supplying the DC power to a load device. The DC converter and the output voltage of the DC / DC converter are stabilized, and the ON time of the switching element of the DC / DC converter is adjusted by the dead time reference voltage.
A switching power supply circuit having a control circuit having means for determining a width converts the direct current power of the solar cell into a desired constant voltage and supplies it to the load device together with the solar cell. In, the input voltage and the input current from the solar cell to the DC / DC conversion unit are detected to obtain the input power, the obtained input power is A / D converted, and temporarily stored as a digital value. The measured input power is compared with the temporarily stored input power, and if the comparison result is an increase in the input power, a predetermined digital value is added to or subtracted from the digital value, and if the input power is decreased. It said predetermined digital value from the digital value subtraction or addition was after D / a converted and output as a control voltage, and varies the ON time width before kissing switching element by the control voltage, this By repeating the operation, the dead time reference
The switching element has a maximum ON time width depending on the voltage.
When Restricted state, the control method of a solar cell combination of the DC power supply device, characterized in that the input power of the solar cell was so that Gyosu braking so as to maximize.
【請求項4】 商用電源の電力を整流装置で直流電力に
変換して、該直流電力を負荷装置に供給する直流電力給
電システムに、太陽電池の直流電力を所定の出力電圧に
変換する直流/直流変換部と、該直流/直流変換部の出
力電圧を安定化させると共に、デットタイム基準電圧に
より該直流/直流変換部のスイッチング素子のON時間
幅を決定する手段を有する制御回路を備えたスイッチン
グ電源回路により、前記太陽電池の直流電力を所用の定
電圧に変換して前記負荷装置に供給するように併設され
た太陽電池併用の直流電源装置において、 前記直流/直流変換部の出力電流を検出して、これをA
/D変換してデジタル値としてを一時保管し、 次に検出される出力電流と一時保管されている前記出力
電流とを比較し、 その比較結果が出力電流増加であれば前記デジタル値に
所定のデジタル値を加算又は減算し、出力電流減少であ
れば前記デジタル値から所定のデジタル値を減算又は加
算した後D/A変換して制御電圧として出力し、 この制御電圧により前記スイッチング素子のON時間幅
を可変し、 この動作を繰り返すことにより、前記デットタイム基準
電圧により前記スイッチング素子が最大のON時間幅に
制限されている状態のとき、前記太陽電池の前記出力電
流が最大となるように制御するようにしたことを特徴と
する太陽電池併用の直流電源装置の制御方法。
4. A DC / DC converter for converting the DC power of a solar cell into a predetermined output voltage in a DC power supply system for converting the power of a commercial power source into DC power by a rectifying device and supplying the DC power to a load device. The DC converter and the output voltage of the DC / DC converter are stabilized, and the ON time of the switching element of the DC / DC converter is adjusted by the dead time reference voltage.
A switching power supply circuit provided with a control circuit having a means for determining the width converts the direct current power of the solar cell into a required constant voltage and supplies it to the load device. In a DC power supply device that also uses a battery, the output current of the DC / DC converter is detected and
/ D conversion is performed to temporarily store as a digital value, then the detected output current is compared with the temporarily stored output current, and if the comparison result is an increase in output current, a predetermined value is set to the digital value. and adding or subtracting the digital value, a predetermined digital value from said digital value if the output current decrease subtraction or addition was after D / a converted and output as a control voltage, this control voltage before kissing switching element By changing the ON time width and repeating this operation , the dead time reference
The switching element has a maximum ON time width depending on the voltage.
A method for controlling a DC power supply device used together with a solar cell, wherein the output current of the solar cell is controlled to be maximum when in a limited state .
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