JP3199390U - Power generation efficiency improvement device for power generation panels - Google Patents
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Abstract
【課題】発電パネルにおいて、簡単で有効な効率改善する装置を提供する。【解決手段】Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，，，，，Ｐｎは発電パネル、ＬＩＧＨＴは太陽光、ＰＯＳＩＴＩＶＥは発電パネルのプラス出力、ＮＥＧＡＴＩＶＥは発電パネルのマイナス出力である。ＡＣＴはパルス刺激装置で、発電パネルの発電効率を改善する装置である。Ｐ−ＩＮ−ＯＵＴはパルス刺激装置のプラス入出力端子であって、発電パネルと電力変換装置のプラス側に接続する。Ｎ−ＩＮ−ＯＵＴはパルス刺激装置のマイナス入出力端子であって、発電パネルと電力変換装置のマイナス側に接続する。ＩＮＶは電力変換装置、＋ＩＮは電力変換装置の電力入力端子のプラス端子、−ＩＮは電力変換装置の電力入力端子のマイナス端子、Ｒ，Ｓ，Ｔは電力変換装置の三相電力出力である。【選択図】図１The present invention provides a simple and effective device for improving efficiency in a power generation panel. Pn is a power generation panel, LIGHT is sunlight, POSITIVE is a positive output of the power generation panel, and NEGATIVE is a negative output of the power generation panel. ACT is a pulse stimulation device that improves the power generation efficiency of the power generation panel. P-IN-OUT is a positive input / output terminal of the pulse stimulator and is connected to the positive side of the power generation panel and the power converter. N-IN-OUT is a negative input / output terminal of the pulse stimulator and is connected to the negative side of the power generation panel and the power converter. INV is a power converter, + IN is a positive terminal of a power input terminal of the power converter, −IN is a negative terminal of a power input terminal of the power converter, and R, S, and T are three-phase power outputs of the power converter. [Selection] Figure 1
Description
発電パネルの効率改善 Improving the efficiency of power generation panels
明細書の記述において、下記用語を定義する。
請求項の記述中に定義した用語は明細書においても適用する。
発電電圧とは、発電中の発電パネルの出力電圧とする。
発電電流とは、発電中の発電パネルの出力電流とする。
発電電力とは、発電中の発電パネルの出力電力とする。
MPPとは、発電中の発電パネルから、電力変換装置が取り出す最大電力とする。
MPPTとは、発電中の発電パネルから、電力変換装置が最大電力を取り出すためのトラッキング動作、または、その動作軌跡とする。
In the description, the following terms are defined.
Terms defined in the claims also apply in the description.
The power generation voltage is the output voltage of the power generation panel during power generation.
The generated current is the output current of the power generation panel during power generation.
The generated power is the output power of the power generation panel that is generating power.
MPP is the maximum power that the power converter can take out from the power generation panel that is generating power.
MPPT is a tracking operation for the power converter to extract the maximum power from the power generation panel that is generating power, or an operation locus thereof.
発電パネルの効率改善には以下のファクターが考えられる。
第１に、経済効果を尺度とするコストパフォーマンス。
第２に、発電素子の素材や製造方法や構造。
第３に、発電素子の表面の素材。
第４に、発電素子の集合体である発電パネルの角度の調節方法。
第５に、光を集める方法。
第６に、発電素子の集合体であるパネルの冷却方法。
第７に、直流電力を交流電力に変換する装置の効率。
第８に、発電素子の内部の絶縁層に貯める電荷の制御。
第９に、発電素子内部のキャリヤーの制御。
第１０に、電柱、電線、建物、山、草木、などのパネルに影を作る要因の除去。
これらのファクターに対応した、多くの文献や特許出願がなされている。また、それぞれのファクターにおいても、多様な対応手法がある。
The following factors can be considered for improving the efficiency of power generation panels.
First, cost performance based on economic effects.
Second, the material, manufacturing method and structure of the power generation element.
Third, the material of the surface of the power generation element.
Fourth, a method for adjusting the angle of the power generation panel, which is an aggregate of power generation elements.
Fifth, how to collect light.
Sixth, a method for cooling a panel which is an assembly of power generation elements.
Seventh, the efficiency of the device that converts DC power to AC power.
Eighth, control of the electric charge stored in the insulating layer inside the power generation element.
Ninth, control of the carrier inside the power generation element.
Tenth, removal of factors that cause shadows on panels such as utility poles, electric wires, buildings, mountains, and vegetation.
Many documents and patent applications corresponding to these factors have been filed. There are various methods for dealing with each factor.
第１に、
Extraordinary Carrier Multiplication gated by a picosecond electric field pulse
Nature Communications Received 31 May 2011, Accepted 16 Nov 2011 Published 20 Dec 3011
この文献は 太陽光発電素子に ピコ秒単位で電場パルス刺激を与えることが、素子内部の発電を司る部分のキャリヤーの状態を変える作用となり、発電量を増やすことができることを、主として理論的に説明したものである。商業的に使われている発電パネルの装置について実用的で具体的な構造や手法や回路として記述したものではない。
First,
Extraordinary Carrier Multiplication gated by a picosecond electric field pulse
Nature Communications Received 31 May 2011, Accepted 16 Nov 2011 Published 20 Dec 3011
This document mainly explains theoretically that applying an electric field pulse stimulus to a photovoltaic power generation device in picosecond units can change the state of the carrier in the part that controls power generation inside the device, and increase the amount of power generation. It is a thing. It is not described as a practical and specific structure, technique or circuit for a power generation panel device used commercially.
第２に、
アメリカ合衆国のUltra Solar Technology社の商品で、QuantumBoost という商品がある。この商品は第１の技術文献に類似かまたは同様の原理により、すでに市場にある発電パネルの発電効率を改善するものである。同装置のメーカーによる説明ではナノ秒からピコ秒単位で電場パルス刺激を長時間与えることにより、発電効率を改善すべく、素子内部の発電を司る部分のキャリヤーの状態を変えるものである。
Second,
QuantumBoost is a product of Ultra Solar Technology in the United States. This product improves the power generation efficiency of power generation panels already on the market based on the same principle as or similar to the first technical document. According to the explanation by the manufacturer of the device, by applying electric field pulse stimulation in nanoseconds to picoseconds for a long time, the state of the carrier in the part that controls power generation inside the device is changed in order to improve the power generation efficiency.
商品の説明によれば、
その１に、発電効率の改善効果が顕著になるまで、30時間を超える日照時間が必要である。その２に、その間、雨天や曇天が続くと、効果のほどが曖昧となる。
その３に、装置は装置固有の接地条件を必要とし、接地条件が効率改善の効果を左右する。その４に、天候と時間と設置条件が、効果の程度や効果が表れる時間に大きな影響を与える。
その５に、この商品は、ストリングと呼ばれているソーラパネルのグループの直近に設置され配線されなければならないことから、現場での作業性が悪く、実用性に照らしての難点が多い。
According to the product description
First, sunshine hours exceeding 30 hours are necessary until the improvement effect of power generation efficiency becomes significant. In the meantime, if rainy or cloudy weather continues, the effect becomes ambiguous.
Third, the device requires a grounding condition unique to the device, and the grounding condition affects the efficiency improvement effect. Fourth, the weather, time, and installation conditions have a great influence on the degree of effect and the time at which the effect appears.
On the other hand, this product has to be installed and wired in the immediate vicinity of a group of solar panels called strings, so the workability on site is poor and there are many difficulties in light of practicality.
第３に、
出願番号 特願2005-171289
光の強さが低下したとき、直流から交流への変換装置のスイッチング周波数を低くすることにより、電力変換装置の損失を減らす手法である。既に市場で稼働している発電中の発電パネルの発電効率を改善するものではない。
Third,
Application Number Japanese Patent Application No. 2005-171289
This is a technique for reducing the loss of the power converter by lowering the switching frequency of the converter from DC to AC when the intensity of light is reduced. It does not improve the power generation efficiency of power generation panels that are already operating in the market.
第４に、
出願番号 特表2008-505597
直流から交流への変換装置が動作しない範囲に、光の強さが低下したとき、小さな出力を蓄電池の充電に利用し、十分充電できた状態で直流から交流への変換装置を駆動させることで、なお一層の電力を取り出そうとするものである。既に市場で稼働している発電中の発電パネルの発電効率を改善するものではない。
Fourth,
Application number Special table 2008-505597
When the intensity of light falls within the range where the DC to AC converter does not operate, the small output is used for charging the storage battery, and the DC to AC converter is driven in a fully charged state. It is intended to take out even more power. It does not improve the power generation efficiency of power generation panels that are already operating in the market.
第５に、
出願番号 特願2015-094714
パルス刺激による発電パネルの効率改善の手法についての一般的なものである。
本案発明は、商品化に必要な、実働する具体的な回路手段と具体的な制御手段に関する。
Fifth,
Application number Japanese Patent Application No. 2015-094714
This is a general method for improving the efficiency of power generation panels by pulse stimulation.
The present invention relates to a specific circuit means and a specific control means that are actually required for commercialization.
第１に、発電パネルの発電効率において、これから設置しようとする発電設備が発電する電力量 の 費用に対する割合の大幅な改善。
第２に、第１と同様であるが、発電パネルに必要な枚数の、従来よりも大幅な縮小。
第３に、第１と同様であるが、既に設置され稼働している発電パネルの発電設備の全体の発電量の費用に対する割合の大幅な増加。
第４に、設置した時点から、効果が確認できるまでの時間が短時間であること。
第５に、設置した時点から、効果が確認できるまでの時間が天候に左右されない。
第６に、設置の際の配線の状態やアースとの関係に左右されない。
第７に、設置工事が簡単で、低コストであること。
First, in the power generation efficiency of the power generation panel, the ratio of the amount of power generated by the power generation facility to be installed to the cost is greatly improved.
Secondly, it is the same as the first, but the number of sheets required for the power generation panel is greatly reduced compared to the conventional one.
Thirdly, as in the first case, the ratio of the total power generation amount of the power generation facilities of the power generation panels that are already installed and operating is greatly increased.
Fourth, it takes a short time from the time of installation until the effect can be confirmed.
Fifth, the time from installation to the time when the effect can be confirmed does not depend on the weather.
Sixth, it is not affected by the state of wiring at the time of installation or the relationship with the ground.
Seventh, installation work is simple and low cost.
第１に、発電パネルにコンデンサーまたはインダクターに貯めたエネルギーを、発電による電流とは逆方向に瞬時に電流で注入または電圧を加える。
あらかじめ設計的に決められた方法によるタイミングで、発電パネルにパルス刺激を与える。パルス刺激のためのエネルギーは発電パネルの発電出力を利用する。
第２に、電力変換装置の電力入力の2個の端子を利用して、発電パネルにパルス刺激を与える装置を接続する。パルス刺激を与える装置の入出力は2端子である。
First, the energy stored in the capacitor or inductor in the power generation panel is instantaneously injected or voltage is applied in the direction opposite to the current generated by the power generation.
Pulse stimulation is given to the power generation panel at a timing determined in advance by design. The energy for pulse stimulation uses the power generation output of the power generation panel.
Second, a device for applying pulse stimulation to the power generation panel is connected using two terminals of the power input of the power conversion device. The input / output of the device that provides pulse stimulation has two terminals.
第１に、発電電力の極めて一部を利用し、発電量の大幅な改善ができる。
第２に、発電量の改善効果が現れるまでの時間が短い。
第３に、電圧または電流の刺激であることから、与えるパルス刺激の量の確定が容易であり、設計精度が高く、回路構成が簡素であり、装置の外形寸法を小さくできることも相まって低コストである。
第４に、電圧または電流の刺激であることから、効果が接地条件に依存せず、個々の発電設備の構造や現場単位の配線など、個別の条件にも依存されず、効率改善の信頼度が高い。
第５に、装置を接続する場所が電力変換装置の入力端子であることから、設置が簡単であり、したがって設置のためのコストが低い。
第６に、第１から第５までの効果の結果として、効率改善に要する総費用に対し、効率改善による発電量の増加による、経済効果が、元の発電設備よりも大幅に高い。同様に、結果として、効率改善装置も含めた発電設備全体の総費用に対する発電量の比率を大幅に改善する。
First, a very large portion of the generated power can be used to greatly improve the amount of power generated.
Secondly, the time until the effect of improving the power generation appears is short.
Third, since it is a stimulation of voltage or current, it is easy to determine the amount of pulse stimulation to be applied, the design accuracy is high, the circuit configuration is simple, and the external dimensions of the device can be reduced at low cost. is there.
Fourth, since it is a stimulus of voltage or current, the effect does not depend on the grounding condition, and it does not depend on individual conditions such as the structure of individual power generation facilities or on-site wiring, and the reliability of efficiency improvement Is expensive.
Fifth, since the place where the device is connected is the input terminal of the power conversion device, the installation is simple and therefore the cost for installation is low.
Sixth, as a result of the effects from the first to the fifth, the economic effect due to the increase in the amount of power generation due to the efficiency improvement is significantly higher than the original power generation equipment with respect to the total cost required for the efficiency improvement. Similarly, as a result, the ratio of the power generation amount to the total cost of the entire power generation equipment including the efficiency improvement device is greatly improved.
発電中の電力変換装置の電力入力端子に接続することで機能する、発電パネルの効率改善装置。 A power generation panel efficiency improvement device that functions by connecting to the power input terminal of the power conversion device during power generation.
第１に、発電効率の改善によって生じる電力の販売と利用
第２に、既存の太陽光発電所の電力変換装置の各ストリングに接続するところのアフターマーケット商品としての効率改善装置の製造販売と設置工事。
第３に、発電効率改善機能を組み込んだ発電パネルの製造と販売。
第４に、発電効率改善機能を組み込んだ電力変換装置の製造と販売。
First, sales and use of power generated by improving power generation efficiency Second, manufacturing and sales and installation of efficiency improvement devices as aftermarket products connected to each string of power conversion devices of existing solar power plants Construction.
Third, manufacture and sales of power generation panels that incorporate power generation efficiency improvement functions.
Fourth, manufacture and sales of power converters incorporating power generation efficiency improvement functions.
図１から図９の説明で、同記号は同機能である。
図１は、太陽光発電システムに、発電効率を改善する装置であるところのパルス刺激装置を接続した、本案発明の一実施例の構成図である。
P1, P2, P3, ,,,,Pn は発電パネル、LIGHT は太陽光、POSITIVE は発電パネルのプラス出力、NEGATIVE は発電パネルのマイナス出力である。
ACT はパルス刺激装置で、発電パネルの発電効率を改善する装置であり、本案発明の回路を持つ。P-IN-OUT はパルス刺激装置のプラス入出力端子であって、発電パネルと電力変換装置のプラス側に接続する。N-IN-OUT はパルス刺激装置のマイナス入出力端子であって、発電パネルと電力変換装置のマイナス側に接続する。
In the description of FIG. 1 to FIG. 9, the same symbols have the same functions.
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention in which a pulse stimulation device, which is a device for improving power generation efficiency, is connected to a photovoltaic power generation system.
P1, P2, P3,,,, Pn are power generation panels, LIGHT is sunlight, POSITIVE is the positive output of the power generation panel, and NEGATIVE is the negative output of the power generation panel.
ACT is a pulse stimulator that improves the power generation efficiency of the power generation panel and has the circuit of the present invention. P-IN-OUT is the positive input / output terminal of the pulse stimulator and is connected to the positive side of the power generation panel and power converter. N-IN-OUT is the negative input / output terminal of the pulse stimulator and is connected to the negative side of the power generation panel and power converter.
INV は 電力変換装置、+IN は電力変換装置の電力入力端子のプラス端子、-IN は電力変換装置の電力入力端子のマイナス端子、R,S,T は電力変換装置の三相電力出力である。
電力変換装置は発電パネルが発電する電力を最大効率で取り出すための、MPPTと称される、機能を備えている。パルス刺激装置は発電電力の一部を使って発電パネルにパルス電圧もしくはパルス電流の刺激を与える。この刺激の蓄積によって、発電パネルの発電効率が改善される。
INV is the power converter, + IN is the positive terminal of the power input terminal of the power converter, -IN is the negative terminal of the power input terminal of the power converter, and R, S, T are the three-phase power outputs of the power converter .
The power conversion device has a function called MPPT for extracting power generated by the power generation panel with maximum efficiency. The pulse stimulator uses a part of the generated power to give a pulse voltage or pulse current to the power generation panel. The accumulation of this stimulus improves the power generation efficiency of the power generation panel.
図２は、本案発明の一実施例の基本構成を説明する回路図であり、図１の パルス刺激装置 ACT の一実施回路例を示す。
インダクターとスイッチの回路で、発電パネルの出力電圧よりも高い電圧を発生し、コンデンサーに蓄積する。コンデンサーに溜まったエネルギーを瞬時に発電パネルに向けて放出することで、電圧または電流の刺激を発生する。
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the basic configuration of one embodiment of the present invention, and shows one embodiment of the pulse stimulator ACT of FIG.
The inductor and switch circuit generates a voltage higher than the output voltage of the power generation panel and stores it in the capacitor. By instantly releasing the energy stored in the capacitor toward the power generation panel, voltage or current stimulation is generated.
INDUCT-STR はストレージインダクター、SW-STR はストレージトランジスターである。SW-STR が導通状態になることで、INDUCT-STR に励磁電流が流れ、磁気エネルギーが蓄積される。SW-STR が遮断状態になると励磁電流は 二次巻線に移り REC-STR ストレージダイオード を通って、CAP-STR ストレージキャパシターに流れる。INDUCT-STR に溜まっていた磁気エネルギーは CAP-STR に電気エネルギーとして蓄積される。SW-STR の接断を繰り返す毎に、CAP-STR の電圧が上昇する。CAP-STR の電圧があらかじめ設計的に決められた値またはあらかじめ設計的に決められた方法による値を超えると、SW-CAP パルス刺激トランジスター を導通状態とし、CAP-STR に溜まっているエネルギーを P-IN-OUT に向けて、即ち、発電パネルに向けて一瞬のうちに放出する。 INDUCT-STR is a storage inductor and SW-STR is a storage transistor. When SW-STR becomes conductive, excitation current flows through INDUCT-STR and magnetic energy is accumulated. When SW-STR is cut off, the exciting current moves to the secondary winding, passes through the REC-STR storage diode, and flows to the CAP-STR storage capacitor. The magnetic energy accumulated in INDUCT-STR is stored as electrical energy in CAP-STR. The CAP-STR voltage increases each time the SW-STR connection is repeated. When the voltage of CAP-STR exceeds a predesigned value or a value determined by a predesigned method, the SW-CAP pulse stimulating transistor is turned on and the energy stored in CAP-STR becomes P -Into-out, that is, discharge to the power generation panel in an instant.
CTRL-CAP パルス刺激制御回路 は一連のパルス刺激動作の制御を司る。
Vbb は パルス刺激制御回路のプラス電源入力、Vss はパルス刺激制御回路のマイナス電源入力である。
STRAGE はストレージトランジスター制御出力、PULSE-CAP はパルス刺激トランジスターの制御出力、STRAGE-DETECT はストレージ検出入力である。
CTRL-CAP パルス刺激制御回路 はSW-STR をスイッチングさせるためのストレージ発振回路 CAP-STR に溜まったエネルギーに対応する電圧と特定の値とを比較する比較回路と、その結果によって SW-CAP を接断する回路を持つ。SW-CAP の接断動作は発電パネルが発電しているかぎり継続して、発電パネルにパルス刺激を送る。
The CTRL-CAP pulse stimulation control circuit controls a series of pulse stimulation operations.
Vbb is the positive power input of the pulse stimulus control circuit, and Vss is the negative power input of the pulse stimulus control circuit.
STRAGE is a storage transistor control output, PULSE-CAP is a pulse stimulus transistor control output, and STRAGE-DETECT is a storage detection input.
The CTRL-CAP pulse stimulation control circuit compares the voltage corresponding to the energy accumulated in the storage oscillation circuit CAP-STR for switching SW-STR with a specific value, and connects SW-CAP based on the result. Have a circuit to cut off. SW-CAP connection / disconnection operation continues as long as the power generation panel generates power, and sends a pulse stimulus to the power generation panel.
図３は 本案発明の一実施例の基本構成を説明する回路図であり、図２の CTRL-CAP の一回路例を示す。
DC-DC はパルス刺激制御回路の内部操作電源であり、CTR-CAP の回路を動作させるための操作電源を供給する。CMP はコンパレーターで、後述の Ep と Es を比較する。
Ep は発電パネルの電圧入力に対応する入力、
Es はストレージキャパシターの電圧入力に対応する入力である。
Rp1，Rp2，Cp は太陽光パネルの出力電圧測定用の分圧用抵抗と平滑用コンデンサーであり、高電圧である発電パネルの出力電圧を分圧し、パルス刺激装置自身が発生するパルス性のリップルと電力変換装置の動作の影響によるリップルの双方を平滑する。
Rs1，Rs2，Cs はストレージキャパシターの電圧の分圧のための、抵抗と平滑用コンデンサーである。
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the basic configuration of an embodiment of the present invention, and shows a circuit example of the CTRL-CAP of FIG.
DC-DC is an internal operation power supply for the pulse stimulus control circuit, and supplies operation power for operating the CTR-CAP circuit. CMP is a comparator that compares Ep and Es described below.
Ep is the input corresponding to the voltage input of the power generation panel,
Es is an input corresponding to the voltage input of the storage capacitor.
Rp1, Rp2, and Cp are voltage dividing resistors and smoothing capacitors for measuring the output voltage of the solar panel. The output voltage of the power generation panel, which is a high voltage, is divided and pulsed ripple generated by the pulse stimulator itself. Both ripples due to the influence of the operation of the power converter are smoothed.
Rs1, Rs2, and Cs are a resistor and a smoothing capacitor for dividing the voltage of the storage capacitor.
SS-OSC はストレージ発振回路の制御用のシングルショットマルチバイブレーターであって、Es が Ep より大きくなった条件で 後述の OSC の発振をシングルショットで停止する。
OSC はストレージ発振回路、INH はストレージ発振回路の発振停止入力である。
DRV-STR はストレージトランジスターのドライバー、STR はDRV-STRの出力であり、図２と同様、SW-STR の駆動信号である。
OSC の発振が禁止されていない区間は OSC が発生する信号の周期で SW-STR が接断され、CAP-STR に、パルス刺激のためのエネルギーが蓄積される。
SS-OSC is a single-shot multivibrator for controlling the storage oscillation circuit, and stops OSC oscillation, which will be described later, in a single shot under the condition that Es is larger than Ep.
OSC is the storage oscillation circuit and INH is the oscillation stop input of the storage oscillation circuit.
DRV-STR is a storage transistor driver, STR is an output of DRV-STR, and is a drive signal of SW-STR as in FIG.
In the interval where OSC oscillation is not prohibited, SW-STR is disconnected at the cycle of the signal generated by OSC, and energy for pulse stimulation is stored in CAP-STR.
SS-CAP はパルス刺激トランジスターの制御用のシングルショットマルチバイブレーターである。 Es が Ep より大きくなった条件で、CMP の出力が SS-CAP を駆動し、パルス刺激のための短いパルスを発生する。DRV-CAP はストレージキャパシターのドライバー、PULSE-CAP はDRV-CAPの出力であり、図２の SW-CAP を接断する。 SS-CAP is a single shot multivibrator for controlling pulse stimulation transistors. Under the condition that Es is larger than Ep, the output of CMP drives SS-CAP and generates a short pulse for pulse stimulation. DRV-CAP is a storage capacitor driver, and PULSE-CAP is the output of DRV-CAP.
図４は パワスイッチとして使われるトランジスターのシンボルを示す。
SW-STR と SW-CAP と 後述の SW-IDL はいずれも発電パネルの 高電圧 強電流 の接断を司るスイッチである。大きく分類して、バイポーラー型のNPNとPNP と 電界効果型のNチャネルとPチャネル、があって、用途によって構造的な違いがあり、使い分けられる。図５の（ａ１）、（ａ２）はバイポーラー型、（ｂ１）、（ｂ２）はバイポーラーと電界効果の混合型、（ｃ１）、（Ｃ２）、（ｄ１）、（ｄ２）は 電界効果型である。いずれのタイプのトランジスターも、設計的な選択によりいずれの用途のスイッチにも使うことができる。
トランジスターは SW-STR、SW-CAP、と後述の SW-IDL であり、駆動入力は DRV-STR-OUT、DRV-CAP-OUT と 後述の DRV-IDL-OUT である。
本案発明の実施例ではマイナス側を基準とした、回路である。本案発明の回路は発電パネルへの電流または電圧による刺激を与えることが本質であることから、設計的に多様なバリエーションが存在するところの、個々のスイッチ回路についての詳細説明を省略する。
FIG. 4 shows a symbol of a transistor used as a power switch.
SW-STR, SW-CAP, and SW-IDL, which will be described later, are switches that control disconnection of high voltage and high current of the power generation panel. Broadly classified, there are bipolar type NPN and PNP, and field effect type N channel and P channel. There are structural differences depending on the application, and they can be used properly. In FIG. 5, (a1) and (a2) are bipolar types, (b1) and (b2) are mixed types of bipolar and field effects, (c1), (C2), (d1) and (d2) are field effects. It is a type. Either type of transistor can be used for any application switch, depending on the design choice.
The transistors are SW-STR, SW-CAP, and SW-IDL, which will be described later, and the drive inputs are DRV-STR-OUT, DRV-CAP-OUT, and DRV-IDL-OUT, which will be described later.
In the embodiment of the present invention, the circuit is based on the minus side. Since it is essential that the circuit of the present invention stimulates the power generation panel by current or voltage, detailed description of individual switch circuits will be omitted because there are various variations in design.
図５は 図３のパルス刺激制御回路 CTRL-CAP の各部の信号と電圧の変化を示す。
CMP-OUT は CMP の出力である。CMP の出力、即ち、Es がEp より大きくなるタイミングで CMP-OUT がパルスを出力する。
CMP-OUTは SS-OSC とSS-CAP の二つのシングルショットマルチバイブレーターを駆動する。
SS-OSC はストレージ発振回路の停止のための、SS-OSC-OUT を出力し、SS-CAP はパルス刺激のための、SS-CAP-OUT を出力する。
OSC-OUT はストレージ発振回路の出力、V-CAP はストレージキャパシターの電圧である。
FIG. 5 shows changes in signals and voltages at various parts of the pulse stimulus control circuit CTRL-CAP in FIG.
CMP-OUT is the output of CMP. CMP-OUT outputs a pulse at the output of CMP, that is, when Es becomes greater than Ep.
CMP-OUT drives two single-shot multivibrators, SS-OSC and SS-CAP.
SS-OSC outputs SS-OSC-OUT for stopping the storage oscillation circuit, and SS-CAP outputs SS-CAP-OUT for pulse stimulation.
OSC-OUT is the output of the storage oscillation circuit, and V-CAP is the voltage of the storage capacitor.
T-INH はストレージ発振回路の発振停止区間、T-STR はストレージ発振回路の発振許可区間である。
T-PULSE はパルス刺激区間である。MAX-STR はストレージキャパシター電圧の最大値、
PULSE はパルス刺激による発電パネルのプラス出力端子電圧、DROP はストレージキャパシターへの充電による、発電パネルの電圧降下を示す。
OSC-OUT が信号を出している区間、CAP-STR は充電され、電圧が上昇する。Es が Ep より大きくなったタイミングで、CAP-STR の電圧がMAX-STRに達し、CAP-STR に充電されたエネルギーが 発電パネルに放出される。
図はパルス刺激の結果を発電パネルの電圧で示すが、その刺激は電流でもある。
本案発明の本質は、発電パネルへの電圧もしくは電流のパルス刺激を与えることによって、発生する効率改善の現象を、実働回路によって確認しながら改良を加えたところの、回路構成にある。効率改善の効果を生むところの原理の如何を本質とするものではない。
T-INH is an oscillation stop period of the storage oscillation circuit, and T-STR is an oscillation permission period of the storage oscillation circuit.
T-PULSE is a pulse stimulation interval. MAX-STR is the maximum storage capacitor voltage,
PULSE indicates the positive output terminal voltage of the power generation panel due to pulse stimulation, and DROP indicates the voltage drop of the power generation panel due to charging of the storage capacitor.
During the period when OSC-OUT outputs a signal, CAP-STR is charged and the voltage rises. At the timing when Es becomes larger than Ep, the voltage of CAP-STR reaches MAX-STR, and the energy charged in CAP-STR is released to the power generation panel.
The figure shows the result of pulse stimulation as the voltage of the power generation panel, but the stimulation is also current.
The essence of the present invention lies in the circuit configuration in which improvement is made while confirming the phenomenon of efficiency improvement that occurs by applying a pulse stimulus of voltage or current to the power generation panel by an actual circuit. It is not essential to the principle that produces the effect of efficiency improvement.
図６は、本案発明の一実施例の基本構成を説明する回路図であり、図１の パルス刺激装置 ACT の一実施回路例を示す。図６の図２と異なる点は、パルス刺激に必要なエネルギーを貯めるエレメントが、図２と図３の実施例では、コンデンサーであることに対し、図７の実施例では、インダクターである点である。インダクターは加えられた電気エネルギーを磁気エネルギーとして蓄える。 FIG. 6 is a circuit diagram for explaining the basic configuration of an embodiment of the present invention, and shows an embodiment of the pulse stimulator ACT of FIG. 6 differs from FIG. 2 in that the element for storing energy required for pulse stimulation is a capacitor in the embodiment of FIGS. 2 and 3, whereas it is an inductor in the embodiment of FIG. is there. The inductor stores the applied electrical energy as magnetic energy.
INDUCT―PULSE は磁気エネルギーを貯めるパルスインダクター、REC-PULSE はパルスインダクターに貯めた磁気エネルギーを発電パネルに向けて放出させるためのパルス刺激ダイオード、CTRL-IDL はパルス刺激制御回路、SW-IDL はパルス刺激トランジスターである。SW-IDL は パルスインダクターの一次巻線の励磁電流を接断する役割を持つ。励磁電流を遮断すると、INDUCT-PULSE の二次巻線から REC-PULSE を通じて 発電パネルに 電流パルスを放出する。SW−IDL が 導通状態になった時点から励磁電流が流れ始め、増大し、IDL−SENSOR 励磁電流センサーの出力が大きくなり、CTRL-IDL の IDL-DETECT 励磁電流検出入力の電圧が大きくなる。 INDUCT―PULSE is a pulse inductor that stores magnetic energy, REC-PULSE is a pulse stimulation diode that releases the magnetic energy stored in the pulse inductor toward the power generation panel, CTRL-IDL is a pulse stimulation control circuit, SW-IDL Is a pulse stimulating transistor. SW-IDL plays a role in disconnecting the exciting current of the primary winding of the pulse inductor. When the excitation current is cut off, a current pulse is released from the secondary winding of INDUCT-PULSE to the power generation panel through REC-PULSE. When the SW-IDL becomes conductive, the excitation current begins to flow and increases, the output of the IDL-SENSOR excitation current sensor increases, and the IDL-DETECT excitation current detection input voltage of CTRL-IDL increases.
IDL-DETECT の電圧が あらかじめ決められた値、または、あらかじめ決められた方法により決定された値より大きくなると、SW-IDL が遮断される。その結果、パルスインダクターに貯められた磁気エネルギーは電気エネルギーとして発電パネルに放出される。一連の動作は繰り返され、発電電力の一部を使って、パルス刺激装置は発電パネルにパルス刺激を送り続ける。 When the IDL-DETECT voltage exceeds a predetermined value or a value determined by a predetermined method, SW-IDL is shut off. As a result, the magnetic energy stored in the pulse inductor is released as electric energy to the power generation panel. The series of operations is repeated, and the pulse stimulator continues to send the pulse stimulus to the power generation panel using a part of the generated power.
図７は図６の CTRL-IDL パルス刺激回路の 一実施例の回路図である。
Ri1，Ri2，Ci は励磁電流検出用増幅と平滑のための、抵抗とコンデンサーである。
AMP は増幅回路、Ei はコンパレーターの励磁電流検出側の入力である。
CMP コンパレーターは Ei が Ep より大きくなった条件で、SS-IDL パルス刺激トランジスターの制御用のシングルショットマルチバイブレーターを駆動する。 SS-IDL の出力は、DRV-IDL パルス刺激制御トランジスターの制御用のドライバーを介して、SW-IDL パルス刺激トランジスターを接断する。
DRV-IDL-OUT は DRV-IDL の出力である。
FIG. 7 is a circuit diagram of one embodiment of the CTRL-IDL pulse stimulation circuit of FIG.
Ri1, Ri2, and Ci are resistors and capacitors for exciting current detection amplification and smoothing.
AMP is an amplifier circuit, and Ei is an input on the excitation current detection side of the comparator.
The CMP comparator drives a single-shot multivibrator for controlling the SS-IDL pulse stimulating transistor under the condition that Ei is larger than Ep. The output of SS-IDL connects and disconnects the SW-IDL pulse stimulation transistor via a driver for controlling the DRV-IDL pulse stimulation control transistor.
DRV-IDL-OUT is the output of DRV-IDL.
図８は図７の実施例の CTRL-IDL パルス刺激制御回路 の各部の動作と発電パネルの電圧との関係の説明図である。
CMP-OUT は CMP コンパレーターの出力、SS-IDL-OUT は SS-IDL シングルショットマルチバイブレーターの出力、
I-IDL はパルスインダクターの励磁電流、P-IN-OUT は発電パネルの電圧である。
T-OFF は励磁電流の遮断区間、T-IDL は励磁電流の導通区間、MAX-IDL は最大励磁電流、である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the relationship between the operation of each part of the CTRL-IDL pulse stimulation control circuit of the embodiment of FIG. 7 and the voltage of the power generation panel.
CMP-OUT is the output of the CMP comparator, SS-IDL-OUT is the output of the SS-IDL single-shot multivibrator,
I-IDL is the excitation current of the pulse inductor, and P-IN-OUT is the voltage of the power generation panel.
T-OFF is the excitation current interruption period, T-IDL is the excitation current conduction period, and MAX-IDL is the maximum excitation current.
図９は パルス刺激装置が測定する発電パネルのIV特性の説明図である。
縦軸 V は発電パネルの出力電圧軸、横軸 I は発電パネルの出力電流軸、縦軸 W は発電パネルの出力電力軸である。
IV1、IV2 はIV特性、
W1、W2 は出力電流に対する出力電力特性
図は、効率改善が進んだ発電パネルのIV特性の違いを示す。
IV1 は効率改善が進んでいない状態の特性、IV2 は効率改善が進んだ状態の特性である。出力電流が増加し、出力電圧が低下する途中に最大出力電力のポイント MPP1 と MPP2 がある。電力変換装置は MPP1 あるいは MPP2 付近で最大電力を出力すべく動作をする。
発電パネルは、大雑把に、低電圧領域と定電流領域があって、低電圧領域では発電パネルの内部抵抗により若干の電圧降下があり、定電流領域では発電パネルの本質である電流供給特性となる。低電圧特性と定電流特性の中間にMPPなる最大電力を出力するポイントがある。効率改善が進むことで、電流供給特性が改善され、MPPは電流値の大きい方向に移動する。電流低電圧特性は変化しない。電流特性の移動分が改善された効率と評価できる。
FIG. 9 is an explanatory diagram of IV characteristics of the power generation panel measured by the pulse stimulator.
The vertical axis V is the output voltage axis of the power generation panel, the horizontal axis I is the output current axis of the power generation panel, and the vertical axis W is the output power axis of the power generation panel.
IV1 and IV2 are IV characteristics,
W1 and W2 are the output power characteristics with respect to the output current, and the difference in IV characteristics of the power generation panel with improved efficiency is shown.
IV1 is a characteristic in a state where efficiency improvement is not progressing, and IV2 is a characteristic in a state where efficiency improvement is progressing. While the output current increases and the output voltage decreases, there are points MPP1 and MPP2 of maximum output power. The power converter operates to output maximum power near MPP1 or MPP2.
The power generation panel roughly has a low voltage region and a constant current region. In the low voltage region, there is a slight voltage drop due to the internal resistance of the power generation panel. In the constant current region, the current supply characteristic that is the essence of the power generation panel is obtained. . There is a point that outputs the maximum power of MPP between the low voltage characteristic and the constant current characteristic. As the efficiency improvement progresses, the current supply characteristics are improved, and the MPP moves in the direction in which the current value increases. The current low voltage characteristic does not change. It can be evaluated as an improved efficiency in the movement of current characteristics.
P1, P2, P3, ,,,,Pn 発電パネル
LIGHT 太陽光
POSITIVE 発電パネルのプラス出力
NEGATIVE 発電パネルのマイナス出力
ACT パルス刺激装置
P-IN-OUT パルス刺激装置の電力入出力端子のプラス入出力
N-IN-OUT パルス刺激装置の電力入出力端子のマイナス入出力
INV 電力変換装置
+IN 電力変換装置の電力入力端子のプラス側
-IN 電力変換装置の電力入力端子のマイナス側
R,S,T 電力変換装置の三相電力出力線。
P1, P2, P3, ,,,, Pn Power generation panel
LIGHT sunlight
Positive output of POSITIVE power generation panel
NEGATIVE Power generation panel negative output
ACT pulse stimulator
Positive input / output of power input / output terminal of P-IN-OUT pulse stimulator
N-IN-OUT Negative input / output of power input / output terminal of pulse stimulator
INV power converter
+ IN Positive side of power input terminal of power converter
-IN Negative side of power input terminal of power converter
R, S, T Three-phase power output line of power converter.
INDUCT-STR ストレージインダクター
SW-STR ストレージトランジスター
REC-STR ストレージダイオード
CAP-STR ストレージキャパシター
SW-CAP パルス刺激トランジスター
CTRL-CAP パルス刺激制御回路の一実施例
Vbb パルス刺激制御回路のプラス電源入力
Vss パルス刺激制御回路のマイナス電源入力
STR ストレージトランジスター制御出力
PULSE-CAP パルス刺激トランジスターの制御出力
STR-DETECT ストレージ検出入力
INDUCT-STR Storage inductor
SW-STR storage transistor
REC-STR storage diode
CAP-STR storage capacitor
SW-CAP pulse stimulation transistor
Example of CTRL-CAP pulse stimulation control circuit
Vbb pulse stimulation control circuit plus power input
Negative power supply input for Vss pulse stimulation control circuit
STR Storage transistor control output
Control output of PULSE-CAP pulse stimulation transistor
STR-DETECT Storage detection input
CMP コンパレーター
Ep 発電パネルの出力電圧に対応する電圧
Es ストレージキャパシターの電圧に対応する電圧
Rp1，Rp2，Cp 分圧用抵抗と平滑用コンデンサー
Rs1，Rs2，Cs 分圧用抵抗と平滑用コンデンサー
SS-OSC シングルショットマルチバイブレーター
OSC ストレージ発振回路
INH ストレージ発振回路の発振停止入力
DRV-STR ストレージトランジスターのドライバー
SS-CAP シングルショットマルチバイブレーター
DRV-CAP ストレージキャパシターのドライバー
CMP comparator
Ep Voltage corresponding to the output voltage of the power generation panel
Es Voltage corresponding to storage capacitor voltage
Rp1, Rp2, Cp Voltage dividing resistor and smoothing capacitor
Rs1, Rs2, Cs Voltage divider resistors and smoothing capacitors
SS-OSC single shot multivibrator
OSC storage oscillation circuit
INH Storage oscillation circuit oscillation stop input
DRV-STR storage transistor driver
SS-CAP Single-shot multivibrator
DRV-CAP storage capacitor driver
CMP-OUT CMP の出力
SS-OSC-OUT SS-OSCの出力
SS-CAP-OUT SS-CAPの出力
OSC-OUT ストレージ発振回路の出力
V-CAP ストレージキャパシターの電圧
T-INH ストレージ発振回路の発振停止区間
T-STR ストレージ発振回路の発振許可区間
T-PULSE パルス刺激区間
MAX-STR 最大ストレージキャパシター電圧
PULSE パルス刺激による発電パネルのプラス出力端子電圧
DROP CAP-STRへの充電による、発電パネルの電圧降下
CMP-OUT CMP output
SS-OSC-OUT SS-OSC output
SS-CAP-OUT SS-CAP output
OSC-OUT Output of storage oscillation circuit
V-CAP storage capacitor voltage
T-INH Storage oscillation circuit oscillation stop interval
T-STR Storage oscillation circuit oscillation enable section
T-PULSE pulse stimulation interval
MAX-STR Maximum storage capacitor voltage
PULSE Positive output terminal voltage of power generation panel by pulse stimulation
Voltage drop of power generation panel due to charging of DROP CAP-STR
INDUCT―PULSE パルスインダクター
REC-PULSE パルス刺激ダイオード
CTRL-IDL パルス刺激制御回路
SW-IDL パルス刺激トランジスター
IDL パルス刺激トランジスター制御出力
IDL−SENSOR 励磁電流センサー
IDL-DETECT 励磁電流検出入力の電圧
INDUCT―PULSE pulse inductor
REC-PULSE pulse stimulation diode
CTRL-IDL pulse stimulation control circuit
SW-IDL pulse stimulation transistor
IDL pulse stimulation transistor control output
IDL-SENSOR Excitation current sensor
IDL-DETECT Excitation current detection input voltage
Ri1，Ri2，Ci 励磁電流検出電圧増幅用の、抵抗と平滑用コンデンサー
AMP 励磁電流検出電圧の増幅回路
Ei コンパレーターの励磁電流検出側の電圧入力
DRV-IDL パルス刺激制御トランジスターの制御用のドライバー
IDL DRV-IDLの出力
Ri1, Ri2, Ci Resistor and smoothing capacitor for amplifying excitation current detection voltage
AMP Excitation current detection voltage amplification circuit
Voltage input on the excitation current detection side of the Ei comparator
Driver for DRV-IDL pulse stimulation control transistor control
Output of IDL DRV-IDL
CMP-OUT CMP の出力
SS-IDL-OUT SS-IDL の出力
I-IDL パルスインダクターの励磁電流
T-OFF 励磁電流遮断区間
T-IDL 励磁電流導通区間
MAX-IDL 最大励磁電流
CMP-OUT CMP output
SS-IDL-OUT SS-IDL output
Excitation current of I-IDL pulse inductor
T-OFF excitation current cut-off section
T-IDL excitation current conduction section
MAX-IDL Maximum excitation current
V 発電パネルの出力電圧軸
I 発電パネルの出力電流軸
W 発電パネルの出力電力軸
IV1、IV2 IV特性
W1、W2 出力電流に対する出力電力特性
MPP1，MPP2 発電パネルから最大出力電力を引き出す点
V Output panel output voltage axis
I Output panel output current axis
W Output power axis of power generation panel
IV1, IV2 IV characteristics
Output power characteristics with respect to W1, W2 output current
MPP1, MPP2 The point that draws the maximum output power from the power generation panel
Claims (2)
設計的 とは装置の設計の際、装置の用途に合わせ、設計者が設計する部分の局所的仕様を本案発明の本質とかかわりなく、選択決定することを意味するものとし、
太陽光発電プラントの発電源である発電パネルまたは発電パネルの複数が直列接続されたものを発電パネルとし、
太陽光発電プラントの、直流電力を交流電力に変換し、送配電線に供給する装置を電力変換装置とし、
発電パネルの出力電流に対する出力電圧の特性をIV特性とし、
以上の用語を定義し、
発電パネルの出力端子が電力変換装置の直流入力端子に接続されているものとし、
発電パネルの出力端子が接続された電力変換装置の直流入力端子に接続し、発電パネルが出力する電力を使って、エネルギーは小さいが短時間に高密度のエネルギーを周期的に放出する機能をパルス刺激装置とし、
パルス刺激装置は内部の回路を動作させるに必要な電源回路を有し、電源回路のプラス側をプラス操作電源とし、マイナス側をマイナス操作電源とし、マイナス操作電源はパルス刺激装置のマイナス入出力に接続されているものとし、
パルス刺激装置は、発電パネルのプラス側に接続するところのプラス入出力端子と、
発電パネルのマイナス側に接続するところのマイナス入出力端子と、の2個の端子を有するものとし、
以上の条件は請求項総てに適用するものとし、
パルス刺激装置は、エネルギーを蓄積するキャパシターを有するものとし、そのキャパシターをストレージキャパシターとし、
ストレージキャパシターのマイナス端子はパルス刺激装置のマイナス入出力端子に接続されているものとし、
ストレージキャパシターは、発電パネルの発電素子内部のダイオード構造部の内部消費電流を増加させる、かまたは、発電電流の方向に対し、逆方向に電流を流すか、のいずれかができる程度にエネルギーを放出できるものとし、
そのエネルギー放出をパルス刺激とし、
一回につき、パルス刺激の時間は、時定数換算で、通常0.3マイクロ秒から１ミリ秒の範囲にあるものとし、最大でも30ミリ秒以下であるものとし、
パルス刺激装置は、ストレージ回路にエネルギーを蓄積させる機能を有するものとし、
ストレージ回路はインダクターとトランジスターとダイオードからなるものとし、
そのインダクターをストレージインダクターとし、
そのトランジスターをストレージトランジスターとし、
そのダイオードをストレージダイオードとし、
ストレージトランジスターはバイポーラー型もしくは電界効果型であるとし、
ストレージインダクターの一方はパルス刺激装置のプラス入出力端子に接続し、他の一方はパルス刺激トランジスターのコレクター端子もしくはソース端子に接続されているものとし、
パルス刺激トランジスターのエミッター端子もしくはドレイン端子はパルス刺激装置のマイナス入出力端子に接続されているものとし、
パルス刺激トランジスターのベース端子もしくはゲート端子は後述のストレージ発振回路の出力端子に接続されているものとし、
プラス操作電源とマイナス操作電源の間でスイッチ動作を繰り返す回路をストレージ発振回路とし、
ストレージインダクターと、ストレージトランジスターのコレクター端子もしくはソース端子との接続部からストレージキャパシターのプラス端子に向けて順方向にストレージダイオードを接続し、
ストレージキャパシターのマイナス端子はパルス刺激装置のマイナス入出力端子に接続されているものとし、
ストレージキャパシターのプラス端子の電圧を抵抗器で分圧し、コンデンサーで平滑した電圧を Es とし、
その分圧比をストレージ分圧比 Ks とし、
基準電圧 Ep と Es を比較する回路を後述のストレージ検出回路とし、
基準電圧は、ストレージキャパシターのマイナス端子の電位を基準として、パルス刺激装置のプラス入出力端子の電圧を抵抗器で分圧し、コンデンサーで平滑した電圧であるとし、
基準電圧を Ep とし、
その分圧比を基準電圧分圧比 Kp とし、
ストレージ電圧分圧比 Ks と基準電圧分圧比 Kp はあらかじめ設計的に決められた値、または、あらかじめ設計的に決められた方法で決定された値であるものとし、
ストレージキャパシターのプラス端子からパルス刺激装置のプラス端子に向けて、ストレージキャパシターに蓄積したエネルギーを放出するためのスイッチとして機能するトランジスターをパルス刺激トランジスターとし、
パルス刺激トランジスターは後述のパルス刺激制御回路によって制御されるものとし、
パルス刺激制御回路は、Es が Ep より大なる条件のストレージ回路の出力をもって
パルス刺激トランジスターを導通させ、ストレージキャパシターに蓄積したエネルギーを発電パネルに向けて放出するものとし、
ストレージ検出回路の出力は Es が Ep より大きくなるタイミングでストレージ発振回路の発振を停止させるものとし、
その停止区間を発進停止区間とし、
発振停止区間の終了をもってストレージ発振回路の発振を開始するものとし、
発振停止区間はあらかじめ設計的に決められた方法により決定された時間長であるものとし、
パルス刺激装置は発電パネルから受ける電圧がパルス刺激装置を駆動するに充分である限り、パルス刺激動作を繰り返すものとし、
ストレージキャパシターと
ストレージインダクターと
ストレージトランジスターと
ストレージ発振回路と
ストレージダイオードと
ストレージ検出回路と
パルス刺激トランジスターと
パルス刺激制御回路と
を有するところの、
発電パネルの光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率を改善する装置。 Regarding all the claims,
Design means to select and determine the local specifications of the part designed by the designer, regardless of the essence of the present invention, in accordance with the use of the device.
A power generation panel that is a power generation source of a photovoltaic power plant or a plurality of power generation panels connected in series is referred to as a power generation panel.
A device for converting direct-current power to alternating-current power in a photovoltaic power plant and supplying it to a transmission and distribution line is a power conversion device.
The characteristic of the output voltage with respect to the output current of the power generation panel is the IV characteristic,
Define these terms,
Assume that the output terminal of the power generation panel is connected to the DC input terminal of the power converter,
Connected to the DC input terminal of the power converter to which the output terminal of the power generation panel is connected, and uses the power output from the power generation panel to pulse the function of periodically releasing high-density energy in a short time with low energy A stimulator,
The pulse stimulator has a power supply circuit necessary for operating the internal circuit. The positive side of the power supply circuit is the positive operating power source, the negative side is the negative operating power source, and the negative operating power source is the negative input / output of the pulse stimulating device. It is assumed that it is connected
The pulse stimulator has a positive input / output terminal connected to the positive side of the power generation panel,
It has two terminals, a negative input / output terminal connected to the negative side of the power generation panel,
The above conditions apply to all claims,
The pulse stimulator has a capacitor for storing energy, and the capacitor is a storage capacitor.
The negative terminal of the storage capacitor is connected to the negative input / output terminal of the pulse stimulator,
The storage capacitor releases energy to the extent that it can either increase the internal current consumption of the diode structure inside the power generation element of the power generation panel, or allow the current to flow in the opposite direction to the direction of the power generation current. Be able to
The energy release is pulse stimulation,
The time of pulse stimulation at one time shall normally be in the range of 0.3 microseconds to 1 millisecond in terms of time constant, and at most 30 milliseconds or less,
The pulse stimulator shall have the function of storing energy in the storage circuit,
The storage circuit consists of an inductor, transistor and diode,
The inductor is a storage inductor,
The transistor is a storage transistor,
The diode is a storage diode,
The storage transistor is bipolar or field effect,
One of the storage inductors is connected to the positive input / output terminal of the pulse stimulator, and the other is connected to the collector terminal or source terminal of the pulse stimulator transistor,
The emitter or drain terminal of the pulse stimulation transistor shall be connected to the negative input / output terminal of the pulse stimulation device.
Assume that the base terminal or gate terminal of the pulse stimulation transistor is connected to the output terminal of the storage oscillation circuit described later,
The circuit that repeats the switch operation between the positive operation power supply and the negative operation power supply is a storage oscillation circuit.
Connect the storage diode in the forward direction from the connection between the storage inductor and the collector terminal or source terminal of the storage transistor toward the positive terminal of the storage capacitor,
The negative terminal of the storage capacitor is connected to the negative input / output terminal of the pulse stimulator,
The voltage of the positive terminal of the storage capacitor is divided by a resistor, and the voltage smoothed by the capacitor is Es,
The partial pressure ratio is the storage partial pressure ratio Ks,
The circuit that compares the reference voltages Ep and Es is the storage detection circuit described later.
The reference voltage is a voltage obtained by dividing the voltage of the positive input / output terminal of the pulse stimulating device with a resistor and smoothing it with the capacitor with reference to the potential of the negative terminal of the storage capacitor.
Let the reference voltage be Ep,
The voltage division ratio is defined as a reference voltage voltage division ratio Kp,
It is assumed that the storage voltage division ratio Ks and the reference voltage division ratio Kp are values determined in advance by design, or values determined by a method determined in advance by design.
From the positive terminal of the storage capacitor to the positive terminal of the pulse stimulator, the transistor that functions as a switch for releasing the energy stored in the storage capacitor is called a pulse stimulating transistor.
The pulse stimulation transistor is controlled by a pulse stimulation control circuit described later,
The pulse stimulation control circuit conducts the pulse stimulation transistor with the output of the storage circuit under the condition that Es is greater than Ep, and releases the energy stored in the storage capacitor toward the power generation panel.
The output of the storage detection circuit stops the oscillation of the storage oscillation circuit when Es becomes greater than Ep.
The stop section is the start stop section,
The storage oscillation circuit starts to oscillate at the end of the oscillation stop period.
The oscillation stop interval is assumed to be a time length determined by a method determined in advance by design.
The pulse stimulator shall repeat the pulse stimulation operation as long as the voltage received from the power generation panel is sufficient to drive the pulse stimulator,
A storage capacitor, a storage inductor, a storage transistor, a storage oscillation circuit, a storage diode, a storage detection circuit, a pulse stimulation transistor, and a pulse stimulation control circuit;
A device that improves the conversion efficiency of light generation panel from light energy to electrical energy.
パルスインダクターは一次巻線と二次巻線からなるものとし、
一次巻線の一方を一次プラス端子、他方を一次マイナス端子とし、
一次プラス端子にプラス電位を、一次マイナス端子にマイナス電位を加えたときに、二次巻線のプラス電位となる端子を二次プラス端子とし、マイナス電位となる端子を二次マイナス端子とし、
一次プラス端子は、パルス刺激装置のプラス入出力端子に接続されているものとし、
一次マイナス端子は、後述の パルス刺激トランジスター のコレクター端子もしくはソース端子に接続されているものとし、パルス刺激トランジスターのエミッター端子もしくはドレイン端子はパルス刺激装置のマイナス入出力端子に接続されているものとし、
パルス刺激トランジスターはバイポーラートランジスターもしくは電界効果トランジスターで構成し、パルスインダクターの一次マイナス端子とパルス刺激装置のマイナス入出力端子を接断する機能を持つものとし、
パルスインダクターの二次プラス端子は、ダイオードを介してパルス刺激装置のプラス入出力端子に向かって電流を流す方向に接続されているものとし、
そのダイオードをパルス刺激ダイオードとし、
パルスインダクターの二次マイナス端子はパルス刺激装置のマイナス入出力端子に接続されているものとし、
パルスインダクターに蓄積された磁気エネルギーは、短時間ではあるが、発電パネルの発電素子内部のダイオード構造部の内部消費電流を増加させる、かまたは、発電電流に対し、逆方向に電流を流すか、のいずれかができる程度にエネルギーを放出できるものとし、
一回につきエネルギーを放出する時間は、時定数換算で、通常0.3マイクロ秒から１ミリ秒の範囲にあるものとし、最大でも30ミリ秒以下であるものとし、
パルス刺激トランジスターのベース端子もしくはゲート端子は後述のシングルショットマルチバイブレーターの出力信号でドライブ回路を介して駆動されるものとし、
パルス刺激トランジスターのエミッターもしくはドレイン端子からパルス刺激装置のマイナス入出力端子へ流れる電流をパルスインダクター励磁電流とし、
パルスインダクター励磁電流を検出する回路を励磁電流検出回路とし、
励磁電流検出回路の出力は電圧であるものとし、その電圧に対応する検出電圧を Ei とし、
励磁電流に対する励磁電流検出電圧の比を 励磁電流検出比 Ki とし、
後述の基準電圧 Ep と Es を比較する回路を最大励磁電流検出回路とし、
基準電圧は、パルス刺激装置のプラス入出力端子の電圧を抵抗器で分圧し、コンデンサーで平滑した電圧であるものとし、
基準電圧はパルス刺激装置のマイナス入出力端子の電位を基準として、パルス刺激装置のプラス入出力端子の電圧を抵抗器で分圧し、コンデンサーで平滑した電圧であるとし、
その分圧比を Kp とし、
励磁電流検出比 Ki と基準電圧分圧比 Kp はあらかじめ設計的に決められた方法で決定された値であるものとし、
基準電圧を Ep とし、
パルス刺激トランジスターは後述のパルス刺激制御回路によって制御されるものとし、
パルス刺激制御回路は、 Ei が Ep より大なることを検出する 条件でもって、シングルショットマルチバイブレーターを駆動し、その出力をもって、パルス刺激トランジスターを遮断させ、パルスインダクターに蓄積した磁気エネルギーを発電パネルに向けて放出するものとし、
パルス刺激制御回路は、パルス刺激トランジスターを遮断する時間を制御するものとし、その時間をパルス刺激遮断時間とし、
パルス刺激遮断時間はあらかじめ設計的に決められた値、または、あらかじめ設計的に決められた方法で決定された値であるものとし、
パルス刺激制御回路はシングルショットマルチバイブレーターの出力がパルス刺激トランジスターの遮断の終了をもってパルス刺激トランジスターを導通させパルスインダクターに励磁電流を流しはじめるものとし、
パルス刺激装置は発電パネルから受ける電圧がパルス刺激装置を駆動するに充分である限り、パルス刺激動作を繰り返すものとし、
パルスインダクターと
パルス刺激トランジスターと
パルス刺激ダイオードと
励磁電流検出回路と
パルス刺激制御回路と
を有するところの、
発電パネルの光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率を改善する装置。
The pulse stimulator has an inductor that stores magnetic energy, and the inductor is a pulse inductor.
The pulse inductor shall consist of a primary winding and a secondary winding,
One of the primary windings is the primary plus terminal, the other is the primary minus terminal,
When a positive potential is applied to the primary positive terminal and a negative potential is applied to the primary negative terminal, the terminal that becomes the positive potential of the secondary winding is the secondary positive terminal, the terminal that is the negative potential is the secondary negative terminal,
The primary positive terminal shall be connected to the positive input / output terminal of the pulse stimulator,
The primary negative terminal shall be connected to the collector terminal or source terminal of the pulse stimulation transistor described later, and the emitter terminal or drain terminal of the pulse stimulation transistor shall be connected to the negative input / output terminal of the pulse stimulation device.
The pulse stimulation transistor is composed of a bipolar transistor or a field effect transistor, and has a function of connecting and disconnecting the primary negative terminal of the pulse inductor and the negative input / output terminal of the pulse stimulation device,
The secondary positive terminal of the pulse inductor is assumed to be connected in the direction of current flow through the diode toward the positive input / output terminal of the pulse stimulator,
The diode is a pulse stimulating diode,
The secondary negative terminal of the pulse inductor shall be connected to the negative input / output terminal of the pulse stimulator,
Whether the magnetic energy accumulated in the pulse inductor increases the internal current consumption of the diode structure inside the power generation element of the power generation panel, or the current flows in the opposite direction to the power generation current, although it is a short time. , The energy can be released to the extent that either
The time for releasing energy at one time is normally in the range of 0.3 microseconds to 1 millisecond in terms of time constant, and at most 30 milliseconds or less,
The base terminal or gate terminal of the pulse stimulation transistor shall be driven via the drive circuit with the output signal of the single shot multivibrator described later,
The current that flows from the emitter or drain terminal of the pulse stimulation transistor to the negative input / output terminal of the pulse stimulation device is the pulse inductor excitation current,
The circuit that detects the pulse inductor excitation current is the excitation current detection circuit.
The output of the excitation current detection circuit is assumed to be a voltage, the detection voltage corresponding to that voltage is Ei,
The ratio of the excitation current detection voltage to the excitation current is defined as the excitation current detection ratio Ki.
The circuit that compares the reference voltages Ep and Es described later is the maximum excitation current detection circuit.
The reference voltage is a voltage obtained by dividing the voltage at the positive input / output terminal of the pulse stimulator with a resistor and smoothing it with a capacitor.
The reference voltage is a voltage obtained by dividing the voltage of the positive input / output terminal of the pulse stimulating device with a resistor and smoothing it with a capacitor, based on the potential of the negative input / output terminal of the pulse stimulating device.
The partial pressure ratio is Kp,
The excitation current detection ratio Ki and the reference voltage division ratio Kp are values determined by a method determined in advance by design.
Let the reference voltage be Ep,
The pulse stimulation transistor is controlled by a pulse stimulation control circuit described later,
The pulse stimulation control circuit drives the single-shot multivibrator under the condition that Ei is greater than Ep, and with that output, the pulse stimulation transistor is shut off and the magnetic energy stored in the pulse inductor is generated by the power generation panel. Shall be released towards
The pulse stimulation control circuit controls the time to block the pulse stimulation transistor, and the time is the pulse stimulation blocking time,
The pulse stimulation interruption time is a value determined in advance by design or a value determined by a method determined in advance by design.
The pulse stimulation control circuit assumes that the output of the single shot multivibrator starts to flow the excitation current to the pulse inductor by turning on the pulse stimulation transistor at the end of the cutoff of the pulse stimulation transistor,
The pulse stimulator shall repeat the pulse stimulation operation as long as the voltage received from the power generation panel is sufficient to drive the pulse stimulator,
A pulse inductor, a pulse stimulation transistor, a pulse stimulation diode, an excitation current detection circuit, and a pulse stimulation control circuit,
A device that improves the conversion efficiency of light generation panel from light energy to electrical energy.
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