JP2006302147A

JP2006302147A - 昇圧装置

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Publication number: JP2006302147A
Application number: JP2005125737A
Authority: JP
Inventors: Yasumichi Kanai; 康通金井; Masato Mino; 正人三野; Satoshi Matsumoto; 松本　　聡
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-04-22
Also published as: JP4728687B2

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの出力を昇圧制御する昇圧装置において、当該太陽電池モジュールの発電電力よりも能力の低い昇圧コンバータを用いた構成を実現すること。
【解決手段】太陽電池モジュール（１１）に接続され、太陽電池モジュールの発電電力を最大化するために太陽電池モジュールの動作点を制御するＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ）制御回路（１２）と、ＭＰＰＴ制御回路にそれぞれ接続され、入力された直流出力の出力電圧をそれぞれ昇圧する複数の昇圧コンバータ（１４ａ，１４ｂ）と、を備え、ＭＰＰＴ制御回路は、太陽電池モジュールから出力される出力電圧および出力電流に基づいて複数の昇圧コンバータのそれぞれの入力インピーダンスを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、昇圧装置に関するものであり、特に、最大電力追従制御（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ：以下「ＭＰＰＴ制御」という）機能を有する昇圧装置に関するものである。

太陽電池は、排気ガスや騒音を出さないクリーンなエネルギー源であり、リチウムイオン電池や、ニッカド電池のような二次電池と比較してエネルギーを補充する必要がないという利点を有しているため、電卓や時計、最近では携帯機器などに対する身近な電源として、我々の生活に不可欠なものとなっている。

近年、地球規模の環境問題の高まりを背景に、太陽電池に関する重要性が認識され、特に、住宅用の太陽光発電システムの普及率が増加している。また、住宅用の太陽光発電システムの他にも、災害時の非常用電源として、あるいは気象観測や地質調査などの業務に利用可能な自立可搬型の独立型電源としての太陽光発電システムにも期待が注がれている。

図５は、従来技術にかかる独立型電源として構成された太陽光発電装置における昇圧コンバータのＭＰＰＴ制御機能を説明するための図である。同図において、太陽電池モジュール５１は、例えば、複数の太陽電池セルが接続された太陽電池の集合体である。また、昇圧コンバータ５４は、ＭＰＰＴ制御機能を有するＭＰＰＴ制御回路５２を備えている。なお、昇圧コンバータ５４内に示した入力インピーダンス５５は、ＭＰＰＴ制御回路５２によって制御される昇圧コンバータ５４に印加される印加電圧と昇圧コンバータ５４に流入する入力電流との比を等価的に表すものである。

図５に示す太陽光発電装置の動作を説明する前に、太陽電池モジュールの出力特性について説明する。図６は、一般的な太陽電池モジュールの出力特性を示す図である。同図において、波線は太陽電池モジュールのＩ−Ｖ（電流−電圧）特性を示し、実線は太陽電池モジュールのＩ−Ｐ（電流−電力）特性を示している。同図のＩ−Ｖ特性が示すように、負荷電流を大きく流せば出力電圧が低下し、逆に負荷電流を小さくすれば出力電圧は増加する。発電電力は出力電流と出力電圧との積で表されるので、例えば同図に示す所定の電流値（Ｉ_MP）のところで発電電力が最大となる最大電力点（Ｐ_max）が存在する。

一方、太陽電池モジュールを取り巻く環境は時々刻々と変化しており、例えば、太陽電池モジュールに入射する光の量や、太陽電池モジュール自身の動作温度によっても、電流値や電圧値が変化する。したがって、環境条件が変化した場合であっても、太陽電池モジュールの出力エネルギーを効率的に引き出すためには、この最大電力点付近で動作させる必要がある。このような環境条件が変化する状況下にあって、常時、最大電力点付近で動作させるように制御する機能が上述したＭＰＰＴ制御機能と呼ばれるものである。

つぎに、図５に戻って、同図に示す太陽光発電装置の動作を説明する。同図において、太陽電池モジュール５１は、発電出力を昇圧コンバータ５４に供給する。昇圧コンバータ５４のＭＰＰＴ制御回路５２は、昇圧コンバータ５４に供給される電力が最大となるように入力インピーダンス５５を制御する。昇圧コンバータ５４による入力インピーダンス５５の制御は、例えば、昇圧コンバータ５４内に構成されるスイッチング素子（回路）をオン／オフ制御する制御信号の時比率を可変する。例えば、オンしている時間が長いほど昇圧コンバータ５４への流入電流が多くなり、入力インピーダンスは減少する。逆に、オンしている時間が短いほど昇圧コンバータ５４への流入電流が少なくなり、入力インピーダンスは増加する。このようにＭＰＰＴ制御機能付き昇圧コンバータは、環境条件が変化した場合であっても太陽電池モジュールから最大電力を取り出すための制御機能を有している。

ところで、上述のようなＭＰＰＴ制御機能そのものは、住宅用の太陽光発電システムなどにおいては、一般的な機能として認識されている。ただし、住宅用の太陽光発電システムなどでは、当該機能を後段に備えられるインバータ装置などに搭載する場合がほとんどであり、ＭＰＰＴ制御機能を昇圧コンバータ内に内蔵している構成例は、ほとんどないものと考えられる。なお、下記に示す特許文献１には、昇圧回路を用いて二次電池を充電する太陽電池機器の構成例が開示されている。

特許第３０２５１０６号明細書（第３頁、図１５など）

図７は、ＭＰＰＴ機能が付加された複数の昇圧コンバータを用いて構成された昇圧装置を示すブロック図である。同図において、ＭＰＰＴ制御回路５２ａ，５２ｂをそれぞれ有する昇圧コンバータ５４ａ，５４ｂを備えた昇圧装置５０には、太陽電池モジュール５１の出力が接続されている。本願発明の課題は、例えば、太陽電池モジュール５１の最大発電電力が昇圧装置５０を構成するＭＰＰＴ機能付きの昇圧コンバータである昇圧コンバータ５４ａ，５４ｂのそれぞれの最大変換電力を上回った場合に生ずる。例えば、太陽電池モジュール５１の最大発電電力が６Ｗであり、昇圧コンバータ５４ａ，５４ｂの最大変換電力が各３Ｗであると仮定する。この場合、一つの昇圧コンバータの能力が太陽電池モジュール５１の最大発電電力を下回る場合、太陽電池モジュール５１から最大の発電電力を効率よく取り出すためには、同図に示すように複数（２つ）の昇圧コンバータ５４ａ，５４ｂを用いる必要がある。

図８は、図７のように構成された昇圧装置の動作上の問題点を説明するための図である。図８において、上段に示す波形（変換出力Ａ）は、昇圧コンバータ５４ａの出力電圧波形であり、下段に示す波形（変換出力Ｂ）は、昇圧コンバータ５４ｂの出力電圧波形である。図７に示す昇圧装置では、同図に示す波形のように各昇圧コンバータの出力が発振して、所定の電力を取り出すことができないという不具合を生ずる。

いま、昇圧コンバータ５４ａが発電出力を増加させるべく太陽電池モジュール５１から出力される電流を増加させるように制御すると、各昇圧コンバータへの印加電圧が低下する。このとき、昇圧コンバータ５４ｂの方では自身への印加電圧が低下したことを受けて、太陽電池モジュール５１の発電出力が低下したと判断し、太陽電池モジュール５１の動作点を最大電力点に移行させるべく自身への入力電流を減少させるように制御する。この制御により、各昇圧コンバータへの印加電圧は増加する。昇圧コンバータ５４ａは、自身への印加電圧が増加したことから太陽電池モジュール５１の発電出力が増加したと判断して自身への入力電流をさらに増加させる。このような正帰還動作が制御限界まで行われ、昇圧コンバータ５４ａへの入力電流が所定の最大値まで上昇し、昇圧コンバータ５４ｂへの入力電流が所定の最小値まで減少する。一方、昇圧コンバータ５４ａが制御限界に達した以降は、昇圧コンバータ５４ａと昇圧コンバータ５４ｂの動作が逆転し、上記の場合とは逆に、昇圧コンバータ５４ｂへの入力電流が所定の最大値まで上昇し、昇圧コンバータ５４ａへの入力電流が所定の最小値まで減少する。

このように、従来の昇圧装置では、ＭＰＰＴ機能付き昇圧コンバータを用いて単一の太陽電池モジュールから電力を取り出す場合に、ＭＰＰＴ機能付き昇圧コンバータが発振して所定の電力を取り出すことができないといった問題が存在していた。

なお、複数の太陽電池セルを用いて単一の太陽電池モジュールを構成する場合、使用目的や用途、負荷の種類、特性などによって様々な構成の太陽電池モジュールが用いられる。したがって、これらのバリエーションの全てに適用可能な昇圧コンバータを設計することは得策ではなく、数種の昇圧コンバータ（例えば、３Ｗ用、６Ｗ用、１０Ｗ用など）を組み合わせて、様々な構成の太陽電池モジュールに対応できるような柔軟性が必要とされる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、使用目的や用途、負荷の種類、特性などによって変化する様々な構成の太陽電池モジュールに対して、当該太陽電池モジュールの発電電力よりも能力の低い昇圧コンバータを用いて構成した昇圧装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる昇圧装置にあっては、太陽電池モジュールに接続され、該接続された太陽電池モジュールの発電電力を最大化するために該太陽電池モジュールの動作点を制御するＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ）制御回路と、前記ＭＰＰＴ制御回路にそれぞれ接続され、入力された直流出力の出力電圧をそれぞれ昇圧する複数の昇圧コンバータと、を備え、前記ＭＰＰＴ制御回路は、前記太陽電池モジュールから出力される出力電圧および出力電流に基づいて前記複数の昇圧コンバータのそれぞれの入力インピーダンスを制御することを特徴とする。

つぎの発明にかかる昇圧装置にあっては、上記の発明において、前記入力インピーダンスの制御では、前記複数の昇圧コンバータをオン／オフ駆動する際のオン／オフ制御時間の時比率が可変されることを特徴とする。

つぎの発明にかかる昇圧装置にあっては、上記の発明において、前記ＭＰＰＴ制御回路は、前記太陽電池モジュールから出力される出力電圧および出力電流に基づいて該太陽電池モジュールの発電電力値を算出する算出手段と、前記算出手段が算出した発電電力値を記憶する記憶手段と、前記算出手段によって所定時刻に算出された今回の発電電力値と、該今回の発電電力値の算出時刻よりも前の時刻に算出された発電電力値として前記記憶手段に記憶された前回の発電電力値とに基づいて前記複数の昇圧コンバータのそれぞれに出力する入力インピーダンス制御信号を生成する生成手段と、を備えることを特徴とする。

つぎの発明にかかる昇圧装置にあっては、太陽電池モジュールに接続され、入力された直流出力の出力電圧をそれぞれ昇圧する複数の昇圧コンバータを備え、前記複数の昇圧コンバータのうちのいずれか一つの昇圧コンバータには、前記太陽電池モジュールの発電電力を最大化するために該太陽電池モジュールの動作点を制御するＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ）制御回路が含まれていることを特徴とする。

つぎの発明にかかる昇圧装置にあっては、上記の発明において、前記ＭＰＰＴ制御回路を具備する昇圧コンバータは、該昇圧コンバータ以外の他の昇圧コンバータのそれぞれの入力インピーダンスを制御することを特徴とする。

本発明にかかる昇圧装置によれば、太陽電池モジュールから出力される出力電圧および出力電流に基づいて複数の昇圧コンバータのそれぞれの入力インピーダンスを制御するようにしているので、数種の昇圧コンバータのみで、様々な構成の太陽電池モジュールに対応することができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる昇圧装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる昇圧装置の構成を示すブロック図である。同図に示す昇圧装置１０では、昇圧コンバータ１４ａ，１４ｂが並列に接続され、ＭＰＰＴ制御回路１２を介して、本装置の構成要件ではない太陽電池モジュール１１に接続されている。なお、この実施の形態の昇圧コンバータ１４ａ，１４ｂ自身は上述したようなＭＰＰＴ制御機能を有しておらず、ＭＰＰＴ制御回路１２がその機能を担っている。すなわち、ＭＰＰＴ制御回路１２は、太陽電池モジュール１１から出力される出力電圧や出力電流に基づいて昇圧コンバータ１４ａ，１４ｂを制御するための入力インピーダンス制御信号を生成して出力する。昇圧コンバータ１４ａ，１４ｂでは、例えば各昇圧コンバータ内に備えられるスイッチング素子（回路）をオン／オフ制御するためのスイッチング信号がＭＰＰＴ制御回路１２から出力された入力インピーダンス制御信号に基づいて生成され、スイッチング信号のオン／オフ制御時間の時比率が入力インピーダンス制御信号に応じて可変されることで、各昇圧コンバータへの流出電流が制御される。

図２は、図１のように構成された昇圧装置の各昇圧コンバータから出力される出力波形の変化の様子を示す図である。図８に示す例では、各昇圧コンバータから出力される出力波形が発振して所定の電力を取り出すことができないという不具合が生じていた。しかしながら、この実施の形態の昇圧装置では、各昇圧コンバータの入力インピーダンスがＭＰＰＴ制御回路１２の制御によって同じように制御されるので、上述のような発振動作を起こすことはない。したがって、太陽電池モジュール１１から最大の発電電力を効率よく取り出すことが可能となる。

このように、この実施の形態の昇圧装置によれば、各昇圧コンバータの前段に設けられたＭＰＰＴ制御回路が、各昇圧コンバータをそれぞれ制御するようにしているので、太陽電池モジュールの発電電力よりも能力の低い昇圧コンバータを用いて所定の電力を効率よく取り出すことができる。

なお、図１に示した昇圧装置では、単一の太陽電池モジュール１１に２つの昇圧コンバータが接続される例について説明したが、２つに限定されるものではなく、３つ以上の昇圧コンバータを接続することができる。この場合、太陽電池モジュール１１の最大発電能力および各昇圧コンバータの最大変換電力に基づいてＭＰＰＴ制御回路１２に接続される昇圧コンバータの数を決定すればよい。

また、ＭＰＰＴ制御回路１２に接続される複数の昇圧コンバータの最大変換電力は、それぞれが同一であっても、異なっていてもよい。特に、昇圧コンバータの最大変換電力がそれぞれの間で異なっている場合には、各昇圧コンバータの最大変換電力に見合った入力インピーダンス制御信号を出力するようにすればよい。

また、図１に示した昇圧装置では、単一の太陽電池モジュール１１が接続される構成について説明したが、複数の太陽電池モジュールを用いることもできる。このような場合には、図１に示す構成の昇圧装置を並列に組み合わせ、並列に構成された各昇圧装置（各昇圧コンバータ）の出力を出力段で合成するようにすればよい。

また、図１に示す昇圧装置に用いられる各昇圧コンバータは、ＭＰＰＴ制御機能を有さない昇圧コンバータであるとして説明したが、ＭＰＰＴ制御機能を有する昇圧コンバータであっても構わない。この場合、ＭＰＰＴ制御機能の部分を無効化するか、あるいは、例えばスイッチ手段などによって当該ＭＰＰＴ制御機能の部分を切り離すようにすればよい。このような構成にすれば、既存のＭＰＰＴ制御機能付き昇圧コンバータをそのまま使用することができる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２にかかるＭＰＰＴ制御回路および昇圧コンバータの細部構成を示す図である。なお、同図に示す細部構成は、図１に示した実施の形態１にかかる昇圧装置を構成するＭＰＰＴ制御回路および昇圧コンバータを実現するための機能構成、あるいは回路構成を示している。

図３において、ＭＰＰＴ制御回路１２は、電流センサ１０１、電圧センサ１０２、乗算器１０５、比較器１０７、レジスタ１０９、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１１２およびＤＡコンバータ１１３を備えている。また、昇圧コンバータ１４ａは、チョッパコイル１４１、ダイオード１４２、スイッチング素子１４３、平滑コンデンサ１４４、ならびに三角波発生器１４６およびコンパレータ１４７を具備する昇圧回路制御部１４５を備えている。また、昇圧コンバータ１４ａの出力端には、逆流防止用のダイオード１４８が具備される。なお、昇圧コンバータ１４ｂは、昇圧コンバータ１４ａと同一あるいは同等の機能を有するため、各構成部への符号を省略するとともに、その細部説明を省略する。

また、ＭＰＰＴ制御回路１２において、電流センサ１０１は、太陽電池モジュール１１と昇圧コンバータ１４（１４ａ，１４ｂ）とを接続する一対の電力供給ラインの一方に挿入され、太陽電池モジュール１１から昇圧コンバータ１４に供給される発電電流を検出する。電圧センサ１０２は、一対の電力供給ライン間に挿入され、太陽電池モジュール１１の発電電圧を検出する。その他の各部は、電流センサ１０１が検出した発電電流と、電圧センサ１０２が検出した発電電圧とに基づいて、昇圧コンバータ１４への流出電流を制御するための制御信号を生成するための機能構成部であり、その機能については後述する動作説明のところで説明する。

つぎに図３に示した昇圧装置全体の動作について説明する。まず、ＭＰＰＴ制御回路１２では、電流センサ１０１が検出した発電電流に基づく検出出力１０３と、電圧センサ１０２が検出した発電電圧に基づく検出出力１０４とが乗算器１０５に出力される。乗算器１０５では、検出出力１０３，１０４に基づいて発電電力値が算出され、算出された発電電力値はレジスタ１０９に出力されて記憶される。比較器１０７では、乗算器１０５で所定時刻に算出された発電電力値（「今回の発電電力値」と呼称）と、レジスタ１０９に記憶されている発電電力値（例えば、今回の発電電力値の算出時刻よりも前の時刻に算出された発電電力値（「前回の発電電力値」と呼称））とが比較さるとともに、比較結果がＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１１２に出力される。ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１１２では、比較器１０７の比較結果に基づいてカウンタ値が増減される（例えば比較結果が「負」の場合にカウンタ値が減らされ、「正」の場合にカウンタ値が増やされる）とともに、増減されたカウンタ値がＤＡコンバータ１１３に出力される。ＤＡコンバータ１１３では、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１１２のカウンタ出力に基づいて入力インピーダンス制御信号が生成され、昇圧コンバータ１４ａ，１４ｂに出力される。

昇圧コンバータ１４ａの昇圧回路制御部１４５では、ＭＰＰＴ制御回路１２からの入力インピーダンス制御信号と三角波発生器１４６の三角波信号とがコンパレータ１４７にて比較され、比較結果に応じて時比率が可変されたスイッチング信号が生成出力される。このスイッチング信号によってスイッチング素子１４３がオン／オフ制御されるとき、チョッパコイル１４１に蓄積された電磁エネルギーがダイオード１４２を介して平滑コンデンサ１４４に蓄積（畜圧）される。なお、コンパレータ１４７から出力されるスイッチング信号の時比率に応じて、昇圧コンバータ１４ａから出力される出力電圧値を可変することができる。なお、昇圧コンバータ１４ｂにおいても、同様な制御が行われ、昇圧コンバータ１４ａ，１４ｂの両出力が変換出力Ａ＋Ｂとして出力される。

上述のように、この実施の形態の昇圧装置では、ＭＰＰＴ制御回路１２の制御信号に基づいて昇圧コンバータ１４ａ，１４ｂの各昇圧能力が同一方向（例えば、両者共に発電出力を増強する方向、あるいは両者共に発電出力を減少する方向のいずれかの方向）となるように調整されるので、従来技術の項で説明したような不具合は生じない。すなわち、各昇圧コンバータの出力が発振して、所定の電力を取り出すことができないといった不具合を防止することができる。

なお、図３に示した昇圧装置では、単一の太陽電池モジュール１１に２つの昇圧コンバータが接続される例について説明したが、２つに限定されるものではなく、３つ以上の昇圧コンバータを接続することができる。この場合、太陽電池モジュール１１の最大発電能力および各昇圧コンバータの最大変換電力に基づいてＭＰＰＴ制御回路１２に接続される昇圧コンバータの数を決定すればよい。

また、図３に示した昇圧装置では、単一の太陽電池モジュール１１が接続される構成について説明したが、複数の太陽電池モジュールを用いることもできる。このような場合には、図３に示す構成の昇圧装置を並列に組み合わせ、並列に構成された各昇圧装置（各昇圧コンバータ）の出力を出力段で合成するようにすればよい。

また、図３に示す昇圧装置に用いられる各昇圧コンバータは、ＭＰＰＴ制御機能を有さない昇圧コンバータであるとして説明したが、ＭＰＰＴ制御機能を有する昇圧コンバータであっても構わない。この場合、ＭＰＰＴ制御機能の部分を無効化するか、あるいは、例えばスイッチ手段などによって当該ＭＰＰＴ制御機能の部分を切り離すようにすればよい。このような構成にすれば、既存のＭＰＰＴ制御機能付き昇圧コンバータをそのまま使用することができる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３にかかる昇圧装置の構成を示すブロック図である。同図に示す昇圧装置１０では、並列に接続された昇圧コンバータ１４ａ，１４ｂが、本装置の構成要件ではない太陽電池モジュール１１にそれぞれ接続されている。昇圧コンバータ２１は、ＭＰＰＴ制御機能を有した昇圧コンバータ（マスター回路）であり、昇圧コンバータ２２は、ＭＰＰＴ制御機能を有さない昇圧コンバータ（スレーブ回路）である。

図４において、昇圧コンバータ２１のＭＰＰＴ制御回路２３は、太陽電池モジュール１１から入力される印加電圧や流入電流に基づいて、例えば、自身に備えられるスイッチング素子（回路）に対するオン／オフ制御する際の、オン／オフ制御時間の時比率を可変して自身への流入電流を制御する。その一方で、ＭＰＰＴ制御回路２３は、他の昇圧コンバータである昇圧コンバータ２２に対して、自身に入力される印加電圧や流入電流に基づいて、上述のような入力インピーダンス制御信号を出力して、昇圧コンバータ２２への流入電流を制御する。これらの制御が行われることによって、従来技術の項で説明したような不具合は生じない。すなわち、ＭＰＰＴ機能付き昇圧コンバータの各出力が発振するような現象を防止することができる。

なお、図４における昇圧コンバータ２１を具現する構成として、図３に示した実施の形態２における昇圧コンバータ１４ａの細部構成をそのまま適用することができる。また、ＭＰＰＴ制御回路２３を具現する構成として、図３に示した実施の形態２におけるＭＰＰＴ制御回路１２の細部構成をそのまま適用し、昇圧コンバータ２１に組み入れることができる。

このように、この実施の形態の昇圧装置によれば、昇圧コンバータの一方をマスター回路としてＭＰＰＴ制御機能を有効にするとともに、他方の昇圧コンバータのＭＰＰＴ制御機能を無効化するようにしているので、太陽電池モジュールの発電電力よりも能力の低い昇圧コンバータを用いて所定の電力を効率よく取り出すことができる。

なお、図４に示した昇圧装置では、単一の太陽電池モジュール１１に２つの昇圧コンバータが接続される例について説明したが、２つに限定されるものではなく、３つ以上の昇圧コンバータを接続することができる。この場合、太陽電池モジュール１１の最大発電能力および各昇圧コンバータの最大変換電力に基づいてＭＰＰＴ制御回路１２に接続される昇圧コンバータの数を決定すればよい。

以上のように、本発明にかかる昇圧装置は、太陽電池モジュールの最大発電電力が自身に具備される一の昇圧コンバータの最大変換電力を上回るような場合に適用可能な昇圧装置として有用である。

本発明の実施の形態１にかかる昇圧装置の構成を示すブロック図である。図１のように構成された昇圧装置の各昇圧コンバータから出力される出力波形の変化の様子を示す図である。図１に示した昇圧装置に具備されるＭＰＰＴ制御回路および昇圧コンバータの細部構成を示す本発明の実施の形態２にかかる昇圧装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態３にかかる昇圧装置の構成を示すブロック図である。従来技術にかかる独立型電源として構成された太陽光発電装置における昇圧コンバータのＭＰＰＴ制御機能を説明するための図である。一般的な太陽電池モジュールの出力特性を示す図である。ＭＰＰＴ機能が付加された複数の昇圧コンバータを用いて構成された昇圧装置を示すブロック図である。図７のように構成された昇圧装置の動作上の問題点を説明するための図である。

符号の説明

１０，５０昇圧装置
１１太陽電池モジュール
１２，２３，５２，５２ａ，５２ｂＭＰＰＴ制御回路
１４，１４ａ，１４ｂ，２１，２２，５４，５４ａ，５４ｂ昇圧コンバータ
５１太陽電池モジュール
５５入力インピーダンス
１０１電流センサ
１０２電圧センサ
１０５乗算器
１０７比較器
１０９レジスタ
１１２ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ
１１３ＤＡコンバータ
１４１チョッパコイル
１４２，１４８ダイオード
１４３スイッチング素子
１４４平滑コンデンサ
１４５昇圧回路制御部
１４６三角波発生器
１４７コンパレータ

Claims

太陽電池モジュールに接続され、該接続された太陽電池モジュールの発電電力を最大化するために該太陽電池モジュールの動作点を制御するＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ）制御回路と、
前記ＭＰＰＴ制御回路にそれぞれ接続され、入力された直流出力の出力電圧をそれぞれ昇圧する複数の昇圧コンバータと、
を備え、
前記ＭＰＰＴ制御回路は、前記太陽電池モジュールから出力される出力電圧および出力電流に基づいて前記複数の昇圧コンバータのそれぞれの入力インピーダンスを制御することを特徴とする昇圧装置。
前記入力インピーダンスの制御では、前記複数の昇圧コンバータをオン／オフ駆動する際のオン／オフ制御時間の時比率が可変されることを特徴とする請求項１に記載の昇圧装置。
前記ＭＰＰＴ制御回路は、
前記太陽電池モジュールから出力される出力電圧および出力電流に基づいて該太陽電池モジュールの発電電力値を算出する算出手段と、
前記算出手段が算出した発電電力値を記憶する記憶手段と、
前記算出手段によって所定時刻に算出された今回の発電電力値と、該今回の発電電力値の算出時刻よりも前の時刻に算出された発電電力値として前記記憶手段に記憶された前回の発電電力値とに基づいて前記複数の昇圧コンバータのそれぞれに出力する入力インピーダンス制御信号を生成する生成手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の昇圧装置。
太陽電池モジュールに接続され、入力された直流出力の出力電圧をそれぞれ昇圧する複数の昇圧コンバータを備え、
前記複数の昇圧コンバータのうちのいずれか一つの昇圧コンバータには、前記太陽電池モジュールの発電電力を最大化するために該太陽電池モジュールの動作点を制御するＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ）制御回路が含まれていることを特徴とする昇圧装置。
前記ＭＰＰＴ制御回路を具備する昇圧コンバータは、該昇圧コンバータ以外の他の昇圧コンバータのそれぞれの入力インピーダンスを制御することを特徴とする請求項４に記載の昇圧装置。
前記入力インピーダンスの制御では、前記複数の昇圧コンバータをオン／オフ駆動する際のオン／オフ制御時間の時比率が可変されることを特徴とする請求項５に記載の昇圧装置。