JP2022539927A - 太陽光連係システム用ｄｃ－ｄｃコンバータ - Google Patents

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Abstract

一実施例により、太陽光連係システムにおいて、インバータ及び第１ノードを連結して、インバータ側のキャパシタの充電に利用される初期充電回路、中間キャパシタ及び中間キャパシタと並列に連結されて、直列に連結された第１スイッチ及び第２スイッチで構成されたスイッチング回路を含み、初期充電回路は、受信する制御信号に応じて第１ノードに電圧を印加して、バッテリーに対する充電を行うＤＣ－ＤＣコンバータが開示される。【選択図】図２

Description

本開示では、太陽光連係システムにおいて、制御信号に応じて電流を遮断する回路を含むＤＣ－ＤＣコンバータに関して開示される。
近年環境保護に対する意識が高まるにつれ、二酸化炭素など汚染物質排出なしに電気を発生させる方法に対する関心が高まっている。特に、太陽光を利用した発電システムの場合、技術発展に支えられて技術の開発及び設置費用が安くなりつつ益々普及が拡大している。
このような太陽光発電システムは、複数個の太陽光電池セルが集まって複数の太陽光電池モジュール（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｍｏｄｕｌｅ）を構成するが、複数の太陽光電池モジュールで生成されるＤＣ電力は、インバータを経てＡＣ電力に変換されて家庭及び産業施設でその場で利用できる。
一方、太陽光発電の場合、太陽光が存在しない夜時間も気象の変化によって十分な発電ができない、電力生産の空白期が発生するしかない。従って、このような短所を補完しようと太陽光発電システムには必須的にバッテリーを付けて安定した電力供給を可能にする。
ところで、実際に作業をしたり、動作をする際にバッテリー側とインバータ側の連結を制御する手段が要求される場合が多く、これと関連した研究が行われている。
本開示は、太陽光連係システムにおいて、制御信号に応じて電流を遮断する回路を含むＤＣ－ＤＣコンバータを開示することができる。制御信号に応じてバッテリーの側の電圧がインバータでは遮断されるので、設置などを行う作業者が容易に作業することができる。さらに、インバータから印加される電圧が高い場合、インバータから印加される電流を制御信号に応じて遮断することによって、インバータから印加される電圧からＤＣ－ＤＣコンバータ内のスイッチ素子を保護することができる。解決しようとする技術的課題は、前記のような技術的課題に限定されず、通常の技術者に自明な範囲内で多様な技術的課題がさらに含まれることができる。
第１側面に係るＤＣ－ＤＣコンバータは、インバータ及び第１ノードを連結して、前記インバータ側のキャパシタの充電に利用される初期充電回路と；前記第１ノードと接地間に連結される中間キャパシタと；前記中間キャパシタと並列に連結され、直列に連結された第１スイッチ及び第２スイッチで構成されたスイッチング回路と；を含み、前記初期充電回路は、受信する制御信号に応じて前記第１ノードに電圧を印加して、バッテリーに対する充電を行うことができる。
さらに、前記バッテリーは、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが連結された第２ノードに印加された電圧に基づいて充電が行われることができる。
さらに、前記初期充電回路は、受信する制御信号に応じて電流の流れを遮断して前記バッテリーによって前記インバータ側に印加される電圧を遮断することができる。
さらに、前記初期充電回路は、直列に連結された第３スイッチ及び抵抗で構成された第１電流制御回路；及び前記第１電流制御回路と並列に連結された第４スイッチを含むことができる。
さらに、前記第１電流制御回路は、既設定された大きさの電流を供給して前記バッテリーに対する急速充電を行うことができる。
さらに、前記初期充電回路は、第２電流制御回路をさらに含み、前記初期充電回路は、急速充電が可能な電流の大きさに応じて前記第１電流制御回路または前記第２電流制御回路を介して電流を供給して前記バッテリーに対する急速充電を行うことができる。
さらに、前記抵抗は可変抵抗で、前記可変抵抗の大きさは急速充電が可能な電流の大きさに応じて制御されることができる。
さらに、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチは、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含むことができる。
さらに、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチのダイオード方向は、前記第１ノードから前記インバータに流れる電流を遮断する方向でありうる。
さらに、前記第１スイッチのダイオード方向は、前記第１ノードから前記第２ノードに流れる電流を遮断する方向でありうる。
さらに、前記第２スイッチのダイオード方向は、前記第２ノードから前記接地に流れる電流を遮断する方向でありうる。
さらに、前記初期充電回路は、時間の流れにより、第１時点に第３スイッチがオンされて、第４スイッチがオフされた状態で電流を印加し、第２時点に第３スイッチがオンされて、第４スイッチがオンされた状態で電流を印加し、第３時点に第３スイッチがオフされて、第４スイッチがオンされた状態で電流を印加することができる。
第２側面に係るＤＣ－ＤＣコンバータは、インバータ及び第１ノードを連結して、前記インバータ側のキャパシタの充電に利用される初期充電回路と；直列に連結された第１スイッチ及び第２スイッチで構成されて、前記第１ノードと接地間に連結されるスイッチング回路と；を含み、前記初期充電回路は、前記初期充電回路に連結要請信号が印加されると、前記インバータ側と前記第１ノードを電気的に連結して、前記初期充電回路は、前記初期充電回路に遮断要請信号が印加されると、前記インバータ側と前記第１ノードを電気的に遮断してバッテリーによって前記インバータ側に印加される電圧を遮断することができる。
さらに、前記初期充電回路は、直列に連結された第３スイッチ及び抵抗で構成された第１電流制御回路と；前記第１電流制御回路と並列に連結された第４スイッチと；を含むことができる。
本開示で開示されるＤＣ－ＤＣコンバータは制御信号に応じて電流を遮断する回路を含むことができる。従って、制御信号によりバッテリーの側の電圧がインバータでは遮断されるので、設置などを行う作業者が容易に作業することができる。
さらに、インバータから印加される電圧が高い場合、インバータから印加される電流を制御信号に応じて遮断することによってインバータから印加される電圧からＤＣ－ＤＣコンバータ内のスイッチ素子を保護することができる。
一実施例に係る太陽光発電システムを説明する図面である。太陽光連係エネルギー格納システムは、太陽光発電システムの一例でありうる。 一実施例に係るＤＣ－ＤＣコンバータが、太陽光連係システムで利用されること例を詳細に説明するためのブロック図である。 一実施例に係る第１電流制御回路及び第２電流制御回路を含む初期充電回路の一例を示す図面である。 一実施例に係るバッテリーの側の電圧がインバータ側の電圧より高い場合ＤＣ－ＤＣコンバータの動作の一例を示す図面である。 一実施例に係るバッテリーの側の電圧がインバータ側の電圧より低い場合ＤＣ－ＤＣコンバータの動作の一例を示す図面である。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。ただし、本発明の技術思想は説明される一部実施例に限定されず各々異なる様々な形態で具現されることができて、本発明の技術思想範囲内でなら、実施例間のその構成要素のうち一つ以上を選択的に結合、置き換えて使うことができる。さらに、本発明の実施例で使われる用語（技術及び科学的用語を含む）は、明らかに特別に定義されて記述されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に一般的に理解されることができる意味と解釈され、予め定義された用語とともに一般的に使われる用語は、関連技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈することができる。さらに、本発明の実施例で使われた用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数型は文面で特に言及しない限り複数型も含むことができ、“Ａ及び(と)Ｂ、Ｃのうち少なくとも一つ(または一個以上)”と記載される場合Ａ、Ｂ、Ｃで組み合わせることができるすべての組み合わせのうち一つ以上を含むことができる。さらに、本発明の実施例の構成要素を説明するにあたり、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を使うことができる。このような用語は、その構成要素を別の構成要素と区別するだけのものであり、その用語によって該当構成要素の本質や順番または順序などで限定されない。なお、ある構成要素が別の構成要素に‘連結’、‘結合’または‘接続’されると記載された場合、その構成要素はその別の構成要素に直接的に連結、結合または接続される場合だけでなく、その構成要素とその別の構成要素との間にあるさらに別の構成要素によって‘連結’、‘結合’または‘接続’される場合も含むことができる。さらに、各構成要素の“上または下”に形成または配置されると記載される場合、上または下は、二つの構成要素が互いに直接接触する場合だけでなく一つ以上のさらに別の構成要素が二つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また“上または下”と表現される場合、一つの構成要素を基準に上方向だけでなく下方向の意味も含むことができる。
以下では、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、一実施例に係る太陽光発電システムを説明する図面である。太陽光連係エネルギー格納システムは、太陽光発電システムの一例でありうる。
図１図示されたように、太陽光発電システムは、太陽光電源１０、インバータ２０、バッテリーパック３０及び負荷（ＬＯＡＤ）５０を含むことができる。
しかし、図１に図示された構成要素以外に他の汎用的な構成要素が太陽光発電システムにさらに含まれる可能性があることを関連技術分野で通常の知識を有する者なら理解することができる。例えば、太陽光発電システムは、電力網（ＧＲＩＤ）４０をさらに含むことができる。または、別の実施例に従う場合、図１に図示された構成要素うち一部構成要素は省略される可能性があることを関連技術分野で通常の知識を有する者なら理解することができる。
一実施例に係る太陽光電源１０は、太陽光電池セルが集まった複数の太陽光電池モジュール（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｍｏｄｕｌｅ）で構成されて、Ｐ型半導体とＮ型半導体を接合させた太陽光電池が光で電気を引き起こす。具体的に、太陽光電池に光を照らすと内部で電子と正孔が発生する。発生した電荷が各々Ｐ極とＮ極に移動するが、この作用によってＰ極とＮ極との間に電位差が発生して、この時、太陽光電池に負荷（ＬＯＡＤ）が連結されると電流が流れるようになる。ここで、太陽光電池セルは、電気を引き起こす最小単位を意味して、太陽光電池セルが集まって電池モジュールをなすようになり、電池モジュールはさらに、直／並列に連結されたアレイを形成して太陽光電源１０を構成することができる。
一実施例に係るインバータ２０は、光電効果によって太陽光電源１０で生成されるＤＣ（直流）電力を電力網４０または負荷５０に電力を供給するために、ＡＣ（交流）電力に変換することができる。ここで、電力網４０は、太陽光発電システムで生産された電力を送、配電するための系統（Ｇｒｉｄ）を意味することになる。一方、太陽光電源１０で発生させる電力の量は、日出及び日没などの時間的な要因や気象などの外部的な要因によって変化し続けることになる。従って、インバータ２０は、太陽光電源１０で発生した電圧を制御して最大電力を探して電力網４０に供給する。この時、インバータを稼動させるための電力がインバータの出力電力より低い場合が発生すると、インバータ２０は、電力網４０の電力を逆に消費することもありうる。もちろん、この場合、インバータは、電力網４０に流入する電力を遮断して電力が逆転する現象を防止することができる。従って、上述したインバータ２０の動作がさらに効率よく行われることができるように太陽光電源１０から最大電力を抽出することができるようにする様々な最適化（ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ）制御方法が太陽光発電システムに適用される。
代表的な太陽光電源１０の最大電力点追従（ＭＰＰ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ）方式としては、ＰＯ（Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ）方法、ＩＣ（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）制御方法及びＣＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）制御方法などがある。ここで、ＰＯ方法は、周期的に太陽光電源１０の電圧と電流を測定して電力を計算した後、電力値を利用してＭＰＰを追跡する方法である。ＩＣ制御方法は、太陽光電源１０で発生する電圧と電流を測定してアレイの端子電圧動作点の変化に対する電力の変化率が‘０’になるように制御する方法である。ＣＶ制御方法は、太陽光電源１０をなすアレイの動作電圧や電力に関係なく一定の基準電圧（ｒｅｆ Ｖ）で制御する方法である。各最適化（ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ）制御方法により、太陽光電源１０からインバータに入力される電源ソースが電圧ソースまたは電流ソースで動作することができる。
一実施例に係る負荷５０は、実生活で使う電気形態を利用する製品を意味し得る。例えば、インバータ２０は、適切な変換方法やスイッチング素子、制御回路を介して所望の電圧と周波数のＡＣ電力を得て、一般家庭の家電製品または産業施設の機械製品に電気を供給することができる。
さらに、太陽光発電の場合、太陽光が存在しない夜の時間や気象の変化によって十分な発電ができない、電力生産の空白期が発生するしかない。従って、このような短所を補完しようと太陽光発電システムには必須的にバッテリーを付けて安定した電力供給を可能にする。
一実施例に係るバッテリーパック３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ、バッテリー、バッテリーマネジメントシステム（ＢＭＳ）及びバッテリー制御回路のうち少なくとも一つを含むことができる。
バッテリーは、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池で構成されるが、必ずしもかかる構成に限定されず、充電により半永久的に使用可能な電池を意味することができる。
ＤＣ－ＤＣコンバータは、太陽光電源１０を介して生産されたＤＣ電力がバッテリーに適切なＤＣ電力に変換されるようにすることができる装置で、一般的にＤＣ電力をＡＣ電力に変換した後、再びＡＣ電力をＤＣ電力に逆変換する方式で電力を変換する。
バッテリーマネジメントシステム（ＢＭＳ）は、バッテリーを構成しているセル（ｃｅｌｌ）の誤使用防止（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）機能と単位電池間の均等化（ｂａｌａｎｃｉｎｇ）、充電残高測定（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｅ）、温度維持管理またはシステムモニタリング機能を提供することができる。従って、セルの状態を測定するセンサーとセンサーの測定値を受信して、応用製品の制御システムに伝達する機能を基に、システムの温度及び充電状態などが、設定された値を超えると異常信号を発生させてセル間の電力回路を遮断、開放する回路を構築して制御することができる。
一方、インバータ２０及びバッテリーパック３０は、ディスプレイ装置(図示せず)をさらに含むことができる。例えば、使用者はディスプレイ装置を介して太陽光パネルの電力需給状態、連結線の有無、スリップモード動作の有無またはバッテリーの充電状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等を確認することができる。一方、ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、薄膜トランジスター液晶ディスプレイ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ－ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、フレキシブルディスプレイ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ）、３次元ディスプレイ（３Ｄ ｄｉｓｐｌａｙ)、電気泳動ディスプレイ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等であり得る。さらに、ディスプレイ装置は、実現形態により２個以上のディスプレイを含むことができる。さらに、ディスプレイのタッチパッドが、レイヤー構造をなしてタッチスクリーンで構成される場合、ディスプレイは、出力装置以外に入力装置としても使われることができる。
さらに、インバータ２０及びバッテリーパック３０は、有線通信または無線通信を介して相互通信を行うことができる。例えば、インバータ２０及びバッテリーパック３０は、Ｗｉ－Ｆｉチップ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈチップ、無線通信チップ、ＮＦＣチップなどを含むことができる。もちろん、インバータ２０及びバッテリーパック３０は、Ｗｉ－Ｆｉチップ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈチップ、無線通信チップ、ＮＦＣチップなどを利用して各種外部機器と通信を行うことができる。Ｗｉ－Ｆｉチップ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈチップは、各々Ｗｉ－Ｆｉ方式、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式で通信を行うことができる。Ｗｉ－ＦｉチップやＢｌｕｅｔｏｏｔｈチップを利用する場合には、ＳＳＩＤ及びセッションキーなどのような各種連結情報をまず送受信して、これを利用して通信連結した後、各種情報を送受信することができる。無線通信チップは、ＩＥＥＥ、ジグビー、３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等のような多様な通信規格により通信を行うことができる。ＮＦＣチップは、１３５ｋＨｚ、１３.５６ＭＨｚ、４３３ＭＨｚ、８６０～９６０ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚなどのような多様なＲＦ－ＩＤ周波数帯域中１３．５６ＭＨｚ帯域を使うＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）方式で動作することができる。
図２は、一実施例に係るＤＣ－ＤＣコンバータ１００が太陽光連係システム１０００で利用される一例を詳細に説明するためのブロック図である。
図２を参照すると、一実施例に係る太陽光連係システム１０００は、インバータ側２８０、ＤＣ－ＤＣコンバータ１００、バッテリー側２７０を含むことができる。さらに、ＤＣ－ＤＣコンバータ１００は、初期充電回路２２０、スイッチング回路２３０及び中間キャパシタ２４０を含むことができる。さらに、スイッチング回路２３０は、第１スイッチ（Ｓ１）と第２スイッチ（Ｓ２）を含むことができ、初期充電回路２２０は、第３スイッチ（Ｓｐ）と抵抗（Ｒｐ）を含む第１電流制御回路と第４スイッチ（Ｓｂ）を含むことができる。
しかし、図２に図示された構成要素以外に他の汎用的な構成要素が太陽光連係システム１０００またはＤＣ－ＤＣコンバータ１００にさらに含まれる可能性があることを関連技術分野で通常の知識を有する者なら理解することができる。または、別の実施例に従う場合、図２に図示された構成要素うち一部構成要素は省略される可能性があることを関連技術分野で通常の知識を有する者なら理解することができる。
図２に示したように太陽光連係システム１０００は、ハーフブリッジ（Ｈａｌｆ－Ｂｒｉｄｇｅ）形態で構成されることができる。太陽光連係システム１０００が、ハーフブリッジ（Ｈａｌｆ－Ｂｒｉｄｇｅ）形態で構成される場合、バッテリー側２７０で印加される電圧がインバータ側２８０にすぐに伝達することができる。従って、初期充電回路２２０は、制御信号に基づいて初期充電回路２２０を通過する電流を遮断することができる。初期充電回路２２０が遮断されると、バッテリー側２７０で印加される電圧がインバータ側２８０に伝達することを防止することができるので、設置する時作業者の利便性が図れる。特にＤＣ－ＤＣコンバータ１００が、バッテリー一体型で製作される場合、ハーフブリッジで回路が構成されると、インバータ側２８０にバッテリーの電圧が印加されることになるが、初期充電回路２２０が中間に位置することによって、バッテリーの電圧がインバータ側２８０に印加されることを防ぐことができて、作業者はインバータ側２８０に電圧が誘起されないため容易に作業することができる。
初期充電回路２２０は、受信する制御信号に応じて電流の流れを遮断して、バッテリーによってインバータ側２８０に印加される電圧を遮断することができる。
初期充電回路２２０は、初期充電回路２２０の右側と左側を制御信号により連結または遮断することができる。例えば、初期充電回路２２０は、最初には遮断されて初期充電回路２２０の右側と左側を電気的に分離した状態で、設置が完了すると制御信号により初期充電回路２２０の右側と左側を連結することができる。
初期充電回路２２０は、制御信号を通信を介して受信できて、制御信号は、連結要請信号及び遮断要請信号を含むことができる。具体的に、初期充電回路２２０は、初期充電回路２２０に連結要請信号が印加されると、インバータ側２８０と第１ノード２１１を電気的に連結することができる。インバータ側２８０と第１ノード２１１が電気的に連結されると、第１スイッチ（Ｓ１）及び第２スイッチ（Ｓ２）が連結された第２ノード２１２に印加された電圧に基づいてバッテリーに対する充電が行われることができる。他の例で、初期充電回路２２０は、初期充電回路２２０に遮断要請信号が印加されると、インバータ側２８０と第１ノード２１１を電気的に遮断してバッテリーによってインバータ側２８０に印加される電圧を遮断することができる。
初期充電回路２２０は、第３スイッチ（Ｓｐ）と抵抗（Ｒｐ）を含む第１電流制御回路と第４スイッチ（Ｓｂ）を含むことができ、第１電流制御回路と第４スイッチ（Ｓｂ）は、並列に連結されることができる。
初期充電回路２２０は初期充電機能を行うことができる。例えば、初期充電回路２２０は、バッテリー側２７０で印加される電源を利用してインバータ側キャパシタ２５０を充電することができる。この場合、初期充電回路２２０は、時間の流れにより、第１時点に第３スイッチ（Ｓｐ）がオンされて、第４スイッチ（Ｓｂ）がオフされた状態でインバータ側キャパシタ２５０に電流を印加し、第２時点に第３スイッチ（Ｓｐ）がオンされて、第４スイッチ（Ｓｂ）がオンされた状態でインバータ側キャパシタ２５０に電流を印加し、第３時点に第３スイッチ（Ｓｐ）がオフされ、第４スイッチ（Ｓｂ）がオンされた状態でインバータ側キャパシタ２５０に電流を印加することができる。
初期充電回路２２０は、受信する制御信号（例：連結要請信号）によりインバータ側２８０で印加された電圧を第１ノード２１１に印加して、バッテリー側２７０に電圧を印加することによってバッテリーに対する充電を行うことができる。
初期充電回路２２０は、バッテリーに対する急速充電を行うことができる。例えば、初期充電回路２２０は、第４スイッチ（Ｓｂ）をオンして、インバータ側２８０で印加される電圧を第１ノード２１１に印加することができる。しかし、インバータ側２８０で印加される電圧を第１ノード２１１にすぐに連結する場合、過電流が流れる危険がある場合、初期充電回路２２０は、第１電流制御回路を介して既設定された大きさの電流を供給して、バッテリーに対する急速充電を行うことができる。第１電流制御回路は、抵抗（Ｒｐ）を含んでいるので、第４スイッチ（Ｓｂ）がオフされて第３スイッチ（Ｓｐ）がオンされる場合、インバータ側２８０に印加される電圧がすぐに第１ノード２１１に印加されないこともある。
抵抗（Ｒｐ）は、可変抵抗であり得る。この場合、可変抵抗の大きさは、急速充電が可能な電流の大きさに応じて制御されることができる。例えば、初期充電回路２２０は、急速充電が可能な最大電流が１ｍＡである場合、抵抗（Ｒｐ）の大きさを制御して、初期充電回路２２０を介して印加される電流の量を１ｍＡ未満に維持することができる。
中間キャパシタ２４０は、第１ノード２１１と接地２６０との間に位置することができ、スイッチング回路２３０は、中間キャパシタ２４０と並列に連結されることができる。中間キャパシタ２４０よりもインバータ側キャパシタ２５０の容量がより大きいこともある。
スイッチング回路２３０は、直列に連結された第１スイッチ（Ｓ１）及び第２スイッチ（Ｓ２）を含むことができる。バッテリーは、第１スイッチ（Ｓ１）及び第２スイッチ（Ｓ２）が連結された第２ノード２１２に印加された電圧に基づいて充電が行われることができる。
ＤＣ－ＤＣコンバータ１００に含まれたスイッチは、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり得る。具体的に、第１スイッチ（Ｓ１）、第２スイッチ（Ｓ２）、第３スイッチ（Ｓｐ）及び第４スイッチ（Ｓｂ）は、ＦＥＴで具現されることができる。
第１スイッチ（Ｓ１）、第２スイッチ（Ｓ２）、第３スイッチ（Ｓｐ）及び第４スイッチ（Ｓｂ）がＦＥＴで具現される場合、各スイッチに含まれたダイオードは既設定された方向に配置されることができる。例えば、第３スイッチ（Ｓｐ）及び第４スイッチ（Ｓｂ）のダイオード方向は、第１ノード２１１でからインバータ側２８０に流れる電流を遮断する方向であり得る。別の例で、第１スイッチ（Ｓ１）のダイオード方向は、第１ノード２１１から第２ノード２１２に流れる電流を遮断する方向であり得る。さらに別の例で、第２スイッチ（Ｓ２）のダイオード方向は、第２ノード２１２から接地２６０に流れる電流を遮断する方向であり得る。
ＤＣ－ＤＣコンバータ１００内に初期充電回路２２０が含まれることによって、制御信号によりバッテリー側２７０の電圧がインバータ側２８０では遮断されるので、設置などを行う作業者が容易に作業することができる。さらに、インバータ側２８０で印加される電圧が高い場合、初期充電回路２２０がインバータ側２８０から印加される電流を制御信号に応じて遮断することによってインバータ側２８０で印加される電圧からＤＣ－ＤＣコンバータ１００内のスイッチ（例：第１スイッチ（Ｓ１）、第２スイッチ（Ｓ２））を保護することができる。
図３は、一実施例に係る第１電流制御回路３３０及び第２電流制御回路３４０を含む初期充電回路２２０の一例を示す図面である。
一実施例に係る初期充電回路２２０は、第１電流制御回路３３０及び第２電流制御回路３４０を含むことができる。第１電流制御回路は、第３スイッチ（Ｓｐ）及び抵抗（Ｒｐ）を含むことができ、第２電流制御回路は、第５スイッチ（Ｓｐ’）及び抵抗(Ｒｐ’)を含むことができる。
初期充電回路２２０は、急速充電が可能な電流の大きさに応じて第１電流制御回路３３０及び／または第２電流制御回路３４０を介して電流を供給して、バッテリーに対する急速充電を行うことができる。
第１電流制御回路３３０に含まれる抵抗（Ｒｐ）と第２電流制御回路３４０に含まれる抵抗(Ｒｐ’)の大きさは、異なってもよい。初期充電回路２２０は、初期充電回路２２０に印加される電流の大きさが、バッテリーの急速充電が可能な電流の最大サイズを越えないように第１電流制御回路３３０と第２電流制御回路３４０の少なくとも一つを介して第１ノードに電圧を印加することができる。例えば、初期充電回路２２０は、第３スイッチ（Ｓｐ）をオンして第５スイッチ（Ｓｐ’）をオフすることによって、第１大きさの電流を供給し、第３スイッチ（Ｓｐ）をオフと第５スイッチ（Ｓｐ’）をオンすることによって、第２大きさの電流を供給し、第３スイッチ（Ｓｐ）をオンして第５スイッチ（Ｓｐ’）をオンすることによって、第３大きさの電流を供給することができる。第３大きさは、第１大きさ及び第２大きさより大きいこともある。
図４は、一実施例に係るバッテリー側２７０の電圧がインバータ側２８０の電圧より高い場合ＤＣ－ＤＣコンバータ１００の動作の一例を示す図面である。
バッテリー側２７０の電圧が、インバータ側２８０の電圧より高い場合、第３スイッチ（Ｓｐ）をオンして抵抗（Ｒｐ）を介して制限された電流が流れることができる。バッテリー側２７０からインバータ側２８０に十分に電流が印加されて、インバータ側キャパシタ２５０がバッテリー側２７０で印加される電圧ほど充電された場合、第３スイッチ（Ｓｐ）がオフされ第４スイッチ（Ｓｂ）がオンされて、太陽光連係システム１０００が動作することができる。
太陽光連係システム１０００の動作が中断される場合、第１スイッチ（Ｓ１）、第２スイッチ（Ｓ２）、第３スイッチ（Ｓｐ）及び第４スイッチ（Ｓｂ）がオフできる。太陽光連係システム１０００の動作が中断される時、一次的に第４スイッチ（Ｓｂ）がオフされ２次的に第３スイッチ（Ｓｐ）がオフされるが、第３スイッチ（Ｓｐ）及び第４スイッチ（Ｓｂ）略同時にオフされ得る。例えば、太陽光連係システム１０００の全体的な出力が、既設定値以下に減少した後、第３スイッチ（Ｓｐ）及び第４スイッチ（Ｓｂ）が略同時にオフできる。別の例で、初期充電回路２２０は、一次的に第４スイッチ（Ｓｂ）をオフし２次的に第３スイッチ（Ｓｐ）をオフして初期充電回路２２０を介して流れる電流によって発生するスパークを減少させることができる。
図５は、一実施例に係るバッテリー側２７０の電圧がインバータ側２８０の電圧より低い場合、ＤＣ－ＤＣコンバータ１００の動作の一例を示す図面である。
バッテリー側２７０の電圧が、インバータ側２８０の電圧より低い場合、第１スイッチ（Ｓ１)及び第２スイッチ（Ｓ２）が、半導体遮断器としてバッテリー側２７０に流れる電流を遮断することができる。
バッテリー側２７０の電圧が、インバータ側２８０の電圧より低い場合、第３スイッチ（Ｓｐ）がオフされ、第４スイッチ（Ｓｂ）がオンされて、太陽光連係システム１０００が動作することができる。
太陽光連係システム１０００の動作が中断される場合、第１スイッチ（Ｓ１)、第２スイッチ（Ｓ２)、第３スイッチ（Ｓｐ）及び第４スイッチ（Ｓｂ）がオフできる。太陽光連係システム１０００の動作が中断される時、一次的に第４スイッチ（Ｓｂ）がオフされ２次的に第３スイッチ（Ｓｐ）がオフされるが、第３スイッチ（Ｓｐ）及び第４スイッチ（Ｓｂ）が略同時にオフされ得る。例えば、太陽光連係システム１０００の全体的な出力が、既設定値以下に減少した後、第３スイッチ（Ｓｐ）及び第４スイッチ（Ｓｂ）が略同時にオフできる。別の例で、初期充電回路２２０は、一次的に第４スイッチ（Ｓｂ）をオフし２次的に第３スイッチ（Ｓｐ）をオフして、初期充電回路２２０を介して流れる電流によって発生するスパークを減少させることができる。
図６は、一実施例に係る初期充電回路６１０にダイオードが含まれた太陽光連係システム１０００の一例を示す図面である。
図６を参照すると、初期充電回路６１０に第５スイッチ６２０及び第６スイッチ６３０が直列に配置されている。さらに、ダイオード６４０は、第５スイッチ６２０及び第６スイッチ６３０と並列に配置されている。第５スイッチ６２０及び第６スイッチ６３０は、直列に配置されているが、第５スイッチ６２０及び第６スイッチ６３０に含まれたダイオードは、互いに反対方向に向かうように配置されることができる。従って、第５スイッチ６２０及び第６スイッチ６３０は、左から右に流れる電流と、右から左に流れる電流をともに遮断することができる。
さらに、ダイオード６４０は、左から右に流れる電流は通過させるが、右から左に流れる電流を遮断させることによって、逆電流を遮断させることができる。
第１スイッチ６５１と第２スイッチ６５２が、直列に連結されて、第３スイッチ６５３と第４スイッチ６５４が、直列に連結されることができる。さらに、第１スイッチ６５１と第２スイッチ６５２は、第３スイッチ６５３と第４スイッチ６５４と並列に連結されることができる。太陽光連係システム１０００は、第３スイッチ６５３と第４スイッチ６５４だけでも動作することができるが、出力が既設定値以上の場合、第１スイッチ６５１と第２スイッチ６５２が並列に追加されることができる。第１スイッチ６５１と第２スイッチ６５２が並列に追加される場合、第１抵抗６６１及び第２抵抗６６２がバッテリー側と連結されることができる。出力が既設定値以上の場合、回路が並列で構成されることによって、より大きい出力を収容することができる。
第５スイッチ６２０と第６スイッチ６３０のスペックは、異なってもよい。例えば、第５スイッチ６２０は低い電圧のスペックを持って、第６スイッチ６３０は高い電圧のスペックを持つことができる。一例で、第５スイッチ６２０は、ダイオード６４０のＶＦ電圧より高い水準の電圧のスペックであり得る。ＶＦ電圧は、ダイオード６４０をターンオンさせることができるフォワード電圧を意味する。第５スイッチ６２０は、左側から右側に電流はダイオード６４０のみを介して流れるようにすることによって、左側から右側に電流が流れるべき状況で第６スイッチ６３０がターンオンされないようにすることができる。第５スイッチ６２０は、第６スイッチ６３０の特性により逆電流が発生する可能性を排除させることができる。
一方、上述した方法は、コンピュータで実行できるプログラムで作成可能で、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用して、前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現されることができる。さらに、上述した方法で使われたデータの構造は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に様々な手段によって記録されることができる。前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック格納媒体(例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＵＳＢ、フロッピーディスク、ハードディスクなど)、光学的読み取り媒体(例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ティブイディなど)のような格納媒体を含む。
本実施例と関連した技術分野で通常の知識を有する者は、前記の記載の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態で具現される可能性があることを理解できる。従って、開示された方法は限定的な観点でなく説明的な観点で考慮されなければならない。本発明の範囲は前述した説明でなく特許請求範囲に示されていて、それと同等な範囲内にあるすべての差異点は本発明に含まれるものと解釈されなければならない。

Claims (14)

  1. インバータ及び第１ノードを連結して、前記インバータ側のキャパシタの充電に利用される初期充電回路と；
    前記第１ノードと接地間に連結される中間キャパシタと；
    前記中間キャパシタと並列に連結されて、直列に連結された第１スイッチ及び第２スイッチで構成されたスイッチング回路と；を含み、
    前記初期充電回路は、受信する制御信号に応じて前記第１ノードに電圧を印加して、バッテリーに対する充電を行う、ＤＣ－ＤＣコンバータ。
  2. 前記バッテリーは、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが連結された第２ノードに印加された電圧に基づいて充電が行われる、請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  3. 前記初期充電回路は、受信する制御信号に応じて電流の流れを遮断して、前記バッテリーによって前記インバータ側に印加される電圧を遮断する、請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  4. 前記初期充電回路は、
    直列に連結された第３スイッチ及び抵抗で構成された第１電流制御回路；及び
    前記第１電流制御回路と並列に連結された第４スイッチ；を含む、請求項２に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  5. 前記第１電流制御回路は、既設定された大きさの電流を供給して、前記バッテリーに対する急速充電を行う、請求項４に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  6. 前記初期充電回路は、第２電流制御回路をさらに含み、
    前記初期充電回路は、急速充電が可能な電流の大きさに応じて前記第１電流制御回路または前記第２電流制御回路を介して電流を供給して、前記バッテリーに対する急速充電を行う、請求項５に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  7. 前記抵抗は、可変抵抗で、
    前記可変抵抗の大きさは、急速充電が可能な電流の大きさに応じて制御される、請求項５に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  8. 前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチは、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む、請求項４に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  9. 前記第３スイッチ及び前記第４スイッチのダイオード方向は、前記第１ノードから前記インバータに流れる電流を遮断する方向である、請求項８に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  10. 前記第１スイッチのダイオード方向は、前記第１ノードから前記第２ノードに流れる電流を遮断する方向である、請求項８に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  11. 前記第２スイッチのダイオード方向は、前記第２ノードから前記接地に流れる電流を遮断する方向である、請求項８に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  12. 前記初期充電回路は時間の流れにより、
    第１時点に第３スイッチがオンされて、第４スイッチがオフされた状態で電流を印加し、第２時点に第３スイッチがオンされて、第４スイッチがオンされた状態で電流を印加し、第３時点に第３スイッチがオフされて、第４スイッチがオンされた状態で電流を印加する、請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
  13. インバータ及び第１ノードを連結して、前記インバータ側のキャパシタの充電に利用される初期充電回路と；
    直列に連結された第１スイッチ及び第２スイッチで構成されて、前記第１ノードと接地間に連結されるスイッチング回路と；を含み、
    前記初期充電回路は、前記初期充電回路に連結要請信号が印加されると、前記インバータ側と前記第１ノードを電気的に連結して、
    前記初期充電回路は、前記初期充電回路に遮断要請信号が印加されると、前記インバータ側と前記第１ノードを電気的に遮断して、バッテリーによって前記インバータ側に印加される電圧を遮断する、ＤＣ－ＤＣコンバータ。
  14. 前記初期充電回路は、
    直列に連結された第３スイッチ及び抵抗で構成された第１電流制御回路と；
    前記第１電流制御回路と並列に連結された第４スイッチと；を含む、請求項１３に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
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