JP6215224B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
第4スイッチング素子を(4)式で表される時間t2の間オンとする t2a=T1−t2−td2×2 …(3) t2=T1×(ConvRatio−100)/ConvRatio …(4) 電力変換装置を提案する。
,OUT2に接続されている。また、FET(Q3)のソースはインダクタL1の出力端とFET(Q4)のドレインに接続され、FET(Q3)のドレインはコンデンサCoutの一端に接続され、コンデンサCoutの他端は接地端子IN2,OUT2に接続されている。FET(Q4)のソースは接地端子IN2,OUT2に接続されている。
A16の処理では、CPU(MCU)は、モード選択用変換比ConvRatioの値を1つ前の変換比ConvRatioMpの値として記憶する(SA16)。さらに、CPU(MCU)は、入力電力値Pinを最大電力値Pmppとして記憶し(SA17)、モード選択用変換比ConvRatioの値を増加させる(SA18)。この演算処理では、モード選択用変換比ConvRatioの値に調整値Esaを加算した値を新たなモード選択用変換比ConvRatioの値として記憶する。なお、ここでは調整値Esaの値を調整値の初期値Eの値と同じ(Esa=E)としている。
換装置10を示す回路図である。本実施形態の電力変換装置10は、DC/DCコンバータ部20と、DC/ACインバータ部30とを備えている。図26はDC/DCコンバータ部20の拡大図であり、図27はDC/ACインバータ部30の拡大図である。DC/DCコンバータ部20は、DC/DCコンバータ回路21、DC/DCコンバータ用駆動回路22、制御回路(MCU)23、入力電流検出回路24、入力電圧検出回路25、ブリッジ部電流検出回路26、リンク電圧検出回路27から構成されている。DC/ACインバータ部30は、DC/ACインバータ回路31、DC/ACインバータ用駆動回路32、出力電圧検出回路33、出力電流検出回路34、フィルタ回路35から構成されている。
は昇圧することなくダイオードDのカソード側に出力する動作である。このパススルーモード動作により、C-LINKには、入力電圧と同等の電圧が充電される。本実施形態ではパススルーモードにおいて、周期Tを53.9μs(18.552kHz)に設定し、パルス幅t1を200ns、td1を100nsに設定している
変させることでこれらの問題を解決するようにした。
Claims (7)
- 出力電圧と出力電力の関係を表す特性曲線において最大電力点を有する発電源から出力される電圧を入力電圧として入力し、該入力電圧と等しい電圧を出力するパススルーモードと、前記入力電圧よりも低い電圧を出力する降圧モードと、前記入力電圧よりも高い電圧を出力する昇圧モードと、を制御信号に基づいて切り替えると共にスイッチング素子をオンオフ駆動する昇降圧型DC/DCコンバータ回路と、 前記発電源から前記昇降圧型DC/DCコンバータ回路へ入力される電圧を検出する電圧検出回路と、 前記発電源から前記昇降圧型DC/DCコンバータ回路へ入力される電流を検出する電流検出回路と、 前記電圧検出回路によって検出した電圧値と前記電流検出回路によって検出した電流値とに基づいて所定時間間隔で電力値を算出する電力値算出手段と、 前記電力値算出手段によって算出した電力値に基づいて変換比を設定すると共に、前回設定した変換比と今回設定した変換比との比較結果と前記電力値の増減変化とに基づいて、前記今回設定した変換比の値を増減させた値をモード選択用変換比として設定する変換比設定手段と、 前記モード選択用変換比を用いて前記スイッチング素子のオンオフ時間を決定し、前記モード選択用変換比の値が所定の中域範囲内の値であるときに前記DC/DCコンバータ回路を前記パススルーモードで動作させる制御信号を出力し、前記モード選択用変換比が前記中域範囲に隣接し前記中域範囲よりも大きい高域範囲内の値のときに前記DC/DCコンバータ回路を前記昇圧モードで動作させる制御信号を出力し、前記モード選択用変換比が前記中域範囲に隣接し前記中域範囲よりも小さい低域範囲内の値のときに前記DC/DCコンバータ回路を前記降圧モードで動作させる制御信号を出力する制御手段と、 を備えている電力変換装置。
- 前記変換比設定手段は、 前回算出した電力値を記憶する第1電力値記憶手段と、 今回算出した電力値を記憶する第2電力値記憶手段と、 前回算出した変換比の値を記憶する第1変換比記憶手段と、 今回算出した変換比の値を記憶する第2変換比記憶手段と、 動作開始時に前記第1電力値記憶手段と、前記第2電力値記憶手段と、前記第1変換比記憶手段と、前記第2変換比記憶手段に初期値を設定する初期化手段と、 前記第1及び第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値と前記第1及び第2電力値記憶手段に記憶されている電力値とに基づいて、前記第2電力値記憶手段に記憶されている電力値が前記第1電力値記憶手段に記憶されている電力値よりも小さく且つ前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値が前記第1変換比記憶手段に記憶されている変換比の値以上のとき或いは前記第2電力値記憶手段に記憶されている電力値が前記第1電力値記憶手段に記憶されている電力値以上であり且つ前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値が前記第1変換比記憶手段に記憶されている変換比の値よりも小さいときに、前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値から所定の調整値を差し引いた値を今回算出した変換比及び新たなモード選択用変換比とする第1変換比演算手段と、 前記第1及び第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値と前記第1及び第2電力値記憶手段に記憶されている電力値とに基づいて、前記第2電力値記憶手段に記憶されている電力値が前記第1電力値記憶手段に記憶されている電力値よりも小さく且つ前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値が前記第1変換比記憶手段に記憶されている変換比の値よりも小さいとき或いは前記第2電力値記憶手段に記憶されている電力値が前記第1電力値記憶手段に記憶されている電力値以上であり且つ前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値が前記第1変換比記憶手段に記憶されている変換比の値以上であるとき、第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値に所定の調整値を加算した値を今回算出した変換比及び新たなモード選択用変換比とする第2変換比演算手段と、から構成され、 前記制御手段は、 前記第1変換比演算手段或いは前記第2変換比演算手段によって算出されたモード選択用変換比に基づいて、該モード選択用変換比が前記第1変化比記憶手段に記憶した初期値を含む所定の中域範囲内の値のときに前記DC/DCコンバータ回路を前記パススルーモードで動作させると共に、前記モード選択用変換比を用いて算出したスイッチング素子オン時間に基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせる前記制御信号を出力し、前記算出されたモード選択用変換比が前記中域範囲に隣接し前記中域範囲よりも大きい高域範囲内の値のときに前記DC/DCコンバータ回路を前記昇圧モードで動作させると共に、前記モード選択用変換比を用いて算出したスイッチング素子オン時間に基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせる前記制御信号を出力し、前記算出されたモード選択用変換比が前記中域範囲に隣接し前記中域範囲よりも小さい低域範囲内の値のときに前記DC/DCコンバータ回路を前記降圧モードで動作させると共に、前記モード選択用変換比を用いて算出したスイッチング素子オン時間に基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせる前記制御信号を出力する手段を有している 請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記特性曲線において前記最大電力点を含む電圧範囲を基準電圧領域として、前記入力電圧範囲を複数の領域に区分し且つそれぞれの領域毎に前記調整値を設定すると共に、前記電圧検出回路による検出電圧が前記基準電圧領域にあるときの前記調整値を基準値としてそれぞれの領域の調整値が前記基準電圧領域から離れるにしたがって大きくなる値に設定されている請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記DC/DCコンバータ回路は、 エネルギー蓄積用のインダクタと、 前記インダクタの入力端と前記発電源の出力に接続される正極入力端との間に接続された第1スイッチング素子と、 前記インダクタの入力端と前記発電源の出力に接続される負極入力端との間に接続された第2スイッチング素子と、 前記インダクタの出力端と正極出力端との間に接続された第3スイッチング素子と、 前記インダクタの出力端と負極出力端との間に接続された第4スイッチング素子とからなり、 前記制御手段は、 前記降圧モードのときは、前記モード選択用変換比(ConvRatio)の初期値を100とすると共に周期をT1として、前記第1スイッチング素子を(1)式で表される時間t1の間オンとすると共に前記第1スイッチング素子がオフの間に前後に所定間隔td1を開けて前記第2スイッチング素子を(2)式で表される時間t1aの間オンとし、 t1=T1×ConvRatio/100 …(1) t1a=T1−t1−td1×2 …(2) 前記昇圧モードのときは、前記モード選択用変換比(ConvRatio)の初期値を100とすると共に周期をT1として、前記第3スイッチング素子を(3)式で表される時間t2aの間オンとすると共に前記第3スイッチング素子がオフの間に前後に所定間隔td2を開けて前記第4スイッチング素子を(4)式で表される時間t2の間オンとする t2a=T1−t2−td2×2 …(3) t2=T1×(ConvRatio−100)/ConvRatio …(4) 請求項2又は3に記載の電力変換装置。
- 出力電圧と出力電力の関係を表す特性曲線において最大電力点を有する発電源から出力される電圧を入力電圧として入力し、該入力電圧と等しい電圧を出力するパススルーモードと、前記入力電圧よりも高い電圧を出力する昇圧モードとを制御信号に基づいて切り替えると共にスイッチング素子をオンオフ駆動する昇圧型DC/DCコンバータ回路と、 前記発電源から前記昇圧型DC/DCコンバータ回路へ入力される電圧を検出する電圧検出回路と、 前記発電源から前記昇圧型DC/DCコンバータ回路へ入力される電流を検出する電流検出回路と、 前記電圧検出回路によって検出した電圧値と前記電流検出回路によって検出した電流値とに基づいて所定時間間隔で電力値を算出する電力値算出手段と、 前記電力値算出手段によって算出した電力値に基づいて変換比を設定すると共に、前回設定した変換比と今回設定した変換比との比較結果と前記電力値の増減変化とに基づいて、前記今回設定した変換比の値を増減させた値をモード選択用変換比として設定する変換比設定手段と、 前記モード選択用変換比を用いて前記スイッチング素子のオンオフ時間を決定し、前記モード選択用変換比の値が所定の中域範囲内の値であるときに前記DC/DCコンバータ回路を前記パススルーモードで動作させる制御信号を出力し、前記モード選択用変換比が前記中域範囲に隣接し前記中域範囲よりも大きい高域範囲内の値のときに前記DC/DCコンバータ回路を前記昇圧モードで動作させる制御信号を出力する制御手段と、 前記昇圧型DC/DCコンバータ回路から出力される電圧を入力し、前記入力電圧を交流電圧に変換するDC/ACインバータ回路と、前記DC/ACインバータから出力される電圧を検出する電圧検出回路と、前記DC/ACインバータから出力される電流を検出する電流検出回路と、を備えている電力変換装置。
- 前記変換比設定手段は、 前回算出した電力値を記憶する第1電力値記憶手段と、 今回算出した電力値を記憶する第2電力値記憶手段と、 前回算出した変換比の値を記憶する第1変換比記憶手段と、 今回算出した変換比の値を記憶する第2変換比記憶手段と、 動作開始時に前記第1電力値記憶手段と、前記第2電力値記憶手段と、前記第1変換比記憶手段と、前記第2変換比記憶手段とに初期値を設定する初期化手段と、 前記第1及び第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値と前記第1及び第2電力値記憶手段に記憶されている電力値とに基づいて、前記第2電力値記憶手段に記憶されている電力値が前記第1電力値記憶手段に記憶されている電力値よりも小さく且つ前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値が前記第1変換比記憶手段に記憶されている変換比の値以上のとき或いは前記第2電力値記憶手段に記憶されている電力値が前記第1電力値記憶手段に記憶されている電力値以上であり且つ前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値が前記第1変換比記憶手段に記憶されている変換比の値よりも小さいときに、前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値から所定の調整値を差し引いた値を今回算出した変換比及び新たな変換比とする第1変換比演算手段と、 前記第1及び第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値と前記第1及び第2電力値記憶手段に記憶されている電力値とに基づいて、前記第2電力値記憶手段に記憶されている電力値が前記第1電力値記憶手段に記憶されている電力値よりも小さく且つ前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値が前記第1変換比記憶手段に記憶されている変換比の値よりも小さいとき或いは前記第2電力値記憶手段に記憶されている電力値が前記第1電力値記憶手段に記憶されている電力値以上であり且つ前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値が前記第1変換比記憶手段に記憶されている変換比の値以上であるとき、前記第2変換比記憶手段に記憶されている変換比の値に所定の調整値を加算した値を今回算出した変換比及び新たな変換比とする第2変換比演算手段と、 から構成され、 前記制御手段は、 前記第1変換比演算手段或いは前記第2変換比演算手段によって算出されたモード選択用変換比に基づいて、該モード選択用変換比が前記第1変化比記憶手段に記憶した初期値を含む所定の中域範囲内の値のときに前記DC/DCコンバータ回路を前記パススルーモードで動作させると共に前記モード選択用変換比を用いて算出したスイッチング素子オン時間に基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせる前記制御信号を出力し、前記算出されたモード選択用変換比が前記中域範囲に隣接し前記中域範囲よりも大きい高域範囲内の値のときに前記DC/DCコンバータ回路を前記昇圧モードで動作させると共に前記モード選択用変換比を用いて算出したスイッチング素子オン時間に基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせる前記制御信号を出力する手
段を有している請求項5に記載の電力変換装置。 - 前記特性曲線において前記最大電力点を含む電圧範囲を基準電圧領域として、前記入力電圧範囲を複数の領域に区分し且つそれぞれの領域毎に前記調整値を設定すると共に、前記電圧検出回路による検出電圧が前記基準電圧領域にあるときの前記調整値を基準値としてそれぞれの領域の調整値が前記基準電圧領域から離れるにしたがって大きくなる値に設定されている請求項6に記載の電力変換装置。
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