JP2015162094A - コンバータと多段倍電圧整流回路を併用した、部分影補償機能を付加した統合型太陽電池用コンバータ - Google Patents
コンバータと多段倍電圧整流回路を併用した、部分影補償機能を付加した統合型太陽電池用コンバータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015162094A JP2015162094A JP2014036983A JP2014036983A JP2015162094A JP 2015162094 A JP2015162094 A JP 2015162094A JP 2014036983 A JP2014036983 A JP 2014036983A JP 2014036983 A JP2014036983 A JP 2014036983A JP 2015162094 A JP2015162094 A JP 2015162094A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- converter
- voltage
- solar cell
- current
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
電流補償機能を有する本発明の太陽電池用コンバータシステムは、コンバータ、入力回路、及び多段倍電圧整流回路の3つの機能部を備えている。コンバータとして用いることが可能な代表例として、図6a〜図6fは、降圧型コンバータ、昇圧型コンバータ、反転型昇降圧コンバータ、SEPICコンバータ、Zetaコンバータ、Cukコンバータをそれぞれ示している。これらコンバータによって、入力電圧である太陽電池モジュール鎖の合計電圧を変換した上で出力することができるのであり、言い換えれば出力電圧を調整することにより太陽電池モジュール鎖の動作状態を制御できる。
図9に、多段倍電圧整流回路、及び入力回路の一例が示されている。多段倍電圧整流回路においては、直列接続された平滑キャパシタCout1〜Cout4の各々に対して、2つの直列接続されたダイオードD1,D2と、D3,D4と、D5,D6と、D7,D8と、がそれぞれ並列に接続され、更に、2つの直列接続されたダイオードの各々における中間点に中間キャパシタC1〜C4がそれぞれ接続されている。
となる。ここで、fはVSNの周波数である。ここで、オームの法則から、f×G1,f×G2,f×G3,f×G4はそれぞれ抵抗の逆数、つまりコンダクタンスの次元であることがわかる。
入力回路としては、共振回路を用いることも可能である。一例として、図9の回路構成において入力回路を直列共振型のトランスを含む回路で置き換えた構成の回路図を図13に示す。
ここでfSはVSNの周波数、frは直列共振回路の共振周波数である。コンバータでは入出力の電圧値に応じて時比率Dが変動するが、時比率Dが上記式(5)を満たすならば多段倍電圧整流回路は図14に示した4つの動作モードで動作し、時比率変動に影響を受けることなく動作することができる。特に、既に述べたとおり、キャパシタCout1〜Cout4の電圧にばらつきがある場合は、電圧の低いキャパシタ、及び対応する番号のダイオードに優先的に電流が流れるため、図9及び図13に示した多段倍電圧整流回路はCout1〜Cout4のキャパシタのうち電圧の最も低いキャパシタに優先的に電流を供給するよう動作する。
本発明の太陽電池用コンバータシステムの、第1の実施形態を図16に示す。4直列の太陽電池モジュールPV1〜PV4に対する本発明の統合型太陽電池用コンバータシステムの実施形態が示されている。ここではコンバータとして図6aで示した降圧型(Buck)コンバータを用い、入力回路、多段倍電圧整流回路としては図13に示した回路を用いた例を示している。降圧型コンバータ内のスイッチQとダイオードDbuckとインダクタLbuckの接点で構成されるスイッチングノードが、直列共振型の入力回路を介して多段倍電圧整流回路に接続されている。すなわち、多段倍電圧整流回路は降圧型コンバータ内のスイッチングノードで発生する矩形波状電圧(ダイオードDbuckの電圧)により駆動されることになる。降圧型コンバータの入力端子、すなわちスイッチQは太陽電池モジュールPV1〜PV4からなる太陽電池モジュール鎖に接続されている。一方、多段倍電圧整流回路はPV1〜PV4の各太陽電池モジュールに対して接続されており、太陽電池モジュールPV1〜PV4における部分影の発生状態に応じてモジュールに電流を供給することで部分影補償を行う。
図16に示した実施形態の動作原理を、4直列モジュールのうちモジュールPV1に部分影が発生した状態を例にとり説明する。動作波形ならびに動作時における電流経路を図17(DはスイッチQの時比率であり、Tsはスイッチングの周期である。)と図18a〜図18dにそれぞれ示す。図17のグラフ中、iL-buck,iQ,iD-buckは、それぞれインダクタLbuck,スイッチQ,ダイオードDbuckに流れる電流(図16中の矢印方向に流れる電流を正とする。)を表わし、VSNは入力回路に入力される矩形波状電圧(図16の例では、ダイオードDbuckの電圧。図16中、iLkgの矢印方向に電流を流そうとする電圧を正とする。)を表わし、iLkgは入力回路内のインダクタLkg(トランスの漏洩インダクタンス)に流れる電流(図16中の矢印方向に流れる電流を正とする。)を表わし、iCiは、影モジュールに対応する中間キャパシタ(モジュールPV1が影モジュールであれば中間キャパシタC1)に流れる電流を表わし(図16中の矢印方向に流れる電流を正とする。)、iDは、ダイオードD1又はD2に流れる順方向電流を表わす。なお、図18a〜図18dの電流経路において、特に多段倍電圧整流回路内を流れる電流経路としては、回路内の電流の主な流れである、最低電圧キャパシタCout1に流れ込む電流に関係する電流経路のみを描いているが、キャパシタ間の電圧差が小さい場合等には、図15a,図15bに示されている、他のキャパシタに関係する経路にも電流が流れ得る(図15aが図18aに、図15bが図18cにそれぞれ対応)。
図16の回路構成を備えた本発明の太陽電池用コンバータシステムについて、以下のとおり実験を行った。
以上においては、図16の回路中で主に太陽電池モジュールPV1に影がかかっている場合について説明したが、他のモジュールに影がかかっている場合であっても、本発明の太陽電池用コンバータシステムは同様の原理で動作可能である。
なお、図16の例では入力回路の一例として直列共振回路を用いたが、図9で示した入力回路を用いて図21に示すとおり太陽電池用コンバータシステムを構成しても、影モジュールに補償電流を供給しつつコンバータを動作させることができることは明らかである。図9〜図12を用いて説明したとおり、図9中、端子A−B間に矩形波状電圧を入力すればキャパシタCout1〜Cout4の電圧が均等化され、すなわち最も電圧の低いキャパシタ(影モジュールに並列接続されたキャパシタ)に優先的に充電電流が供給されるのであり、この充電電流が補償電流として影モジュールに供給される。なお、図21の構成においては入力回路で共振が起こらないため、図11a,図11bに示したとおり太陽電池用コンバータシステムは2モードで動作する。太陽電池モジュールPV1に影が掛かっている場合、平滑キャパシタ(Cout1〜Cout4)を除いて、主には影モジュールPV1に対応する素子(C1、D1、D2)のみに電流が流れるのであり、この電流経路は図22a,図22bに示すとおりである。太陽電池モジュールPV1以外に影が掛かっているときも、太陽電池用コンバータシステムは同様の原理で動作可能である。
Q1〜Q8,Q スイッチ
L,L1〜L3,Lr,Lkg,Lbuck,Lmg インダクタ(インダクタンス)
C1〜C4,Cout1〜Cout4,Cout,Cin,Cout,Cet,
Cblock,Cr,CL キャパシタ
Do,D1〜D8,Dbuck ダイオード
RL 負荷
Rbias バイアス抵抗
Claims (4)
- 直列接続された第1から第n(nは2以上の整数)のキャパシタの各々に対して、2つの直列接続されたダイオードが並列に接続され、更に、該2つの直列接続されたダイオードの各々における中間点に中間キャパシタが接続された、多段倍電圧整流回路と、
入力電圧を出力電圧へと変換する、動作時において矩形波状の電圧が印加される素子を備えたコンバータと、
前記素子から電圧の入力を受けて、前記多段倍電圧整流回路に対して電圧を出力する、入力回路であって、
前記素子の電圧が入力される、第1のコイルを備えた第1の入力回路部と、
前記第1のコイルと磁気的に結合される第2のコイルを備え、前記多段倍電圧整流回路に電圧を出力する第2の入力回路部と
を備えた入力回路と
を備え、
第1から第nの太陽電池モジュールを直列接続してなる太陽電池モジュール鎖を前記コンバータの入力部に接続するとともに、第k(k=1,2,…n)の前記キャパシタに対して第kの該太陽電池モジュールを並列接続することにより、該第1から第nの太陽電池モジュールそれぞれに印加された電圧の合計電圧を前記コンバータによって変換するとともに、前記素子から前記入力回路を介して前記多段倍電圧整流回路に電圧を入力して、該第1から第nの太陽電池モジュールのうち最も電圧の低い太陽電池モジュールに優先的に電流を供給するよう構成された
ことを特徴とする、太陽電池用コンバータシステム。 - 前記入力回路が入力回路内インダクタと入力回路内キャパシタを備えた共振回路として構成されることを特徴とする、請求項1に記載の太陽電池用コンバータシステム。
- 前記コンバータは、前記入力部からの電流によりコンバータ内インダクタに電磁気的エネルギーを蓄積する状態と、コンバータ内ダイオードを通る電流によって該コンバータ内インダクタから電磁気的エネルギーを放出する状態と、をスイッチによって切り替えるスイッチングコンバータとして構成され、前記素子として該コンバータ内ダイオードを用いるよう構成されたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の太陽電池用コンバータシステム。
- 前記コンバータは、前記入力部からの電流によりコンバータ内インダクタに電磁気的エネルギーを蓄積する状態と、コンバータ内ダイオードを通る電流によって該コンバータ内インダクタから電磁気的エネルギーを放出する状態と、をスイッチによって切り替えるスイッチングコンバータとして構成され、前記素子として該コンバータ内インダクタを用いるよう構成され、更に前記第1のコイルを該コンバータ内インダクタとして用いるよう構成されたことを特徴とする、請求項2に記載の太陽電池用コンバータシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014036983A JP6337280B2 (ja) | 2014-02-27 | 2014-02-27 | コンバータと多段倍電圧整流回路を併用した、部分影補償機能を付加した統合型太陽電池用コンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014036983A JP6337280B2 (ja) | 2014-02-27 | 2014-02-27 | コンバータと多段倍電圧整流回路を併用した、部分影補償機能を付加した統合型太陽電池用コンバータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015162094A true JP2015162094A (ja) | 2015-09-07 |
JP6337280B2 JP6337280B2 (ja) | 2018-06-06 |
Family
ID=54185146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014036983A Active JP6337280B2 (ja) | 2014-02-27 | 2014-02-27 | コンバータと多段倍電圧整流回路を併用した、部分影補償機能を付加した統合型太陽電池用コンバータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6337280B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016158334A (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 日本蓄電器工業株式会社 | コンバータ、太陽電池モジュール用コンバータシステム、及び蓄電モジュール用コンバータシステム |
JP2017158412A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 太陽電池用コンバータシステム |
CN107933356A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-04-20 | 尹希月 | 一种电动车供电系统 |
CN108011587A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-05-08 | 中国计量大学 | 一种光伏组件阴影遮挡故障处理方法 |
US10326271B2 (en) | 2016-06-23 | 2019-06-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solar power generation system |
CN110198073A (zh) * | 2018-02-24 | 2019-09-03 | 丰郅(上海)新能源科技有限公司 | 能源供应系统及能源管理的方法 |
CN111800012A (zh) * | 2019-04-04 | 2020-10-20 | 丰田自动车株式会社 | 用于串联连接的多个电源单元的动作点控制电路装置 |
JP2021535725A (ja) * | 2018-11-22 | 2021-12-16 | ディジログ テクノロジーズ プロプライエタリー リミテッド | 太陽電池またはソーラーパネルエネルギー抽出システム |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012090366A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Jtekt Corp | 電源装置及びこれを備えた電動パワーステアリング装置 |
JP2012529714A (ja) * | 2009-06-09 | 2012-11-22 | ウィリス、アンドレ・ポスカチーブ | 直列に接続されたdc電源用の電力ハーベスト回路および方法 |
JP2013183557A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Japan Aerospace Exploration Agency | 直列接続された蓄電セルの電圧を均等化する、少数のスイッチで動作可能な電圧均等化回路 |
JP2014033120A (ja) * | 2012-08-06 | 2014-02-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 太陽電池モジュールの電力配分回路 |
-
2014
- 2014-02-27 JP JP2014036983A patent/JP6337280B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012529714A (ja) * | 2009-06-09 | 2012-11-22 | ウィリス、アンドレ・ポスカチーブ | 直列に接続されたdc電源用の電力ハーベスト回路および方法 |
JP2012090366A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Jtekt Corp | 電源装置及びこれを備えた電動パワーステアリング装置 |
JP2013183557A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Japan Aerospace Exploration Agency | 直列接続された蓄電セルの電圧を均等化する、少数のスイッチで動作可能な電圧均等化回路 |
JP2014033120A (ja) * | 2012-08-06 | 2014-02-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 太陽電池モジュールの電力配分回路 |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016158334A (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 日本蓄電器工業株式会社 | コンバータ、太陽電池モジュール用コンバータシステム、及び蓄電モジュール用コンバータシステム |
JP2017158412A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 太陽電池用コンバータシステム |
US10326271B2 (en) | 2016-06-23 | 2019-06-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solar power generation system |
CN107933356A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-04-20 | 尹希月 | 一种电动车供电系统 |
CN107933356B (zh) * | 2017-12-01 | 2020-10-02 | 扬州港信光电科技有限公司 | 一种电动车供电系统 |
CN108011587A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-05-08 | 中国计量大学 | 一种光伏组件阴影遮挡故障处理方法 |
CN108011587B (zh) * | 2018-01-04 | 2023-12-26 | 中国计量大学 | 一种光伏组件阴影遮挡故障处理方法 |
CN110198073A (zh) * | 2018-02-24 | 2019-09-03 | 丰郅(上海)新能源科技有限公司 | 能源供应系统及能源管理的方法 |
CN110198073B (zh) * | 2018-02-24 | 2022-10-14 | 丰郅(上海)新能源科技有限公司 | 能源供应系统及能源管理的方法 |
JP2021535725A (ja) * | 2018-11-22 | 2021-12-16 | ディジログ テクノロジーズ プロプライエタリー リミテッド | 太陽電池またはソーラーパネルエネルギー抽出システム |
CN111800012A (zh) * | 2019-04-04 | 2020-10-20 | 丰田自动车株式会社 | 用于串联连接的多个电源单元的动作点控制电路装置 |
CN111800012B (zh) * | 2019-04-04 | 2023-11-17 | 丰田自动车株式会社 | 用于串联连接的多个电源单元的动作点控制电路装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6337280B2 (ja) | 2018-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6337280B2 (ja) | コンバータと多段倍電圧整流回路を併用した、部分影補償機能を付加した統合型太陽電池用コンバータ | |
US10340699B2 (en) | Solar cell adjustment system, related method, and minimum current detection and control system | |
JP6127290B2 (ja) | コンバータと多段倍電圧整流回路を併用した均等化機能付充放電器 | |
US10715037B2 (en) | High-efficiency switched-capacitor power supplies and methods | |
US20170085172A1 (en) | Charge balanced charge pump control | |
JP5807283B2 (ja) | 直列接続された蓄電セルの中間タップとバランス回路とdc−dcコンバータを併用した電力変換装置 | |
US20090015211A1 (en) | Method and related device for charging at the same voltage two or more capacitors connected in series | |
JP5804552B2 (ja) | Dc/dc変換器及び電源モジュール | |
US20220209660A1 (en) | Power converter | |
WO2014054271A1 (ja) | 出力装置、太陽光発電装置および太陽光発電出力方法 | |
CN112290796B (zh) | 一种混合架构单电感多输出升降压型dc-dc电源管理电路 | |
JP6152602B2 (ja) | 共振形インバータと多段倍電圧整流回路を用いた太陽電池部分影補償装置 | |
US10084378B2 (en) | Single-inductor multi-output converter | |
JP6201182B2 (ja) | 昇降圧コンバータを多段接続した太陽電池部分影補償装置 | |
US20180062392A1 (en) | Photovoltaic device and operating point control circuit device for photovoltaic cells or other power supply elements connected in series | |
JP6511686B2 (ja) | コンバータ、太陽電池モジュール用コンバータシステム、及び蓄電モジュール用コンバータシステム | |
CN112445264B (zh) | 动作电压控制电路装置 | |
CN102804572B (zh) | 用于控制升压转换器的输出电压的方法和设备 | |
Kurdkandi et al. | A switched-capacitor DC-DC converter with voltage regulation for photovoltaic applications | |
CN111800012B (zh) | 用于串联连接的多个电源单元的动作点控制电路装置 | |
KR101710911B1 (ko) | 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터 및 그 구동방법 | |
Al‐Hitmi et al. | A hybrid switched inductor with flexible high voltage gain boost converter for DC micro‐grid application | |
Deepa et al. | New hybrid Cuk-Landsman high gain dc-dc converter modelling and analysis | |
JP6651910B2 (ja) | 太陽電池用コンバータシステム | |
Uno et al. | Current sensorless single-switch voltage equalizer using multi-stacked buck-boost converters for photovoltaic modules under partial shading |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170227 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180104 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180305 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180328 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180404 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6337280 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |