[実施の形態1]
図2に、本実施の形態に係る電力変換装置を含むシステムの機能ブロック図を示す。すなわち、図2に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池100と、太陽電池100からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置1000と、電力変換装置1000の出力に接続されている負荷蓄電池300及び様々な負荷A乃至Cなどとを有する。太陽電池100及び負荷蓄電池300は、従来と同じである。また、負荷A乃至Cは、D/Dコンバータ回路付きの装置やD/Aインバータ回路付きの装置などであり、これらも従来と同じである。なお、太陽電池100は一例であって、例えば風力発電機などの他の自然エネルギー発電機であってもよい。[Embodiment 1]
In FIG. 2, the functional block diagram of the system containing the power converter device which concerns on this Embodiment is shown. That is, the system shown in FIG. 2 is a solar cell system, and is connected to the output of the solar cell 100, the power conversion device 1000 that performs power conversion on the output from the solar cell 100, and the output of the power conversion device 1000. A load storage battery 300 and various loads A to C. The solar cell 100 and the load storage battery 300 are the same as the conventional one. Further, the loads A to C are a device with a D / D converter circuit, a device with a D / A inverter circuit, and the like, and these are the same as conventional ones. Note that the solar cell 100 is an example, and may be another natural energy generator such as a wind power generator.
電力変換装置1000は、(A)太陽電池100からの出力電圧をDC/DC変換するD/Dコンバータ回路110と、(B)D/Dコンバータ回路110の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する出力電圧検出回路120と、(C)負荷蓄電池300に流れる電流を検出する蓄電池充電電流検出回路130と、(D)負荷蓄電池300に対する充電電圧を検出する蓄電池電圧検出回路140と、(E)蓄電池充電電流検出回路130からの出力と蓄電池電圧検出回路140からの出力とに応じて制御切換えの指示を出力する制御切換回路150と、(F)蓄電池充電電流検出回路130からの出力に応じてD/Dコンバータ回路110に対して定電流制御を行う定電流制御回路160と、(G)出力電圧検出回路120からの出力に応じて、最大電力点追跡(MPPT:Maximum Power Point Tracking)を行うようにD/Dコンバータ回路110の制御を行う電圧制御回路170と、(H)制御切換回路150からの指示に応じて電圧制御回路170又は定電流制御回路160からの出力をD/Dコンバータ回路110に出力する切換回路180とを有する。
The power conversion apparatus 1000 includes (A) a D / D converter circuit 110 that DC / DC converts an output voltage from the solar battery 100, and (B) an output signal having a voltage corresponding to the output voltage of the D / D converter circuit 110. An output voltage detection circuit 120 for outputting, (C) a storage battery charging current detection circuit 130 for detecting a current flowing in the load storage battery 300, (D) a storage battery voltage detection circuit 140 for detecting a charging voltage for the load storage battery 300, and (E ) A control switching circuit 150 that outputs a control switching instruction according to the output from the storage battery charging current detection circuit 130 and the output from the storage battery voltage detection circuit 140; and (F) according to the output from the storage battery charging current detection circuit 130. A constant current control circuit 160 for performing constant current control on the D / D converter circuit 110 and (G) an output from the output voltage detection circuit 120. A voltage control circuit 170 for controlling the D / D converter circuit 110 so as to perform maximum power point tracking (MPPT), and (H) a voltage control circuit in accordance with an instruction from the control switching circuit 150 170 or a switching circuit 180 that outputs the output from the constant current control circuit 160 to the D / D converter circuit 110.
次に、図3(a)に、リチウムイオン二次電池の充電方式の一例を示す。図3(a)において、横軸は時間であり、縦軸は充電電圧又は電流を表す。図3(a)から分かるように、充電電流を満充電になるまで一定に制御する。この際、電圧は図示するようなカーブを描きながら上昇する。一方、満充電になると充電電圧を一定となるように制御する。そうすると、充電電流は急激に減少することになる。同様に、図3(b)に、制御弁式鉛蓄電池の充電方式の一例を示す。図3(a)と同様に、図3(b)でも、横軸は時間であり、縦軸は充電電圧又は電流を表す。基本的に、鉛蓄電池もリチウムイオン二次電池と同様の方式で充電する。
Next, FIG. 3A shows an example of a charging method for a lithium ion secondary battery. In FIG. 3A, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents charging voltage or current. As can be seen from FIG. 3A, the charging current is controlled to be constant until the battery is fully charged. At this time, the voltage rises while drawing a curve as shown. On the other hand, when the battery is fully charged, the charging voltage is controlled to be constant. As a result, the charging current rapidly decreases. Similarly, FIG. 3B shows an example of a charging method for a control valve type lead-acid battery. Similar to FIG. 3A, also in FIG. 3B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents charging voltage or current. Basically, lead-acid batteries are charged in the same manner as lithium ion secondary batteries.
負荷蓄電池300のこのような充電方法と太陽電池100の供給電力状態とを勘案すると、図4に示すような制御切換を行えば効率的に蓄電を行うことができるようになる。すなわち、太陽電池100の発電電力が十分である場合(発電電力充足の場合)であって負荷蓄電池300が満充電状態であれば、定電圧制御を行う。但し、満充電時電圧が電圧制御の目標電圧の場合にはMPPTは動作しない。また、太陽電池100の発電電力が十分である場合(発電電力充足の場合)であって負荷蓄電池300が充電中(すなわち充電未完了)であれば、定電流制御を行う。すなわち、太陽電池100から十分な電力が供給されている場合には、満充電になった場合と満充電でなくなった場合とに、図4の双方向矢印Aに示すように制御を切換える。
Considering such a charging method of the load storage battery 300 and the power supply state of the solar battery 100, it is possible to efficiently store electricity by performing control switching as shown in FIG. That is, constant voltage control is performed when the generated power of the solar battery 100 is sufficient (when the generated power is satisfied) and the load storage battery 300 is fully charged. However, the MPPT does not operate when the full-charge voltage is the target voltage for voltage control. Further, when the generated power of the solar battery 100 is sufficient (when the generated power is satisfied) and the load storage battery 300 is being charged (that is, charging is not completed), constant current control is performed. That is, when sufficient power is supplied from the solar battery 100, the control is switched as shown by the bidirectional arrow A in FIG. 4 between when the battery is fully charged and when it is not fully charged.
さらに、太陽電池100の発電電力が十分ない場合(発電電力不足の場合)であって負荷蓄電池300が満充電状態であれば、MPPTを伴う定電圧制御を行う。また、太陽電池100の発電電力が十分ない場合(発電電力不足の場合)であって負荷蓄電池300が充電中(すなわち充電未完了)であれば、MPPTを伴う定電圧制御を行う。このように、太陽電池100の発電電力が十分ない場合(発電電力不足の場合)には、制御の切換えは不要となっている。
Furthermore, when the generated power of the solar battery 100 is not sufficient (when the generated power is insufficient) and the load storage battery 300 is fully charged, constant voltage control with MPPT is performed. Further, when the generated power of the solar battery 100 is insufficient (when the generated power is insufficient) and the load storage battery 300 is being charged (that is, charging is not completed), constant voltage control with MPPT is performed. Thus, when the generated power of the solar cell 100 is not sufficient (when the generated power is insufficient), it is not necessary to switch control.
しかし、負荷蓄電池300に対して充電中である場合には、太陽電池100の発電電力が十分ある場合と十分ない場合とで、図4の双方向矢印Bに示すように制御を切換える。特に、双方向矢印Bで示す制御の切換は、充電中であるため適切に切換えることにより、充電が効率よく行われるようになる。
However, when the load storage battery 300 is being charged, the control is switched as shown by the bidirectional arrow B in FIG. 4 depending on whether the generated power of the solar battery 100 is sufficient or not. In particular, since the control switching indicated by the bidirectional arrow B is being charged, the charging is efficiently performed by switching appropriately.
次に、図2に示した電力変換装置1000の動作を説明する。蓄電池電圧検出回路140は、負荷蓄電池300の充電電圧を検出し、当該充電電圧に応じた電圧の信号を制御切換回路150に出力する。また、蓄電池充電電流検出回路130は、負荷蓄電池300の充電電流の電流値を検出し、当該電流値に応じた電圧の信号を制御切換回路150及び定電流制御回路160に出力する。
Next, the operation of the power conversion apparatus 1000 shown in FIG. 2 will be described. The storage battery voltage detection circuit 140 detects the charging voltage of the load storage battery 300 and outputs a voltage signal corresponding to the charging voltage to the control switching circuit 150. The storage battery charging current detection circuit 130 detects the current value of the charging current of the load storage battery 300 and outputs a voltage signal corresponding to the current value to the control switching circuit 150 and the constant current control circuit 160.
制御切換回路150は、少なくとも蓄電池電圧検出回路140からの出力から、充電中であることが分かると、蓄電池充電電流検出回路130からの出力が所定の電流値未満の状態であることを示しているか又は所定の電流値以上の状態であることを示しているかを確認する。太陽電池100から供給される電力が十分あれば、蓄電池充電電流検出回路130からの出力が所定の電流値以上の状態であることを示すので、定電流制御を実施すべく、制御切換回路150は、切換回路180に、定電流制御回路160からの出力をD/Dコンバータ回路110へ出力させるように指示する。切換回路180は、この指示に応じて、定電流制御回路160からの出力をD/Dコンバータ回路110に出力するようにスイッチングを行う。
If the control switching circuit 150 indicates that charging is in progress from at least the output from the storage battery voltage detection circuit 140, indicates that the output from the storage battery charging current detection circuit 130 is in a state of less than a predetermined current value. Alternatively, it is confirmed whether or not the current state is equal to or greater than a predetermined current value. If the electric power supplied from the solar battery 100 is sufficient, it indicates that the output from the storage battery charging current detection circuit 130 is in a state of a predetermined current value or more. Therefore, the control switching circuit 150 is required to perform constant current control. The switching circuit 180 is instructed to output the output from the constant current control circuit 160 to the D / D converter circuit 110. In response to this instruction, the switching circuit 180 performs switching so as to output the output from the constant current control circuit 160 to the D / D converter circuit 110.
定電流制御回路160は、蓄電池充電電流検出回路130からの出力に応じて、一定の電流が蓄電池充電電流検出回路130で検出された値に応じてD/Dコンバータ回路110に対して制御を行う。
The constant current control circuit 160 controls the D / D converter circuit 110 according to the value detected by the storage battery charging current detection circuit 130 according to the output from the storage battery charging current detection circuit 130. .
一方、太陽電池100から供給される電力が不足していると、蓄電池充電電流検出回路130からの出力が所定の電流値未満の状態であることを示す。これによって、MPPTを伴う定電圧制御を実施すべく、制御切換回路150は、切換回路180に、電圧制御回路170からの出力をD/Dコンバータ回路110へ出力させるように指示する。切換回路180は、この指示に応じて、電圧制御回路170からの出力をD/Dコンバータ回路110に出力するようにスイッチングを行う。
On the other hand, if the power supplied from the solar battery 100 is insufficient, the output from the storage battery charging current detection circuit 130 is in a state of less than a predetermined current value. Accordingly, the control switching circuit 150 instructs the switching circuit 180 to output the output from the voltage control circuit 170 to the D / D converter circuit 110 in order to perform constant voltage control with MPPT. In response to this instruction, the switching circuit 180 performs switching so as to output the output from the voltage control circuit 170 to the D / D converter circuit 110.
電圧制御回路170は、出力電圧検出回路120などからの出力を用いて、MPPTを行うように、D/Dコンバータ回路110に対して制御を行う。本実施の形態における電圧制御回路170は、どのような回路であってもよい。以下の実施の形態で具体的に述べるような回路を採用するようにしても良い。
The voltage control circuit 170 controls the D / D converter circuit 110 so as to perform MPPT using the output from the output voltage detection circuit 120 or the like. The voltage control circuit 170 in the present embodiment may be any circuit. A circuit as specifically described in the following embodiment may be employed.
なお、例えば図3(a)及び(b)から、蓄電池電圧検出回路140からの出力信号の電圧が、予め定められた電圧未満であれば充電中であるとみなし、予め定められた電圧以上であれば満充電状態であるとみなすようにしてもよい。
For example, from FIGS. 3A and 3B, if the voltage of the output signal from the storage battery voltage detection circuit 140 is less than a predetermined voltage, it is considered that charging is in progress, and the voltage is equal to or higher than the predetermined voltage. If there is, it may be considered that the battery is fully charged.
また、制御切換回路150は、少なくとも蓄電池充電電流検出回路130の出力から、太陽電池100から供給される電力が十分にあることが分かると、蓄電池電圧検出回路140からの出力が所定の電圧未満であることを示しているか又は所定の電圧以上であることを示しているかを確認する。満充電である場合には、蓄電池電圧検出回路140からの出力が所定の電圧以上であることを示すので、MPPTを伴う定電圧制御を実施すべく、制御切換回路150は、切換回路180に、電圧制御回路170からの出力をD/Dコンバータ回路110へ出力させるように指示する。切換回路180は、この指示に応じて、電圧制御回路170からの出力をD/Dコンバータ回路110に出力するようにスイッチングを行う。
In addition, when the control switching circuit 150 finds that the power supplied from the solar battery 100 is sufficient from at least the output of the storage battery charging current detection circuit 130, the output from the storage battery voltage detection circuit 140 is less than a predetermined voltage. It is confirmed whether or not it indicates that the voltage is higher than a predetermined voltage. When the battery is fully charged, it indicates that the output from the storage battery voltage detection circuit 140 is equal to or higher than a predetermined voltage. Therefore, in order to perform constant voltage control with MPPT, the control switching circuit 150 includes a switching circuit 180, Instructs the D / D converter circuit 110 to output the output from the voltage control circuit 170. In response to this instruction, the switching circuit 180 performs switching so as to output the output from the voltage control circuit 170 to the D / D converter circuit 110.
一方、満充電でなく充電中である場合には、蓄電池電圧検出回路140からの出力が所定の電圧未満であることを示す。これによって、定電流制御を実施すべく、制御切換回路150は、切換回路180に、定電流制御回路160からの出力をD/Dコンバータ回路110へ出力させるように指示する。切換回路180は、この指示に応じて、定電流制御回路160からの出力をD/Dコンバータ回路110に出力するようにスイッチングを行う。
On the other hand, when the battery is not fully charged but is being charged, it indicates that the output from the storage battery voltage detection circuit 140 is less than a predetermined voltage. Accordingly, the control switching circuit 150 instructs the switching circuit 180 to output the output from the constant current control circuit 160 to the D / D converter circuit 110 in order to perform constant current control. In response to this instruction, the switching circuit 180 performs switching so as to output the output from the constant current control circuit 160 to the D / D converter circuit 110.
なお、例えば、蓄電池充電電流検出回路130からの出力信号の電圧が、予め定められた電圧以上(すなわち所定の電流値以上)であれば、太陽電池100からの電力供給が十分であるとみなし、予め定められた電圧未満(すなわち所定の電流値未満)であれば電力不足であるとみなすようにしてもよい。
In addition, for example, if the voltage of the output signal from the storage battery charging current detection circuit 130 is equal to or higher than a predetermined voltage (that is, a predetermined current value or higher), the power supply from the solar cell 100 is regarded as sufficient, If it is less than a predetermined voltage (that is, less than a predetermined current value), it may be considered that power is insufficient.
このような制御の切換を実施することによって、効率的に蓄電池への蓄電が可能となる。
By performing such control switching, it is possible to efficiently store electricity in the storage battery.
[実施の形態1の変形例]
例えば、図2の電圧制御回路170に、図5に示すような回路を採用するようにしてもよい。すなわち、電圧制御回路170は、出力電圧検出回路120の出力信号の電圧と基準電圧との差に応じて、切換回路180への指示信号を出力する。その構成は、D/Dコンバータ回路110を制御する定電圧制御回路1712と、定電圧制御回路1712による制御にも拘わらず出力電圧検出回路120の出力信号の電圧が低下すると、出力電圧検出回路120の出力信号の電圧と基準電圧との電位差を強制的に狭める調整回路1711と、を有する。[Modification of Embodiment 1]
For example, a circuit as shown in FIG. 5 may be adopted for the voltage control circuit 170 in FIG. That is, the voltage control circuit 170 outputs an instruction signal to the switching circuit 180 according to the difference between the voltage of the output signal of the output voltage detection circuit 120 and the reference voltage. The configuration is that the constant voltage control circuit 1712 that controls the D / D converter circuit 110 and the output voltage detection circuit 120 when the voltage of the output signal of the output voltage detection circuit 120 decreases despite the control by the constant voltage control circuit 1712. And an adjustment circuit 1711 for forcibly narrowing the potential difference between the output signal voltage and the reference voltage.
太陽電池100のような最大電力点を有する直流電源の場合、定電圧制御回路1712が、太陽電池100の電力供給能力を超えて電力を引き出そうとしてD/Dコンバータ回路110を駆動する。そうすると、定電圧制御回路1712による制御にも拘わらずD/Dコンバータ回路110の出力電圧が低下して、出力電圧検出回路120の出力信号の電圧も低下する。
In the case of a DC power supply having a maximum power point such as the solar battery 100, the constant voltage control circuit 1712 drives the D / D converter circuit 110 in an attempt to extract power beyond the power supply capability of the solar battery 100. As a result, the output voltage of the D / D converter circuit 110 is lowered despite the control by the constant voltage control circuit 1712, and the voltage of the output signal of the output voltage detection circuit 120 is also lowered.
このように出力電圧検出回路120の出力信号の電圧が低下すると、調整回路1711は、出力電圧検出回路120の出力信号の電圧と基準電圧との電位差を強制的に狭める。そうすると、定電圧制御回路1712は、自らの制御の効果が現れたと判断して、D/Dコンバータ回路110の駆動を、出力電圧検出回路120の出力信号の電圧低下前程度の状態に戻す。すなわち、D/Dコンバータ回路110の目標出力電圧があたかも引き下げられたような現象が生じる。そうすると、太陽電池100から引き出す電力もその電力供給能力よりも減少するので、D/Dコンバータ回路110の出力電圧は上昇することになる。
Thus, when the voltage of the output signal of the output voltage detection circuit 120 decreases, the adjustment circuit 1711 forcibly narrows the potential difference between the voltage of the output signal of the output voltage detection circuit 120 and the reference voltage. Then, the constant voltage control circuit 1712 determines that the effect of its own control has appeared, and returns the drive of the D / D converter circuit 110 to the state before the voltage drop of the output signal of the output voltage detection circuit 120. That is, a phenomenon occurs in which the target output voltage of the D / D converter circuit 110 is lowered. As a result, the power drawn from the solar cell 100 is also reduced below its power supply capability, so that the output voltage of the D / D converter circuit 110 rises.
このような動作が繰り返されて、太陽電池100の最大電力点の追跡が行われる。また、このような電力変換装置は、マイクロプロセッサやDSPなどの高価な素子を用いずに構成できるため、安価に回路を製作できる。
Such an operation is repeated to track the maximum power point of the solar cell 100. In addition, since such a power conversion device can be configured without using expensive elements such as a microprocessor and a DSP, a circuit can be manufactured at low cost.
[実施の形態2]
図6に第2の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図を示す。すなわち、図6に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池100と、太陽電池100からの出力電力を検出する電力検出回路200と、太陽電池100からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置3000と、電力変換装置3000からの出力で負荷蓄電池300に対する充放電制御及び電力変換装置3000で必要となる信号の出力を行う蓄電池充放電制御回路400と、蓄電池充放電制御回路400の出力に接続されている負荷蓄電池300及び様々な負荷A乃至Cなどとを有する。太陽電池100及び負荷蓄電池300は、従来と同じである。また、負荷A乃至Cも第1の実施の形態と同じである。[Embodiment 2]
FIG. 6 shows a functional block diagram of a system according to the second embodiment. That is, the system shown in FIG. 6 is a solar cell system, and performs power conversion on the solar cell 100, a power detection circuit 200 that detects output power from the solar cell 100, and an output from the solar cell 100. Of the power conversion device 3000, the storage battery charge / discharge control circuit 400 that performs charge / discharge control for the load storage battery 300 and the output of signals required by the power conversion device 3000 by the output from the power conversion device 3000, and the storage battery charge / discharge control circuit 400 A load storage battery 300 connected to the output and various loads A to C are included. The solar cell 100 and the load storage battery 300 are the same as the conventional one. Also, the loads A to C are the same as those in the first embodiment.
電力検出回路200は、太陽電池100からの出力電圧を検出する太陽電池電圧検出回路201と、太陽電池100からの出力電流を検出する太陽電池電流検出回路202と、太陽電池電圧検出回路201と太陽電池電流検出回路202との出力から電力を算出する電力算出回路203と、電力算出回路203によって算出された電力の値を格納するメモリ回路204と、電力算出回路203により算出された電力の値とメモリ回路204に格納された1単位時間前の電力値とから電力変化量を算出する電力変化量算出回路205とを有する。
The power detection circuit 200 includes a solar cell voltage detection circuit 201 that detects an output voltage from the solar cell 100, a solar cell current detection circuit 202 that detects an output current from the solar cell 100, a solar cell voltage detection circuit 201, and a solar cell. A power calculation circuit 203 that calculates power from the output of the battery current detection circuit 202, a memory circuit 204 that stores a power value calculated by the power calculation circuit 203, and a power value calculated by the power calculation circuit 203 A power change amount calculation circuit 205 that calculates a power change amount from the power value one unit time before stored in the memory circuit 204;
また、電力変換装置3000は、太陽電池100からの出力電圧をDC/DC変換するD/Dコンバータ回路310と、D/Dコンバータ回路310の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する出力電圧検出回路320と、出力電圧検出回路320の出力信号の電圧と基準電圧との差に応じた信号を生成する電圧誤差検出回路350と、電力変化量算出回路205からの出力に応じて初期基準電圧を調整して調整後の基準電圧を電圧誤差検出回路350に出力する基準電圧調整回路360と、蓄電池充放電制御回路400からの蓄電池充電電流についての出力と基準電流値との差に応じて電圧の信号を生成する電流誤差検出回路340と、蓄電池充放電制御回路400からの制御切換信号に応じて電流誤差検出回路340又は電圧誤差検出回路350の出力を切換える切換回路370と、電流誤差検出回路340又は電圧誤差検出回路350からの出力に応じてD/Dコンバータ回路310の駆動信号を生成してD/Dコンバータ回路310に出力する駆動信号発生回路330とを有する。
The power conversion device 3000 also includes a D / D converter circuit 310 that DC / DC converts the output voltage from the solar battery 100, and an output voltage that outputs an output signal having a voltage corresponding to the output voltage of the D / D converter circuit 310. A detection circuit 320, a voltage error detection circuit 350 that generates a signal corresponding to the difference between the voltage of the output signal of the output voltage detection circuit 320 and the reference voltage, and an initial reference voltage according to the output from the power variation calculation circuit 205 The reference voltage adjustment circuit 360 that outputs the adjusted reference voltage to the voltage error detection circuit 350, and the voltage according to the difference between the output of the storage battery charging current from the storage battery charge / discharge control circuit 400 and the reference current value A current error detection circuit 340 for generating a current error signal and a current error detection circuit 340 or a voltage error detection according to a control switching signal from the storage battery charge / discharge control circuit 400 In response to the output from the switching circuit 370 for switching the output of the path 350 and the current error detection circuit 340 or the voltage error detection circuit 350, a drive signal for the D / D converter circuit 310 is generated and output to the D / D converter circuit 310. Drive signal generation circuit 330.
蓄電池充放電制御回路400は、蓄電池に対する供給電圧を検出する蓄電池電圧検出回路410と、蓄電池電圧検出回路410からの出力に応じて負荷蓄電池300に対する満充電保護動作を実施する満充電保護回路420と、蓄電池電圧検出回路410からの出力に応じて負荷蓄電池300の過放電保護動作を実施する過放電保護回路430と、負荷蓄電池300に流れる電流を検出する蓄電池充電電流検出回路450と、満充電保護回路420からの出力及び蓄電池充電電流検出回路450からの出力に応じて定電流制御と定電圧制御とを切換えるための信号を出力する制御切換回路440とを有する。
The storage battery charge / discharge control circuit 400 includes a storage battery voltage detection circuit 410 that detects a supply voltage to the storage battery, and a full charge protection circuit 420 that performs a full charge protection operation for the load storage battery 300 according to an output from the storage battery voltage detection circuit 410. The overdischarge protection circuit 430 that performs the overdischarge protection operation of the load storage battery 300 according to the output from the storage battery voltage detection circuit 410, the storage battery charge current detection circuit 450 that detects the current flowing through the load storage battery 300, and the full charge protection And a control switching circuit 440 that outputs a signal for switching between constant current control and constant voltage control in accordance with the output from the circuit 420 and the output from the storage battery charging current detection circuit 450.
上で述べた電力検出回路200と基準電圧調整回路360と電圧誤差検出回路350と駆動信号発生回路330とにより、MPPTを実現する電圧制御回路が構成される。また、電流誤差検出回路340と駆動信号発生回路330とにより、定電流制御回路が構成される。
The power detection circuit 200, the reference voltage adjustment circuit 360, the voltage error detection circuit 350, and the drive signal generation circuit 330 described above constitute a voltage control circuit that realizes MPPT. The current error detection circuit 340 and the drive signal generation circuit 330 constitute a constant current control circuit.
次に、図6に示した電力検出回路200の動作について説明する。太陽電池電圧検出回路201は、太陽電池100からの出力電圧Vpvを検出し、電力算出回路203に出力する。太陽電池電流検出回路202は、太陽電池100からの出力電流Ipvを検出し、電力算出回路203に出力する。電力算出回路203は、電力Po=電圧Vpv×電流Ipvを算出して、メモリ回路204に格納すると共に、電力変化量算出回路205に出力する。なお、電力算出回路203は、A/D変換回路を含んでおり、電力Poをディジタル値として算出する。電力変化量算出回路205は、今回算出された電力Poとメモリ回路204に格納されている1単位時間前の電力P1との差ΔP=Po−P1を算出し、当該ΔPを基準電圧調整回路360に出力する。
Next, the operation of the power detection circuit 200 shown in FIG. 6 will be described. The solar cell voltage detection circuit 201 detects the output voltage Vpv from the solar cell 100 and outputs it to the power calculation circuit 203. The solar cell current detection circuit 202 detects the output current Ipv from the solar cell 100 and outputs it to the power calculation circuit 203. The power calculation circuit 203 calculates power Po = voltage Vpv × current Ipv, stores it in the memory circuit 204, and outputs it to the power change amount calculation circuit 205. The power calculation circuit 203 includes an A / D conversion circuit and calculates the power Po as a digital value. The power change amount calculation circuit 205 calculates a difference ΔP = Po−P1 between the power Po calculated this time and the power P1 one unit time before stored in the memory circuit 204, and uses the ΔP as the reference voltage adjustment circuit 360. Output to.
次に、電力変換装置3000の動作について説明する。電力変換装置3000の基準電圧調整回路360は、電力変化量算出回路205から受け取ったΔPに基づき基準電圧を算出し、当該基準電圧を電圧誤差検出回路350に出力する。
Next, the operation of the power conversion device 3000 will be described. The reference voltage adjustment circuit 360 of the power conversion device 3000 calculates a reference voltage based on ΔP received from the power change amount calculation circuit 205 and outputs the reference voltage to the voltage error detection circuit 350.
より詳細には、基準電圧調整回路360は、ΔP>0であれば、基準電圧値V_Vref=V_Vref+f(|ΔP|)×固定電圧変化量ΔVrefを算出し、当該基準電圧V_Vrefを電圧誤差検出回路350に出力する。なお、f(|ΔP|)は、例えば図7に示すような関数である。図7の例では、関数fは、例えば|ΔP|に比例する関数であったり、|ΔP|の二次関数であったりする。他の関数を採用しても良い。ここでは、f(|ΔP|)をゲインとして当該ゲインと固定電圧変化量ΔVrefとの積を直前の基準電圧値V_Vrefに加算することによって次の基準電圧値V_Vrefが算出される。基準電圧調整回路360は、D/A変換回路を有しており、このD/A変換回路から基準電圧V_Vrefの信号を生成して、電圧誤差検出回路350に出力する。なお、基準電圧調整回路360は、初期的にV_Vref=初期基準電圧Vref_0を出力するようになっている。また、基準電圧V_Vrefの最大値は初期基準電圧Vref_0であるものとする。
More specifically, if ΔP> 0, the reference voltage adjustment circuit 360 calculates the reference voltage value V_Vref = V_Vref + f (| ΔP |) × fixed voltage change amount ΔVref, and uses the reference voltage V_Vref as the voltage error detection circuit 350. Output to. Note that f (| ΔP |) is, for example, a function as shown in FIG. In the example of FIG. 7, the function f is, for example, a function proportional to | ΔP | or a quadratic function of | ΔP |. Other functions may be adopted. Here, the next reference voltage value V_Vref is calculated by adding f (| ΔP |) as a gain and adding the product of the gain and the fixed voltage change amount ΔVref to the immediately preceding reference voltage value V_Vref. The reference voltage adjustment circuit 360 includes a D / A conversion circuit, generates a signal of the reference voltage V_Vref from the D / A conversion circuit, and outputs the signal to the voltage error detection circuit 350. Note that the reference voltage adjustment circuit 360 is configured to initially output V_Vref = initial reference voltage Vref_0. Further, it is assumed that the maximum value of the reference voltage V_Vref is the initial reference voltage Vref_0.
また、ΔP=0であれば、基準電圧調整回路360は、現在の基準電圧値V_Vrefを維持して出力する。
If ΔP = 0, the reference voltage adjustment circuit 360 maintains and outputs the current reference voltage value V_Vref.
さらに、ΔP<0であれば、基準電圧調整回路360は、基準電圧値V_Vref=V_Vref−f(|ΔP|)×固定電圧変化量ΔVrefを算出し、当該基準電圧V_Vrefを電圧誤差検出回路350に出力する。
Further, if ΔP <0, the reference voltage adjustment circuit 360 calculates the reference voltage value V_Vref = V_Vref−f (| ΔP |) × fixed voltage change amount ΔVref, and supplies the reference voltage V_Vref to the voltage error detection circuit 350. Output.
電圧誤差検出回路350は、出力電圧検出回路320からの信号の電圧と基準電圧調整回路360からの基準電圧V_Vrefとの差に応じた信号を生成して、切換回路370に出力する。このようにすれば、電圧誤差検出回路350の出力が切換回路370により選択された場合には、最大電力点を追跡するように基準電圧V_Vrefを生成することができる。
The voltage error detection circuit 350 generates a signal corresponding to the difference between the voltage of the signal from the output voltage detection circuit 320 and the reference voltage V_Vref from the reference voltage adjustment circuit 360 and outputs the signal to the switching circuit 370. In this way, when the output of the voltage error detection circuit 350 is selected by the switching circuit 370, the reference voltage V_Vref can be generated so as to track the maximum power point.
上で述べたように電流誤差検出回路340は、蓄電池充放電制御回路400からの蓄電池充電電流に応じた電圧と基準電流値との差に応じた電圧の信号を生成して、切換回路370に出力する。すなわち、電流誤差検出回路340の出力が切換回路370により選択された場合には、負荷蓄電池300に流れる電流が一定になるように制御が行われる。
As described above, the current error detection circuit 340 generates a signal of a voltage corresponding to the difference between the voltage corresponding to the storage battery charging current from the storage battery charging / discharging control circuit 400 and the reference current value, and supplies the signal to the switching circuit 370. Output. That is, when the output of the current error detection circuit 340 is selected by the switching circuit 370, control is performed so that the current flowing through the load storage battery 300 is constant.
駆動信号発生回路330は、切換回路370から出力された電流誤差検出回路340又は電圧誤差検出回路350からの出力信号に応じてD/Dコンバータ回路310の駆動信号を生成し、D/Dコンバータ回路310に出力する。
The drive signal generation circuit 330 generates a drive signal for the D / D converter circuit 310 according to the output signal from the current error detection circuit 340 or the voltage error detection circuit 350 output from the switching circuit 370, and the D / D converter circuit. It outputs to 310.
次に、蓄電池充放電制御回路400の動作を説明する。蓄電池電圧検出回路410は、負荷蓄電池300に対する供給電圧を検出し、供給電圧に応じた電圧の信号を満充電保護回路420及び過放電保護回路430に出力する。満充電保護回路420は、蓄電池電圧検出回路410から信号を受け取って、当該信号の電圧が満充電時の電圧に達したことを検出すると、負荷蓄電池300への電力供給を打ち切ると共に、制御切換回路440に切換信号を出力する。この切換信号は、太陽電池100からの電力供給が十分にある場合においては、図4に示したように、定電流制御から定電圧制御への切換指示となる。なお、太陽電池100からの電力供給が十分であれば、充電電流が所定値以上となっているので、制御切換回路440では制御の切換は行わない。また、電力供給が十分でない場合には、満充電でも充電電流が所定値未満で充電電圧も上がらないので、満充電保護回路420から切換信号は出力されない。
Next, the operation of the storage battery charge / discharge control circuit 400 will be described. The storage battery voltage detection circuit 410 detects a supply voltage to the load storage battery 300 and outputs a voltage signal corresponding to the supply voltage to the full charge protection circuit 420 and the overdischarge protection circuit 430. When the full charge protection circuit 420 receives a signal from the storage battery voltage detection circuit 410 and detects that the voltage of the signal has reached the voltage at the time of full charge, the full charge protection circuit 420 cuts off the power supply to the load storage battery 300 and the control switching circuit. A switching signal is output to 440. This switching signal is a switching instruction from constant current control to constant voltage control, as shown in FIG. If the power supply from solar cell 100 is sufficient, the charging current is equal to or greater than a predetermined value, so control switching is not performed in control switching circuit 440. If the power supply is not sufficient, the charging current is less than a predetermined value even when fully charged and the charging voltage does not increase, so that the full charge protection circuit 420 does not output a switching signal.
逆に満充電から満充電でなくなると、満充電保護回路420は、負荷蓄電池300への電力供給を開始すると共に、制御切換回路440に切換信号を出力する。この切換信号は、定電圧制御から定電流制御へ切り換えるための切換信号であり、同じく制御切換回路440は、定電圧制御から定電流制御へ切り換えるための切換信号を切換回路370に出力する。
Conversely, when full charge is no longer full charge, full charge protection circuit 420 starts supplying power to load storage battery 300 and outputs a switching signal to control switching circuit 440. This switching signal is a switching signal for switching from constant voltage control to constant current control. Similarly, the control switching circuit 440 outputs a switching signal for switching from constant voltage control to constant current control to the switching circuit 370.
また、過放電保護回路430は、蓄電池電圧検出回路410から信号を受け取って、当該信号の電圧が放電を開始してもよい電圧に達したことを検出すると、負荷A等への放電を開始させる。一方、放電を開始しても良い電圧に達していない場合には、過放電保護回路430は、放電を停止させる。
Further, when the overdischarge protection circuit 430 receives a signal from the storage battery voltage detection circuit 410 and detects that the voltage of the signal has reached a voltage at which discharge may be started, the overdischarge protection circuit 430 starts discharging to the load A or the like. . On the other hand, when the voltage at which discharge may be started has not been reached, the overdischarge protection circuit 430 stops the discharge.
さらに、蓄電池充電電流検出回路450は、D/Dコンバータ回路310から出力され且つ負荷蓄電池300に流れる充電電流を検出して、検出した充電電流に応じた電圧の信号を制御切換回路440に出力する。制御切換回路440は、充電電流に応じた電圧が、供給電力不足を検出するための電圧を下回ったことを検出すると、切換信号を切換回路370に出力する。この切換信号は、負荷蓄電池300の充電中では、定電流制御から定電圧制御への切換指示になる。なお、充電中には、蓄電池電圧検出回路410で検出される電圧は低いままで満充電保護回路420から切換信号は出力されない。
Furthermore, storage battery charging current detection circuit 450 detects the charging current output from D / D converter circuit 310 and flows to load storage battery 300, and outputs a voltage signal corresponding to the detected charging current to control switching circuit 440. . Control switching circuit 440 outputs a switching signal to switching circuit 370 when detecting that the voltage corresponding to the charging current is lower than the voltage for detecting the shortage of supply power. This switching signal serves as a switching instruction from constant current control to constant voltage control while the load storage battery 300 is being charged. During charging, the voltage detected by the storage battery voltage detection circuit 410 remains low, and the full charge protection circuit 420 does not output a switching signal.
逆に、制御切換回路440は、充電電流に応じた電圧が、供給電力が十分に大きくなったことを表す電圧を上回ったことを検出すると、切換信号を切換回路370に出力する。この切換信号は、負荷蓄電池300の充電中では、定電圧制御から定電流制御への切換指示になる。
Conversely, when control switching circuit 440 detects that the voltage corresponding to the charging current exceeds the voltage indicating that the supplied power has become sufficiently large, control switching circuit 440 outputs a switching signal to switching circuit 370. This switching signal serves as a switching instruction from constant voltage control to constant current control while the load storage battery 300 is being charged.
なお、満充電時には、上で述べたように満充電保護回路420が動作して負荷蓄電池300への電力供給が停止されるので、蓄電池充電電流検出回路450から出力される電流値は低いままであり、太陽電池100からの電力供給が変化しても、定電圧制御が維持される。
At the time of full charge, as described above, the full charge protection circuit 420 operates and the power supply to the load storage battery 300 is stopped. Therefore, the current value output from the storage battery charge current detection circuit 450 remains low. Yes, even if the power supply from the solar cell 100 changes, the constant voltage control is maintained.
このようにすれば図4に示すような制御が実現され、効率的に蓄電が行われるようになる。また、満充電保護回路420及び過放電保護回路430が適切に動作して、安全に蓄電及び放電が行われる。
In this way, control as shown in FIG. 4 is realized, and power storage is performed efficiently. In addition, the full charge protection circuit 420 and the overdischarge protection circuit 430 operate appropriately, and power storage and discharge are performed safely.
なお、制御切換回路440は、供給電力不足を検出する低電流検出回路と、当該低電流検出回路からの供給電力不足を検出したことを表す検出信号と満充電保護回路420からの満充電を検出したことを表す信号との論理和を算出するOR回路とを有している場合もある。このようにすれば、供給電力不足を検出した場合、又は満充電を検出した場合には、定電流制御から定電圧制御に切り換える切換信号を切換回路370に出力する。一方、供給電力が十分で且つ充電中であれば定電圧制御から定電流制御に切り換える切換信号を切換回路370に出力する。
The control switching circuit 440 detects a low current detection circuit that detects a shortage of supply power, a detection signal that indicates a shortage of supply power from the low current detection circuit, and a full charge from the full charge protection circuit 420. In some cases, an OR circuit that calculates a logical sum with a signal indicating the above may be included. In this way, when shortage of supply power is detected or when full charge is detected, a switching signal for switching from constant current control to constant voltage control is output to the switching circuit 370. On the other hand, if the supplied power is sufficient and charging is in progress, a switching signal for switching from constant voltage control to constant current control is output to switching circuit 370.
[実施の形態3]
図8に、第3の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図を示す。図8に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池100と、太陽電池100からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置500と、電力変換装置500からの出力で負荷蓄電池300に対する充放電制御及び電力変換装置500で必要となる信号の出力を行う蓄電池充放電制御回路600と、蓄電池充放電制御回路600の出力に接続されている負荷蓄電池300及び様々な負荷A乃至Cなどとを有する。太陽電池100及び負荷蓄電池300は、従来と同じである。また、負荷A乃至Cも第1の実施の形態と同じである。[Embodiment 3]
FIG. 8 shows a functional block diagram of a system according to the third embodiment. The system shown in FIG. 8 is a solar cell system, which includes a solar cell 100, a power conversion device 500 that performs power conversion on the output from the solar cell 100, and an output from the power conversion device 500 for the load storage battery 300. A storage battery charge / discharge control circuit 600 that outputs signals necessary for the charge / discharge control and power converter 500, a load storage battery 300 connected to the output of the storage battery charge / discharge control circuit 600, and various loads A to C, etc. Have The solar cell 100 and the load storage battery 300 are the same as the conventional one. Also, the loads A to C are the same as those in the first embodiment.
電力変換装置500は、(A)スイッチを有し且つ太陽電池100からの出力電圧をDC/DC変換するD/Dコンバータ回路510と、(B)D/Dコンバータ回路510の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する出力電圧検出回路520と、(C)出力電圧検出回路520の出力信号の電圧Vo_fbと基準電圧V_Vrefとの差に応じた信号A2_Outを生成する電圧誤差検出回路550と、蓄電池充放電制御回路600からの蓄電池充電電流に応じた電圧Vbi_fbと基準電流値に対応する電圧との差に応じた電圧の信号を生成する電流誤差検出回路540と、(D)蓄電池充放電制御回路600からの制御切換信号Pul_CVに応じて電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路550の出力を切換える切換回路580と、(E)電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路550からの出力に応じてD/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスを生成してD/Dコンバータ回路510に出力する駆動信号発生回路530と、(F)駆動信号発生回路530からスイッチングパルスのデューティー比に応じた信号Dutyを受け取り且つデューティー比が所定の最大値になったことを検出するDutyMax検出回路560と、(G)DutyMax検出回路560からの検出信号に応じて初期基準電圧Vref_1を調整して調整後の基準電圧V_Vrefを電圧誤差検出回路550に出力する基準電圧調整回路570とを有する。
The power conversion device 500 includes (A) a D / D converter circuit 510 having a switch and DC / DC converting the output voltage from the solar cell 100, and (B) depending on the output voltage of the D / D converter circuit 510. An output voltage detection circuit 520 that outputs a voltage output signal; (C) a voltage error detection circuit 550 that generates a signal A2_Out corresponding to the difference between the voltage Vo_fb of the output signal of the output voltage detection circuit 520 and the reference voltage V_Vref; A current error detection circuit 540 that generates a voltage signal corresponding to the difference between the voltage Vbi_fb corresponding to the storage battery charge current from the storage battery charge / discharge control circuit 600 and the voltage corresponding to the reference current value; and (D) storage battery charge / discharge control. A switching circuit 580 for switching the output of the current error detection circuit 540 or the voltage error detection circuit 550 in response to the control switching signal Pul_CV from the circuit 600, and (E) the current error detection circuit 5 0 or a drive signal generation circuit 530 that generates a switching pulse for the switch of the D / D converter circuit 510 according to the output from the voltage error detection circuit 550 and outputs the switching pulse to the D / D converter circuit 510; and (F) drive signal generation A DutyMax detection circuit 560 that receives a signal Duty according to the duty ratio of the switching pulse from the circuit 530 and detects that the duty ratio has reached a predetermined maximum value, and (G) according to a detection signal from the DutyMax detection circuit 560 A reference voltage adjustment circuit 570 that adjusts the initial reference voltage Vref_1 and outputs the adjusted reference voltage V_Vref to the voltage error detection circuit 550.
蓄電池充放電制御回路600は、(A)蓄電池に対する供給電圧を検出する蓄電池電圧検出回路610と、(B)蓄電池電圧検出回路610からの出力に応じて負荷蓄電池300に対する満充電保護動作を実施する満充電保護回路620と、(C)蓄電池電圧検出回路610からの出力に応じて負荷蓄電池300に対する過放電保護動作を実施する過放電保護回路630と、(D)負荷蓄電池300に流れる電流Vbi_fbを検出する蓄電池充電電流検出回路650と、(E)満充電保護回路620からの出力Pul_FC及び蓄電池充電電流検出回路650からの出力Vbi_fbに応じて定電流制御とMPPTを伴う定電圧制御とを切換えるための信号Pul_CVを出力する制御切換回路640とを有する。
The storage battery charge / discharge control circuit 600 performs (A) a storage battery voltage detection circuit 610 that detects a supply voltage to the storage battery, and (B) a full charge protection operation for the load storage battery 300 according to the output from the storage battery voltage detection circuit 610. A full charge protection circuit 620, (C) an overdischarge protection circuit 630 that performs an overdischarge protection operation on the load storage battery 300 according to the output from the storage battery voltage detection circuit 610, and (D) a current Vbi_fb flowing through the load storage battery 300. In order to switch between constant current control and constant voltage control with MPPT according to the storage battery charging current detection circuit 650 to be detected and (E) the output Pul_FC from the full charge protection circuit 620 and the output Vbi_fb from the storage battery charging current detection circuit 650 And a control switching circuit 640 for outputting the signal Pul_CV.
上で述べた出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路550と駆動信号発生回路530とDutyMax検出回路560と基準電圧調整回路570とにより、MPPTを実現する定電圧制御回路が構成される。また、電流誤差検出回路540と駆動信号発生回路530とにより、定電流制御回路が構成される。
The output voltage detection circuit 520, voltage error detection circuit 550, drive signal generation circuit 530, DutyMax detection circuit 560, and reference voltage adjustment circuit 570 described above constitute a constant voltage control circuit that realizes MPPT. The current error detection circuit 540 and the drive signal generation circuit 530 constitute a constant current control circuit.
次に図8に示した蓄電池充放電制御回路600の動作について説明する。なお、蓄電池充放電制御回路600の動作が、図4に従った形で実施されるという点については、第2の実施の形態で述べたものと同じである。
Next, the operation of the storage battery charge / discharge control circuit 600 shown in FIG. 8 will be described. The operation of storage battery charge / discharge control circuit 600 is the same as that described in the second embodiment in that it is implemented in the form according to FIG.
蓄電池電圧検出回路610は、負荷蓄電池300に対する供給電圧を検出し、供給電圧に応じた電圧の信号Vbv_fbを満充電保護回路620及び過放電保護回路630に出力する。満充電保護回路620は、蓄電池電圧検出回路610から信号Vbv_fbを受け取って、当該信号Vbv_fbの電圧が満充電時の電圧に達したことを検出すると、負荷蓄電池300への電力供給を打ち切ると共に、制御切換回路640に切換信号Pul_FCを出力する。この切換信号Pul_FCは、太陽電池100からの電力供給が十分にある場合においては、図4に示したように、定電流制御からMPPTを伴う定電圧制御への切換指示となる。制御切換回路640は、この切換信号Pul_FCに応じて、切換回路580に対して、定電流制御からMPPTを伴う定電圧制御へ切り換えるための切換信号Pul_CVを出力する。なお、太陽電池100からの電力供給が十分であれば、充電電流が所定値以上となっているので、制御切換回路640では制御の切換は行わない。また、電力供給が十分でない場合には、満充電でも充電電流が所定値未満で充電電圧も上がらないので、満充電保護回路620から切換信号Pul_FCは出力されない。
The storage battery voltage detection circuit 610 detects the supply voltage to the load storage battery 300 and outputs a voltage signal Vbv_fb corresponding to the supply voltage to the full charge protection circuit 620 and the overdischarge protection circuit 630. When the full charge protection circuit 620 receives the signal Vbv_fb from the storage battery voltage detection circuit 610 and detects that the voltage of the signal Vbv_fb has reached the full charge voltage, the full charge protection circuit 620 cuts off the power supply to the load storage battery 300 and performs control. A switching signal Pul_FC is output to the switching circuit 640. This switching signal Pul_FC is an instruction to switch from constant current control to constant voltage control with MPPT as shown in FIG. 4 when there is sufficient power supply from solar cell 100. In response to the switching signal Pul_FC, the control switching circuit 640 outputs a switching signal Pul_CV for switching from constant current control to constant voltage control with MPPT to the switching circuit 580. If the power supply from solar cell 100 is sufficient, the charging current is equal to or greater than a predetermined value, so control switching is not performed in control switching circuit 640. If the power supply is not sufficient, the charging current is less than a predetermined value even when fully charged and the charging voltage does not increase, so that the full charge protection circuit 620 does not output the switching signal Pul_FC.
一方、満充電から満充電でなくなると、満充電保護回路620は、負荷蓄電池300への電力供給を開始すると共に、制御切換回路640に切換信号Pul_FCを出力する。この切換信号Pul_FCは、MPPTを伴う定電圧制御から定電流制御へ切り換えるための切換信号であり、同じく制御切換回路640は、MPPTを伴う定電圧制御から定電流制御へ切り換えるための切換信号Pul_CVを切換回路580に出力する。
On the other hand, when full charge is no longer full charge, full charge protection circuit 620 starts supplying power to load storage battery 300 and outputs switch signal Pul_FC to control switch circuit 640. This switching signal Pul_FC is a switching signal for switching from constant voltage control with MPPT to constant current control. Similarly, the control switching circuit 640 uses a switching signal Pul_CV for switching from constant voltage control with MPPT to constant current control. Output to the switching circuit 580.
また、過放電保護回路630は、蓄電池電圧検出回路610から信号を受け取って、当該信号の電圧が放電を開始してもよい電圧に達したことを検出すると、負荷A等への放電を開始させる。一方、放電を開始しても良い電圧に達していない場合には、過放電保護回路630は、放電を停止させる。
Further, when the overdischarge protection circuit 630 receives a signal from the storage battery voltage detection circuit 610 and detects that the voltage of the signal has reached a voltage at which discharge may be started, the overdischarge protection circuit 630 starts discharging to the load A or the like. . On the other hand, when the voltage at which discharge can be started has not been reached, the overdischarge protection circuit 630 stops the discharge.
さらに、蓄電池充電電流検出回路650は、D/Dコンバータ回路510から出力され且つ負荷蓄電池300に流れる充電電流を検出して、検出した充電電流に応じた電圧Vbi_fbの信号を制御切換回路640に出力する。制御切換回路640は、充電電流に応じた電圧Vbi_fbが、供給電力不足を検出するための電圧を下回ったことを検出すると(例えば内部的にはPul_LCが出力される)、切換信号Pul_CVを切換回路580に出力する。この切換信号Pul_CVは、負荷蓄電池300の充電中では、定電流制御からMPPTを伴う定電圧制御への切換指示になる。なお、充電中には、蓄電池電圧検出回路610で検出される電圧は低いままで満充電保護回路620から切換信号Pul_FCは出力されない。
Further, the storage battery charging current detection circuit 650 detects the charging current output from the D / D converter circuit 510 and flows to the load storage battery 300, and outputs a signal of the voltage Vbi_fb corresponding to the detected charging current to the control switching circuit 640. To do. When the control switching circuit 640 detects that the voltage Vbi_fb corresponding to the charging current is lower than the voltage for detecting the shortage of supply power (for example, Pul_LC is output internally), the control switching circuit 640 generates the switching signal Pul_CV. Output to 580. This switching signal Pul_CV is an instruction to switch from constant current control to constant voltage control with MPPT while the load storage battery 300 is being charged. During charging, the voltage detected by the storage battery voltage detection circuit 610 remains low and the full charge protection circuit 620 does not output the switching signal Pul_FC.
逆に、制御切換回路640は、充電電流に応じた電圧Vbi_fbが、供給電力が十分に大きくなったことを表す電圧を上回ったことを検出すると、切換信号Pul_CVを切換回路580に出力する。この切換信号Pul_CVは、負荷蓄電池300の充電中では、MPPTを伴う定電圧制御から定電流制御への切換指示になる。
Conversely, when the control switching circuit 640 detects that the voltage Vbi_fb corresponding to the charging current exceeds the voltage indicating that the supplied power has become sufficiently large, the control switching circuit 640 outputs the switching signal Pul_CV to the switching circuit 580. This switching signal Pul_CV serves as a switching instruction from constant voltage control with MPPT to constant current control while the load storage battery 300 is being charged.
なお、満充電時には、上で述べたように満充電保護回路620が動作して負荷蓄電池300への電力供給が停止される。これに伴って、蓄電池充電電流検出回路650から出力される電流値は低いままであり、太陽電池100からの電力供給が変化しても、MPPTを伴う定電圧制御が維持される。
At the time of full charge, as described above, the full charge protection circuit 620 operates and power supply to the load storage battery 300 is stopped. Along with this, the current value output from the storage battery charging current detection circuit 650 remains low, and even if the power supply from the solar battery 100 changes, constant voltage control with MPPT is maintained.
このようにすれば図4に示すような制御が実現され、効率的に蓄電が行われるようになる。また、満充電保護回路620及び過放電保護回路630が適切に動作して、安全に蓄電及び放電が行われる。
In this way, control as shown in FIG. 4 is realized, and power storage is performed efficiently. In addition, the full charge protection circuit 620 and the overdischarge protection circuit 630 operate appropriately, and power storage and discharge are performed safely.
なお、制御切換回路640は、供給電力不足を検出する低電流検出回路と、当該低電流検出回路からの供給電力不足を検出したことを表す検出信号、例えば上で述べたPul_LCと満充電保護回路620からの満充電を検出したことを表す信号Pul_FCとの論理和を算出するOR回路とを有している場合もある。このようにすれば、供給電力不足を検出した場合、又は満充電を検出した場合には、定電流制御から定電圧制御に切り換える切換信号Pul_CVを切換回路580に出力する。一方、供給電力が十分で且つ充電中であればMPPTを伴う定電圧制御から定電流制御に切り換える切換信号Pul_CVを切換回路580に出力する。
The control switching circuit 640 includes a low current detection circuit that detects a shortage of power supply, and a detection signal that indicates a shortage of power supply from the low current detection circuit, for example, Pul_LC and a full charge protection circuit described above. It may have an OR circuit that calculates a logical sum with a signal Pul_FC indicating that full charge from 620 has been detected. In this way, when the supply power shortage is detected or when full charge is detected, the switching signal Pul_CV for switching from constant current control to constant voltage control is output to the switching circuit 580. On the other hand, if supply power is sufficient and charging is in progress, switching signal Pul_CV for switching from constant voltage control with MPPT to constant current control is output to switching circuit 580.
また、電流誤差検出回路540は、蓄電池充放電制御回路600からの蓄電池充電電流に応じた電圧Vbi_fcと基準電流値に対応する電圧との差に応じた電圧の信号A1_Outを生成して、切換回路580に出力する。すなわち、電流誤差検出回路540の出力が切換回路580により選択された場合には、負荷蓄電池300に流れる電流が一定になるように、駆動信号発生回路530では、D/Dコンバータ回路510のスイッチをオンにするスイッチングパルスPulが生成される。
Further, the current error detection circuit 540 generates a signal A1_Out of a voltage corresponding to the difference between the voltage Vbi_fc corresponding to the storage battery charging current from the storage battery charge / discharge control circuit 600 and the voltage corresponding to the reference current value, and the switching circuit Output to 580. That is, when the output of current error detection circuit 540 is selected by switching circuit 580, drive signal generation circuit 530 switches D / D converter circuit 510 so that the current flowing through load storage battery 300 is constant. A switching pulse Pul that turns on is generated.
次に、図9及び図10を用いて、図8に示した電力変換装置500で実施され、MPPTを伴う定電圧制御について説明する。なお、太陽電池100からの出力電力をPpv、電力変換装置500の出力電圧をVo、出力電力をPout、駆動信号発生回路530からDutyMax検出回路560への出力をDuty、初期基準電圧をVref_1、基準電圧調整回路570から電圧誤差検出回路550への出力電圧をV_Vrefと表すものとする。
Next, with reference to FIGS. 9 and 10, constant voltage control performed with the power conversion apparatus 500 illustrated in FIG. 8 and accompanied by MPPT will be described. The output power from the solar cell 100 is Ppv, the output voltage of the power converter 500 is Vo, the output power is Pout, the output from the drive signal generation circuit 530 to the DutyMax detection circuit 560 is Duty, the initial reference voltage is Vref_1, the reference The output voltage from the voltage adjustment circuit 570 to the voltage error detection circuit 550 is represented as V_Vref.
図9(a)は、図1(b)と基本的には同じであり、太陽電池100の出力電流Iと出力電力Pの関係を表す図である。もう一度説明すると、電流Ipv_maxまでは出力電流Iを増加させると出力電力P自体も増加し、電流Ipv_maxにおいて出力電力Pは最大電力点Ppv_maxとなり、電流Ipv_max以上となったところで、出力電力Pは急激に減少する。すなわち、電流Ipv_max以上となると、出力電力Pが急激に減少するというのは、出力電圧Vも低下していることを表している。
FIG. 9A is basically the same as FIG. 1B and shows the relationship between the output current I and the output power P of the solar cell 100. To explain again, when the output current I is increased up to the current Ipv_max, the output power P itself increases, and at the current Ipv_max, the output power P becomes the maximum power point Ppv_max, and when the output power P becomes equal to or greater than the current Ipv_max, the output power P suddenly increases. Decrease. That is, when the current Ipv_max is exceeded, the sudden decrease in the output power P indicates that the output voltage V is also decreasing.
ここで、電流Ipv_maxより大幅に低い電流値に対応する電力点をAとし、電流Ipv_max以下の近傍の電流値に対応する電力点をCとし、電流Ipv_max以上の近傍の電流値に対応する電力点をBとする。なお、電力点Bに完全に一致しないがほぼ同じ電流値の電力点をB1、B2といったように表す。また、電力点Cに完全に一致しないがほぼ同じ電流値の電力点をC1、C2といったように表す。さらに、最大電力点Ppv_maxを簡単にMと表すものとする。なお、図9(b)は、図1(a)と全く同じである。
Here, a power point corresponding to a current value significantly lower than the current Ipv_max is A, a power point corresponding to a current value near the current Ipv_max is C, and a power point corresponding to a current value near the current Ipv_max Is B. Note that power points that do not completely coincide with the power point B but have substantially the same current value are represented as B1 and B2. Further, power points that do not completely coincide with the power point C but have substantially the same current value are represented as C1, C2, and so on. Further, the maximum power point Ppv_max is simply expressed as M. Note that FIG. 9B is exactly the same as FIG.
図10(a)乃至(d)は、本実施の形態に係る電力変換装置500における、MPPTを伴う定電圧制御を表す。なお、以下で動作を説明するための波形図においては、横軸は時間を表し、縦軸は主に電圧[V]を表す。但し、電力の場合はWを表し、デューティー比の場合には%を表す。図10(a)は、太陽電池100からの出力電力Ppv、電力変換装置500の出力電圧Poutの時間変化を表している。なお、電力変換装置500による損失があるので、必ずPpv>Poutの関係が成り立つ。比較のため、最大電力点Ppv_maxも示されている。また、図10(b)は、電力変換装置500の出力電圧Voの時間変化を表す。図10(c)は、基準電圧調整回路570からの基準電圧V_Vrefの時間変化を表す。比較のため初期基準電圧Vref_1も示されている。図10(d)は、駆動信号発生回路530の出力Dutyの時間変化を表す。なお、出力Dutyについて予め定められた最大値DutyMaxも比較のため示されている。
FIGS. 10A to 10D show constant voltage control with MPPT in power conversion device 500 according to the present embodiment. In the waveform diagrams for explaining the operation below, the horizontal axis represents time, and the vertical axis mainly represents voltage [V]. However, in the case of electric power, it represents W, and in the case of a duty ratio, it represents%. FIG. 10A shows temporal changes in the output power Ppv from the solar cell 100 and the output voltage Pout of the power conversion device 500. Since there is a loss due to power conversion device 500, the relationship Ppv> Pout always holds. For comparison, the maximum power point Ppv_max is also shown. FIG. 10B shows a change over time in the output voltage Vo of the power conversion device 500. FIG. 10C shows a change over time of the reference voltage V_Vref from the reference voltage adjustment circuit 570. An initial reference voltage Vref_1 is also shown for comparison. FIG. 10D shows the change over time of the output duty of the drive signal generation circuit 530. Note that a maximum value DutyMax predetermined for the output duty is also shown for comparison.
まず、太陽電池100からの出力電力が、電力点Aより小さい電力から電力点Aを超えて電力点Mに到達するまでについては、D/Dコンバータ回路510と出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路550と駆動信号発生回路530とが通常どおり動作する。すなわち、基準電圧調整回路570では何もせずに初期基準電圧Vref_1がそのまま出力され(図10(c))、V_Vref=Vref_1であって、電圧誤差検出回路550は、基準電圧V_Vrefと出力電圧検出回路520の出力Vo_fbとの差に応じた信号A2_Outを切換回路580を介して駆動信号発生回路530に出力する。駆動信号発生回路530は、当該信号A2_Outに応じたスイッチングパルスPulを生成して、D/Dコンバータ回路510のスイッチがオンとなるようにスイッチングを行わせる。
First, the D / D converter circuit 510, the output voltage detection circuit 520, and the voltage error detection are performed until the output power from the solar battery 100 reaches the power point M from the power smaller than the power point A to the power point A. The circuit 550 and the drive signal generation circuit 530 operate normally. That is, the reference voltage adjustment circuit 570 outputs the initial reference voltage Vref_1 as it is without doing anything (FIG. 10 (c)), and V_Vref = Vref_1, and the voltage error detection circuit 550 includes the reference voltage V_Vref and the output voltage detection circuit. A signal A2_Out corresponding to the difference from the output Vo_fb of 520 is output to the drive signal generation circuit 530 via the switching circuit 580. The drive signal generation circuit 530 generates a switching pulse Pul according to the signal A2_Out, and performs switching so that the switch of the D / D converter circuit 510 is turned on.
具体的には、電力点Aを超えて太陽電池100から電力を引き出そうとすると、D/Dコンバータ回路510をそれまでと同じように駆動するだけでは出力電圧検出回路520の出力Vo_fbが下がってしまう。そうすると、電圧誤差検出回路550及び駆動信号発生回路530は、図10(d)に示すように、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比及びDutyの電圧を徐々に上げるように動作する。このようにすれば、図10(b)に示すように、電力変換装置500の出力電圧Voが一定に維持される。
Specifically, if power is drawn from the solar cell 100 beyond the power point A, the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 is lowered simply by driving the D / D converter circuit 510 as before. . Then, the voltage error detection circuit 550 and the drive signal generation circuit 530 operate so as to gradually increase the duty ratio of the switching pulse and the duty voltage for the switch of the D / D converter circuit 510 as shown in FIG. To do. In this way, as shown in FIG. 10B, the output voltage Vo of the power conversion device 500 is kept constant.
その後、太陽電池100から引き出す電力が電力点Mに達すると、図10(a)に示すように、太陽電池100からの出力電力Ppvは低下するので、それにつられて電力変換装置500の出力電力Poutも低下する。また、図9(b)からも分かるように、出力電圧Voも低下してしまう。そうすると、電圧誤差検出回路550は、Vo_fbとV_Vrefの差が大きくなったことを検出して、それに応じた信号A2_Outを駆動信号発生回路530に出力する。駆動信号発生回路530は、そのような信号A2_Outに応じて、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比及び信号Dutyの電圧をDutyMaxにまで上昇させる。
Thereafter, when the power drawn from the solar cell 100 reaches the power point M, the output power Ppv from the solar cell 100 decreases as shown in FIG. 10A, and accordingly, the output power Pout of the power converter 500 is reduced. Also decreases. Further, as can be seen from FIG. 9B, the output voltage Vo also decreases. Then, the voltage error detection circuit 550 detects that the difference between Vo_fb and V_Vref has increased, and outputs a signal A2_Out corresponding to the difference to the drive signal generation circuit 530. The drive signal generation circuit 530 increases the duty ratio of the switching pulse to the switch of the D / D converter circuit 510 and the voltage of the signal Duty to DutyMax in response to the signal A2_Out.
このような状況が発生すると、DutyMax検出回路560は、信号Dutyの電圧がDutyMaxに達したことを検出して、基準電圧調整回路570に検出信号を出力する。基準電圧調整回路570は、DutyMax検出回路560からの検出信号に応じて、初期基準電圧Vref_1を引き下げるように調整して調整後の電圧V_Vrefを、電圧誤差検出回路550に出力する。この様子を図10(c)に示す。基準電圧V_Vrefの引き下げ幅は、DutyMax検出回路560から所定期間内に検出信号が出力される頻度又は割合に従って決定される。
When such a situation occurs, the DutyMax detection circuit 560 detects that the voltage of the signal Duty has reached DutyMax, and outputs a detection signal to the reference voltage adjustment circuit 570. The reference voltage adjustment circuit 570 adjusts the initial reference voltage Vref_1 to be lowered according to the detection signal from the DutyMax detection circuit 560, and outputs the adjusted voltage V_Vref to the voltage error detection circuit 550. This state is shown in FIG. The reduction width of the reference voltage V_Vref is determined according to the frequency or the rate at which the detection signal is output from the DutyMax detection circuit 560 within a predetermined period.
なお、図10(a)に示すように、電圧誤差検出回路550及び駆動信号発生回路530がD/Dコンバータ回路510を駆動し過ぎると太陽電池100から引き出される電力も低下して、当該電力と太陽電池100の実際の出力電力Ppvとが、電力点Bで釣り合うことになる。そうすると、電力変換装置500の出力電圧Vo及び出力電力Poutは下げ止まる。
As shown in FIG. 10A, when the voltage error detection circuit 550 and the drive signal generation circuit 530 drive the D / D converter circuit 510 too much, the power drawn from the solar cell 100 also decreases, and the power The actual output power Ppv of the solar cell 100 is balanced at the power point B. As a result, the output voltage Vo and the output power Pout of the power conversion device 500 stop decreasing.
また、図10(d)に示すように、電圧誤差検出回路550は、Vo_fbとV_Vrefの差が小さくなったことを検出して、それに応じた信号A2_Outを駆動信号発生回路530に出力する。駆動信号発生回路530は、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比及び信号Dutyの電圧を引き下げる。そうすると、電圧誤差検出回路550及び駆動信号発生回路530によるD/Dコンバータ回路510の駆動により太陽電池100から引き出される電流が減少する。しかし、通常、太陽電池100から引き出される電流の減少幅はやや多めになるため、図9(a)に示すように、最大電力点Mを通過して電力点Cまで戻ってしまう。そうすると、図10(a)に示すように、この間、太陽電池100の出力電力Ppvは、一旦増加するが再度減少してしまう。電力変換装置500の出力電圧Voについては、この間のD/Dコンバータ回路510の駆動レベルでは徐々に上昇してゆく。
Also, as shown in FIG. 10D, the voltage error detection circuit 550 detects that the difference between Vo_fb and V_Vref is small, and outputs a signal A2_Out corresponding to the difference to the drive signal generation circuit 530. The drive signal generation circuit 530 reduces the duty ratio of the switching pulse with respect to the switch of the D / D converter circuit 510 and the voltage of the signal Duty. Then, the current drawn from the solar cell 100 is reduced by driving the D / D converter circuit 510 by the voltage error detection circuit 550 and the drive signal generation circuit 530. However, since the decrease width of the current drawn from the solar cell 100 is usually a little larger, it passes through the maximum power point M and returns to the power point C as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 10A, during this time, the output power Ppv of the solar cell 100 once increases but decreases again. The output voltage Vo of the power conversion device 500 gradually increases at the drive level of the D / D converter circuit 510 during this period.
なお、図10(c)に示すように、基準電圧調整回路570による基準電圧V_Vrefの調整は遅延があって、DutyMax検出回路560が信号Dutyの電圧がDutyMaxから下がっても、直ぐには調整は終了せず、さらに初期基準電圧Vref_1への復帰には時定数があるので、基準電圧V_Vrefは徐々に上昇することになる。
As shown in FIG. 10C, the adjustment of the reference voltage V_Vref by the reference voltage adjustment circuit 570 is delayed, and even if the DutyMax detection circuit 560 decreases the voltage of the signal Duty from the DutyMax, the adjustment is finished immediately. In addition, since there is a time constant for returning to the initial reference voltage Vref_1, the reference voltage V_Vref gradually increases.
この後、図10(d)に示すように、電圧誤差検出回路550及び駆動信号発生回路530は、Vo_fbと基準電圧V_Vrefとの差に応じてD/Dコンバータ回路510を駆動して太陽電池100からより多くの電力を引き出すように、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比及び信号Dutyの電圧を上昇させる。
Thereafter, as shown in FIG. 10 (d), the voltage error detection circuit 550 and the drive signal generation circuit 530 drive the D / D converter circuit 510 according to the difference between Vo_fb and the reference voltage V_Vref to thereby form the solar cell 100. The duty ratio of the switching pulse to the switch of the D / D converter circuit 510 and the voltage of the signal Duty are increased so as to draw more power from
そうすると、図10(a)に示すように、太陽電池100の出力電力Ppvは上昇して再度電力点Mに達する。この後の動作は、最初に電力点Mに達した後とほぼ同じになる。但し、図10(c)に示すように、基準電圧V_Vrefは、初期基準電圧Vref_1に戻っておらず、電力変換装置500の出力電圧Voも目標値に達していないので、動作としては同じでも基準電圧V_Vrefの引き下げ幅などは若干異なってくる。このように完全に同じ動作ではないので、電力点CではなくC1やC2、電力点BではなくB1やB2で、図9(a)のカーブ上動作を切り替えることになる。
Then, as shown in FIG. 10A, the output power Ppv of the solar cell 100 rises and reaches the power point M again. The subsequent operation is almost the same as that after the power point M is first reached. However, as shown in FIG. 10C, the reference voltage V_Vref has not returned to the initial reference voltage Vref_1, and the output voltage Vo of the power converter 500 has not reached the target value. The reduction width of the voltage V_Vref is slightly different. Since the operations are not completely the same as described above, the on-curve operation in FIG. 9A is switched at C1 and C2 instead of the power point C and at B1 and B2 instead of the power point B.
結局のところ、最大電力点をはさんで電力点B又はその近傍と電力点C又はその近傍間を行き来することになる。すなわち、最大電力点追跡が可能となっている。上で述べた動作は、太陽電池100の発電電力が一定であることを前提としている。しかし、発電電力が一定になることは一般的には無いので最大電力点自体も変動するが、動作は同様である。
After all, the power point B or its vicinity and the power point C or its vicinity are moved back and forth across the maximum power point. That is, maximum power point tracking is possible. The operation described above is based on the assumption that the generated power of the solar cell 100 is constant. However, since the generated power is generally not constant, the maximum power point itself varies, but the operation is the same.
なお、電力点Bと電力点Cの差は、出力電力や出力電圧に応じて決まるが、D/Dコンバータ回路510などを含む制御系のゲイン調整で調整することができる。すなわち、より最大電力点近傍で動作させることができる。
The difference between power point B and power point C is determined according to the output power and output voltage, but can be adjusted by gain adjustment of a control system including D / D converter circuit 510 and the like. That is, it can be operated near the maximum power point.
[実施の形態3の実施例]
図11及び図12に、第3の実施の形態に係る具体的回路例を示す。[Example of Embodiment 3]
11 and 12 show specific circuit examples according to the third embodiment.
図11は、太陽電池100の具体的回路例と、D/Dコンバータ回路510の具体的回路例と、出力電圧検出回路520の具体的回路例と、負荷蓄電池300の具体的回路例と、蓄電池電圧検出回路610の具体的回路例と、満充電保護回路620の具体的回路例と、過放電保護回路630の具体的回路例と、制御切換回路640の具体的回路例と、蓄電池充電電流検出回路650の具体的回路例とを示している。
FIG. 11 shows a specific circuit example of the solar battery 100, a specific circuit example of the D / D converter circuit 510, a specific circuit example of the output voltage detection circuit 520, a specific circuit example of the load storage battery 300, and a storage battery. Specific circuit example of voltage detection circuit 610, specific circuit example of full charge protection circuit 620, specific circuit example of overdischarge protection circuit 630, specific circuit example of control switching circuit 640, and storage battery charging current detection A specific circuit example of the circuit 650 is shown.
太陽電池100は、電流源Iccと、ダイオードD1と、抵抗R1及びR2とを含む。電流源Iccの正極側端子には、ダイオードD1のアノードと抵抗R1の一端及びR2の一端が接続されており、電流源Iccの負極側端子は、ダイオードD1のカソードと抵抗R2の他端と共にグランドに接続されている。抵抗R1の他端はD/Dコンバータ回路510に接続されている。
Solar cell 100 includes a current source Icc, a diode D1, and resistors R1 and R2. The anode of the diode D1 and one end of the resistor R1 and one end of R2 are connected to the positive terminal of the current source Icc, and the negative terminal of the current source Icc is grounded together with the cathode of the diode D1 and the other end of the resistor R2. It is connected to the. The other end of the resistor R1 is connected to the D / D converter circuit 510.
図11におけるD/Dコンバータ回路510は昇圧チョッパ回路として示されているが、ハーフブリッジ回路方式、フルブリッジ回路方式、プッシュプル回路方式、フォワード回路方式、フライバック方式、降圧型チョッパ回路、SEPICやCukコンバータやZetaコンバータ等の昇降圧回路などで、絶縁型、非絶縁型を用途に応じて選択できる。
Although the D / D converter circuit 510 in FIG. 11 is shown as a step-up chopper circuit, a half-bridge circuit method, a full-bridge circuit method, a push-pull circuit method, a forward circuit method, a flyback method, a step-down chopper circuit, a SEPIC, With a buck-boost circuit such as a Cuk converter or a Zeta converter, an insulating type or a non-insulating type can be selected according to the application.
D/Dコンバータ回路510は、逆流防止用のダイオードD2及びD3と、電解コンデンサC1と、コンデンサC2と、コイルL1と、駆動信号発生回路530によりスイッチングされるn型のFET(S1)と、抵抗R3とを有する。ダイオードD2のアノードは、太陽電池100の抵抗R1に接続されており、ダイオードD2のカソードは、電解コンデンサC1の+端子とコイルL1の一端とに接続されている。電解コンデンサC1の−端子は接地されている。コイルL1の他端は、FET(S1)のドレイン端子と、ダイオードD3のアノードとに接続されている。FET(S1)のソース端子は接地されており、FET(S1)のゲート端子は、抵抗R3の一端に接続されている。抵抗R3の他端は、接続端子Aを介して駆動信号発生回路530の出力に接続されている。ダイオードD3のカソードは、コンデンサC2の一端と出力電圧検出回路520とに接続されている。コンデンサC2の他端は接地されている。
The D / D converter circuit 510 includes back-flow preventing diodes D2 and D3, an electrolytic capacitor C1, a capacitor C2, a coil L1, an n-type FET (S1) switched by the drive signal generation circuit 530, a resistance R3. The anode of the diode D2 is connected to the resistor R1 of the solar cell 100, and the cathode of the diode D2 is connected to the + terminal of the electrolytic capacitor C1 and one end of the coil L1. The negative terminal of the electrolytic capacitor C1 is grounded. The other end of the coil L1 is connected to the drain terminal of the FET (S1) and the anode of the diode D3. The source terminal of the FET (S1) is grounded, and the gate terminal of the FET (S1) is connected to one end of the resistor R3. The other end of the resistor R3 is connected to the output of the drive signal generation circuit 530 via the connection terminal A. The cathode of the diode D3 is connected to one end of the capacitor C2 and the output voltage detection circuit 520. The other end of the capacitor C2 is grounded.
出力電圧検出回路520は、抵抗分割にてフィードバック電圧を検出するための抵抗R4及びR5を含む。抵抗R4の一端は、D/Dコンバータ回路510と負荷蓄電池300とに接続されている。抵抗R4の他端は、抵抗R5の一端と接続端子Bを介して電圧誤差検出回路550とに接続されている。抵抗R5の他端は接地されている。
Output voltage detection circuit 520 includes resistors R4 and R5 for detecting a feedback voltage by resistance division. One end of the resistor R4 is connected to the D / D converter circuit 510 and the load storage battery 300. The other end of the resistor R4 is connected to the voltage error detection circuit 550 via one end of the resistor R5 and the connection terminal B. The other end of the resistor R5 is grounded.
なお、出力電圧検出回路520は、さらに満充電保護回路620と、蓄電池電圧検出回路610と、DC/ACインバータ回路などの負荷とも接続されている。
The output voltage detection circuit 520 is further connected to a full charge protection circuit 620, a storage battery voltage detection circuit 610, and a load such as a DC / AC inverter circuit.
負荷蓄電池300と、負荷A乃至Cに相当するDC/ACインバータ回路、D/Dコンバータ回路及び他の負荷とは、従来と同じであり、説明を省略する。
The load storage battery 300, the DC / AC inverter circuit corresponding to the loads A to C, the D / D converter circuit, and other loads are the same as those in the related art, and the description thereof is omitted.
蓄電池充電電流検出回路650は、抵抗R602を有する。この抵抗R602の一端は、負荷蓄電池300の負極端子と制御切換回路640のコンパレータ641の負極側入力端子と電流誤差検出回路540とに接続されており、抵抗R602の他端は接地されている。
The storage battery charging current detection circuit 650 includes a resistor R602. One end of the resistor R602 is connected to the negative terminal of the load storage battery 300, the negative input terminal of the comparator 641 of the control switching circuit 640, and the current error detection circuit 540, and the other end of the resistor R602 is grounded.
蓄電池電圧検出回路610は、抵抗分割にて充電電圧を検出するための抵抗R603及びR604を有する。抵抗R603の一端は負荷蓄電池300の正極側端子に接続されており、抵抗R603の他端は抵抗R604の一端及び満充電保護回路620及び過放電保護回路630の入力に接続されている。抵抗R604の他端は、接地されている。
The storage battery voltage detection circuit 610 includes resistors R603 and R604 for detecting a charging voltage by resistance division. One end of the resistor R603 is connected to the positive terminal of the load storage battery 300, and the other end of the resistor R603 is connected to one end of the resistor R604 and inputs of the full charge protection circuit 620 and the overdischarge protection circuit 630. The other end of the resistor R604 is grounded.
満充電保護回路620は、p型のFET(S61)と、抵抗R601と、コンパレータ621と、過放電保護回路630と共有され且つ抵抗分割にて基準となる電圧を生成するための抵抗R606乃至R608とを有する。抵抗R601の一端は、出力電圧検出回路520とFET(S61)のドレイン端子とに接続されており、抵抗R601の他端は、FET(S61)のゲート端子とコンパレータ621の出力とに接続されている。コンパレータ621の正極側入力端子は、蓄電池電圧検出回路610に接続されており、コンパレータ621の負極側入力端子は、抵抗R606の一端と抵抗R607の一端と接続されている。抵抗R606の他端は、電源に接続されており、抵抗R607の他端は、抵抗R608の一端と過放電保護回路630のコンパレータ631の正極側入力端子に接続されている。抵抗R608の他端は接地されている。コンパレータ621の出力端子は、制御切換回路640と接続されている。
The full charge protection circuit 620 includes resistors R606 to R608 that are shared by the p-type FET (S61), the resistor R601, the comparator 621, and the overdischarge protection circuit 630 and generate a reference voltage by resistance division. And have. One end of the resistor R601 is connected to the output voltage detection circuit 520 and the drain terminal of the FET (S61), and the other end of the resistor R601 is connected to the gate terminal of the FET (S61) and the output of the comparator 621. Yes. The positive input terminal of the comparator 621 is connected to the storage battery voltage detection circuit 610, and the negative input terminal of the comparator 621 is connected to one end of the resistor R606 and one end of the resistor R607. The other end of the resistor R606 is connected to the power source, and the other end of the resistor R607 is connected to one end of the resistor R608 and the positive input terminal of the comparator 631 of the overdischarge protection circuit 630. The other end of the resistor R608 is grounded. The output terminal of the comparator 621 is connected to the control switching circuit 640.
蓄電池電圧検出回路610で検出された電圧が上昇して、抵抗R606乃至R608で構成される抵抗分割によって生成された満充電時の電圧に達すると、コンパレータ621の出力がハイになり、FET(S61)がオフになるので、負荷蓄電池300への蓄電が停止される。また、コンパレータ621の出力端子は、制御切換回路640に接続されており、当該制御切換回路640に対してMPPTを伴う定電圧制御への切換を指示することになる。
When the voltage detected by the storage battery voltage detection circuit 610 increases and reaches the voltage at the time of full charge generated by the resistance division constituted by the resistors R606 to R608, the output of the comparator 621 becomes high, and the FET (S61 ) Is turned off, so that power storage in the load storage battery 300 is stopped. The output terminal of the comparator 621 is connected to the control switching circuit 640, and instructs the control switching circuit 640 to switch to constant voltage control with MPPT.
過放電保護回路630は、コンパレータ631と、p型のFET(S62)と、抵抗R605と、満充電保護回路620と共有され且つ抵抗分割にて基準となる電圧を生成するための抵抗R606乃至R608とを有する。コンパレータ631の負極側入力端子は、抵抗R603及びR604の接続点と接続されており、コンパレータ631の正極側入力端子は、抵抗R607及びR608の接続点と接続されている。コンパレータ631の出力端子は、FET(S62)のゲート端子と抵抗R605の一端と接続されている。抵抗R605の他端は、蓄電池300の正極側端子と抵抗R603の一端とFET(S62)のドレイン端子とに接続する。また、FET(S62)のソース端子は、負荷側に接続されている。また、この負荷側と出力電圧検出回路520側とはバイパスして接続されている。
The overdischarge protection circuit 630 is shared by the comparator 631, the p-type FET (S62), the resistor R605, and the full-charge protection circuit 620, and resistors R606 to R608 for generating a reference voltage by resistance division. And have. The negative input terminal of the comparator 631 is connected to the connection point of the resistors R603 and R604, and the positive input terminal of the comparator 631 is connected to the connection point of the resistors R607 and R608. The output terminal of the comparator 631 is connected to the gate terminal of the FET (S62) and one end of the resistor R605. The other end of the resistor R605 is connected to the positive terminal of the storage battery 300, one end of the resistor R603, and the drain terminal of the FET (S62). The source terminal of the FET (S62) is connected to the load side. In addition, the load side and the output voltage detection circuit 520 side are connected by bypass.
蓄電池電圧検出回路610で検出された電圧が低下して、抵抗R606乃至R608で構成される抵抗分割によって生成された放電停止判断のための電圧に達すると、コンパレータ631の出力がハイになり、FET(S62)がオフになるので、負荷蓄電池300からDC/ACインバータ回路などの負荷への放電が停止される。
When the voltage detected by the storage battery voltage detection circuit 610 decreases and reaches the voltage for determining discharge stop generated by the resistance division constituted by the resistors R606 to R608, the output of the comparator 631 becomes high, and the FET Since (S62) is turned off, discharging from the load storage battery 300 to a load such as a DC / AC inverter circuit is stopped.
制御切換回路640は、低電流検出回路と、OR回路642とを有する。低電流検出回路は、抵抗分割にて供給電力の低下を検出するための基準の電圧を生成するための抵抗R609及びR610と、コンパレータ641とを有している。抵抗R609の一端は、電源に接続されており、抵抗R609の他端は、コンパレータ641の正極側入力端子と、抵抗R610の一端とに接続されている。抵抗R610の他端は接地されている。コンパレータ641の負極側入力端子は、蓄電池充電電流検出回路650に接続されている。コンパレータ641の出力端子は、OR回路642の第1の入力端子に接続されている。OR回路642の第2の入力端子には、満充電保護回路620のコンパレータ621の出力端子に接続されている。OR回路642の出力端子は、接続端子Dを介して切換回路580に接続されている。
The control switching circuit 640 includes a low current detection circuit and an OR circuit 642. The low current detection circuit includes resistors R609 and R610 for generating a reference voltage for detecting a decrease in supply power by resistance division, and a comparator 641. One end of the resistor R609 is connected to the power source, and the other end of the resistor R609 is connected to the positive input terminal of the comparator 641 and one end of the resistor R610. The other end of the resistor R610 is grounded. The negative input terminal of the comparator 641 is connected to the storage battery charging current detection circuit 650. The output terminal of the comparator 641 is connected to the first input terminal of the OR circuit 642. The second input terminal of the OR circuit 642 is connected to the output terminal of the comparator 621 of the full charge protection circuit 620. The output terminal of the OR circuit 642 is connected to the switching circuit 580 via the connection terminal D.
コンパレータ641の出力は供給電力不足を検出するとハイになり、コンパレータ621の出力は満充電を検出するとハイになる。従って、OR回路642の出力は、供給電力不足を検出した場合又は満充電を検出した場合にハイになる。OR回路642の出力がハイの場合にはMPPTを伴う定電圧制御を指示し、ローの場合には定電流制御を指示する。
The output of the comparator 641 becomes high when the supply power shortage is detected, and the output of the comparator 621 becomes high when full charge is detected. Therefore, the output of the OR circuit 642 becomes high when a shortage of supply power is detected or when a full charge is detected. When the output of the OR circuit 642 is high, the constant voltage control with MPPT is instructed, and when the output is low, the constant current control is instructed.
次に、図12を用いて電流誤差検出回路540と電圧誤差検出回路550とDutyMax検出回路560と基準電圧調整回路570と切換回路580と駆動信号発生回路530との具体的回路例を説明する。
Next, specific circuit examples of the current error detection circuit 540, the voltage error detection circuit 550, the DutyMax detection circuit 560, the reference voltage adjustment circuit 570, the switching circuit 580, and the drive signal generation circuit 530 will be described with reference to FIG.
電圧誤差検出回路550は、接続端子Bを介して出力電圧検出回路520に接続されており、抵抗R11乃至R14と、コンデンサC11及びC12と、オペアンプ551とを有する。出力電圧検出回路520の出力は抵抗R11及びR12の一端に接続され、抵抗R11の他端はコンデンサC11の一端に接続され、コンデンサC11の他端と抵抗R12の他端とは、オペアンプ551の負極側入力端子に接続されている。また、オペアンプ551の負極側入力端子は、コンデンサC12の一端及び抵抗R13の一端と接続されており、コンデンサC12の他端は抵抗R14の一端に接続され、抵抗R14の他端と抵抗R13の他端とはオペアンプ551の出力端子に接続される。さらに、オペアンプ551の正極側入力端子には、基準電圧調整回路570の出力が接続されている。
The voltage error detection circuit 550 is connected to the output voltage detection circuit 520 via the connection terminal B, and includes resistors R11 to R14, capacitors C11 and C12, and an operational amplifier 551. The output of the output voltage detection circuit 520 is connected to one end of the resistors R11 and R12, the other end of the resistor R11 is connected to one end of the capacitor C11, and the other end of the capacitor C11 and the other end of the resistor R12 are the negative electrode of the operational amplifier 551. Is connected to the side input terminal. The negative input terminal of the operational amplifier 551 is connected to one end of the capacitor C12 and one end of the resistor R13, the other end of the capacitor C12 is connected to one end of the resistor R14, and the other end of the resistor R14 and the other end of the resistor R13. The end is connected to the output terminal of the operational amplifier 551. Further, the output of the reference voltage adjustment circuit 570 is connected to the positive input terminal of the operational amplifier 551.
電流誤差検出回路540は、接続端子Cを介して蓄電池充電電流検出回路650に接続されており、抵抗R541乃至R544と、コンデンサC541及びC542と、オペアンプ541と、基準電流値に対応する電圧を出力する直流電源I_Vrefを有する。蓄電池充電電流検出回路650の出力は抵抗R541及びR542の一端に接続され、抵抗R542の他端はコンデンサC541の一端に接続され、コンデンサC541の他端と抵抗R541の他端とは、オペアンプ541の負極側入力端子に接続されている。また、オペアンプ541の負極側入力端子には、コンデンサC542の一端及び抵抗R543の一端と接続されており、コンデンサC542の他端は抵抗R544の一端に接続されている。抵抗R544の他端と抵抗R543の他端とはオペアンプ541の出力端子に接続される。さらに、オペアンプ541の正極側入力端子には、基準電流値に対応する電圧を出力する直流電源I_Vrefの正極側端子に接続されている。直流電源I_Vrefの負極側端子は接地されている。
The current error detection circuit 540 is connected to the storage battery charging current detection circuit 650 via the connection terminal C, and outputs resistors R541 to R544, capacitors C541 and C542, an operational amplifier 541, and a voltage corresponding to the reference current value. DC power supply I_Vref is provided. The output of the storage battery charging current detection circuit 650 is connected to one ends of resistors R541 and R542, the other end of the resistor R542 is connected to one end of the capacitor C541, and the other end of the capacitor C541 and the other end of the resistor R541 are connected to the operational amplifier 541. Connected to the negative input terminal. Further, the negative input terminal of the operational amplifier 541 is connected to one end of the capacitor C542 and one end of the resistor R543, and the other end of the capacitor C542 is connected to one end of the resistor R544. The other end of the resistor R544 and the other end of the resistor R543 are connected to the output terminal of the operational amplifier 541. Furthermore, the positive input terminal of the operational amplifier 541 is connected to the positive terminal of the DC power supply I_Vref that outputs a voltage corresponding to the reference current value. The negative terminal of the DC power supply I_Vref is grounded.
切換回路580は、アナログスイッチ582及び583と、NOT回路581とを含む。制御切換回路640のOR回路642の出力は、端子Dを介してNOT回路581の入力端子と、アナログスイッチ583の制御端子とに接続されている。NOT回路581の出力端子は、アナログスイッチ582の制御端子に接続されている。アナログスイッチ582の入力側端子には、電流誤差検出回路540の出力が接続されており、アナログスイッチ582の出力側端子は駆動信号発生回路530に接続されている。アナログスイッチ583の入力側端子には、電圧誤差検出回路550の出力が接続されており、アナログスイッチ583の出力側端子は駆動信号発生回路530に接続されている。
Switching circuit 580 includes analog switches 582 and 583 and a NOT circuit 581. The output of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 is connected to the input terminal of the NOT circuit 581 and the control terminal of the analog switch 583 via the terminal D. The output terminal of the NOT circuit 581 is connected to the control terminal of the analog switch 582. The output of the current error detection circuit 540 is connected to the input side terminal of the analog switch 582, and the output side terminal of the analog switch 582 is connected to the drive signal generation circuit 530. The output of the voltage error detection circuit 550 is connected to the input side terminal of the analog switch 583, and the output side terminal of the analog switch 583 is connected to the drive signal generation circuit 530.
制御切換回路640のOR回路642の出力がハイになると、NOT回路581の出力はローになるので、アナログスイッチ582はオフのままになるが、アナログスイッチ583はオンになる。この結果、電圧誤差検出回路550からの出力が駆動信号発生回路530に出力される。逆に、制御切換回路640のOR回路642の出力がローになると、NOT回路581の出力がハイになるので、アナログスイッチ582はオンになる。その結果、電流誤差検出回路540の出力が駆動信号発生回路530に出力されるが、アナログスイッチ583はオフになる。
When the output of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 becomes high, the output of the NOT circuit 581 becomes low, so that the analog switch 582 remains off, but the analog switch 583 turns on. As a result, the output from the voltage error detection circuit 550 is output to the drive signal generation circuit 530. Conversely, when the output of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 becomes low, the output of the NOT circuit 581 becomes high, so that the analog switch 582 is turned on. As a result, the output of the current error detection circuit 540 is output to the drive signal generation circuit 530, but the analog switch 583 is turned off.
駆動信号発生回路530は、コンパレータ531と三角波発生器532とを含む。コンパレータ531の正極側入力端子には、切換回路580の出力が接続されており、コンパレータ531の負極側入力端子には、三角波発生器532が接続されている。コンパレータ531の出力端子は、接続端子Aを介してD/Dコンバータ回路510のFET(S1)のゲート端子に接続される。
Drive signal generation circuit 530 includes a comparator 531 and a triangular wave generator 532. The output of the switching circuit 580 is connected to the positive input terminal of the comparator 531, and the triangular wave generator 532 is connected to the negative input terminal of the comparator 531. The output terminal of the comparator 531 is connected to the gate terminal of the FET (S1) of the D / D converter circuit 510 via the connection terminal A.
また、DutyMax検出回路560は、コンパレータ561と、抵抗R15及びR16と、コンデンサC13と、電圧Vref_2を出力する直流電源Vref_2とを有する。コンパレータ561の正極側入力端子は、切換回路580の出力に接続されており、コンパレータ561の負極側入力端子は、直流電源Vref_2の正極側端子に接続されている。直流電源Vref_2の負極側端子は接地されている。コンパレータ561の出力は、抵抗R15の一端に接続されており、抵抗R15の他端は抵抗R16の一端及びコンデンサC13の一端と基準電圧調整回路570の入力とに接続されている。抵抗R16の他端及びコンデンサC13の他端とは接地されている。
The DutyMax detection circuit 560 includes a comparator 561, resistors R15 and R16, a capacitor C13, and a DC power supply Vref_2 that outputs a voltage Vref_2. The positive input terminal of the comparator 561 is connected to the output of the switching circuit 580, and the negative input terminal of the comparator 561 is connected to the positive terminal of the DC power source Vref_2. The negative terminal of the DC power supply Vref_2 is grounded. The output of the comparator 561 is connected to one end of the resistor R15, and the other end of the resistor R15 is connected to one end of the resistor R16, one end of the capacitor C13, and the input of the reference voltage adjustment circuit 570. The other end of the resistor R16 and the other end of the capacitor C13 are grounded.
DutyMax検出回路560は、MPPTを伴う定電圧制御がイネーブルされて電圧誤差検出回路550の出力が駆動信号発生回路530に出力されている間に、有効に動作する。より具体的には、コンパレータ561は、駆動信号発生回路530に対する入力信号、すなわち電圧誤差検出回路550の出力信号A2_Out(ここでは「=A_Out」)と、駆動信号発生回路530の出力であるスイッチングパルスのデューティー比が最大となる際に駆動信号発生回路530に入力される入力信号の電圧とほぼ同一の電圧を出力する直流電源Vref_2の出力電圧Vref_2とを比較する。そして、入力信号A_Outの電圧が電圧Vref_2より高くなると、コンパレータ561は、その間にパルス波DMC_O1を出力する。但し、コンパレータ561の出力にはローパスフィルタが接続されており、出力されたパルス波は、滑らかな信号DMC_O2として基準電圧調整回路570に出力される。
The DutyMax detection circuit 560 operates effectively while the constant voltage control with MPPT is enabled and the output of the voltage error detection circuit 550 is output to the drive signal generation circuit 530. More specifically, the comparator 561 includes an input signal to the drive signal generation circuit 530, that is, an output signal A2_Out (here, “= A_Out”) of the voltage error detection circuit 550 and a switching pulse that is an output of the drive signal generation circuit 530. Compared with the output voltage Vref_2 of the DC power supply Vref_2 that outputs substantially the same voltage as the voltage of the input signal input to the drive signal generation circuit 530 when the duty ratio of the signal becomes the maximum. When the voltage of the input signal A_Out becomes higher than the voltage Vref_2, the comparator 561 outputs the pulse wave DMC_O1 during that time. However, a low-pass filter is connected to the output of the comparator 561, and the output pulse wave is output to the reference voltage adjustment circuit 570 as a smooth signal DMC_O2.
基準電圧調整回路570は、コンパレータ571と、三角波発生器572と、抵抗R17乃至R21と、n型のFET(S11)と、初期基準電圧Vref_1を出力する直流電源Vref_1と、コンデンサC14及びC15とを有する。コンパレータ571の正極側入力端子は、DutyMax検出回路560の出力が接続され、コンパレータ571の負極側入力端子には、三角波発生器572が接続されている。コンパレータ571の出力には、抵抗R17の一端が接続されており、抵抗R17の他端は、抵抗R18の一端とコンデンサC14の一端とFET(S11)のゲート端子とに接続されている。抵抗R18の他端とコンデンサC14の他端とFET(S11)のソース端子とは接地されている。また、直流電源Vref_1の正極側端子は、抵抗R19の一端に接続されており、負極側端子は接地されている。抵抗R19の他端は抵抗R20の一端及び抵抗R21の一端に接続され、抵抗R20の他端はFET(S11)のドレインに接続されている。抵抗R21の他端はコンデンサC15の一端及び電圧誤差検出回路550のオペアンプ551の正極側端子に接続されている。コンデンサC15の他端は接地されている。
The reference voltage adjustment circuit 570 includes a comparator 571, a triangular wave generator 572, resistors R17 to R21, an n-type FET (S11), a DC power supply Vref_1 that outputs an initial reference voltage Vref_1, and capacitors C14 and C15. Have. The output of the DutyMax detection circuit 560 is connected to the positive input terminal of the comparator 571, and the triangular wave generator 572 is connected to the negative input terminal of the comparator 571. One end of the resistor R17 is connected to the output of the comparator 571, and the other end of the resistor R17 is connected to one end of the resistor R18, one end of the capacitor C14, and the gate terminal of the FET (S11). The other end of the resistor R18, the other end of the capacitor C14, and the source terminal of the FET (S11) are grounded. The positive terminal of the DC power supply Vref_1 is connected to one end of the resistor R19, and the negative terminal is grounded. The other end of the resistor R19 is connected to one end of the resistor R20 and one end of the resistor R21, and the other end of the resistor R20 is connected to the drain of the FET (S11). The other end of the resistor R21 is connected to one end of the capacitor C15 and the positive terminal of the operational amplifier 551 of the voltage error detection circuit 550. The other end of the capacitor C15 is grounded.
基準電圧調整回路570の直流電源Vref_1は、FET(S11)がオフになっている間、コンデンサC15に電荷をチャージしており、チャージが完了すると、初期基準電圧Vref_1が、そのまま出力基準電圧V_Vref=Vref_1となる。一方、FET(S11)がオンになると、コンデンサC15は、貯めた電荷を放出することになるため、コンデンサC15に保持されている電荷量によって変化する電圧が出力V_Vrefとなる。
The DC power supply Vref_1 of the reference voltage adjusting circuit 570 charges the capacitor C15 while the FET (S11) is off. When the charging is completed, the initial reference voltage Vref_1 is directly used as the output reference voltage V_Vref = Vref_1. On the other hand, when the FET (S11) is turned on, the capacitor C15 discharges the stored charge, so that the voltage that changes depending on the amount of charge held in the capacitor C15 becomes the output V_Vref.
また、基準電圧調整回路570のコンパレータ571は、DutyMax検出回路560の出力DMC_O2と三角波VTW_2とを比較して、出力信号DMC_O2の電圧が三角波VTW_2の電圧より大きくなると、パルス波DMC2_Oを出力する。但し、コンパレータ571の出力側にはローパスフィルタが形成されているので、パルス波DMC2_Oを滑らかにした信号VQGが、FET(S11)のゲート端子に入力されることになる。上で述べたように、信号VQGによってFET(S11)のオン又はオフが決定され、コンデンサC15の放電期間も決定される。さらに、出力基準電圧V_Vrefも決定される。
The comparator 571 of the reference voltage adjustment circuit 570 compares the output DMC_O2 of the DutyMax detection circuit 560 with the triangular wave VTW_2, and outputs a pulse wave DMC2_O when the voltage of the output signal DMC_O2 becomes larger than the voltage of the triangular wave VTW_2. However, since a low-pass filter is formed on the output side of the comparator 571, the signal VQG obtained by smoothing the pulse wave DMC2_O is input to the gate terminal of the FET (S11). As described above, the ON / OFF state of the FET (S11) is determined by the signal VQG, and the discharging period of the capacitor C15 is also determined. Further, the output reference voltage V_Vref is also determined.
次に、図13乃至図17を用いて、蓄電池充放電制御回路600と電力変換装置500の動作を説明する。なお、最初に図13及び図14を用いて、図4に示した制御切換について説明する。
Next, operations of the storage battery charge / discharge control circuit 600 and the power conversion device 500 will be described with reference to FIGS. 13 to 17. First, the control switching shown in FIG. 4 will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
図13(a)乃至(g)は、太陽電池100からの電力供給が十分にあり且つ負荷蓄電池300に充電中である状態、すなわち定電流制御を行っている場合の動作を示す図である。
FIGS. 13A to 13G are diagrams showing an operation in a state where the power supply from the solar cell 100 is sufficient and the load storage battery 300 is being charged, that is, when constant current control is performed.
図13(a)は、駆動信号発生回路530の出力であるスイッチングパルスPulを表している。この間、デューティー比はほぼ一定となっている。図13(b)に示すD/Dコンバータ回路510の出力電圧Vo、及び図13(c)に示す出力電圧検出回路520の出力信号Vo_fbは、図中、それらの波形は大げさに示されている。しかし、スイッチングに応じて多少リプルが発生する程度の変動だけで、D/Dコンバータ回路510の出力信号Voの電圧の平均値Vo_aveもほぼ一定となっている。なお、図13(a)乃至(g)の状態では、電圧誤差検出回路550とDutyMax検出回路560と基準電圧調整回路570とは有効化されていないので、説明を省略する。
FIG. 13A shows a switching pulse Pul that is an output of the drive signal generation circuit 530. During this time, the duty ratio is substantially constant. The output voltage Vo of the D / D converter circuit 510 shown in FIG. 13 (b) and the output signal Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 shown in FIG. 13 (c) are shown exaggeratedly in the drawing. . However, the average value Vo_ave of the voltage of the output signal Vo of the D / D converter circuit 510 is substantially constant with only a fluctuation that causes a slight ripple according to switching. In the states of FIGS. 13A to 13G, the voltage error detection circuit 550, the DutyMax detection circuit 560, and the reference voltage adjustment circuit 570 are not validated, and thus description thereof is omitted.
一方、図13(d)に示すように、蓄電池充電電流検出回路650からの出力Vbi_fbは、D/Dコンバータ回路510の出力電圧と同様に多少変動するが、抵抗R609及びR610の抵抗分割によって生成される基準電圧V_LC以上の状態になっている。同様に、蓄電池電圧検出回路610の出力Vbv_fbも、D/Dコンバータ回路510の出力電圧と同様に多少変動するが、抵抗R606乃至R608の抵抗分割によって生成される基準電圧V_FC未満の状態になっている。
On the other hand, as shown in FIG. 13D, the output Vbi_fb from the storage battery charging current detection circuit 650 varies somewhat like the output voltage of the D / D converter circuit 510, but is generated by resistance division of the resistors R609 and R610. The reference voltage V_LC is not lower than the reference voltage V_LC. Similarly, the output Vbv_fb of the storage battery voltage detection circuit 610 varies somewhat similarly to the output voltage of the D / D converter circuit 510, but is in a state less than the reference voltage V_FC generated by resistance division of the resistors R606 to R608. Yes.
従って、図13(e)に示すように、満充電保護回路620のコンパレータ621の出力Pul_FCも、低電流検出回路のコンパレータ641の出力Pul_LCも、ローのままになる。従って、図13(f)に示すように、制御切換回路640のOR回路642の出力Pul_CVもローのままで、切換回路580のNOT回路581の出力Pul_CCは反対にハイのままである。これによって、電流誤差検出回路540の出力A1_Outが、駆動信号発生回路530に出力される。駆動信号発生回路530への入力A_Outは、電流誤差検出回路540の出力A1_Outとなり、コンパレータ531で三角波VTW_1と比較され、三角波VTW_1以上となった部分が図13(a)及び(g)に示すようにスイッチングパルスのハイの部分と一致する。
Accordingly, as shown in FIG. 13E, the output Pul_FC of the comparator 621 of the full charge protection circuit 620 and the output Pul_LC of the comparator 641 of the low current detection circuit remain low. Accordingly, as shown in FIG. 13 (f), the output Pul_CV of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 remains low, and the output Pul_CC of the NOT circuit 581 of the switching circuit 580 remains high. As a result, the output A1_Out of the current error detection circuit 540 is output to the drive signal generation circuit 530. The input A_Out to the drive signal generation circuit 530 becomes the output A1_Out of the current error detection circuit 540, and the comparator 531 compares the triangular wave VTW_1 with the triangular wave VTW_1 or more, as shown in FIGS. 13A and 13G. Coincides with the high part of the switching pulse.
次に、図14(a)乃至(h)で、太陽電池100からの電力供給が十分にある状態で、満充電を検出して定電流制御から定電圧制御へ移行する際の動作について説明する。図14(a)は、駆動信号発生回路530の出力であるスイッチングパルスPulの初期的な状態を表している。図14(b)は、満充電に近づくにつれて、蓄電池電圧検出回路610で検出される電圧が上昇していることを表している。図14(c)に示すように、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbについても上昇している。
Next, with reference to FIGS. 14A to 14H, description will be given of the operation when a full charge is detected and a transition from constant current control to constant voltage control is performed in a state where the power supply from the solar cell 100 is sufficient. . FIG. 14A shows an initial state of the switching pulse Pul that is the output of the drive signal generation circuit 530. FIG. 14B shows that the voltage detected by the storage battery voltage detection circuit 610 increases as it approaches full charge. As shown in FIG. 14C, the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 also increases.
また、蓄電池電圧検出回路610で検出された電圧Vbv_fbも上昇して、抵抗R606乃至R608の抵抗分割によって生成される基準電圧V_FC以上となる。なお、図14(d)に示すように、蓄電池充電電流検出回路650の出力電圧Vbi_fbは、定電流制御から定電圧制御に移行しない場合には、点線で表すように低下するが、定電圧制御に移行すれば実線で示すように維持される。
Further, the voltage Vbv_fb detected by the storage battery voltage detection circuit 610 also rises and becomes equal to or higher than the reference voltage V_FC generated by resistance division of the resistors R606 to R608. As shown in FIG. 14D, the output voltage Vbi_fb of the storage battery charging current detection circuit 650 decreases as indicated by a dotted line when the constant voltage control does not shift to the constant voltage control, but the constant voltage control As shown in FIG.
このように、図14(e)に示すように、蓄電池電圧検出回路610で検出された電圧Vbv_fbが基準電圧V_FC以上となると、満充電保護回路620のコンパレータ621の出力Pul_FCがハイに変化する。蓄電池充電電流検出回路650からの出力Vbi_fbは、基準電圧V_LC以上の状態のままである。
In this way, as shown in FIG. 14E, when the voltage Vbv_fb detected by the storage battery voltage detection circuit 610 becomes equal to or higher than the reference voltage V_FC, the output Pul_FC of the comparator 621 of the full charge protection circuit 620 changes to high. The output Vbi_fb from the storage battery charging current detection circuit 650 remains in a state equal to or higher than the reference voltage V_LC.
このように信号Pul_FCがハイになると、図14(f)に示すように、制御切換回路640のOR回路642の出力Pul_CVがハイに変化する。逆に、切換回路580のNOT回路581の出力Pul_CCはローに変化する。
When the signal Pul_FC becomes high in this way, the output Pul_CV of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 changes to high as shown in FIG. Conversely, the output Pul_CC of the NOT circuit 581 of the switching circuit 580 changes to low.
そうすると、図14(g)に示すように、駆動信号発生回路530のコンパレータ531で三角波VTW_1と比較される信号は、電流誤差検出回路540の出力A1_Outから、電圧誤差検出回路550の出力A2_Outに変更される。電圧誤差検出回路550の出力A2_Outは、図14(g)に示すように出力A1_Outの電圧より低い。このため、三角波VTW_1以上となっている部分が少なくなり、結果として、図14(h)に示すように、定電圧制御に移行すると、D/Dコンバータ回路510の駆動を抑えるように、スイッチングパルスPulのデューティー比は下げられることになる。
Then, as shown in FIG. 14G, the signal that is compared with the triangular wave VTW_1 by the comparator 531 of the drive signal generation circuit 530 is changed from the output A1_Out of the current error detection circuit 540 to the output A2_Out of the voltage error detection circuit 550. Is done. The output A2_Out of the voltage error detection circuit 550 is lower than the voltage of the output A1_Out as shown in FIG. For this reason, the number of portions that are equal to or greater than the triangular wave VTW_1 is reduced, and as a result, as shown in FIG. 14 (h), when shifting to constant voltage control, the switching pulse is suppressed so as to suppress the drive of the D / D converter circuit 510 The duty ratio of Pul will be lowered.
このようにして定電流制御から定電圧制御へ移行する。この際には、満充電保護回路620のFET(S61)もオフになるので、負荷蓄電池300への充電が停止される。
In this way, the constant current control is shifted to the constant voltage control. At this time, since the FET (S61) of the full charge protection circuit 620 is also turned off, charging of the load storage battery 300 is stopped.
次に、図15(a)乃至(h)で、充電中に太陽電池100からの電力供給が減少した場合の動作について説明する。
Next, an operation when the power supply from the solar cell 100 is reduced during charging will be described with reference to FIGS.
充電中に太陽電池100からの電力供給が減少すると、電流誤差検出回路540は、充電電流が減少する。このため、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)に対するスイッチングパルスのデューティー比を大きくして、より多くの電流を太陽電池100から引き出そうとする。そうすると、図15(a)に示すように、スイッチングパルスPulのデューティー比は大きくなっている。一方、図15(b)に示すように、太陽電池100からの電力供給不足から、D/Dコンバータ回路510の出力電圧Voも低下し、図15(c)に示すように、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbも低下する。
When the power supply from the solar cell 100 decreases during charging, the current error detection circuit 540 decreases the charging current. Therefore, the duty ratio of the switching pulse with respect to the FET (S1) of the D / D converter circuit 510 is increased to try to draw more current from the solar cell 100. Then, as shown in FIG. 15A, the duty ratio of the switching pulse Pul is increased. On the other hand, as shown in FIG. 15 (b), the output voltage Vo of the D / D converter circuit 510 also decreases due to insufficient power supply from the solar cell 100, and as shown in FIG. 15 (c), the output voltage detection circuit. The output Vo_fb at 520 also decreases.
そうすると、図15(d)に示すように、蓄電池充電電流検出回路650の出力電圧Vbi_fbも低下してゆき、抵抗R609及びR610の抵抗分割によって生成される基準電圧V_LC未満になってしまう。なお、蓄電池電圧検出回路610で検出された電圧Vbv_fbも低下するが、この電圧Vbv_fbの低下については、抵抗R606乃至R608による抵抗分割によって生成される低い方の基準電圧を下回らない限り、動作に影響はない。もし低い方の基準電圧を下回った場合には、コンパレータ631がハイになるのでFET(S62)がオフになり、過放電保護が行われる。
Then, as shown in FIG. 15D, the output voltage Vbi_fb of the storage battery charging current detection circuit 650 also decreases, and becomes lower than the reference voltage V_LC generated by resistance division of the resistors R609 and R610. Note that the voltage Vbv_fb detected by the storage battery voltage detection circuit 610 also decreases. However, the decrease in the voltage Vbv_fb affects the operation as long as it does not fall below the lower reference voltage generated by resistance division by the resistors R606 to R608. There is no. If the voltage falls below the lower reference voltage, the comparator 631 goes high, so the FET (S62) is turned off and overdischarge protection is performed.
このように、電圧Vbi_fbが基準電圧V_LC未満となると、図15(e)に示すように、制御切換回路640のコンパレータ641の出力Pul_LCがハイになる。満充電保護回路620のコンパレータ621の出力Pul_FCについてはローのままとなる。これによって、図15(f)に示すように、制御切換回路640のOR回路642の出力Pul_CVはハイになり、切換回路580のNOT回路581の出力Pul_CCはローになる。
Thus, when the voltage Vbi_fb becomes less than the reference voltage V_LC, the output Pul_LC of the comparator 641 of the control switching circuit 640 becomes high as shown in FIG. The output Pul_FC of the comparator 621 of the full charge protection circuit 620 remains low. As a result, as shown in FIG. 15 (f), the output Pul_CV of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 becomes high, and the output Pul_CC of the NOT circuit 581 of the switching circuit 580 becomes low.
そうすると、図15(g)に示すように、駆動信号発生回路530のコンパレータ531で三角波VTW_1と比較される信号は、電流誤差検出回路540の出力A1_Outから、電圧誤差検出回路550の出力A2_Outに変更になる。電圧誤差検出回路550の出力A2_Outは、図15(g)に示すように出力A1_Outの電圧より低いので、三角波VTW_1以上となっている部分が少なくなる。その結果として、図15(h)に示すように、MPPTを伴う定電圧制御に移行すると、D/Dコンバータ回路510の駆動を抑えるように、スイッチングパルスPulのデューティー比は下げられることになる。
Then, as shown in FIG. 15G, the signal compared with the triangular wave VTW_1 by the comparator 531 of the drive signal generation circuit 530 is changed from the output A1_Out of the current error detection circuit 540 to the output A2_Out of the voltage error detection circuit 550. become. Since the output A2_Out of the voltage error detection circuit 550 is lower than the voltage of the output A1_Out as shown in FIG. 15 (g), the portion that is equal to or higher than the triangular wave VTW_1 is reduced. As a result, as shown in FIG. 15 (h), when shifting to constant voltage control with MPPT, the duty ratio of the switching pulse Pu is lowered so as to suppress the drive of the D / D converter circuit 510.
このようにして定電流制御からMPPTを伴う定電圧制御へ移行する。なお、詳細な説明は省略するが、上で述べたものと逆の信号変化が発生すれば、MPPTを伴う定電圧制御から定電流制御への移行が行われる。
In this way, the constant current control is shifted to the constant voltage control with MPPT. Although a detailed description is omitted, if a signal change opposite to that described above occurs, a transition from constant voltage control with MPPT to constant current control is performed.
また、定電流制御においては、電流誤差検出回路540が、基準電流値I_Vrefに対応する電圧と、蓄電池充電電流検出回路650の出力電圧Vbi_fbとの差が小さくなるように、出力信号A1_Outを生成し、駆動信号発生回路530でスイッチングパルスPulを生成する。
In the constant current control, the current error detection circuit 540 generates the output signal A1_Out so that the difference between the voltage corresponding to the reference current value I_Vref and the output voltage Vbi_fb of the storage battery charging current detection circuit 650 becomes small. Then, the drive signal generation circuit 530 generates the switching pulse Pul.
次に、図16及び図17を用いて、MPPTを伴う定電圧制御について説明する。なお、基本的な動作については図10(a)乃至(d)で説明したので、ポイントとなる部分だけを説明する。
Next, constant voltage control with MPPT will be described with reference to FIGS. 16 and 17. Since the basic operation has been described with reference to FIGS. 10A to 10D, only the point portion will be described.
まず、図9(a)の電力点Aなどにおいて十分太陽電池100から電力供給が可能である状態における動作を図16(a)乃至(g)を用いて説明する。なお、図16(a)乃至(g)は、ある短い時間の動作を示しており、図11及び図12に示した回路の基本的な動作説明を行うための図である。
First, the operation in a state where power can be sufficiently supplied from the solar cell 100 at the power point A in FIG. 9A will be described with reference to FIGS. FIGS. 16A to 16G show an operation for a short time, and are diagrams for explaining the basic operation of the circuits shown in FIGS.
図16(a)は、駆動信号発生回路530の出力であるスイッチングパルスPulを表している。この間、デューティー比はほぼ一定となっている。図16(b)に示すD/Dコンバータ回路510の出力電圧Vo、及び図16(c)に示す出力電圧検出回路520の出力信号Vo_fbは、図中、それらの波形は大げさに示されている。しかし、スイッチングに応じて多少リプルが発生する程度の変動だけで、D/Dコンバータ回路510の出力信号Voの電圧の平均値Vo_aveもほぼ一定となっている。なお、図16(a)乃至(g)の状態では、DutyMax検出回路560と基準電圧調整回路570とは有効に動作しておらず、初期基準電圧Vref_1が基準電圧調整回路570の出力電圧V_Vrefとなっている。
FIG. 16A shows a switching pulse Pul that is an output of the drive signal generation circuit 530. During this time, the duty ratio is substantially constant. The output voltage Vo of the D / D converter circuit 510 shown in FIG. 16B and the output signal Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 shown in FIG. 16C are exaggerated in the figure. . However, the average value Vo_ave of the voltage of the output signal Vo of the D / D converter circuit 510 is substantially constant with only a fluctuation that causes a slight ripple according to switching. 16A to 16G, the DutyMax detection circuit 560 and the reference voltage adjustment circuit 570 are not operating effectively, and the initial reference voltage Vref_1 is equal to the output voltage V_Vref of the reference voltage adjustment circuit 570. It has become.
図16(c)に示すように、電圧誤差検出回路550は、Vo_fbとV_Vrefの比較を行い、図16(d)に示すように、Vo_fbとV_Vrefとの差を反転させた電圧の出力信号A2_Outを出力する。図16(a)乃至(g)の状態では、この出力信号A2_Outの電圧は、DutyMax検出回路560で基準として用いられ且つデューティー比最大に対応する電圧Vref_2より低い電圧となっているので、上で述べたようにDutyMax検出回路560と基準電圧調整回路570とは動作しない。動作しない状態を図16(e)乃至(g)に示している。すなわち、出力信号A2_Outの電圧は常にVref_2より低いので、DutyMax検出回路560のコンパレータ561の出力側信号DMC_O1もDMC_O2もゼロのままになる。さらに、基準電圧調整回路570のコンパレータ571で三角波VTW_2とDMC_O2とを比較しても、DMC_O2はゼロのままなので、コンパレータ571の出力側の信号DMC2_OもVQGもゼロのままとなる。そうすると、基準電圧調整回路570のFET(S11)はオフのままとなるので、図16(g)に示すように、コンデンサC15の出力電圧V_Vrefは、直流電源Vref_1の初期基準電圧Vref_1のままで変化しない。
As shown in FIG. 16C, the voltage error detection circuit 550 compares Vo_fb and V_Vref, and as shown in FIG. 16D, the voltage output signal A2_Out is obtained by inverting the difference between Vo_fb and V_Vref. Is output. In the states of FIGS. 16A to 16G, the voltage of the output signal A2_Out is lower than the voltage Vref_2 used as a reference in the DutyMax detection circuit 560 and corresponding to the maximum duty ratio. As described above, the DutyMax detection circuit 560 and the reference voltage adjustment circuit 570 do not operate. FIGS. 16E to 16G show a state in which the device does not operate. That is, since the voltage of the output signal A2_Out is always lower than Vref_2, the output side signals DMC_O1 and DMC_O2 of the comparator 561 of the DutyMax detection circuit 560 remain zero. Further, even if the comparator 571 of the reference voltage adjustment circuit 570 compares the triangular wave VTW_2 and DMC_O2, the signal DMC2_O and VQG on the output side of the comparator 571 remain zero because DMC_O2 remains zero. Then, since the FET (S11) of the reference voltage adjusting circuit 570 remains off, as shown in FIG. 16 (g), the output voltage V_Vref of the capacitor C15 changes with the initial reference voltage Vref_1 of the DC power supply Vref_1 being changed. do not do.
次に、図17(a)乃至(i)を用いて、D/Dコンバータ回路510の出力Voが低下し始めた場合の動作について説明する。なお、図17(a)乃至(i)は、本実施の形態の特徴を強調するように描かれているので、実際とは多少異なる部分もある。
Next, the operation when the output Vo of the D / D converter circuit 510 starts to decrease will be described with reference to FIGS. Note that FIGS. 17A to 17I are drawn so as to emphasize the features of the present embodiment, and therefore there are some differences from the actual ones.
上で説明し且つ図17(a)及び(b)に示すように、太陽電池100からの電力供給が減少するか最大電力点を超えてD/Dコンバータ回路510が電力を引き出そうとすると、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)のゲート端子に対するスイッチングパルスPulのデューティー比は最大となる。一方、D/Dコンバータ回路510の出力Voは低下してしまう。図17(c)に示すように、出力Voが低下すると、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbも低下する。
As described above and shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b), if the power supply from the solar cell 100 decreases or exceeds the maximum power point, the D / D converter circuit 510 attempts to draw power. The duty ratio of the switching pulse Pul to the gate terminal of the FET (S1) of the / D converter circuit 510 is maximized. On the other hand, the output Vo of the D / D converter circuit 510 is lowered. As shown in FIG. 17C, when the output Vo decreases, the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 also decreases.
一方、電圧誤差検出回路550は、出力Vo_fbと現在のV_Vrefとの差を反転させるため、出力電圧検出回路520のVo_fbが低下するならば、電圧誤差検出回路550の出力A2_Outは反対に上昇することになる。そうすると、図17(d)に示すように、FET(S1)に対するスイッチングの周期の中で、電圧誤差検出回路550の出力A2_Outの電圧が、徐々にスイッチングパルスのデューティー比の最大値に相当する電圧Vref_2を上回る期間が長くなる。図17(e)に示すように、DutyMax検出回路560のコンパレータ561の出力DMC_O1がオンになる期間が徐々に長くなる。さらに、図17(e)に示すように、DutyMax検出回路560の出力DMC_O2は、DMC_O1をローパスフィルタで滑らかにした後の信号であるが、DMC_O1のオンの時間が長くなるので、徐々に電圧が上昇する。そして、基準電圧調整回路570における三角波信号VTW_2の電圧よりDMC_O1の電圧が高い期間については、図17(f)に示すように基準電圧調整回路570のコンパレータ571の出力DMC2_Oがオンになる。この信号DMC2_Oもローパスフィルタで滑らかにすると、図17(f)のような信号VQGが生成される。この信号VQGにより基準電圧調整回路570のFET(S11)のオン/オフが行われるようになる。FET(S11)がオンになると、コンデンサC15から放電されるようになる。従って、放電する時間が長いほど又放電頻度が高いほど、基準電圧V_Vrefは下がってゆくことになる。図17(f)に示すように、スイッチングパルスのデューティー比が最大になる頻度(又は割合)が、過去所定期間内において高くなると、信号VQGが0ではない期間が頻繁に発生すると共に長くなる。それにつれて図17(g)に示すように、基準電圧V_Vrefは徐々に下がってゆく。
On the other hand, since the voltage error detection circuit 550 inverts the difference between the output Vo_fb and the current V_Vref, if the voltage Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 decreases, the output A2_Out of the voltage error detection circuit 550 increases on the contrary. become. Then, as shown in FIG. 17 (d), the voltage of the output A2_Out of the voltage error detection circuit 550 gradually corresponds to the maximum value of the duty ratio of the switching pulse in the switching period for the FET (S1). The period exceeding Vref_2 becomes longer. As shown in FIG. 17E, the period during which the output DMC_O1 of the comparator 561 of the DutyMax detection circuit 560 is turned on gradually increases. Further, as shown in FIG. 17E, the output DMC_O2 of the DutyMax detection circuit 560 is a signal after the DMC_O1 is smoothed by the low-pass filter. However, since the DMC_O1 is turned on longer, the voltage gradually increases. To rise. Then, during a period in which the voltage of DMC_O1 is higher than the voltage of the triangular wave signal VTW_2 in the reference voltage adjustment circuit 570, the output DMC2_O of the comparator 571 of the reference voltage adjustment circuit 570 is turned on as shown in FIG. When this signal DMC2_O is also smoothed by a low-pass filter, a signal VQG as shown in FIG. 17 (f) is generated. This signal VQG turns on / off the FET (S11) of the reference voltage adjusting circuit 570. When the FET (S11) is turned on, the capacitor C15 is discharged. Therefore, the reference voltage V_Vref decreases as the discharge time increases and the discharge frequency increases. As shown in FIG. 17 (f), when the frequency (or rate) at which the duty ratio of the switching pulse is maximized in the past predetermined period, a period in which the signal VQG is not 0 frequently occurs and becomes longer. Accordingly, as shown in FIG. 17 (g), the reference voltage V_Vref gradually decreases.
そうすると、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbの電圧も下がり、さらに基準電圧V_Vrefも下がってゆくので、電圧誤差検出回路550に入力される2つの信号の電位差が狭められることになる。そうすると、図17(h)に示すように、基準電圧V_Vrefが下げられた後、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbの電圧と基準電圧V_Vrefとの差が小さくなるので、電圧誤差検出回路550のオペアンプ551の出力A2_Out(ここでは補正後A2_Out)も、徐々に下がってゆく。そうすると、図17(h)に示すように、駆動信号発生回路530のコンパレータ531の負極側入力の三角波VTW_1の電圧より下がる期間が長くなる。そうすると、図17(i)に示すように、スイッチングパルス(補正後Pulと表す)のオンの幅が短くなる。すなわち、電圧誤差検出回路550からすると、デューティー比を高くして、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)のオンの期間を長くして、より多くの電力を太陽電池100から引き出そうとして動作する。その結果、あたかもこの動作に効果があったように見える。従って、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbの電圧と基準電圧V_Vrefとの差が小さくなったので、デューティー比を低くしたということである。
Then, the voltage of the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 also decreases and the reference voltage V_Vref also decreases, so that the potential difference between the two signals input to the voltage error detection circuit 550 is narrowed. Then, as shown in FIG. 17 (h), after the reference voltage V_Vref is lowered, the difference between the voltage Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 and the reference voltage V_Vref becomes small, so that the operational amplifier of the voltage error detection circuit 550 The output A2_Out of 551 (here A2_Out after correction) also gradually decreases. Then, as shown in FIG. 17 (h), the period during which the voltage falls below the voltage of the triangular wave VTW_1 input to the negative side of the comparator 531 of the drive signal generation circuit 530 becomes longer. Then, as shown in FIG. 17I, the ON width of the switching pulse (represented as corrected Pul) is shortened. That is, from the voltage error detection circuit 550, the duty ratio is increased, the ON period of the FET (S1) of the D / D converter circuit 510 is lengthened, and operation is performed to draw more power from the solar cell 100. To do. As a result, it seems as if this operation was effective. Therefore, since the difference between the voltage Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 and the reference voltage V_Vref is reduced, the duty ratio is reduced.
これによって上で述べたように太陽電池100から引き出す電力が引き下げられるので、D/Dコンバータ回路510の出力Voが上昇するようになる。その後、太陽電池100からD/Dコンバータ回路510が電力を引き出すように動作すれば、図17(b)に示すように電圧Voが下がるようになるので、上で述べたような動作を繰り返すようになる。すなわち、最大電力点を追跡していることになる。
As a result, the power drawn from the solar cell 100 is reduced as described above, and the output Vo of the D / D converter circuit 510 is increased. Thereafter, if the D / D converter circuit 510 operates so as to draw power from the solar battery 100, the voltage Vo decreases as shown in FIG. 17B, so that the operation described above is repeated. become. That is, the maximum power point is tracked.
このように高価なプロセッサなどを用いることなく安価な素子のみで最大電力点追跡が可能となる。
In this way, the maximum power point tracking can be performed with only an inexpensive element without using an expensive processor or the like.
[実施の形態3の他の実施例]
電圧誤差検出回路550には、従来からある電圧誤差検出回路を使用することができる。また、DutyMax検出回路560についても、図18に示すようなDutyMax検出回路565と置換することができる。[Other Examples of Embodiment 3]
As the voltage error detection circuit 550, a conventional voltage error detection circuit can be used. Also, the DutyMax detection circuit 560 can be replaced with a DutyMax detection circuit 565 as shown in FIG.
DutyMax検出回路565は、抵抗R31乃至R34と、コンデンサC21及びC22と、オペアンプ5651と、直流電源Vref_2とを有する。直流電源Vref_2は、駆動信号発生回路530の出力であるスイッチングパルスのデューティー比が最大となる際に駆動信号発生回路530に入力される入力信号A2_Outの電圧とほぼ同一の電圧を出力する。
The DutyMax detection circuit 565 includes resistors R31 to R34, capacitors C21 and C22, an operational amplifier 5651, and a DC power supply Vref_2. The DC power supply Vref_2 outputs a voltage that is substantially the same as the voltage of the input signal A2_Out that is input to the drive signal generation circuit 530 when the duty ratio of the switching pulse that is the output of the drive signal generation circuit 530 is maximized.
電圧誤差検出回路550の出力A2_Out(ここでは「=A_Out」)は、抵抗R32の一端と抵抗R31の一端と接続されており、抵抗R31の他端はコンデンサC21の一端に接続されており、コンデンサC21の他端は抵抗R32の他端とオペアンプ5651の正極側入力端子と接続されている。オペアンプ5651の正極側入力端子は、さらに、抵抗R33の一端及び抵抗R34の一端と接続されている。抵抗R34の他端は、コンデンサC22の一端に接続されており、コンデンサC22の他端は、抵抗R33の他端とオペアンプ5651の出力とに接続されている。オペアンプ5651の負極側入力端子は、直流電源Vref_2の正極側端子に接続されており、直流電源Vref_2の負極側端子は接地されている。
The output A2_Out (here, “= A_Out”) of the voltage error detection circuit 550 is connected to one end of the resistor R32 and one end of the resistor R31, and the other end of the resistor R31 is connected to one end of the capacitor C21. The other end of C21 is connected to the other end of the resistor R32 and the positive input terminal of the operational amplifier 5651. The positive input terminal of the operational amplifier 5651 is further connected to one end of the resistor R33 and one end of the resistor R34. The other end of the resistor R34 is connected to one end of the capacitor C22, and the other end of the capacitor C22 is connected to the other end of the resistor R33 and the output of the operational amplifier 5651. The negative input terminal of the operational amplifier 5651 is connected to the positive terminal of the DC power supply Vref_2, and the negative terminal of the DC power supply Vref_2 is grounded.
このようなDutyMax検出回路565は、出力A2_Out(ここでは「=A_Out」)の電圧と電圧Vref_2との差に応じた電圧の信号DMC_O2として出力する。すなわち図17(d)に示すように、出力A_Outが電圧Vref_2を上回ると、その分DMC_O2が上昇するので、図17(e)に示したDMC_O2と類似した変化を示すようになる。
Such a DutyMax detection circuit 565 outputs a signal DMC_O2 having a voltage corresponding to the difference between the voltage of the output A2_Out (here, “= A_Out”) and the voltage Vref_2. That is, as shown in FIG. 17 (d), when the output A_Out exceeds the voltage Vref_2, DMC_O2 increases correspondingly, so that the change is similar to DMC_O2 shown in FIG. 17 (e).
[実施の形態4]
図19に、第4の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図を示す。図19に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池100と、太陽電池100からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置700と、電力変換装置700からの出力で負荷蓄電池300に対する充放電制御及び電力変換装置700で必要となる信号の出力を行う蓄電池充放電制御回路600と、蓄電池充放電制御回路600の出力に接続されている負荷蓄電池300及び様々な負荷A乃至Cなどとを有する。太陽電池100及び負荷蓄電池300は、従来と同じである。また、負荷A乃至Cも第1の実施の形態と同じである。[Embodiment 4]
FIG. 19 shows a functional block diagram of a system according to the fourth embodiment. The system shown in FIG. 19 is a solar cell system, and includes a solar cell 100, a power conversion device 700 that performs power conversion on the output from the solar cell 100, and an output from the power conversion device 700 for the load storage battery 300. A storage battery charge / discharge control circuit 600 that outputs signals necessary for the charge / discharge control and power conversion device 700, a load storage battery 300 connected to the output of the storage battery charge / discharge control circuit 600, and various loads A to C, etc. Have The solar cell 100 and the load storage battery 300 are the same as the conventional one. Also, the loads A to C are the same as those in the first embodiment.
電力変換装置700は、(A)スイッチを有し且つ太陽電池100からの出力電圧をDC/DC変換するD/Dコンバータ回路510と、(B)D/Dコンバータ回路510の出力電圧に応じた電圧Vo_fbの出力信号を出力する出力電圧検出回路520と、(C)出力電圧検出回路520の出力信号の電圧Vo_fbを調整することによって得られる信号の電圧Vof3と固定基準電圧V_Vrefとの差に応じた信号を生成する電圧誤差検出回路770と、(D)蓄電池充放電制御回路600からの蓄電池充電電流に応じた電圧Vbi_fbと基準電流値に対応する電圧との差に応じた電圧の信号を生成する電流誤差検出回路540と、(E)蓄電池充放電制御回路600からの制御切換信号Pul_CVに応じて電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路770の出力を切換える切換回路580と、(F)電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路770からの出力に応じてD/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスを生成してD/Dコンバータ回路510に出力する駆動信号発生回路530と、(G)駆動信号発生回路530からスイッチングパルスのデューティー比に応じた信号を受け取り且つデューティー比が所定の最大値になったことを検出するDutyMax検出回路760と、(H)DutyMax検出回路760からの検出信号に応じて出力電圧検出回路520からの出力電圧Vo_fbを調整して調整後の出力電圧Vof3を電圧誤差検出回路770に出力する電圧検出信号調整回路780とを有する。
The power conversion device 700 includes (A) a D / D converter circuit 510 having a switch and DC / DC converting the output voltage from the solar cell 100, and (B) depending on the output voltage of the D / D converter circuit 510. An output voltage detection circuit 520 that outputs an output signal of the voltage Vo_fb, and (C) according to the difference between the voltage Vof3 of the signal obtained by adjusting the voltage Vo_fb of the output signal of the output voltage detection circuit 520 and the fixed reference voltage V_Vref. A voltage error detection circuit 770 that generates a signal, and (D) a voltage signal corresponding to the difference between the voltage Vbi_fb corresponding to the storage battery charging current from the storage battery charge / discharge control circuit 600 and the voltage corresponding to the reference current value. Current error detection circuit 540 to be output and (E) output of current error detection circuit 540 or voltage error detection circuit 770 in accordance with control switching signal Pul_CV from storage battery charge / discharge control circuit 600 A switching circuit 580 for switching the switching circuit, and (F) a switching pulse for the switch of the D / D converter circuit 510 according to the output from the current error detection circuit 540 or the voltage error detection circuit 770 and output to the D / D converter circuit 510 (G) a duty signal detection circuit 760 that receives a signal corresponding to the duty ratio of the switching pulse from the drive signal generation circuit 530 and detects that the duty ratio has reached a predetermined maximum value; H) A voltage detection signal adjustment circuit 780 that adjusts the output voltage Vo_fb from the output voltage detection circuit 520 according to the detection signal from the DutyMax detection circuit 760 and outputs the adjusted output voltage Vof3 to the voltage error detection circuit 770. Have.
蓄電池充放電制御回路600は、蓄電池に対する供給電圧を検出する蓄電池電圧検出回路610と、蓄電池電圧検出回路610からの出力Vbv_fbに応じて負荷蓄電池300に対する満充電保護動作を実施する満充電保護回路620と、蓄電池電圧検出回路610からの出力に応じて負荷蓄電池300に対する過放電保護動作を実施する過放電保護回路630と、負荷蓄電池300に流れる電流を検出する蓄電池充電電流検出回路650と、満充電保護回路620からの出力Pul_FC及び蓄電池充電電流検出回路650からの出力Vbi_fbに応じて定電流制御とMPPTを伴う定電圧制御とを切換えるための信号Pul_CVを出力する制御切換回路640とを有する。
The storage battery charge / discharge control circuit 600 detects a supply voltage to the storage battery, and a full charge protection circuit 620 that performs a full charge protection operation for the load storage battery 300 according to the output Vbv_fb from the storage battery voltage detection circuit 610. An overdischarge protection circuit 630 that performs an overdischarge protection operation on the load storage battery 300 according to an output from the storage battery voltage detection circuit 610, a storage battery charge current detection circuit 650 that detects a current flowing through the load storage battery 300, and a full charge A control switching circuit 640 for outputting a signal Pul_CV for switching between constant current control and constant voltage control with MPPT in accordance with the output Pul_FC from the protection circuit 620 and the output Vbi_fb from the storage battery charging current detection circuit 650.
上で述べた出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路770と駆動信号発生回路530とDutyMax検出回路760と電圧検出信号調整回路780とにより、MPPTを実現する定電圧制御回路が構成される。また、電流誤差検出回路540と駆動信号発生回路530とにより、定電流制御回路が構成される。
The output voltage detection circuit 520, the voltage error detection circuit 770, the drive signal generation circuit 530, the DutyMax detection circuit 760, and the voltage detection signal adjustment circuit 780 described above constitute a constant voltage control circuit that realizes MPPT. The current error detection circuit 540 and the drive signal generation circuit 530 constitute a constant current control circuit.
図19に示した蓄電池充放電制御回路600の動作については第2の実施の形態と同じであるから、本実施の形態では説明を省略する。蓄電池充放電制御回路600を導入することによって、図4に示すような制御が実現され、効率的に蓄電が行われるようになる。また、満充電保護回路620及び過放電保護回路630が適切に動作して、安全に蓄電及び放電が行われる。
Since the operation of the storage battery charge / discharge control circuit 600 shown in FIG. 19 is the same as that of the second embodiment, description thereof is omitted in this embodiment. By introducing the storage battery charge / discharge control circuit 600, the control as shown in FIG. 4 is realized, and the battery is efficiently stored. In addition, the full charge protection circuit 620 and the overdischarge protection circuit 630 operate appropriately, and power storage and discharge are performed safely.
なお、制御切換回路640は、蓄電池充電電流検出回路650の出力Vbi_fbに基づき供給電力不足を検出する低電流検出回路と、当該低電流検出回路からの供給電力不足を検出したことを表す検出信号、例えばPul_LCと満充電保護回路620からの満充電を検出したことを表す信号Pul_FCとの論理和を計算するOR回路とを有している場合もある。このようにすれば、供給電力不足を検出した場合、又は満充電を検出した場合には、定電流制御からMPPTを伴う定電圧制御に切り換える切換信号Pul_CVを切換回路580に出力する。一方、供給電力が十分で且つ充電中であれば定電圧制御から定電流制御に切り換える切換信号Pul_CVを切換回路580に出力する。
The control switching circuit 640 includes a low current detection circuit that detects an insufficient supply power based on the output Vbi_fb of the storage battery charging current detection circuit 650, and a detection signal that indicates that an insufficient supply power from the low current detection circuit is detected. For example, there may be an OR circuit that calculates the logical sum of Pul_LC and a signal Pul_FC indicating that full charge from the full charge protection circuit 620 has been detected. In this way, when shortage of supply power is detected or when full charge is detected, the switching signal Pul_CV for switching from constant current control to constant voltage control with MPPT is output to the switching circuit 580. On the other hand, if the supplied power is sufficient and charging is in progress, switching signal Pul_CV for switching from constant voltage control to constant current control is output to switching circuit 580.
また、電流誤差検出回路540は、蓄電池充放電制御回路600からの蓄電池充電電流に応じた電圧Vbi_fbと基準電流値に対応する電圧との差に応じた電圧の信号を生成して、切換回路580に出力する。すなわち、電流誤差検出回路540の出力が切換回路580により選択された場合には、負荷蓄電池300に流れる電流が一定になるように、駆動信号発生回路530ではD/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスPulが生成される。
The current error detection circuit 540 generates a voltage signal corresponding to the difference between the voltage Vbi_fb corresponding to the storage battery charging current from the storage battery charge / discharge control circuit 600 and the voltage corresponding to the reference current value, and the switching circuit 580. Output to. That is, when the output of the current error detection circuit 540 is selected by the switching circuit 580, the drive signal generation circuit 530 performs switching with respect to the switch of the D / D converter circuit 510 so that the current flowing through the load storage battery 300 becomes constant. A pulse Pul is generated.
図19に示した電力変換装置700の動作は、第3の実施の形態の電力変換装置500とほぼ同じである。但し、本実施の形態では、基準電圧V_Vrefを調整するのではなく、基準電圧V_Vrefは固定で、出力電圧検出回路520の検出信号の電圧が調整の対象となる。調整の程度は、第2の実施の形態と同様で、スイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値となっている状態を所定期間内に検出する頻度(又は割合)に応じて決められる。
The operation of the power conversion device 700 shown in FIG. 19 is almost the same as that of the power conversion device 500 of the third embodiment. However, in this embodiment, the reference voltage V_Vref is not adjusted, but the reference voltage V_Vref is fixed, and the voltage of the detection signal of the output voltage detection circuit 520 is the object of adjustment. The degree of adjustment is the same as in the second embodiment, and is determined according to the frequency (or ratio) at which the state in which the duty ratio of the switching pulse is a predetermined maximum value is detected within a predetermined period.
より具体的には、D/Dコンバータ回路510が太陽電池100から電流を引き出しすぎて出力電圧Voが低下するような状態では、電圧誤差検出回路770及び駆動信号発生回路530により、スイッチングパルスのデューティー比を所定の最大値にして、電圧を引き上げようとする。これに対して、DutyMax検出回路760は、スイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値となっている状態を検出すると、電圧検出信号調整回路780に検出信号を出力する。電圧検出信号調整回路780は、スイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値となっている状態を所定期間内に検出する頻度(又は割合)に応じて出力電圧検出回路520の検出信号の電圧を上昇させて、基準電圧V_Vrefとの差を狭める。
More specifically, when the D / D converter circuit 510 draws too much current from the solar cell 100 and the output voltage Vo decreases, the voltage error detection circuit 770 and the drive signal generation circuit 530 cause the duty of the switching pulse. The ratio is set to a predetermined maximum value to increase the voltage. On the other hand, when the DutyMax detection circuit 760 detects a state where the duty ratio of the switching pulse is a predetermined maximum value, the DutyMax detection circuit 760 outputs a detection signal to the voltage detection signal adjustment circuit 780. The voltage detection signal adjustment circuit 780 increases the voltage of the detection signal of the output voltage detection circuit 520 in accordance with the frequency (or rate) of detecting the state in which the duty ratio of the switching pulse is a predetermined maximum value within a predetermined period. Thus, the difference from the reference voltage V_Vref is narrowed.
なお、電圧誤差検出回路770及び駆動信号発生回路530によるD/Dコンバータ回路510の駆動により太陽電池100から引き出される電力も低下する。そして、当該電力と太陽電池100の出力電力とが、図9(a)の電力点Bで釣り合うことになる。そうすると、電力変換装置700の出力電圧Vo及び出力電力Poutは下げ止まる。
Note that the power drawn from the solar cell 100 is also reduced by driving the D / D converter circuit 510 by the voltage error detection circuit 770 and the drive signal generation circuit 530. And the said electric power and the output electric power of the solar cell 100 will balance at the electric power point B of Fig.9 (a). Then, the output voltage Vo and the output power Pout of the power conversion device 700 stop decreasing.
基準電圧V_Vrefと調整後検出信号の電圧Vof3との差が狭くなると、電圧誤差検出回路770及び駆動信号発生回路530は、スイッチングパルスのデューティー比を所定の最大値から引き下げる。また、調整後検出信号の調整量は、時定数があるので、すぐには0にならないので、徐々に減少することになる。
When the difference between the reference voltage V_Vref and the voltage Vof3 of the adjusted detection signal becomes narrower, the voltage error detection circuit 770 and the drive signal generation circuit 530 lower the switching pulse duty ratio from a predetermined maximum value. Further, the adjustment amount of the detection signal after adjustment has a time constant, and does not immediately become 0, so it gradually decreases.
このような動作以外の部分は、ほとんど第3の実施の形態と同様である。従って、第3の実施の形態と同様に、最大電力点を安価な回路素子で追跡させることができるようになる。
The parts other than such operation are almost the same as those of the third embodiment. Therefore, similarly to the third embodiment, the maximum power point can be traced by an inexpensive circuit element.
[実施の形態4の実施例]
第4の実施の形態における具体的回路例を図20に示す。なお、太陽電池100、D/Dコンバータ回路510、出力電圧検出回路520、蓄電池充放電制御回路600、負荷A乃至Cなどは第3の実施の形態と同じであるから、図示を省略する。また、充放電制御回路600の動作についても、図4に示した制御切換を実現するものであり、説明を省略する。[Example of Embodiment 4]
FIG. 20 shows a specific circuit example in the fourth embodiment. Note that the solar cell 100, the D / D converter circuit 510, the output voltage detection circuit 520, the storage battery charge / discharge control circuit 600, the loads A to C, and the like are the same as those in the third embodiment, and are not shown. Further, the operation of the charge / discharge control circuit 600 also realizes the control switching shown in FIG.
電流誤差検出回路540は、接続端子Cを介して蓄電池充電電流検出回路650に接続されており、抵抗R541乃至R544と、コンデンサC541及びC542と、オペアンプ541と、基準電流値に対応する電圧を出力する直流電源I_Vrefを有する。蓄電池充電電流検出回路650の出力Vbi_fbは抵抗R541及びR542の一端に接続され、抵抗R542の他端はコンデンサC541の一端に接続され、コンデンサC541の他端と抵抗R541の他端とは、オペアンプ541の負極側入力端子に接続されている。また、オペアンプ541の負極側入力端子には、コンデンサC542の一端及び抵抗R543の一端と接続されており、コンデンサC542の他端は抵抗R544の一端に接続され、抵抗R544の他端と抵抗R543の他端とはオペアンプ541の出力端子に接続される。さらに、オペアンプ541の正極側入力端子には、基準電流値に対応する電圧を出力する直流電源I_Vrefの正極側端子に接続されている。直流電源I_Vrefの負極側端子は接地されている。
The current error detection circuit 540 is connected to the storage battery charging current detection circuit 650 via the connection terminal C, and outputs resistors R541 to R544, capacitors C541 and C542, an operational amplifier 541, and a voltage corresponding to the reference current value. DC power supply I_Vref is provided. The output Vbi_fb of the storage battery charging current detection circuit 650 is connected to one ends of the resistors R541 and R542, the other end of the resistor R542 is connected to one end of the capacitor C541, and the other end of the capacitor C541 and the other end of the resistor R541 are connected to the operational amplifier 541. Connected to the negative side input terminal. The negative input terminal of the operational amplifier 541 is connected to one end of the capacitor C542 and one end of the resistor R543, the other end of the capacitor C542 is connected to one end of the resistor R544, and the other end of the resistor R544 and the resistor R543. The other end is connected to the output terminal of the operational amplifier 541. Furthermore, the positive input terminal of the operational amplifier 541 is connected to the positive terminal of the DC power supply I_Vref that outputs a voltage corresponding to the reference current value. The negative terminal of the DC power supply I_Vref is grounded.
切換回路580は、アナログスイッチ582及び583と、NOT回路581とを含む。図11に示した制御切換回路640のOR回路642の出力はPul_CV、端子Dを介してNOT回路581の入力側端子と、アナログスイッチ583の制御端子とに接続されている。NOT回路581の出力端子は、アナログスイッチ582の制御端子に接続されている。アナログスイッチ582の入力端子には、電流誤差検出回路540の出力A1_Outが接続されており、アナログスイッチ582の出力側端子は駆動信号発生回路530に接続されている。アナログスイッチ583の入力側端子には、電圧誤差検出回路770の出力A2_Outが接続されており、アナログスイッチ583の出力側端子は駆動信号発生回路530に接続される。
Switching circuit 580 includes analog switches 582 and 583 and a NOT circuit 581. The output of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 shown in FIG. 11 is connected to the input side terminal of the NOT circuit 581 and the control terminal of the analog switch 583 via Pul_CV, terminal D. The output terminal of the NOT circuit 581 is connected to the control terminal of the analog switch 582. The output terminal A1_Out of the current error detection circuit 540 is connected to the input terminal of the analog switch 582, and the output side terminal of the analog switch 582 is connected to the drive signal generation circuit 530. The output A2_Out of the voltage error detection circuit 770 is connected to the input side terminal of the analog switch 583, and the output side terminal of the analog switch 583 is connected to the drive signal generation circuit 530.
制御切換回路640の出力Pul_CVがハイになると、NOT回路581の出力Pul_CCはローになるので、アナログスイッチ582はオフになるが、アナログスイッチ583はオンになるので、電圧誤差検出回路770からの出力が駆動信号発生回路530に出力される。逆に、制御切換回路640の出力Pul_CVがローになると、NOT回路581の出力Pul_CCがハイになるので、アナログスイッチ582はオンになって、電流誤差検出回路540の出力が駆動信号発生回路530に出力されるが、アナログスイッチ583はオフになる。
When the output Pul_CV of the control switching circuit 640 becomes high, the output Pul_CC of the NOT circuit 581 becomes low, so that the analog switch 582 is turned off, but the analog switch 583 is turned on, so that the output from the voltage error detection circuit 770 Is output to the drive signal generation circuit 530. Conversely, when the output Pul_CV of the control switching circuit 640 goes low, the output Pul_CC of the NOT circuit 581 goes high, so the analog switch 582 is turned on and the output of the current error detection circuit 540 is sent to the drive signal generation circuit 530. However, the analog switch 583 is turned off.
駆動信号発生回路530は、コンパレータ531と三角波発生器532とを含む。コンパレータ531の正極側入力端子には、切換回路580の出力が接続されており、コンパレータ531の負極側入力端子には、三角波発生器532が接続されている。コンパレータ531の出力端子は、接続端子Aを介してD/Dコンバータ回路510のFET(S1)のゲート端子に接続される。
Drive signal generation circuit 530 includes a comparator 531 and a triangular wave generator 532. The output of the switching circuit 580 is connected to the positive input terminal of the comparator 531, and the triangular wave generator 532 is connected to the negative input terminal of the comparator 531. The output terminal of the comparator 531 is connected to the gate terminal of the FET (S1) of the D / D converter circuit 510 via the connection terminal A.
また、DutyMax検出回路760は、コンパレータ761と、抵抗R45及びR46と、コンデンサC43と、電圧Vref_2を出力する直流電源Vref_2とを有する。コンパレータ761の正極側入力端子は、切換回路580の出力に接続されており、コンパレータ761の負極側入力端子は、直流電源Vref_2の正極側端子に接続されている。直流電源Vref_2の負極側端子は接地されている。コンパレータ761の出力は、抵抗R45の一端に接続されており、抵抗R45の他端は抵抗R46の一端及びコンデンサC43の一端と電圧検出信号調整回路780の入力とに接続されている。抵抗R46の他端及びコンデンサC43の他端とは接地されている。
The DutyMax detection circuit 760 includes a comparator 761, resistors R45 and R46, a capacitor C43, and a DC power supply Vref_2 that outputs a voltage Vref_2. The positive input terminal of the comparator 761 is connected to the output of the switching circuit 580, and the negative input terminal of the comparator 761 is connected to the positive terminal of the DC power supply Vref_2. The negative terminal of the DC power supply Vref_2 is grounded. The output of the comparator 761 is connected to one end of the resistor R45, and the other end of the resistor R45 is connected to one end of the resistor R46, one end of the capacitor C43, and the input of the voltage detection signal adjustment circuit 780. The other end of the resistor R46 and the other end of the capacitor C43 are grounded.
DutyMax検出回路760のコンパレータ761は、電圧誤差検出回路770から出力される信号A2_Out(すなわちA_Out)と、駆動信号発生回路530の出力であるスイッチングパルスのデューティー比が最大となる際に駆動信号発生回路530に入力される入力信号A2_Out(ここでは「=A_Out」)の電圧とほぼ同一の電圧を出力する直流電源Vref_2の出力電圧Vref_2とを比較する。そして、入力信号A2_Out(ここでは「=A_Out」)の電圧が電圧Vref_2より高くなると、コンパレータ761は、その間にパルス波DMC_O1を出力する。但し、コンパレータ761の出力にはローパスフィルタが接続されており、出力されたパルス波は、滑らかな信号波DMC_O2として電圧検出信号調整回路780に出力される。
The comparator 761 of the DutyMax detection circuit 760 includes a drive signal generation circuit when the duty ratio of the signal A2_Out (that is, A_Out) output from the voltage error detection circuit 770 and the switching pulse output from the drive signal generation circuit 530 is maximized. The output voltage Vref_2 of the DC power supply Vref_2 that outputs substantially the same voltage as the voltage of the input signal A2_Out (here, “= A_Out”) input to 530 is compared. When the voltage of the input signal A2_Out (here, “= A_Out”) becomes higher than the voltage Vref_2, the comparator 761 outputs the pulse wave DMC_O1 during that time. However, a low-pass filter is connected to the output of the comparator 761, and the output pulse wave is output to the voltage detection signal adjustment circuit 780 as a smooth signal wave DMC_O2.
電圧検出信号調整回路780は、コンパレータ534と、三角波発生器535と、オペアンプ531及び532と、抵抗R51乃至R62と、n型のFET(S51)と、トランジスタT1と、コンデンサC51及びC52と、電圧V_Vrefを出力する2つの直流電源V_Vrefと、所定の電圧Vref_3を出力する直流電源Vref_3とを有する。
The voltage detection signal adjustment circuit 780 includes a comparator 534, a triangular wave generator 535, operational amplifiers 531 and 532, resistors R51 to R62, n-type FET (S51), transistor T1, capacitors C51 and C52, voltage Two DC power sources V_Vref that output V_Vref and DC power sources Vref_3 that output a predetermined voltage Vref_3 are included.
コンパレータ534の正極側入力端子には、三角波発生器535が接続されており、コンパレータ534の負極側入力端子には、DutyMax検出回路760の出力が接続されている。コンパレータ534の出力端子には、抵抗R56の一端が接続されており、抵抗R56の他端には抵抗R57の一端及びコンデンサC51の一端並びにFET(S51)のゲート端子が接続されている。抵抗R57の他端及びコンデンサC51の他端は接地されている。また、FET(S51)のソース端子は接地されており、ドレイン端子は、抵抗R61の一端に接続されている。抵抗R61の他端は、抵抗R58の一端及び抵抗R59の一端に接続されている。抵抗R58の他端は直流電源Vref_3の正極側端子に接続されており、直流電源Vref_3の負極側端子は接地されている。さらに、抵抗R59の他端は、抵抗R60の一端及びコンデンサC52の一端に接続されている。コンデンサC52の他端は接地されている。抵抗R60の他端は、抵抗R62の一端及びトランジスタT1のベース端子に接続されている。さらに、抵抗R62の他端は接地されている。トランジスタT1のエミッタは接地されており、コレクタ端子は抵抗R55の一端に接続されている。
The triangular wave generator 535 is connected to the positive input terminal of the comparator 534, and the output of the DutyMax detection circuit 760 is connected to the negative input terminal of the comparator 534. One end of the resistor R56 is connected to the output terminal of the comparator 534, and one end of the resistor R57, one end of the capacitor C51, and the gate terminal of the FET (S51) are connected to the other end of the resistor R56. The other end of the resistor R57 and the other end of the capacitor C51 are grounded. The source terminal of the FET (S51) is grounded, and the drain terminal is connected to one end of the resistor R61. The other end of the resistor R61 is connected to one end of the resistor R58 and one end of the resistor R59. The other end of the resistor R58 is connected to the positive terminal of the DC power supply Vref_3, and the negative terminal of the DC power supply Vref_3 is grounded. Further, the other end of the resistor R59 is connected to one end of the resistor R60 and one end of the capacitor C52. The other end of the capacitor C52 is grounded. The other end of the resistor R60 is connected to one end of the resistor R62 and the base terminal of the transistor T1. Further, the other end of the resistor R62 is grounded. The emitter of the transistor T1 is grounded, and the collector terminal is connected to one end of the resistor R55.
さらに、抵抗R51の一端は、接続端子Bを介して出力電圧検出回路520の出力に接続されており、抵抗R51の他端は、抵抗R52の一端及びオペアンプ531の負極側入力端子に接続されている。オペアンプ531の正極側入力端子には、直流電源V_Vrefの正極側端子が接続されており、直流電源V_Vrefの負極側端子は接地されている。抵抗R52の他端はオペアンプ531の出力端子と抵抗R55の他端と抵抗R53の一端に接続されている。
Furthermore, one end of the resistor R51 is connected to the output of the output voltage detection circuit 520 via the connection terminal B, and the other end of the resistor R51 is connected to one end of the resistor R52 and the negative input terminal of the operational amplifier 531. Yes. The positive input terminal of the operational amplifier 531 is connected to the positive terminal of the DC power supply V_Vref, and the negative terminal of the DC power supply V_Vref is grounded. The other end of the resistor R52 is connected to the output terminal of the operational amplifier 531, the other end of the resistor R55, and one end of the resistor R53.
抵抗R53の他端は、抵抗R54の一端とオペアンプ532の負極側入力端子とに接続されている。オペアンプ532の正極側入力端子には、直流電源V_Vrefの正極側端子が接続されており、直流電源V_Vrefの負極側端子は接地されている。抵抗R54の他端はオペアンプ532の出力端子と電圧誤差検出回路770の入力に接続されている。
The other end of the resistor R53 is connected to one end of the resistor R54 and the negative input terminal of the operational amplifier 532. The positive input terminal of the operational amplifier 532 is connected to the positive terminal of the DC power supply V_Vref, and the negative terminal of the DC power supply V_Vref is grounded. The other end of the resistor R54 is connected to the output terminal of the operational amplifier 532 and the input of the voltage error detection circuit 770.
コンパレータ534は、三角波発生器535の出力VTW_3とDutyMax検出回路760の出力DMC_O2とを比較する。しかし、スイッチングパルスのデューティー比が最大値にならない限り、出力VTW_3の電圧の方がDutyMax検出回路760の出力DMC_O2の電圧より高いので、常にハイの出力DMC2_Oを出す。一方、スイッチングパルスのデューティー比が最大値になると、DutyMax検出回路760の出力DMC_O2の電圧が上昇するので、徐々に出力DMC2_Oがオフになる期間が増加する。コンパレータ534の出力側にはローパスフィルタが設けられているので、ローパスフィルタで平滑化された信号VQGでFET(S51)はオンオフされる。但し、FET(S51)は、通常はオンになっており、コンデンサC52には電荷が貯まらない。オフの期間が長くなると徐々にコンデンサC52に電荷が貯まって電圧も高くなって行く。一方、コンデンサC52の電圧VQBが高くなると、トランジスタT1のベース端子に印加される電圧VQBも高くなって、トランジスタT1もオンになる。その場合には、オペアンプ531の出力電圧を引き下げるように作用する。
The comparator 534 compares the output VTW_3 of the triangular wave generator 535 with the output DMC_O2 of the DutyMax detection circuit 760. However, as long as the duty ratio of the switching pulse does not become the maximum value, the voltage of the output VTW_3 is higher than the voltage of the output DMC_O2 of the DutyMax detection circuit 760, so that a high output DMC2_O is always output. On the other hand, when the duty ratio of the switching pulse reaches the maximum value, the voltage of the output DMC_O2 of the DutyMax detection circuit 760 increases, so the period during which the output DMC2_O is turned off gradually increases. Since a low pass filter is provided on the output side of the comparator 534, the FET (S51) is turned on / off by the signal VQG smoothed by the low pass filter. However, the FET (S51) is normally on, and no charge is stored in the capacitor C52. As the off period becomes longer, electric charges are gradually stored in the capacitor C52 and the voltage becomes higher. On the other hand, when the voltage VQB of the capacitor C52 increases, the voltage VQB applied to the base terminal of the transistor T1 also increases and the transistor T1 is also turned on. In that case, the output voltage of the operational amplifier 531 is lowered.
なお、オペアンプ531では、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbを反転させており、トランジスタT1がオンになると、オペアンプ531の出力の電圧Vof2を引き下げるように作用する。その上で、オペアンプ532は、再度出力Vof2を反転させて、電圧Vof3を電圧検出信号調整回路780の出力として電圧誤差検出回路770に出力する。より具体的には、Vof2が引き下げられていると、Vof3は引き上げられることになり、あたかも出力電圧検出回路520の出力Vo_fbが高くなったように、電圧誤差検出回路770には作用する。
The operational amplifier 531 inverts the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520, and acts to lower the voltage Vof2 of the output of the operational amplifier 531 when the transistor T1 is turned on. Then, the operational amplifier 532 inverts the output Vof2 again and outputs the voltage Vof3 to the voltage error detection circuit 770 as the output of the voltage detection signal adjustment circuit 780. More specifically, when Vof2 is lowered, Vof3 is raised, and acts on the voltage error detection circuit 770 as if the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 is increased.
次に、図21及び図22を用いて、図20で示した回路の動作の主要部分を説明する。
Next, main parts of the operation of the circuit shown in FIG. 20 will be described with reference to FIGS.
まず、図9(a)の電力点Aなどにおいて十分太陽電池100から電力供給が可能である状態における動作を図21(a)乃至(g)を用いて説明する。なお、図21(a)乃至(g)は、ある短い時間の動作を示しており、図20に示した回路の基本的な動作説明を行うための図である。
First, an operation in a state where power can be sufficiently supplied from the solar cell 100 at the power point A in FIG. 9A will be described with reference to FIGS. 21A to 21G. FIGS. 21A to 21G show an operation for a short time, and are diagrams for explaining the basic operation of the circuit shown in FIG.
図21(a)は、駆動信号発生回路530の出力であるスイッチングパルスPulを表している。この間、デューティー比はほぼ一定となっている。図21(b)に示すD/Dコンバータ回路510の出力電圧Vo、及び図21(c)に示す出力電圧検出回路520の出力信号Vo_fbは、図中、それらの波形は大げさに示されている。しかし、スイッチングに応じて多少リプルが発生する程度の変動だけで、D/Dコンバータ回路510の出力信号Voの電圧の平均値Vo_aveもほぼ一定となっている。なお、図21(a)乃至(g)の状態では、DutyMax検出回路760と電圧検出信号調整回路780とは動作しておらず、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbと電圧検出信号調整回路780の出力Vof3とはほぼ同じとなっている。
FIG. 21A shows a switching pulse Pul that is an output of the drive signal generation circuit 530. During this time, the duty ratio is substantially constant. The output voltage Vo of the D / D converter circuit 510 shown in FIG. 21B and the output signal Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 shown in FIG. 21C are shown exaggeratedly in the drawing. . However, the average value Vo_ave of the voltage of the output signal Vo of the D / D converter circuit 510 is substantially constant with only a fluctuation that causes a slight ripple according to switching. 21A to 21G, the DutyMax detection circuit 760 and the voltage detection signal adjustment circuit 780 do not operate, and the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 and the voltage detection signal adjustment circuit 780 The output Vof3 is almost the same.
図21(g)に示すように、電圧誤差検出回路770は、Vof3とV_Vrefの比較を行い、図21(d)に示すように、Vof3とV_Vrefとの差を反転させた電圧の出力信号A2_Outを出力する。図21(a)乃至(g)の状態では、この出力信号A2_Outの電圧は、DutyMax検出回路760で基準として用いられ且つデューティー比最大に対応する電圧Vref_2より低い電圧となっているので、上で述べたようにDutyMax検出回路760と電圧検出信号調整回路780とは動作しない。動作しない状態を図21(e)乃至(g)に示している。すなわち、出力信号A2_Outの電圧は常にVref_2より低いので、DutyMax検出回路760のコンパレータ761の出力側信号DMC_O1もDMC_O2もゼロのままになる。さらに、電圧検出信号調整回路780のコンパレータ534で三角波VTW_3とDMC_O2とを比較しても、DMC_O2はゼロのままなので、コンパレータ534の出力側の信号DMC2_OもVQGもハイのままとなる。そうすると、電圧検出信号調整回路780のFET(S51)はオンのままとなるので、図21(f)に示すように、トランジスタT1のベース端子に印加されるコンデンサC52の電圧VQBは、トランジスタT1をオンにするような電圧にはならず、低いままとなる。
As shown in FIG. 21 (g), the voltage error detection circuit 770 compares Vof3 and V_Vref, and as shown in FIG. 21 (d), a voltage output signal A2_Out obtained by inverting the difference between Vof3 and V_Vref. Is output. In the states of FIGS. 21A to 21G, the voltage of the output signal A2_Out is lower than the voltage Vref_2 used as a reference in the DutyMax detection circuit 760 and corresponding to the maximum duty ratio. As described above, the DutyMax detection circuit 760 and the voltage detection signal adjustment circuit 780 do not operate. The non-operating state is shown in FIGS. That is, since the voltage of the output signal A2_Out is always lower than Vref_2, the output side signals DMC_O1 and DMC_O2 of the comparator 761 of the DutyMax detection circuit 760 remain zero. Further, even if the comparator 534 of the voltage detection signal adjustment circuit 780 compares the triangular wave VTW_3 and DMC_O2, the signal DMC2_O and VQG on the output side of the comparator 534 remain high because DMC_O2 remains zero. Then, since the FET (S51) of the voltage detection signal adjustment circuit 780 remains on, as shown in FIG. 21 (f), the voltage VQB of the capacitor C52 applied to the base terminal of the transistor T1 changes the transistor T1. It will not be a voltage to turn on and will remain low.
次に、図22(a)乃至(i)を用いて、D/Dコンバータ回路510の出力Voが低下し始めた場合の動作について説明する。なお、図22(a)乃至(i)は、本実施の形態の特徴を強調するように描かれているので、実際とは多少異なる部分もある。
Next, the operation when the output Vo of the D / D converter circuit 510 starts to decrease will be described with reference to FIGS. Note that FIGS. 22A to 22I are drawn so as to emphasize the features of the present embodiment, and therefore, there are some differences from actual ones.
上で説明し且つ図22(a)及び(b)に示すように、太陽電池100からの電力供給が減少するか最大電力点を超えてD/Dコンバータ回路510が電流を引き出そうとする。そうすると、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)のゲート端子に対するスイッチングパルスPulのデューティー比は最大となる一方、D/Dコンバータ回路510の出力Voは低下してしまう。図22(c)に示すように、出力Voが低下すると、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbも低下する。
As described above and shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b), the power supply from the solar cell 100 decreases or exceeds the maximum power point, and the D / D converter circuit 510 attempts to draw current. As a result, the duty ratio of the switching pulse Pul to the gate terminal of the FET (S1) of the D / D converter circuit 510 is maximized, while the output Vo of the D / D converter circuit 510 is lowered. As shown in FIG. 22C, when the output Vo decreases, the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 also decreases.
一方、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbが低下し且つVof2に対する調整が行われない場合には、Vo_fbに対応するVof3と固定基準電圧V_Vrefとの差が大きくなって電圧誤差検出回路770の出力A2_Outは反対に上昇することになる。そうすると、図22(d)に示すように、FET(S1)に対するスイッチングの周期の中で、電圧誤差検出回路770の出力A2_Outの電圧が、徐々にスイッチングパルスのデューティー比の最大値に相当する電圧Vref_2を上回る期間が長くなる。図22(e)に示すように、DutyMax検出回路760のコンパレータ761の出力DMC_O1がオンになる期間が徐々に長くなる。さらに、図22(e)に示すように、DutyMax検出回路760の出力DMC_O2は、DMC_O1をローパスフィルタで平滑化した後の信号であるが、DMC_O1のオンの時間が長くなるので、徐々に電圧が上昇する。ここまでは第3の実施の形態の具体的回路例について述べた動作とほぼ同じである。
On the other hand, when the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 decreases and adjustment of Vof2 is not performed, the difference between Vof3 corresponding to Vo_fb and the fixed reference voltage V_Vref becomes large, and the output A2_Out of the voltage error detection circuit 770 Will rise on the contrary. Then, as shown in FIG. 22 (d), the voltage of the output A2_Out of the voltage error detection circuit 770 gradually corresponds to the maximum value of the duty ratio of the switching pulse during the switching period for the FET (S1). The period exceeding Vref_2 becomes longer. As shown in FIG. 22 (e), the period during which the output DMC_O1 of the comparator 761 of the DutyMax detection circuit 760 is turned on gradually increases. Further, as shown in FIG. 22 (e), the output DMC_O2 of the DutyMax detection circuit 760 is a signal after the DMC_O1 is smoothed by the low-pass filter. However, since the DMC_O1 is turned on for a long time, the voltage gradually increases. To rise. Up to this point, the operation is almost the same as that described for the specific circuit example of the third embodiment.
そして、電圧検出信号調整回路780における三角波信号VTW_3の電圧よりDMC_O2の電圧が低い期間については、図22(f)に示すように電圧検出信号調整回路780のコンパレータ534の出力DMC2_Oがオンになる。また、この信号DMC2_Oをローパスフィルタで平滑化した信号VQG(図示せず)が生成される。この信号VQGにより電圧検出信号調整回路780のFET(S51)のオン/オフが行われ、第2の実施の形態の具体的回路例とは異なり、本例ではFET(S51)がオフで、コンデンサC52から放電される状態が通常である。しかし、スイッチングパルスのデューティー比が最大になると、FET(S51)がオフになる期間が長くなると共に頻繁にオフになるようになって、図22(f)に示すように、トランジスタT1のベースに印加される電圧VQBが上昇するようになる。すなわち、スイッチングパルスのデューティー比が最大になる頻度(又は割合)が過去所定期間内において高くなると、トランジスタT1がオンとなる頻度及び期間が長くなり、図22(g)に実線で示すように電圧検出信号調整回路780のオペアンプ531の出力電圧Vof2が引き下げられる。点線は調整が行われなかった場合のカーブを表す。そうすると、電圧検出信号調整回路780の出力Vof3は、反対に上昇することになる。
Then, during the period when the voltage of DMC_O2 is lower than the voltage of the triangular wave signal VTW_3 in the voltage detection signal adjustment circuit 780, the output DMC2_O of the comparator 534 of the voltage detection signal adjustment circuit 780 is turned on as shown in FIG. Further, a signal VQG (not shown) obtained by smoothing the signal DMC2_O with a low-pass filter is generated. This signal VQG turns on / off the FET (S51) of the voltage detection signal adjustment circuit 780. Unlike the specific circuit example of the second embodiment, in this example, the FET (S51) is off and the capacitor A state where the battery is discharged from C52 is normal. However, when the duty ratio of the switching pulse is maximized, the period during which the FET (S51) is turned off becomes longer and frequently turned off, and as shown in FIG. The applied voltage VQB increases. That is, when the frequency (or rate) at which the duty ratio of the switching pulse is maximized in the past predetermined period, the frequency and period when the transistor T1 is turned on becomes longer, and the voltage as shown by the solid line in FIG. The output voltage Vof2 of the operational amplifier 531 of the detection signal adjustment circuit 780 is lowered. The dotted line represents the curve when no adjustment is made. As a result, the output Vof3 of the voltage detection signal adjustment circuit 780 rises in the opposite direction.
一方、基準電圧V_Vrefは固定であるから、電圧誤差検出回路770に入力される2つの信号の電位差が狭められることになる。そうすると、図22(h)に示すように、電圧検出信号調整回路780の出力Vof3が引き上げられた後、出力Vof3の電圧と基準電圧V_Vrefとの差が小さくなるので、電圧誤差検出回路770のオペアンプ771の出力A2_Out(ここでは補正後A2_Out)も、徐々に下がってゆく。また、図22(h)に示すように、駆動信号発生回路530のコンパレータ531の負極側入力端子の三角波VTW_1の電圧より下がる期間が長くなる。そうすると、図22(i)に示すように、スイッチングパルス(補正後Pulと表す)のオンの幅が短くなる。すなわち、電圧誤差検出回路770からすると、デューティー比を高くして、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)のオンの期間を長くして、より多くの電力を太陽電池100から引き出そうとして動作した結果、あたかもこの動作に効果があったように作用する。従って、電圧検出信号調整回路780の出力Vof3の電圧と基準電圧V_Vrefとの差が小さくなって、デューティー比を低くしたということである。
On the other hand, since the reference voltage V_Vref is fixed, the potential difference between the two signals input to the voltage error detection circuit 770 is narrowed. Then, as shown in FIG. 22 (h), after the output Vof3 of the voltage detection signal adjustment circuit 780 is raised, the difference between the voltage of the output Vof3 and the reference voltage V_Vref becomes small, so that the operational amplifier of the voltage error detection circuit 770 The output A2_Out 771 (A2_Out after correction) of 771 gradually decreases. Further, as shown in FIG. 22 (h), the period during which the voltage falls below the voltage of the triangular wave VTW_1 at the negative input terminal of the comparator 531 of the drive signal generation circuit 530 becomes longer. Then, as shown in FIG. 22 (i), the ON width of the switching pulse (represented as corrected Pul) is shortened. That is, from the voltage error detection circuit 770, the duty ratio is increased, the ON period of the FET (S1) of the D / D converter circuit 510 is lengthened, and an operation is performed to draw more power from the solar cell 100. As a result, it works as if it were effective in this operation. Therefore, the difference between the voltage of the output Vof3 of the voltage detection signal adjustment circuit 780 and the reference voltage V_Vref is reduced, and the duty ratio is reduced.
これによって上で述べたように太陽電池100から引き出す電力が引き下げられるので、D/Dコンバータ回路510の出力Voが上昇するようになる。その後、太陽電池100からD/Dコンバータ回路510が電力を引き出すように動作すれば、図22(b)に示すように電圧Voが下がるようになるので、上で述べたような動作を繰り返すようになる。すなわち、最大電力点を追跡していることになる。
As a result, the power drawn from the solar cell 100 is reduced as described above, and the output Vo of the D / D converter circuit 510 is increased. Thereafter, if the D / D converter circuit 510 operates so as to draw power from the solar cell 100, the voltage Vo decreases as shown in FIG. 22B. Therefore, the operation described above is repeated. become. That is, the maximum power point is tracked.
このように高価なプロセッサなどを用いることなく安価な素子のみで最大電力点追跡が可能となる。
In this way, the maximum power point tracking can be performed with only an inexpensive element without using an expensive processor or the like.
[実施の形態5]
図23に、第5の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図を示す。図23に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池100と、太陽電池100からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置800と、電力変換装置800からの出力で負荷蓄電池300に対する充放電制御及び電力変換装置800で必要となる信号の出力を行う蓄電池充放電制御回路600と、蓄電池充放電制御回路600の出力に接続されている負荷蓄電池300及び様々な負荷A乃至Cなどとを有する。太陽電池100及び負荷蓄電池300は、従来と同じである。また、負荷A乃至Cも第1の実施の形態と同じである。[Embodiment 5]
FIG. 23 shows a functional block diagram of a system according to the fifth embodiment. The system shown in FIG. 23 is a solar cell system, and includes a solar cell 100, a power conversion device 800 that performs power conversion on the output from the solar cell 100, and an output from the power conversion device 800 for the load storage battery 300. A storage battery charge / discharge control circuit 600 that outputs signals necessary for the charge / discharge control and power conversion device 800, a load storage battery 300 connected to the output of the storage battery charge / discharge control circuit 600, and various loads A to C, etc. Have The solar cell 100 and the load storage battery 300 are the same as the conventional one. Also, the loads A to C are the same as those in the first embodiment.
電力変換装置800は、(A)スイッチを有し且つ太陽電池100からの出力電圧をDC/DC変換するD/Dコンバータ回路510と、(B)D/Dコンバータ回路510の出力電圧に応じた電圧の出力信号Vo_fbを出力する出力電圧検出回路520と、(C)出力電圧検出回路520の出力信号の電圧と基準電圧との差に応じた信号A2_Outを生成する電圧誤差検出回路550bと、(D)蓄電池充放電制御回路600からの蓄電池充電電流に応じた電圧Vbi_fbと基準電流値に対応する電圧との差に応じた電圧の信号A1_Outを生成する電流誤差検出回路540と、(E)蓄電池充放電制御回路600からの制御切換信号Pul_CVに応じて電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路550bの出力に切換える切換回路580と、(F)電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路550bからの出力に応じてD/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスを生成してD/Dコンバータ回路510に出力する駆動信号発生回路530bと、(G)駆動信号発生回路530bからスイッチングパルスのデューティー比に応じた信号Dutyを受け取り且つデューティー比が所定の最大値になったことを検出するDutyMax検出回路560bと、(H)DutyMax検出回路560bからの検出信号に応じて初期基準電圧Vref_1を調整して調整後の出力電圧V_Vrefを電圧誤差検出回路550bに出力する基準電圧調整回路570bと、(I)DutyMax検出回路560bからの検出信号に応じて駆動信号発生回路530bが生成するスイッチングパルスのデューティー比を強制的に引き下げる電力制限回路860と、(J)切換回路580と連動して定電圧制御を有効化している場合、すなわち電圧誤差検出回路550bの出力を駆動信号発生回路530bに入力する場合、DutyMax検出回路560bの出力を電力制限回路860に伝える第2切換回路870とを有する。
The power conversion device 800 includes (A) a D / D converter circuit 510 having a switch and DC / DC converting the output voltage from the solar cell 100, and (B) depending on the output voltage of the D / D converter circuit 510. An output voltage detection circuit 520 that outputs a voltage output signal Vo_fb; (C) a voltage error detection circuit 550b that generates a signal A2_Out corresponding to the difference between the voltage of the output signal of the output voltage detection circuit 520 and a reference voltage; D) a current error detection circuit 540 that generates a voltage signal A1_Out corresponding to the difference between the voltage Vbi_fb corresponding to the storage battery charging current from the storage battery charge / discharge control circuit 600 and the voltage corresponding to the reference current value; and (E) the storage battery. A switching circuit 580 for switching to the output of the current error detection circuit 540 or the voltage error detection circuit 550b in response to a control switching signal Pul_CV from the charge / discharge control circuit 600, and (F) a current error A drive signal generation circuit 530b that generates a switching pulse for the switch of the D / D converter circuit 510 according to the output from the output circuit 540 or the voltage error detection circuit 550b and outputs the switching pulse to the D / D converter circuit 510; and (G) drive A DutyMax detection circuit 560b that receives a signal Duty corresponding to the duty ratio of the switching pulse from the signal generation circuit 530b and detects that the duty ratio has reached a predetermined maximum value; and (H) a detection signal from the DutyMax detection circuit 560b. Accordingly, the reference voltage adjusting circuit 570b that adjusts the initial reference voltage Vref_1 and outputs the adjusted output voltage V_Vref to the voltage error detecting circuit 550b, and (I) the drive signal generating circuit according to the detection signal from the DutyMax detecting circuit 560b. Duty of switching pulse generated by 530b When the constant voltage control is enabled in conjunction with the power limiting circuit 860 that forcibly reduces the power ratio and the (J) switching circuit 580, that is, the output of the voltage error detection circuit 550b is input to the drive signal generation circuit 530b. The second switching circuit 870 that transmits the output of the DutyMax detection circuit 560b to the power limiting circuit 860.
蓄電池充放電制御回路600は、負荷蓄電池300に対する供給電圧を検出する蓄電池電圧検出回路610と、蓄電池電圧検出回路610からの出力に応じて負荷蓄電池300に対する満充電保護動作を実施する満充電保護回路620と、蓄電池電圧検出回路610からの出力に応じて負荷蓄電池300に対して過放電保護動作を実施する過放電保護回路630と、負荷蓄電池300に流れる電流を検出する蓄電池充電電流検出回路650と、満充電保護回路620からの出力及び蓄電池充電電流検出回路650からの出力に応じて定電流制御と定電圧制御とを切換えるための信号Pul_CVを出力する制御切換回路640とを有する。
The storage battery charge / discharge control circuit 600 includes a storage battery voltage detection circuit 610 that detects a supply voltage to the load storage battery 300, and a full charge protection circuit that performs a full charge protection operation for the load storage battery 300 according to the output from the storage battery voltage detection circuit 610. 620, an overdischarge protection circuit 630 that performs an overdischarge protection operation on the load storage battery 300 in accordance with an output from the storage battery voltage detection circuit 610, a storage battery charge current detection circuit 650 that detects a current flowing through the load storage battery 300, And a control switching circuit 640 for outputting a signal Pul_CV for switching between constant current control and constant voltage control according to the output from the full charge protection circuit 620 and the output from the storage battery charging current detection circuit 650.
上で述べた出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路550bと駆動信号発生回路530bとDutyMax検出回路560bと基準電圧調整回路570bと電力制限回路860とにより、MPPTを実現する定電圧制御回路が構成される。また、電流誤差検出回路540と駆動信号発生回路530bとにより、定電流制御回路が構成される。
The output voltage detection circuit 520, voltage error detection circuit 550b, drive signal generation circuit 530b, DutyMax detection circuit 560b, reference voltage adjustment circuit 570b, and power limiting circuit 860 described above constitute a constant voltage control circuit that realizes MPPT. Is done. The current error detection circuit 540 and the drive signal generation circuit 530b constitute a constant current control circuit.
図23に示した蓄電池充放電制御回路600の動作については第2の実施の形態と同じであるから、本実施の形態では説明を省略する。蓄電池充放電制御回路600を導入することによって、図4に示すような制御が実現され、効率的に蓄電が行われるようになる。また、満充電保護回路620及び過放電保護回路630が適切に動作して、安全に蓄電及び放電が行われる。
Since the operation of the storage battery charge / discharge control circuit 600 shown in FIG. 23 is the same as that of the second embodiment, description thereof is omitted in this embodiment. By introducing the storage battery charge / discharge control circuit 600, the control as shown in FIG. 4 is realized, and the battery is efficiently stored. In addition, the full charge protection circuit 620 and the overdischarge protection circuit 630 operate appropriately, and power storage and discharge are performed safely.
なお、第2切換回路870は、切換回路580が電圧誤差検出回路550bからの信号を駆動信号発生回路530bに出力するようにスイッチングしたのと同期して、電力制限回路860の出力を駆動信号発生回路530bに伝えるように動作する。
The second switching circuit 870 generates an output of the power limiting circuit 860 in synchronization with the switching of the switching circuit 580 so as to output the signal from the voltage error detection circuit 550b to the driving signal generation circuit 530b. Operate to communicate to circuit 530b.
また、制御切換回路640は、供給電力不足を検出する低電流検出回路と、当該低電流検出回路からの、供給電力不足を検出したことを表す検出信号と満充電保護回路620からの、満充電を検出したことを表す信号Pul_FCとの論理和を計算するOR回路とを有している場合もある。このようにすれば、供給電力不足を検出した場合、又は満充電を検出した場合には、定電流制御からMPPTを伴う定電圧制御に切り換える切換信号Pul_CVを切換回路580に出力する。一方、供給電力が十分で且つ充電中であればMPPTを伴う定電圧制御から定電流制御に切り換える切換信号Pul_CVを切換回路580に出力する。
Further, the control switching circuit 640 includes a low current detection circuit that detects a shortage of supply power, a detection signal from the low current detection circuit that indicates a shortage of supply power, and a full charge from the full charge protection circuit 620. And an OR circuit that calculates a logical sum with the signal Pul_FC indicating that the signal is detected. In this way, when shortage of supply power is detected or when full charge is detected, the switching signal Pul_CV for switching from constant current control to constant voltage control with MPPT is output to the switching circuit 580. On the other hand, if supply power is sufficient and charging is in progress, switching signal Pul_CV for switching from constant voltage control with MPPT to constant current control is output to switching circuit 580.
また、電流誤差検出回路540は、蓄電池充放電制御回路600からの蓄電池充電電流に応じた電圧と基準電流値に対応する電圧との差に応じた電圧の信号A1_Outを生成して、切換回路580に出力する。すなわち、電流誤差検出回路540の出力が切換回路580により選択された場合には、負荷蓄電池300に流れる電流が一定になるように、駆動信号発生回路530bではD/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスを生成する。
The current error detection circuit 540 generates a signal A1_Out having a voltage corresponding to the difference between the voltage corresponding to the storage battery charging current from the storage battery charge / discharge control circuit 600 and the voltage corresponding to the reference current value, and the switching circuit 580. Output to. That is, when the output of the current error detection circuit 540 is selected by the switching circuit 580, the drive signal generation circuit 530b performs switching with respect to the switch of the D / D converter circuit 510 so that the current flowing through the load storage battery 300 becomes constant. Generate a pulse.
次に、図24を用いて、図23に示した電力変換装置800の動作について説明する。なお、第3の実施の形態と同じように、太陽電池100からの出力電力をPpv、電力変換装置800の出力電圧をVo、出力電力をPout、駆動信号発生回路530bからDutyMax検出回路560bへの出力をDuty、初期基準電圧をVref_1、基準電圧調整回路570bから電圧誤差検出回路550bへの出力電圧をV_Vrefと表すものとする。
Next, the operation of the power conversion apparatus 800 shown in FIG. 23 will be described with reference to FIG. As in the third embodiment, the output power from the solar cell 100 is Ppv, the output voltage of the power converter 800 is Vo, the output power is Pout, and the drive signal generation circuit 530b to the DutyMax detection circuit 560b. Assume that the output is Duty, the initial reference voltage is Vref_1, and the output voltage from the reference voltage adjustment circuit 570b to the voltage error detection circuit 550b is V_Vref.
本実施の形態でも、図9(a)及び(b)に基づき、図24(a)乃至(e)により電力変換装置800の動作を説明する。
Also in the present embodiment, the operation of the power conversion apparatus 800 will be described with reference to FIGS. 24A to 24E based on FIGS.
図24(a)は、太陽電池100からの出力電力Ppv、電力変換装置800の出力電圧Poutの時間変化を表している。なお、電力変換装置800による損失があるので、必ずPpv>Poutの関係が成り立つ。比較のため、最大電力点Ppv_maxも示されている。また、図24(b)は、電力変換装置800の出力電圧Voの時間変化を表す。図24(c)は、基準電圧調整回路570bからの基準電圧V_Vrefの時間変化を表す。比較のため初期基準電圧Vref_1も示されている。図24(d)は、駆動信号発生回路530bの出力Dutyの時間変化を表す。なお、出力Dutyについて予め定められた最大値DutyMaxも比較のため示されている。なお、図24(e)は、駆動信号発生回路530bがD/Dコンバータ回路510へ出力するスイッチングパルスのデューティー比を示している。
FIG. 24A shows temporal changes in the output power Ppv from the solar cell 100 and the output voltage Pout of the power conversion device 800. Since there is a loss due to power conversion device 800, the relationship Ppv> Pout always holds. For comparison, the maximum power point Ppv_max is also shown. FIG. 24B shows the change over time of the output voltage Vo of the power conversion device 800. FIG. 24C shows a time change of the reference voltage V_Vref from the reference voltage adjustment circuit 570b. An initial reference voltage Vref_1 is also shown for comparison. FIG. 24D shows the time change of the output duty of the drive signal generation circuit 530b. Note that a maximum value DutyMax predetermined for the output duty is also shown for comparison. FIG. 24E shows the duty ratio of the switching pulse output from the drive signal generation circuit 530b to the D / D converter circuit 510.
まず、太陽電池100からの出力電力が、電力点Aより小さい電力から電力点Aを超えて電力点Mに到達するまでについては、D/Dコンバータ回路510と出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路550bと駆動信号発生回路530bとが通常どおり動作する。すなわち、基準電圧調整回路570bでは何もせずに初期基準電圧Vref_1がそのまま出力され(図24(c))、V_Vref=Vref_1であって、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbとの差に応じて電圧誤差検出回路550b及び駆動信号発生回路530bは、D/Dコンバータ回路510のスイッチにスイッチングを行わせる。
First, the D / D converter circuit 510, the output voltage detection circuit 520, and the voltage error detection are performed until the output power from the solar battery 100 reaches the power point M from the power smaller than the power point A to the power point A. The circuit 550b and the drive signal generation circuit 530b operate as usual. That is, the reference voltage adjustment circuit 570b outputs the initial reference voltage Vref_1 as it is without doing anything (FIG. 24 (c)), and V_Vref = Vref_1, and the voltage according to the difference from the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520. The error detection circuit 550b and the drive signal generation circuit 530b cause the switch of the D / D converter circuit 510 to perform switching.
具体的には、電力点Aを超えて太陽電池100から電力を引き出そうとすると、D/Dコンバータ回路510をそれまでと同じように駆動するだけでは出力電圧検出回路520の出力Vo_fbが下がってしまう。そこで、電圧誤差検出回路550b及び駆動信号発生回路530bは、図24(d)に示すように、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比及びDutyの電圧を徐々に上げるように動作する。このようにすれば、図24(b)に示すように、電力変換装置800の出力電圧Voが一定に維持される。
Specifically, if power is drawn from the solar cell 100 beyond the power point A, the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 is lowered simply by driving the D / D converter circuit 510 as before. . Therefore, the voltage error detection circuit 550b and the drive signal generation circuit 530b operate so as to gradually increase the duty ratio of the switching pulse and the duty voltage for the switch of the D / D converter circuit 510, as shown in FIG. To do. If it does in this way, as shown in Drawing 24 (b), output voltage Vo of power converter 800 will be maintained constant.
その後、太陽電池100から引き出す電力が電力点Mに達すると、図24(a)に示すように、太陽電池100からの出力電力Ppvは低下するので、それにつられて電力変換装置800の出力電力Poutも低下する。また、図9(b)からも分かるように、出力電圧Voも低下してしまう。そうすると、電圧誤差検出回路550b及び駆動信号発生回路530bは、Vo_fbとV_Vrefとの差が大きくなったことを検出して、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比及び信号Dutyの電圧をDutyMaxにまで上昇させる。
Thereafter, when the power drawn from the solar cell 100 reaches the power point M, as shown in FIG. 24A, the output power Ppv from the solar cell 100 decreases, and accordingly, the output power Pout of the power conversion device 800 is decreased. Also decreases. Further, as can be seen from FIG. 9B, the output voltage Vo also decreases. Then, the voltage error detection circuit 550b and the drive signal generation circuit 530b detect that the difference between Vo_fb and V_Vref has increased, and the duty ratio of the switching pulse to the switch of the D / D converter circuit 510 and the voltage of the signal Duty Is raised to DutyMax.
このような状況が発生すると、DutyMax検出回路560bは、信号Dutyの電圧がDutyMaxに達したことを検出して、基準電圧調整回路570b及び電力制限回路860に検出信号を出力する。基準電圧調整回路570bは、DutyMax検出回路560bからの検出信号に応じて、初期基準電圧Vref_1を引き下げるように調整して調整後の電圧V_Vrefを、電圧誤差検出回路550bに出力する。この様子を図24(c)に示す。基準電圧の引き下げ幅は、DutyMax検出回路560bから所定期間内に検出信号が出力される頻度又は割合に応じたものとなる。
When such a situation occurs, the DutyMax detection circuit 560b detects that the voltage of the signal Duty has reached DutyMax, and outputs a detection signal to the reference voltage adjustment circuit 570b and the power limiting circuit 860. The reference voltage adjustment circuit 570b adjusts the initial reference voltage Vref_1 to be lowered according to the detection signal from the DutyMax detection circuit 560b, and outputs the adjusted voltage V_Vref to the voltage error detection circuit 550b. This situation is shown in FIG. The reduction width of the reference voltage depends on the frequency or rate at which the detection signal is output from the DutyMax detection circuit 560b within a predetermined period.
さらに、電力制限回路860は、早期にD/Dコンバータ回路510による太陽電池100からの電力引き出しレベルを下げる。このため、DutyMax検出回路560bからの検出信号に応じて、D/Dコンバータ回路510のスイッチのスイッチングを制御するための信号、例えば、スイッチングパルスそのもの又はスイッチングパルスの生成に用いられる信号を引き下げるように、駆動信号発生回路530bに作用する。これによって、図24(e)に点線で示すように、スイッチングパルスのデューティー比は、一時的に引き下げられる。
Furthermore, the power limiting circuit 860 lowers the power extraction level from the solar cell 100 by the D / D converter circuit 510 at an early stage. Therefore, in accordance with the detection signal from the DutyMax detection circuit 560b, a signal for controlling switching of the switch of the D / D converter circuit 510, for example, the switching pulse itself or a signal used for generating the switching pulse is lowered. It acts on the drive signal generation circuit 530b. As a result, as indicated by a dotted line in FIG. 24E, the duty ratio of the switching pulse is temporarily reduced.
なお、図24(a)に示すように、電圧誤差検出回路550b及び駆動信号発生回路530bがD/Dコンバータ回路510を駆動し過ぎると太陽電池100から引き出される電力も低下する。そして、当該電力と太陽電池100の実際の出力電力Ppvとが、電力点Bで釣り合うことになる。そうすると、図24(a)及び(b)に示すように、電力変換装置800の出力電圧Vo及び出力電力Poutは下げ止まる。
As shown in FIG. 24A, when the voltage error detection circuit 550b and the drive signal generation circuit 530b drive the D / D converter circuit 510 too much, the power drawn from the solar cell 100 also decreases. Then, the power and the actual output power Ppv of the solar cell 100 are balanced at the power point B. Then, as shown in FIGS. 24A and 24B, the output voltage Vo and the output power Pout of the power conversion device 800 stop decreasing.
また、図24(d)に示すように、電圧誤差検出回路550bは、Vo_fbとV_Vrefとの差が小さくなったことを検出して、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比及び信号Dutyの電圧を引き下げる。そうすると、電圧誤差検出回路550b及び駆動信号発生回路530bによるD/Dコンバータ回路510の駆動により太陽電池100から引き出される電流が減少する。しかし、通常、太陽電池100から引き出される電流の減少幅はやや多めになるため、図9(a)に示すように、最大電力点Mを通過して電力点Cまで戻ってしまう。図24(a)に示すように、この間、太陽電池100の出力電力Ppvは、一旦増加するが再度減少してしまう。電力変換装置800の出力電圧Voについては、図24(b)に示すように、この間のD/Dコンバータ回路510の駆動レベルに応じて徐々に上昇してゆく。
Also, as shown in FIG. 24D, the voltage error detection circuit 550b detects that the difference between Vo_fb and V_Vref is small, and the duty ratio of the switching pulse to the switch of the D / D converter circuit 510 and The voltage of the signal Duty is lowered. Then, the current drawn from solar cell 100 is reduced by driving D / D converter circuit 510 by voltage error detection circuit 550b and drive signal generation circuit 530b. However, since the decrease width of the current drawn from the solar cell 100 is usually a little larger, it passes through the maximum power point M and returns to the power point C as shown in FIG. As shown in FIG. 24A, during this time, the output power Ppv of the solar cell 100 once increases but decreases again. The output voltage Vo of the power conversion device 800 gradually increases according to the drive level of the D / D converter circuit 510 during this period as shown in FIG.
なお、図24(c)に示すように、基準電圧調整回路570bによる基準電圧V_Vrefの調整には遅延があって、信号Dutyの電圧がDutyMaxから下がっても、直ぐには調整が終了しない。さらに初期基準電圧Vref_1への復帰には時定数があるので、基準電圧V_Vrefは徐々に上昇することになる。
Note that, as shown in FIG. 24C, there is a delay in the adjustment of the reference voltage V_Vref by the reference voltage adjustment circuit 570b, and even if the voltage of the signal Duty falls from DutyMax, the adjustment does not end immediately. Furthermore, since there is a time constant for returning to the initial reference voltage Vref_1, the reference voltage V_Vref gradually increases.
この後、図24(d)に示すように、電圧誤差検出回路550b及び駆動信号発生回路530bは、Vo_fbと基準電圧V_Vrefとの差に応じてD/Dコンバータ回路510を駆動して太陽電池100からより多くの電力を引き出すように、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比及び信号Dutyの電圧を上昇させる。
Thereafter, as shown in FIG. 24 (d), the voltage error detection circuit 550b and the drive signal generation circuit 530b drive the D / D converter circuit 510 according to the difference between Vo_fb and the reference voltage V_Vref to thereby form the solar cell 100. The duty ratio of the switching pulse to the switch of the D / D converter circuit 510 and the voltage of the signal Duty are increased so as to draw more power from
そうすると、図24(a)に示すように、太陽電池100の出力電力Ppvは上昇して再度電力点Mに達する。この後の動作は、最初に電力点Mに達した後とほぼ同じになる。但し、図24(c)に示すように、基準電圧V_Vrefは、電力点Mでも、初期基準電圧Vref_1に戻っておらず、電力変換装置800の出力電圧Voも目標値に達していないので、動作としては同じでも基準電圧V_Vrefの引き下げ幅などは若干異なってくる。このように完全に同じ動作ではないので、電力点CではなくC1やC2、電力点BではなくB1やB2で、図9(a)のカーブ上動作を切り替えることになる。
Then, as shown in FIG. 24A, the output power Ppv of the solar cell 100 increases and reaches the power point M again. The subsequent operation is almost the same as that after the power point M is first reached. However, as shown in FIG. 24C, the reference voltage V_Vref has not returned to the initial reference voltage Vref_1 even at the power point M, and the output voltage Vo of the power converter 800 has not reached the target value. However, the reduction width of the reference voltage V_Vref is slightly different. Since the operations are not completely the same as described above, the on-curve operation in FIG. 9A is switched at C1 and C2 instead of the power point C and at B1 and B2 instead of the power point B.
結局のところ、最大電力点をはさんで電力点B又はその近傍と電力点C又はその近傍間を行き来することになる。すなわち、最大電力点追跡が可能となっている。上で述べた動作は、太陽電池100の発電電力が一定であることを前提としている。しかし、発電電力が一定になることは一般的には無いので最大電力点自体も変動するが、動作は同様である。
After all, the power point B or its vicinity and the power point C or its vicinity are moved back and forth across the maximum power point. That is, maximum power point tracking is possible. The operation described above is based on the assumption that the generated power of the solar cell 100 is constant. However, since the generated power is generally not constant, the maximum power point itself varies, but the operation is the same.
なお、電力点Bと電力点Cの差は、出力電力や出力電圧に応じて決まるが、D/Dコンバータ回路510などを含む制御系のゲイン調整で調整することができる。すなわち、より最大電力点近傍で動作させることができる。
The difference between power point B and power point C is determined according to the output power and output voltage, but can be adjusted by gain adjustment of a control system including D / D converter circuit 510 and the like. That is, it can be operated near the maximum power point.
[実施の形態5の実施例1]
次に、図25を用いて電流誤差検出回路540と電圧誤差検出回路550bとDutyMax検出回路560bと基準電圧調整回路570bと切換回路580と駆動信号発生回路530bと電力制限回路860と第2切換回路870との具体的回路例を説明する。なお、蓄電池充放電制御回路600の構成及び動作については、第3の実施の形態の実施例と同じであるから説明を省略する。[Example 1 of Embodiment 5]
Next, referring to FIG. 25, a current error detection circuit 540, a voltage error detection circuit 550b, a DutyMax detection circuit 560b, a reference voltage adjustment circuit 570b, a switching circuit 580, a drive signal generation circuit 530b, a power limiting circuit 860, and a second switching circuit. A specific circuit example with 870 will be described. In addition, about the structure and operation | movement of the storage battery charging / discharging control circuit 600, since it is the same as the Example of 3rd Embodiment, description is abbreviate | omitted.
電圧誤差検出回路550bは、接続端子Bを介して出力電圧検出回路520に接続されており、抵抗R11乃至R14と、コンデンサC11及びC12と、オペアンプ551とを有する。出力電圧検出回路520の出力Vo_fbは抵抗R11及びR12の一端に接続され、抵抗R11の他端はコンデンサC11の一端に接続され、コンデンサC11の他端と抵抗R12の他端とは、オペアンプ551の負極側入力端子に接続されている。また、オペアンプ551の負極側入力端子には、コンデンサC12の一端及び抵抗R13の一端と接続されており、コンデンサC12の他端は抵抗R14の一端に接続され、抵抗R14の他端と抵抗R13の他端とはオペアンプ551の出力端子に接続される。さらに、オペアンプ551の正極側入力端子には、基準電圧調整回路570bの出力が接続されている。
The voltage error detection circuit 550b is connected to the output voltage detection circuit 520 via the connection terminal B, and includes resistors R11 to R14, capacitors C11 and C12, and an operational amplifier 551. The output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 is connected to one ends of the resistors R11 and R12, the other end of the resistor R11 is connected to one end of the capacitor C11, and the other end of the capacitor C11 and the other end of the resistor R12 are connected to the operational amplifier 551. Connected to the negative input terminal. The negative input terminal of the operational amplifier 551 is connected to one end of the capacitor C12 and one end of the resistor R13, the other end of the capacitor C12 is connected to one end of the resistor R14, and the other end of the resistor R14 and the resistor R13. The other end is connected to the output terminal of the operational amplifier 551. Further, the output of the reference voltage adjustment circuit 570b is connected to the positive input terminal of the operational amplifier 551.
電流誤差検出回路540は、接続端子Cを介して蓄電池電流検出回路650に接続されており、抵抗R541乃至R544と、コンデンサC541及びC542と、オペアンプ541と、基準電流値に対応する電圧を出力する直流電源I_Vrefとを有する。蓄電池電流検出回路650の出力Vbi_fbは抵抗R541及びR542の一端に接続され、抵抗R542の他端はコンデンサC541の一端に接続され、コンデンサC541の他端と抵抗R541の他端とは、オペアンプ541の負極側入力端子に接続されている。また、オペアンプ541の負極側入力端子には、コンデンサC542の一端及び抵抗R543の一端と接続されており、コンデンサC542の他端は抵抗R544の一端に接続され、抵抗R544の他端と抵抗R543の他端とはオペアンプ541の出力端子に接続される。さらに、オペアンプ541の正極側入力端子には、基準電流値に対応する電圧を出力する直流電源I_Vrefの正極側端子に接続されている。直流電源I_Vrefの負極側端子は接地されている。
The current error detection circuit 540 is connected to the storage battery current detection circuit 650 via the connection terminal C, and outputs resistors R541 to R544, capacitors C541 and C542, an operational amplifier 541, and a voltage corresponding to the reference current value. DC power supply I_Vref. The output Vbi_fb of the storage battery current detection circuit 650 is connected to one ends of the resistors R541 and R542, the other end of the resistor R542 is connected to one end of the capacitor C541, and the other end of the capacitor C541 and the other end of the resistor R541 are Connected to the negative input terminal. The negative input terminal of the operational amplifier 541 is connected to one end of the capacitor C542 and one end of the resistor R543, the other end of the capacitor C542 is connected to one end of the resistor R544, and the other end of the resistor R544 and the resistor R543. The other end is connected to the output terminal of the operational amplifier 541. Furthermore, the positive input terminal of the operational amplifier 541 is connected to the positive terminal of the DC power supply I_Vref that outputs a voltage corresponding to the reference current value. The negative terminal of the DC power supply I_Vref is grounded.
切換回路580は、アナログスイッチ582及び583と、NOT回路581とを含む。図11で説明した制御切換回路640のOR回路642の出力は、端子Dを介してNOT回路581の入力側端子と、アナログスイッチ583の制御端子とに接続されている。NOT回路581の出力端子は、アナログスイッチ582の制御端子に接続されている。アナログスイッチ582の入力側端子には、電流誤差検出回路540の出力A1_Outが接続されており、アナログスイッチ582の出力側端子は駆動信号発生回路530bに接続されている。アナログスイッチ583の入力側端子には、電圧誤差検出回路550bの出力A2_Outが接続されており、アナログスイッチ583の出力端子は駆動信号発生回路530bに接続されている。
Switching circuit 580 includes analog switches 582 and 583 and a NOT circuit 581. The output of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 described in FIG. 11 is connected to the input side terminal of the NOT circuit 581 and the control terminal of the analog switch 583 via the terminal D. The output terminal of the NOT circuit 581 is connected to the control terminal of the analog switch 582. The output A1_Out of the current error detection circuit 540 is connected to the input side terminal of the analog switch 582, and the output side terminal of the analog switch 582 is connected to the drive signal generation circuit 530b. The output terminal A2_Out of the voltage error detection circuit 550b is connected to the input side terminal of the analog switch 583, and the output terminal of the analog switch 583 is connected to the drive signal generation circuit 530b.
制御切換回路640のOR回路642の出力がハイになると、端子Dを介してNOT回路581の出力はローになるので、アナログスイッチ582はオフのままになるが、アナログスイッチ583はオンになるので、電圧誤差検出回路550bからの出力A2_Outが駆動信号発生回路530bに出力される。逆に、制御切換回路640のOR回路642の出力がローになると、端子Dを介してNOT回路581の出力がハイになるので、アナログスイッチ582はオンになって、電流誤差検出回路540の出力A1_Outが駆動信号発生回路530bに出力されるが、アナログスイッチ583はオフになる。
When the output of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 becomes high, the output of the NOT circuit 581 becomes low via the terminal D, so the analog switch 582 remains off, but the analog switch 583 turns on. The output A2_Out from the voltage error detection circuit 550b is output to the drive signal generation circuit 530b. Conversely, when the output of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 goes low, the output of the NOT circuit 581 goes high via the terminal D, so the analog switch 582 is turned on and the output of the current error detection circuit 540 is turned on. Although A1_Out is output to the drive signal generation circuit 530b, the analog switch 583 is turned off.
駆動信号発生回路530bは、コンパレータ531と三角波発生器532と抵抗R76とを含む。コンパレータ531の正極側入力端子には、切換回路580の出力が接続されており、コンパレータ531の負極側入力端子には、三角波発生器532が接続されている。コンパレータ531の出力端子は、抵抗R76及び接続端子Aを介して図11で説明したD/Dコンバータ回路510のFET(S1)のゲート端子に接続される。また、抵抗R76の端子A側の端子は、電力制限回路860にも接続されている。
Drive signal generation circuit 530b includes a comparator 531, a triangular wave generator 532, and a resistor R76. The output of the switching circuit 580 is connected to the positive input terminal of the comparator 531, and the triangular wave generator 532 is connected to the negative input terminal of the comparator 531. The output terminal of the comparator 531 is connected to the gate terminal of the FET (S1) of the D / D converter circuit 510 described in FIG. 11 via the resistor R76 and the connection terminal A. The terminal A side terminal of the resistor R76 is also connected to the power limiting circuit 860.
また、DutyMax検出回路560bは、コンパレータ562と、電圧Vref_2を出力する直流電源Vref_2とを有する。コンパレータ562の正極側入力端子は、切換回路580の出力に接続されており、コンパレータ562の負極側入力端子は、直流電源Vref_2の正極側端子に接続されている。直流電源Vref_2の負極側端子は接地されている。コンパレータ562の出力DMC_Oは、第2切換回路870と基準電圧調整回路570bとに接続されている。
The DutyMax detection circuit 560b includes a comparator 562 and a DC power supply Vref_2 that outputs a voltage Vref_2. The positive input terminal of the comparator 562 is connected to the output of the switching circuit 580, and the negative input terminal of the comparator 562 is connected to the positive terminal of the DC power supply Vref_2. The negative terminal of the DC power supply Vref_2 is grounded. The output DMC_O of the comparator 562 is connected to the second switching circuit 870 and the reference voltage adjustment circuit 570b.
DutyMax検出回路560bは、切換回路580及び第2切換回路870によりMPPTを伴う定電圧制御がイネーブルされて電圧誤差検出回路550bの出力が駆動信号発生回路530bに出力されている間に、有効に動作する。より具体的には、コンパレータ562は、駆動信号発生回路530bに対する入力信号(電圧誤差検出回路550bの出力信号A2_Out)の電圧と、駆動信号発生回路530bの出力であるスイッチングパルスのデューティー比が最大となる際に駆動信号発生回路530bに入力される入力信号の電圧とほぼ同一の電圧Vref_2を出力する直流電源Vref_2の出力電圧Vref_2とを比較する。そして、入力信号A2_Outの電圧が電圧Vref_2より高くなると、コンパレータ562は、その間にパルス波DMC_Oを、第2切換回路870及び基準電圧調整回路570bに出力する。
The DutyMax detection circuit 560b operates effectively while constant voltage control with MPPT is enabled by the switching circuit 580 and the second switching circuit 870 and the output of the voltage error detection circuit 550b is output to the drive signal generation circuit 530b. To do. More specifically, the comparator 562 has the maximum duty ratio of the input signal to the drive signal generation circuit 530b (the output signal A2_Out of the voltage error detection circuit 550b) and the switching pulse that is the output of the drive signal generation circuit 530b. In this case, the output voltage Vref_2 of the DC power supply Vref_2 that outputs the voltage Vref_2 substantially the same as the voltage of the input signal input to the drive signal generation circuit 530b is compared. When the voltage of the input signal A2_Out becomes higher than the voltage Vref_2, the comparator 562 outputs the pulse wave DMC_O to the second switching circuit 870 and the reference voltage adjustment circuit 570b.
基準電圧調整回路570bは、抵抗R71乃至R74と、コンデンサC61と、n型のFET(S62)とを有する。抵抗R71の一端は、DutyMax検出回路560bの出力と接続されており、抵抗R71の他端は、FET(S62)のゲート端子に接続されている。FET(S62)のソース端子は接地されており、FET(S62)のドレイン端子は抵抗R72の一端とR73の一端と抵抗R74の一端とに接続されている。抵抗R72の他端は、電力変換装置800の電源Vcc(出力電圧もVccと記す)に接続されており、抵抗R73の他端は接地されている。抵抗R74の他端は、コンデンサC61の一端及び電圧誤差検出回路550bのオペアンプ551の正極側入力端子に接続されている。基準電圧調整回路570bの出力V_Vrefの初期電圧、すなわち初期基準電圧は、Vcc×(R73/(R73+R72))の計算式で計算される。なお、R72は抵抗R72の抵抗値であり、R73は抵抗R73の抵抗値とする。DutyMax検出回路560bからの出力がローであれば、コンデンサC61には、初期基準電圧で電荷がチャージされる。一方、DutyMax検出回路560bからの出力がハイになると、コンデンサC61から電荷が放出されて、コンデンサC61の電圧がV_Vrefとなって出力される。
The reference voltage adjustment circuit 570b includes resistors R71 to R74, a capacitor C61, and an n-type FET (S62). One end of the resistor R71 is connected to the output of the DutyMax detection circuit 560b, and the other end of the resistor R71 is connected to the gate terminal of the FET (S62). The source terminal of the FET (S62) is grounded, and the drain terminal of the FET (S62) is connected to one end of the resistor R72, one end of the R73, and one end of the resistor R74. The other end of the resistor R72 is connected to a power source Vcc (an output voltage is also referred to as Vcc) of the power converter 800, and the other end of the resistor R73 is grounded. The other end of the resistor R74 is connected to one end of the capacitor C61 and the positive input terminal of the operational amplifier 551 of the voltage error detection circuit 550b. The initial voltage of the output V_Vref of the reference voltage adjusting circuit 570b, that is, the initial reference voltage is calculated by a calculation formula of Vcc × (R73 / (R73 + R72)). Note that R72 is the resistance value of the resistor R72, and R73 is the resistance value of the resistor R73. If the output from the DutyMax detection circuit 560b is low, the capacitor C61 is charged with the initial reference voltage. On the other hand, when the output from the DutyMax detection circuit 560b becomes high, charges are discharged from the capacitor C61, and the voltage of the capacitor C61 is output as V_Vref.
電力制限回路860は、抵抗R75と、n型のFET(S63)とを有する。抵抗R75の一端は、第2切換回路870の出力に接続され、抵抗R75の他端はFET(S63)のゲート端子に接続されている。FET(S63)のソース端子は接地されており、FET(S63)のドレイン端子は、駆動信号発生回路530bの抵抗R76の一端に接続されている。従って、第2切換回路870から伝えられる、DutyMax検出回路560bの出力がハイになると、FET(S63)がオンになり、結果として駆動信号発生回路530bの出力がローに引き下げられることになる。
The power limiting circuit 860 includes a resistor R75 and an n-type FET (S63). One end of the resistor R75 is connected to the output of the second switching circuit 870, and the other end of the resistor R75 is connected to the gate terminal of the FET (S63). The source terminal of the FET (S63) is grounded, and the drain terminal of the FET (S63) is connected to one end of the resistor R76 of the drive signal generation circuit 530b. Therefore, when the output of the DutyMax detection circuit 560b transmitted from the second switching circuit 870 becomes high, the FET (S63) is turned on, and as a result, the output of the drive signal generation circuit 530b is pulled low.
第2切換回路870は、アナログスイッチ871を含む。図11で説明した制御切換回路640のOR回路642の出力Pul_CVは、端子Dを介してアナログスイッチ871の制御端子に接続されている。アナログスイッチ871の入力側端子には、DutyMax検出回路560bのコンパレータ562の出力が接続されており、アナログスイッチ871の出力側端子は電力制限回路860に接続されている。このようにして、電圧誤差検出回路550bの出力が駆動信号発生回路530bに伝えられている間は、電力制限回路860にDutyMax検出回路560bの出力を伝えるようになっている。
Second switching circuit 870 includes analog switch 871. The output Pul_CV of the OR circuit 642 of the control switching circuit 640 described in FIG. 11 is connected to the control terminal of the analog switch 871 via the terminal D. The output of the comparator 562 of the DutyMax detection circuit 560b is connected to the input side terminal of the analog switch 871, and the output side terminal of the analog switch 871 is connected to the power limiting circuit 860. In this way, while the output of the voltage error detection circuit 550b is transmitted to the drive signal generation circuit 530b, the output of the DutyMax detection circuit 560b is transmitted to the power limiting circuit 860.
次に、図26及び図27を用いて、本実施例に係る電力変換装置800の動作について説明する。なお、上で述べたように蓄電池充放電制御回路600の構成及び動作については第3の実施の形態に係る具体的回路例と同じであるから、説明を省略する。
Next, operation | movement of the power converter device 800 which concerns on a present Example is demonstrated using FIG.26 and FIG.27. As described above, the configuration and operation of the storage battery charge / discharge control circuit 600 are the same as those of the specific circuit example according to the third embodiment, and thus the description thereof is omitted.
まず、図9(a)の電力点Aなどにおいて十分太陽電池100から電力供給が可能である状態における動作を図26(a)乃至(g)を用いて説明する。なお、図26(a)乃至(g)は、ある短い時間の動作を示しており、図25に示した回路の基本的な動作説明を行うための図である。
First, an operation in a state where power can be sufficiently supplied from the solar cell 100 at the power point A in FIG. 9A will be described with reference to FIGS. 26A to 26G. FIGS. 26A to 26G show an operation for a short time, and are diagrams for explaining the basic operation of the circuit shown in FIG.
図26(a)は、駆動信号発生回路530bの出力であるスイッチングパルスPulを表している。この間、デューティー比はほぼ一定となっている。図26(b)に示すD/Dコンバータ回路510の出力電圧Vo、及び図26(c)に示す出力電圧検出回路520の出力信号Vo_fbは、図中、それらの波形は大げさに示されている。しかし、スイッチングに応じて多少リプルが発生する程度の変動だけで、D/Dコンバータ回路510の出力信号Voの電圧の平均値Vo_aveもほぼ一定となっている。なお、図26(a)乃至(g)の状態では、DutyMax検出回路560bと基準電圧調整回路570bと電力制限回路860とは有効に動作しておらず、電源電圧VccをR73/(R73+R72)の計算式で抵抗分割することによって得られる電圧が基準電圧調整回路570bの出力電圧V_Vrefとなっている。
FIG. 26A shows a switching pulse Pul that is an output of the drive signal generation circuit 530b. During this time, the duty ratio is substantially constant. The output voltage Vo of the D / D converter circuit 510 shown in FIG. 26B and the output signal Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 shown in FIG. 26C are shown exaggeratedly in the drawing. . However, the average value Vo_ave of the voltage of the output signal Vo of the D / D converter circuit 510 is substantially constant with only a fluctuation that causes a slight ripple according to switching. In the states of FIGS. 26A to 26G, the DutyMax detection circuit 560b, the reference voltage adjustment circuit 570b, and the power limiting circuit 860 are not operating effectively, and the power supply voltage Vcc is set to R73 / (R73 + R72). The voltage obtained by dividing resistance by the calculation formula is the output voltage V_Vref of the reference voltage adjustment circuit 570b.
図26(c)に示すように、電圧誤差検出回路550bは、Vo_fbとV_Vrefの比較を行い、図26(d)に示すように、Vo_fbとV_Vrefとの差を反転させた電圧の出力信号A2_Outを出力する。図26(a)乃至(g)の状態では、この出力信号A2_Outの電圧は、DutyMax検出回路560bで基準として用いられ且つデューティー比最大に対応する電圧Vref_2より低い電圧となっている。これによって、上で述べたようにDutyMax検出回路560bと基準電圧調整回路570bとは有効に動作しない。動作しない状態を図26(e)乃至(g)に示している。すなわち、出力信号A2_Outの電圧は常にVref_2より低いので、DutyMax検出回路560bのコンパレータ562の出力側信号DMC_Oはオフのままになる。さらに、基準電圧調整回路570bのFET(S62)もオフのままとなる。そうすると、図26(f)に示すように、コンデンサC61の出力電圧V_Vrefは、上で述べたように電源Vccの電圧Vccを抵抗R72及びR73で抵抗分割した結果の値となる。
As shown in FIG. 26C, the voltage error detection circuit 550b compares Vo_fb and V_Vref, and as shown in FIG. 26D, the voltage output signal A2_Out is obtained by inverting the difference between Vo_fb and V_Vref. Is output. In the states of FIGS. 26A to 26G, the voltage of the output signal A2_Out is lower than the voltage Vref_2 used as a reference in the DutyMax detection circuit 560b and corresponding to the maximum duty ratio. Accordingly, as described above, the DutyMax detection circuit 560b and the reference voltage adjustment circuit 570b do not operate effectively. The state of not operating is shown in FIGS. That is, since the voltage of the output signal A2_Out is always lower than Vref_2, the output side signal DMC_O of the comparator 562 of the DutyMax detection circuit 560b remains off. Further, the FET (S62) of the reference voltage adjustment circuit 570b also remains off. Then, as shown in FIG. 26 (f), the output voltage V_Vref of the capacitor C61 becomes a value resulting from the resistance division of the voltage Vcc of the power source Vcc by the resistors R72 and R73 as described above.
また、図26(g)に示すように、DutyMax検出回路560bの出力DMC_Oがオフのままであるから、電力制限回路860のFET(S63)もオフのままで、駆動信号発生回路530bの出力Pulには何も変化はない。
Further, as shown in FIG. 26 (g), since the output DMC_O of the DutyMax detection circuit 560b remains off, the FET (S63) of the power limiting circuit 860 also remains off, and the output Pul of the drive signal generation circuit 530b. There is no change.
次に、図27(a)乃至(i)を用いて、D/Dコンバータ回路510の出力Voが減少し始めた場合の動作について説明する。なお、図26(a)乃至(i)は、本実施の形態の特徴を強調するように描かれているので、実際とは多少異なる部分もある。
Next, the operation when the output Vo of the D / D converter circuit 510 starts to decrease will be described with reference to FIGS. 26 (a) to (i) are drawn so as to emphasize the features of the present embodiment, there are some differences from the actual ones.
上で説明し且つ図27(a)及び(b)に示すように、太陽電池100からの電力供給が減少するか最大電力点を超えてD/Dコンバータ回路510が電力を引き出そうとすると、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)のゲート端子に対するスイッチングパルスPulのデューティー比は最大となる一方、D/Dコンバータ回路510の出力Voは低下してしまう。図27(c)に示すように、出力Voが低下すると、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbも低下する。
As described above and shown in FIGS. 27 (a) and (b), if the power supply from the solar cell 100 decreases or exceeds the maximum power point, the D / D converter circuit 510 attempts to draw power. While the duty ratio of the switching pulse Pul to the gate terminal of the FET (S1) of the / D converter circuit 510 is maximized, the output Vo of the D / D converter circuit 510 is lowered. As shown in FIG. 27C, when the output Vo decreases, the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 also decreases.
一方、電圧誤差検出回路550bは、現在のV_Vrefとの差を反転させるため、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbが低下する場合には、電圧誤差検出回路550bの出力A2_Outは反対に上昇することになる。そうすると、図27(d)に示すように、FET(S1)に対するスイッチングの周期の中で、電圧誤差検出回路550bの出力A2_Outの電圧が、徐々にスイッチングパルスのデューティー比の最大値に相当する電圧Vref_2を上回る期間が長くなる。そして図27(e)に示すように、DutyMax検出回路560bのコンパレータ562の出力DMC_Oがオンになる期間が徐々に長くなる。一方、電力制限回路860のFET(S63)は、DMC_Oがオンになると同じくオンになるため、図27(f)に示すように、電力制限回路860の出力V_pwは、FET(S63)がオンの期間中、ゼロになる。
On the other hand, since the voltage error detection circuit 550b reverses the difference from the current V_Vref, when the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 decreases, the output A2_Out of the voltage error detection circuit 550b increases on the contrary. Become. Then, as shown in FIG. 27 (d), the voltage of the output A2_Out of the voltage error detection circuit 550b gradually corresponds to the maximum value of the duty ratio of the switching pulse in the switching period for the FET (S1). The period exceeding Vref_2 becomes longer. As shown in FIG. 27 (e), the period during which the output DMC_O of the comparator 562 of the DutyMax detection circuit 560b is turned on gradually increases. On the other hand, since the FET (S63) of the power limiting circuit 860 is also turned on when DMC_O is turned on, as shown in FIG. 27 (f), the output V_pw of the power limiting circuit 860 is the same as that of the FET (S63). It becomes zero during the period.
また、DutyMax検出回路560bの出力DMC_Oに応じて、基準電圧調整回路570bのFET(S62)もオンになるので、コンデンサC61から放電されるようになる。従って、放電する時間が長いほど又放電頻度が高いほど、基準電圧V_Vrefは下がってゆくことになる。図27(g)に示すように、スイッチングパルスのデューティー比が最大になる頻度(又は割合)が、過去所定期間内において高くなると、頻繁に且つ長い期間コンデンサC61の放電が行われるようになるので、結果としてV_Vrefは徐々に下がってゆく。
Further, since the FET (S62) of the reference voltage adjustment circuit 570b is also turned on in response to the output DMC_O of the DutyMax detection circuit 560b, the capacitor C61 is discharged. Therefore, the reference voltage V_Vref decreases as the discharge time increases and the discharge frequency increases. As shown in FIG. 27 (g), when the frequency (or ratio) at which the duty ratio of the switching pulse is maximized in the past predetermined period, the capacitor C61 is frequently discharged for a long period. As a result, V_Vref gradually decreases.
そうすると、図11で説明した出力電圧検出回路520の出力Vo_fbの電圧も下がり、さらに基準電圧V_Vrefも下がってゆくので、電圧誤差検出回路550bに入力される2つの信号の電位差が狭められることになる。また、図27(h)に示すように、基準電圧V_Vrefが下げられた後、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbの電圧と基準電圧V_Vrefとの差が小さくなるので、電圧誤差検出回路550bのオペアンプ551の出力A2_Out(ここでは補正後A2_Out)も、徐々に下がってゆく。そうすると、図27(h)に示すように、駆動信号発生回路530bのコンパレータ531の負極側入力の三角波VTW_1の電圧より下がる期間が長くなる。そうすると、図27(i)において時間軸方向の点線で示すように、スイッチングパルス(補正後Pulと表す)のオンの幅が短くなる。
Then, the voltage Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 described with reference to FIG. 11 also decreases and the reference voltage V_Vref also decreases, so that the potential difference between the two signals input to the voltage error detection circuit 550b is narrowed. . Also, as shown in FIG. 27 (h), after the reference voltage V_Vref is lowered, the difference between the voltage Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 and the reference voltage V_Vref becomes small, so that the operational amplifier of the voltage error detection circuit 550b The output A2_Out of 551 (here A2_Out after correction) also gradually decreases. Then, as shown in FIG. 27 (h), the period during which the voltage falls below the voltage of the triangular wave VTW_1 of the negative side input of the comparator 531 of the drive signal generation circuit 530b becomes longer. Then, as shown by the dotted line in the time axis direction in FIG. 27 (i), the ON width of the switching pulse (represented as corrected Pul) is shortened.
このように、電圧誤差検出回路550bは、デューティー比を高くして、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)のオンの期間を長くして、より多くの電力を太陽電池100から引き出そうとして動作する。その結果、あたかもこの動作に効果があったようにみえる。従って、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbの電圧と基準電圧V_Vrefとの差が小さくなったので、デューティー比を低くしたということである。
As described above, the voltage error detection circuit 550b increases the duty ratio, extends the ON period of the FET (S1) of the D / D converter circuit 510, and tries to extract more power from the solar cell 100. Operate. As a result, it seems as if this operation was effective. Therefore, since the difference between the voltage Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 and the reference voltage V_Vref is reduced, the duty ratio is reduced.
但し、図27(i)に実線で示したように、DMC_Oがオンになる期間は、電力制限回路860によって強制的に電圧ゼロにさせられるので、第3の実施の形態の場合に比して、早期にスイッチングパルス(補正後Pul)のオンの幅が短くなる。すなわち、早期にD/Dコンバータ回路510の駆動レベルが下げられる。これによって、最大電力点の追跡が高速に行われるようになる。
However, as indicated by the solid line in FIG. 27 (i), the period during which DMC_O is turned on is forcibly set to zero by the power limiting circuit 860, so that it is not as compared with the case of the third embodiment. The switching width of the switching pulse (Pul after correction) is shortened early. That is, the drive level of the D / D converter circuit 510 is lowered early. As a result, the maximum power point can be tracked at high speed.
これによって上で述べたように太陽電池100から引き出す電力が引き下げられるので、D/Dコンバータ回路510の出力Voが上昇するようになる。その後、太陽電池100からD/Dコンバータ回路510が電力を引き出すように動作すれば、図27(b)に示すように電圧Voが下がるようになるので、上で述べたような動作を繰り返す。すなわち、最大電力点を追跡していることになる。
As a result, the power drawn from the solar cell 100 is reduced as described above, and the output Vo of the D / D converter circuit 510 is increased. After that, if the D / D converter circuit 510 operates so as to draw power from the solar cell 100, the voltage Vo decreases as shown in FIG. 27B, so the operation described above is repeated. That is, the maximum power point is tracked.
このように高価なプロセッサなどを用いることなく安価な素子のみで最大電力点追跡が可能となる。
In this way, the maximum power point tracking can be performed with only an inexpensive element without using an expensive processor or the like.
[実施の形態5における他の具体的回路例]
図25に示したDutyMax検出回路560b及び基準電圧調整回路570bの代わりに、図28に示すようなDutyMax検出回路560c及び基準電圧調整回路570cを採用するようにしても良い。[Other Specific Circuit Examples in Embodiment 5]
Instead of the DutyMax detection circuit 560b and the reference voltage adjustment circuit 570b shown in FIG. 25, a DutyMax detection circuit 560c and a reference voltage adjustment circuit 570c as shown in FIG. 28 may be adopted.
DutyMax検出回路560cは、オープンコレクタタイプのコンパレータ564及び565と、電圧Vref_2を出力する直流電源Vref_2と、抵抗R81とを有する。
The DutyMax detection circuit 560c includes open collector type comparators 564 and 565, a DC power supply Vref_2 that outputs a voltage Vref_2, and a resistor R81.
電圧誤差検出回路550bの出力A2_Outは、アナログスイッチ583を介してコンパレータ564の負極側入力端子と、コンパレータ565の正極側入力端子とに入力される。コンパレータ564の正極側入力端子には、直流電源Vref_2の正極側端子が接続され、コンパレータ565の負極側入力端子には、直流電源Vref_2の正極側端子が接続される。直流電源Vref_2の負極側端子は接地されている。なお、コンパレータ565の出力端子は、抵抗R81を介して電源Vccに接続されると共に、第2切換回路870の入力側端子にも接続されている。
The output A2_Out of the voltage error detection circuit 550b is input to the negative input terminal of the comparator 564 and the positive input terminal of the comparator 565 via the analog switch 583. The positive input terminal of the DC power supply Vref_2 is connected to the positive input terminal of the comparator 564, and the positive terminal of the DC power supply Vref_2 is connected to the negative input terminal of the comparator 565. The negative terminal of the DC power supply Vref_2 is grounded. The output terminal of the comparator 565 is connected to the power supply Vcc via the resistor R81 and is also connected to the input side terminal of the second switching circuit 870.
基準電圧調整回路570cは、抵抗R83乃至R85と、コンデンサC62とを有する。コンパレータ564の出力端子は、抵抗R83の一端、抵抗R84の一端、抵抗R85の一端に接続されており、抵抗R83の他端は、電源Vccに接続されている。また、抵抗R84の他端は接地されており、抵抗R85の他端は、コンデンサC62の一端及び電圧誤差検出回路550bのオペアンプ551の正極側入力端子に接続されている。コンデンサC62の他端は接地されている。このようにオープンコレクタタイプのコンパレータ564を使用することによって、基準電圧調整回路570bのFETを1つ削減している。基準電圧調整回路570bのFETを除去したため、コンパレータ564の入力が図25の場合とは逆になっている。すなわち、信号A2_Outの電圧がスイッチングパルスのデューティー比の最大値に対応する電圧に達するまでは、コンパレータ564の出力はハイとなる。しかし、オープンコレクタタイプのコンパレータ564であるから、コンデンサC62には抵抗R83及びR84で抵抗分割して得られる初期基準電圧として、Vcc×[R84/(R84+R83)]の計算式で計算された電圧値が印加され、電荷がチャージされる。一方、信号A2_Outの電圧がスイッチングパルスのデューティー比の最大値に対応する電圧に達すると、コンパレータ564の出力はローになり、オープンコレクタタイプのコンパレータ564であるから、コンデンサC62から電荷が放出されるようになる。
The reference voltage adjustment circuit 570c includes resistors R83 to R85 and a capacitor C62. The output terminal of the comparator 564 is connected to one end of the resistor R83, one end of the resistor R84, and one end of the resistor R85, and the other end of the resistor R83 is connected to the power source Vcc. The other end of the resistor R84 is grounded, and the other end of the resistor R85 is connected to one end of the capacitor C62 and the positive input terminal of the operational amplifier 551 of the voltage error detection circuit 550b. The other end of the capacitor C62 is grounded. By using the open collector type comparator 564 in this way, the FET of the reference voltage adjustment circuit 570b is reduced by one. Since the FET of the reference voltage adjustment circuit 570b is removed, the input of the comparator 564 is reversed from that in FIG. That is, the output of the comparator 564 is high until the voltage of the signal A2_Out reaches a voltage corresponding to the maximum value of the duty ratio of the switching pulse. However, since it is an open collector type comparator 564, the voltage value calculated by the formula Vcc × [R84 / (R84 + R83)] as the initial reference voltage obtained by dividing the resistance of the capacitor C62 with the resistors R83 and R84. Is applied and charges are charged. On the other hand, when the voltage of the signal A2_Out reaches the voltage corresponding to the maximum value of the duty ratio of the switching pulse, the output of the comparator 564 becomes low, and the charge is discharged from the capacitor C62 because the comparator 564 is an open collector type. It becomes like this.
なお、第2切換回路870及び電力制限回路860については、図25と同じなので説明を省略する。
The second switching circuit 870 and the power limiting circuit 860 are the same as those in FIG.
[実施の形態6]
図29に、第6の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図を示す。なお、本実施の形態は、第3の実施の形態の変形例である。図29に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池100と、太陽電池100からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置900と、電力変換装置900からの出力で負荷蓄電池300に対する充放電制御及び電力変換装置900で必要となる信号の出力を行う蓄電池充放電制御回路600と、蓄電池充放電制御回路600の出力に接続されている負荷蓄電池300及び様々な負荷A乃至Cなどとを有する。太陽電池100及び負荷蓄電池300は、従来と同じである。また、負荷A乃至Cも第1の実施の形態と同じである。[Embodiment 6]
FIG. 29 shows a functional block diagram of a system according to the sixth embodiment. Note that this embodiment is a modification of the third embodiment. The system shown in FIG. 29 is a solar cell system, and includes a solar cell 100, a power conversion device 900 that performs power conversion on the output from the solar cell 100, and an output from the power conversion device 900 for the load storage battery 300. A storage battery charge / discharge control circuit 600 that outputs signals necessary for the charge / discharge control and power conversion apparatus 900, a load storage battery 300 connected to the output of the storage battery charge / discharge control circuit 600, and various loads A to C, etc. Have The solar cell 100 and the load storage battery 300 are the same as the conventional one. Also, the loads A to C are the same as those in the first embodiment.
本実施の形態に係る蓄電池充放電制御回路600の構成及び動作は、上で述べた実施の形態と同じであり、図4に従った制御の切換、すなわち定電流制御とMPPTを伴う定電圧制御との切換は、上で述べた実施の形態と同様に行われる。従って、説明については省略する。
The configuration and operation of the storage battery charge / discharge control circuit 600 according to the present embodiment is the same as that of the above-described embodiment, and the control switching according to FIG. 4, that is, constant voltage control with constant current control and MPPT. Is switched in the same manner as in the embodiment described above. Therefore, the description is omitted.
電力変換装置900は、(A)スイッチを有し且つ太陽電池100からの出力電圧をDC/DC変換するD/Dコンバータ回路510と、(B)D/Dコンバータ回路510の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する出力電圧検出回路520と、(C)出力電圧検出回路520の出力信号の電圧と基準電圧との差に応じた信号を生成する電圧誤差検出回路550cと、(D)蓄電池充放電制御回路600からの蓄電池充電電流に応じた電圧と基準電流値に対応する電圧との差に応じた電圧の信号を生成する電流誤差検出回路540と、(E)蓄電池充放電制御回路600からの制御切換信号に応じて電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路550cに接続されている誤差信号合成回路910の出力を切換える切換回路580と、(F)電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路550cに接続されている誤差信号合成回路910からの出力に応じてD/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスを生成してD/Dコンバータ回路510に出力する駆動信号発生回路530と、(G)電圧誤差検出回路550cからスイッチングパルスのデューティー比に応じた信号を受け取り且つデューティー比が所定の最大値になったことを検出するDutyMax検出回路560cと、(H)DutyMax検出回路560cからの検出信号に応じて初期基準電圧を調整して調整後の基準電圧を電圧誤差検出回路550cに出力する基準電圧調整回路570cと、(I)DutyMax検出回路560cによりデューティー比が所定の最大値になったことを検出した場合にデューティー比を引き下げるように作用する電力制限回路860bと、(J)電圧誤差検出回路550cからの出力信号を電力制限回路860bからの出力に応じて調整する誤差信号合成回路910とを有する。
The power conversion device 900 includes (A) a D / D converter circuit 510 having a switch and DC / DC converting the output voltage from the solar cell 100, and (B) depending on the output voltage of the D / D converter circuit 510. An output voltage detection circuit 520 that outputs a voltage output signal; (C) a voltage error detection circuit 550c that generates a signal corresponding to the difference between the voltage of the output signal of the output voltage detection circuit 520 and a reference voltage; and (D). A current error detection circuit 540 that generates a voltage signal corresponding to the difference between the voltage corresponding to the storage battery charge current from the storage battery charge / discharge control circuit 600 and the voltage corresponding to the reference current value; and (E) the storage battery charge / discharge control circuit. A switching circuit 580 for switching the output of the error signal synthesis circuit 910 connected to the current error detection circuit 540 or the voltage error detection circuit 550c in response to a control switching signal from 600; ) In response to the output from the error signal synthesis circuit 910 connected to the current error detection circuit 540 or the voltage error detection circuit 550c, a switching pulse for the switch of the D / D converter circuit 510 is generated to the D / D converter circuit 510. A drive signal generation circuit 530 to output, and (G) a DutyMax detection circuit 560c that receives a signal corresponding to the duty ratio of the switching pulse from the voltage error detection circuit 550c and detects that the duty ratio has reached a predetermined maximum value; (H) a reference voltage adjustment circuit 570c that adjusts an initial reference voltage according to a detection signal from the DutyMax detection circuit 560c and outputs the adjusted reference voltage to the voltage error detection circuit 550c; and (I) a DutyMax detection circuit 560c. Check that the duty ratio has reached the predetermined maximum value. A power limiting circuit 860b that acts to lower the duty ratio when output, and (J) an error signal synthesis circuit 910 that adjusts the output signal from the voltage error detection circuit 550c according to the output from the power limiting circuit 860b. Have.
上で述べた出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路550cと駆動信号発生回路530とDutyMax検出回路560cと基準電圧調整回路570cと電力制限回路860bと誤差信号合成回路910とにより、MPPTを実現する定電圧制御回路が構成される。また、電流誤差検出回路540と駆動信号発生回路530とにより、定電流制御回路が構成される。
The MPPT is realized by the output voltage detection circuit 520, the voltage error detection circuit 550c, the drive signal generation circuit 530, the DutyMax detection circuit 560c, the reference voltage adjustment circuit 570c, the power limiting circuit 860b, and the error signal synthesis circuit 910 described above. A constant voltage control circuit is configured. The current error detection circuit 540 and the drive signal generation circuit 530 constitute a constant current control circuit.
電流誤差検出回路540と駆動信号発生回路530とにより構成される定電流制御回路の動作については、第3の実施の形態などで説明したものと同様であり、ここでは説明を省略する。
The operation of the constant current control circuit configured by the current error detection circuit 540 and the drive signal generation circuit 530 is the same as that described in the third embodiment, and the description thereof is omitted here.
次に、出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路550cと駆動信号発生回路530とDutyMax検出回路560cと基準電圧調整回路570cと電力制限回路860bと誤差信号合成回路910とにより構成され、MPPTを実現する定電圧制御回路の動作について簡単に説明する。
Next, an output voltage detection circuit 520, a voltage error detection circuit 550c, a drive signal generation circuit 530, a DutyMax detection circuit 560c, a reference voltage adjustment circuit 570c, a power limiting circuit 860b, and an error signal synthesis circuit 910 are configured to realize MPPT. The operation of the constant voltage control circuit will be briefly described.
DutyMax検出回路560cによりスイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値となったことが検出されるまで、出力電圧検出回路520の出力電圧Vo_fbと初期基準電圧Vref_0との差に応じた出力信号が生成される。電圧誤差検出回路550cの出力信号が、誤差信号合成回路910で調整されること無く(多少のレベルシフト以外の調整がない)、切換回路580を介して駆動信号発生回路530に出力される。
Until the DutyMax detection circuit 560c detects that the duty ratio of the switching pulse reaches a predetermined maximum value, an output signal corresponding to the difference between the output voltage Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 and the initial reference voltage Vref_0 is generated. The The output signal of the voltage error detection circuit 550c is output to the drive signal generation circuit 530 via the switching circuit 580 without being adjusted by the error signal synthesis circuit 910 (no adjustment other than a slight level shift).
一方、DutyMax検出回路560cは、スイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値となったことを検出すると、検出信号を基準電圧調整回路570c及び電力制限回路860bに出力する。そうすると、基準電圧調整回路570cは、初期基準電圧Vref_0を引き下げるように調整して基準電圧V_Vrefを生成し、誤差信号合成回路910に出力する。初期基準電圧Vref_0の引き下げ幅は、例えばDutyMax検出回路560cから所定期間内に検出信号が出力される頻度又は割合に従って決定される。
On the other hand, when detecting that the duty ratio of the switching pulse has reached a predetermined maximum value, the DutyMax detection circuit 560c outputs a detection signal to the reference voltage adjustment circuit 570c and the power limiting circuit 860b. Then, the reference voltage adjustment circuit 570c generates the reference voltage V_Vref by adjusting the initial reference voltage Vref_0 to be lowered, and outputs the reference voltage V_Vref to the error signal synthesis circuit 910. The reduction width of the initial reference voltage Vref_0 is determined according to the frequency or rate at which the detection signal is output from the DutyMax detection circuit 560c within a predetermined period, for example.
また、電力制限回路860bは、検出信号を受け取ると、例えばDutyMax検出回路560cからの検出信号がハイで継続する期間、電圧誤差検出回路550cの出力信号の電圧を強制的に引き下げる(すなわち、スイッチングパルスのデューティー比を強制的に引き下げる)ように、誤差信号合成回路910に指示信号を出力する。そして、誤差信号合成回路910は、電圧誤差検出回路550cからの信号を電力制限回路860bからの指示信号に従って、スイッチングパルスのデューティー比を引き下げるように調整し、調整後の信号を切換回路580に出力する。
Further, when receiving the detection signal, the power limiting circuit 860b forcibly lowers the voltage of the output signal of the voltage error detection circuit 550c, for example, for a period in which the detection signal from the DutyMax detection circuit 560c continues to be high (that is, a switching pulse). The instruction signal is output to the error signal synthesis circuit 910 so that the duty ratio is forcibly reduced. Then, error signal synthesis circuit 910 adjusts the signal from voltage error detection circuit 550c to reduce the duty ratio of the switching pulse in accordance with the instruction signal from power limiting circuit 860b, and outputs the adjusted signal to switching circuit 580. To do.
このようにすれば、第3の実施の形態よりも早くスイッチングパルスのデューティー比を引き下げ、D/Dコンバータ回路510の駆動レベルを早期に引き下げることができるようになる。すなわち、太陽電池100から電力を引き出しすぎた状態を早期に是正でき、高速に電力最大点追跡が実施されるようになる。
In this way, the duty ratio of the switching pulse can be reduced earlier than in the third embodiment, and the drive level of the D / D converter circuit 510 can be lowered early. That is, it is possible to correct the state where power is excessively extracted from the solar cell 100 at an early stage, and power maximum point tracking is performed at high speed.
なお、第5の実施の形態と同じように電力制限回路を導入するものであるが、第6の実施の形態を採用すれば、第2切換回路が不要になる。また、第5の実施の形態に係る電力制限回路860は、スイッチングパルス自体を調整するのでスイッチングパルスのパルス周期とは無関係に動作してしまう可能性がある。一方、第6の実施の形態を採用すれば、誤差信号合成回路910が電圧誤差検出回路550cの出力信号を調整するので、スイッチングパルスのパルス周期を乱すことなく、スイッチングパルスのデューティー比を引き下げることができる。
Although the power limiting circuit is introduced as in the fifth embodiment, if the sixth embodiment is adopted, the second switching circuit becomes unnecessary. Further, since the power limiting circuit 860 according to the fifth embodiment adjusts the switching pulse itself, there is a possibility that the power limiting circuit 860 may operate regardless of the pulse period of the switching pulse. On the other hand, if the sixth embodiment is adopted, the error signal synthesis circuit 910 adjusts the output signal of the voltage error detection circuit 550c, so that the duty ratio of the switching pulse is reduced without disturbing the pulse period of the switching pulse. Can do.
[実施の形態6の実施例]
第6の実施の形態における具体的回路例を図30に示す。なお、太陽電池100、D/Dコンバータ回路510、出力電圧検出回路520、負荷蓄電池300及び負荷A乃至Cなどと蓄電池充放電制御回路600は第3の実施の形態と同じであるから、図示は省略する。すなわち、図30に、本実施例に係る電圧誤差検出回路550cと切換回路580と駆動信号発生回路530とDutyMax検出回路560cと基準電圧調整回路570cと電流誤差検出回路540と電力制限回路860bと新たに加わった誤差信号合成回路910との具体的回路例を示す。[Example of Embodiment 6]
FIG. 30 shows a specific circuit example in the sixth embodiment. The solar battery 100, the D / D converter circuit 510, the output voltage detection circuit 520, the load storage battery 300, the loads A to C, and the storage battery charge / discharge control circuit 600 are the same as those in the third embodiment. Omitted. That is, FIG. 30 shows a voltage error detection circuit 550c, a switching circuit 580, a drive signal generation circuit 530, a DutyMax detection circuit 560c, a reference voltage adjustment circuit 570c, a current error detection circuit 540, a power limit circuit 860b, and a new one. A specific circuit example of the error signal synthesis circuit 910 added to FIG.
但し、電流誤差検出回路540、駆動信号発生回路530及び切換回路580については既に述べたものと同じであるから説明を省略する。
However, since the current error detection circuit 540, the drive signal generation circuit 530, and the switching circuit 580 are the same as those already described, description thereof is omitted.
同様に、DutyMax検出回路560cと基準電圧調整回路570cと電圧誤差検出回路550cは、第5の実施の形態の実施例で述べた回路と同じであるから、これらについても説明を省略する。
Similarly, the DutyMax detection circuit 560c, the reference voltage adjustment circuit 570c, and the voltage error detection circuit 550c are the same as the circuits described in the example of the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted.
誤差信号合成回路910は、オペアンプ6121と、抵抗R91乃至R95と、コンデンサC71とを有する。オペアンプ6121の正極側入力端子には、電圧誤差検出回路550cの出力A2_Outが接続されており、オペアンプ6121の負極側入力端子には、抵抗R91の一端と抵抗R95の一端とが接続されている。抵抗R91の他端は接地されており、抵抗R95の他端はオペアンプ6121の出力端子と接続されている。オペアンプ6121の出力端子は、抵抗R92の一端と接続されており、抵抗R92の他端は、抵抗R93の一端と電力制限回路860bの出力V_pwと接続されている。抵抗R93の他端は、コンデンサC71の一端と抵抗R94の一端と切換回路580の入力側端子とに接続されている。コンデンサC71の他端と抵抗R94の他端とは接地されている。
The error signal synthesis circuit 910 includes an operational amplifier 6121, resistors R91 to R95, and a capacitor C71. The output A2_Out of the voltage error detection circuit 550c is connected to the positive input terminal of the operational amplifier 6121, and one end of the resistor R91 and one end of the resistor R95 are connected to the negative input terminal of the operational amplifier 6121. The other end of the resistor R91 is grounded, and the other end of the resistor R95 is connected to the output terminal of the operational amplifier 6121. The output terminal of the operational amplifier 6121 is connected to one end of the resistor R92, and the other end of the resistor R92 is connected to one end of the resistor R93 and the output V_pw of the power limiting circuit 860b. The other end of the resistor R93 is connected to one end of the capacitor C71, one end of the resistor R94, and the input side terminal of the switching circuit 580. The other end of the capacitor C71 and the other end of the resistor R94 are grounded.
誤差信号合成回路910のオペアンプ6121は、非反転バッファとして機能し、抵抗R95及びR91の抵抗値R95及びR91から、入力A2_Outを(1+R95/R91)倍した信号を生成する。この信号の電圧は、電力制限回路860bが動作する場合にはその出力によって一時的に引き下げられるが、抵抗R93及びR94並びにコンデンサC71のローパスフィルタで平滑化される。そうすると信号A3_Outが生成されて、切換回路580のアナログスイッチ583に出力される。
The operational amplifier 6121 of the error signal synthesis circuit 910 functions as a non-inverting buffer, and generates a signal obtained by multiplying the input A2_Out by (1 + R95 / R91) from the resistance values R95 and R91 of the resistors R95 and R91. The voltage of this signal is temporarily lowered by the output when the power limiting circuit 860b operates, but is smoothed by the low-pass filter of the resistors R93 and R94 and the capacitor C71. Then, a signal A3_Out is generated and output to the analog switch 583 of the switching circuit 580.
また、電力制限回路860bは、n型のFET(S301)と、抵抗R75とを有する。FET(S301)のドレイン端子は、抵抗R92及びR93の接続点に接続されており、ゲート端子は、抵抗R75の一端に接続されており、ソース端子は接地されている。抵抗R75の他端は、DutyMax検出回路560cの出力に接続されている。DutyMax検出回路560cから、スイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値になったことを検出したことを知らされると、FET(S301)がオンになり、誤差信号合成回路910のオペアンプ6121の出力を、強制的に引き下げるように作用する。
The power limiting circuit 860b includes an n-type FET (S301) and a resistor R75. The drain terminal of the FET (S301) is connected to the connection point of the resistors R92 and R93, the gate terminal is connected to one end of the resistor R75, and the source terminal is grounded. The other end of the resistor R75 is connected to the output of the DutyMax detection circuit 560c. When the DutyMax detection circuit 560c informs that the duty ratio of the switching pulse has reached a predetermined maximum value, the FET (S301) is turned on, and the output of the operational amplifier 6121 of the error signal synthesis circuit 910 is output. , Act to forcibly pull down.
次に、図31及び図32を用いて、MPPTを伴う定電圧制御を行う場合の処理について説明する。上でも述べたが、定電流制御については、既に述べたとおりであり、さらに制御の切換についても上で述べたものと同様であるから、ここでは説明を省略する。
Next, processing when performing constant voltage control with MPPT will be described with reference to FIGS. 31 and 32. As described above, the constant current control is as described above, and the switching of the control is the same as that described above, so the description thereof is omitted here.
まず、図9(a)の電力点Aなどにおいて十分太陽電池100から電力供給が可能である状態における動作を図31(a)乃至(g)を用いて説明する。なお、図31(a)乃至(g)は、ある短い時間の動作を示しており、図30に示した回路の基本的な動作説明を行うための図である。
First, the operation in a state where power can be sufficiently supplied from the solar cell 100 at the power point A in FIG. 9A will be described with reference to FIGS. 31A to 31G. FIGS. 31A to 31G show an operation for a short time, and are diagrams for explaining the basic operation of the circuit shown in FIG.
図31(a)は、駆動信号発生回路530の出力であるスイッチングパルスPulを表している。この間、デューティー比はほぼ一定となっている。図31(b)に示すD/Dコンバータ回路510の出力電圧Vo、及び図31(c)に示す出力電圧検出回路520の出力信号Vo_fbは、図中、それらの波形は大げさに示されている。しかし、スイッチングに応じて多少リプルが発生する程度の変動だけで、D/Dコンバータ回路510の出力信号Voの電圧の平均値Vo_aveも一定となっている。なお、図31(a)乃至(g)の状態では、DutyMax検出回路560cと基準電圧調整回路570cと電力制限回路860bとは動作していない。電源電圧VccをR73/(R73+R72)の計算式で示されるように抵抗分割することによって得られる電圧が基準電圧調整回路570cの出力電圧V_Vrefとなっている。
FIG. 31A shows a switching pulse Pul that is an output of the drive signal generation circuit 530. During this time, the duty ratio is substantially constant. The output voltage Vo of the D / D converter circuit 510 shown in FIG. 31 (b) and the output signal Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 shown in FIG. 31 (c) are shown exaggeratedly in the drawing. . However, the average value Vo_ave of the voltage of the output signal Vo of the D / D converter circuit 510 is also constant with only a fluctuation that causes some ripples according to switching. In the states of FIGS. 31A to 31G, the DutyMax detection circuit 560c, the reference voltage adjustment circuit 570c, and the power limiting circuit 860b are not operating. A voltage obtained by dividing the power supply voltage Vcc by resistance as indicated by the calculation formula of R73 / (R73 + R72) is the output voltage V_Vref of the reference voltage adjusting circuit 570c.
図31(c)に示すように、電圧誤差検出回路550cは、Vo_fbとV_Vrefとの比較を行い、図31(d)に示すように、Vo_fbとV_Vrefとの差を反転させた電圧の出力信号A2_Outを出力する。さらに、図31(d)に示すように、誤差信号合成回路910の非反転バッファは、出力信号A2_Outよりも若干高い電圧の信号A3_Outを生成する。図31(d)は、その差を強調表示しているので、実際にはこのような差を出すわけではない。
As shown in FIG. 31 (c), the voltage error detection circuit 550c compares Vo_fb and V_Vref, and as shown in FIG. 31 (d), an output signal of a voltage obtained by inverting the difference between Vo_fb and V_Vref. A2_Out is output. Further, as shown in FIG. 31 (d), the non-inverting buffer of the error signal synthesis circuit 910 generates a signal A3_Out having a voltage slightly higher than the output signal A2_Out. Since the difference is highlighted in FIG. 31D, such a difference is not actually produced.
なお、図31(d)に示すように、出力信号A2_Outの電圧は、D/Dコンバータ回路510に対するスイッチングパルスのデューティー比を最大にする際の電圧Vref_2より低いので、DutyMax検出回路560c、基準電圧調整回路570c及び電力制限回路860bは、動作しない。すなわち、図31(e)乃至(g)に示すように、DutyMax検出回路560cの出力DMC_Oは、ローのままで変化せず、その結果基準電圧調整回路570cの出力V_Vrefも変化しない。さらに、電力制限回路860bのFET(S301)もオンにならないので、図31(g)に時間軸方向の点線で示したように電力制限回路860bの出力V_pwは一定である。
As shown in FIG. 31 (d), the voltage of the output signal A2_Out is lower than the voltage Vref_2 when the duty ratio of the switching pulse for the D / D converter circuit 510 is maximized, so the DutyMax detection circuit 560c, the reference voltage The adjustment circuit 570c and the power limiting circuit 860b do not operate. That is, as shown in FIGS. 31E to 31G, the output DMC_O of the DutyMax detection circuit 560c remains low and does not change, and as a result, the output V_Vref of the reference voltage adjustment circuit 570c does not change. Further, since the FET (S301) of the power limiting circuit 860b is not turned on, the output V_pw of the power limiting circuit 860b is constant as shown by the dotted line in the time axis direction in FIG.
次に、図32(a)乃至(i)を用いて、D/Dコンバータ回路510の出力Voが減少し始めた場合の動作について説明する。なお、図32(a)乃至(i)は、本実施の形態の特徴を強調するように描かれているので、実際とは多少異なる部分もある。
Next, the operation when the output Vo of the D / D converter circuit 510 starts to decrease will be described with reference to FIGS. Note that FIGS. 32A to 32I are drawn so as to emphasize the features of the present embodiment, and therefore, there are some differences from actual ones.
上で説明し且つ図32(a)及び(b)に示すように、太陽電池100からの電力供給が減少するか最大電力点を超えてD/Dコンバータ回路510が電流を引き出そうとすると、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)のゲート端子に対するスイッチングパルスPulのデューティー比は最大となる。一方、D/Dコンバータ回路510の出力Voは低下してしまう。図32(b)及び(c)に示すように、出力Voが低下すると、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbも低下する。
As described above and shown in FIGS. 32 (a) and (b), if the power supply from the solar cell 100 decreases or exceeds the maximum power point, the D / D converter circuit 510 attempts to draw current. The duty ratio of the switching pulse Pul to the gate terminal of the FET (S1) of the / D converter circuit 510 is maximized. On the other hand, the output Vo of the D / D converter circuit 510 is lowered. As shown in FIGS. 32B and 32C, when the output Vo decreases, the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 also decreases.
一方、電圧誤差検出回路550cは、出力Vo_fbと現在のV_Vrefとの差を反転させるため、出力電圧検出回路520のVo_fbが低下するならば、電圧誤差検出回路550cの出力A2_Outは反対に上昇することになる。そうすると、図32(d)に示すように、FET(S1)に対するスイッチングの周期の中で、電圧誤差検出回路550cの出力A2_Outの電圧が、徐々にスイッチングパルスのデューティー比の最大値に相当する電圧Vref_2を上回る期間が長くなる。また、図32(e)に示すように、DutyMax検出回路560cのコンパレータ562の出力DMC_Oがオンになる期間が徐々に長くなる。一方、電力制限回路860bのFET(S301)は、DMC_Oがオンになると同じくオンになるため、図32(f)に示すように、電力制限回路860bの出力V_pwは、FET(S301)がオンの期間中、ゼロになる。
On the other hand, since the voltage error detection circuit 550c inverts the difference between the output Vo_fb and the current V_Vref, if the Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 decreases, the output A2_Out of the voltage error detection circuit 550c increases on the contrary. become. Then, as shown in FIG. 32 (d), the voltage of the output A2_Out of the voltage error detection circuit 550c gradually corresponds to the maximum value of the duty ratio of the switching pulse in the switching period for the FET (S1). The period exceeding Vref_2 becomes longer. Further, as shown in FIG. 32 (e), the period during which the output DMC_O of the comparator 562 of the DutyMax detection circuit 560c is turned on gradually increases. On the other hand, the FET (S301) of the power limiting circuit 860b is also turned on when the DMC_O is turned on. Therefore, as shown in FIG. 32 (f), the output V_pw of the power limiting circuit 860b is the same as that of the FET (S301). It becomes zero during the period.
また、DutyMax検出回路560cの出力DMC_Oに応じて、基準電圧調整回路570cのFET(S302)もオンになるので、コンデンサC61から放電されるようになる。従って、放電する時間が長いほど又放電頻度が高いほど、基準電圧V_Vrefは下がってゆくことになる。図32(g)に示すように、スイッチングパルスのデューティー比が最大になる頻度(又は割合)が、過去所定期間内において高くなると、頻繁に且つ長い期間コンデンサC61の放電が行われるようになるので、結果としてV_Vrefは徐々に下がってゆく。
Further, the FET (S302) of the reference voltage adjustment circuit 570c is also turned on in accordance with the output DMC_O of the DutyMax detection circuit 560c, so that the capacitor C61 is discharged. Therefore, the reference voltage V_Vref decreases as the discharge time increases and the discharge frequency increases. As shown in FIG. 32 (g), when the frequency (or ratio) at which the duty ratio of the switching pulse is maximized in the past predetermined period, the capacitor C61 is discharged frequently and for a long period. As a result, V_Vref gradually decreases.
そうすると、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbの電圧も下がり、さらに基準電圧V_Vrefも下がってゆくので、電圧誤差検出回路550cに入力される2つの信号の電位差が狭められることになる。そうすると、図32(h)に示すように、基準電圧V_Vrefが下げられた後、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbの電圧と基準電圧V_Vrefとの差が小さくなるので、電圧誤差検出回路550cのオペアンプ551の出力A2_Out(ここでは補正後A2_Out)も、徐々に下がってゆく。
Then, the voltage of the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 also decreases and the reference voltage V_Vref also decreases, so that the potential difference between the two signals input to the voltage error detection circuit 550c is narrowed. Then, as shown in FIG. 32 (h), after the reference voltage V_Vref is lowered, the difference between the output voltage Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 and the reference voltage V_Vref becomes small, so that the operational amplifier of the voltage error detection circuit 550c The output A2_Out of 551 (here A2_Out after correction) also gradually decreases.
さらに、この出力A2_Outからオペアンプ6121によって生成される信号は、電力制限回路860bが存在しなければ、図32(h)において点線で示すように、図32(d)の出力A2_Outと同じ波形となる。このため、図32(f)に示した、電力制限回路860bの出力V_pwによって、オペアンプ6121の出力は強制的に引き下げられる。但し、電圧が引き下げられるのは、図32(f)で電圧がゼロになっている期間だけである。オペアンプ6121の後段にはローパスフィルタが設けられているので、図32(h)に示すように、図32(f)で電圧がゼロになっている期間は出力信号A3_Outの電圧は下がり、その期間が終了して出力A2_Outの電圧が上昇すれば、それに応じて信号A3_Outの電圧も上昇する。すなわち、補正後A2_Out及び補正後A3_Outが生成される。
Further, a signal generated from the output A2_Out by the operational amplifier 6121 has the same waveform as the output A2_Out of FIG. 32D as shown by a dotted line in FIG. 32H if the power limiting circuit 860b does not exist. . For this reason, the output of the operational amplifier 6121 is forcibly lowered by the output V_pw of the power limiting circuit 860b shown in FIG. However, the voltage is lowered only during the period when the voltage is zero in FIG. Since a low-pass filter is provided at the subsequent stage of the operational amplifier 6121, as shown in FIG. 32 (h), the voltage of the output signal A3_Out decreases during the period when the voltage is zero in FIG. 32 (f). When the operation ends and the voltage of the output A2_Out increases, the voltage of the signal A3_Out also increases accordingly. That is, corrected A2_Out and corrected A3_Out are generated.
そうすると、図32(h)に示すように、駆動信号発生回路530のコンパレータ531の負極側入力の三角波VTW_1の電圧より低くなる期間が長くなる。従って、図32(i)において点線で示すように補正後A2_Outをベースにスイッチングパルスを生成する場合に比して、出力A3_Outをベースにスイッチングパルスを生成する場合(補正後Pulと表す)、パルスのオンの幅がより短くなる。
Then, as shown in FIG. 32 (h), the period during which the voltage is lower than the voltage of the triangular wave VTW_1 at the negative input of the comparator 531 of the drive signal generation circuit 530 becomes longer. Therefore, when generating a switching pulse based on the output A3_Out (represented as corrected Pul) as compared to the case where the switching pulse is generated based on the corrected A2_Out as indicated by the dotted line in FIG. The width of the on is shorter.
このように、電圧誤差検出回路550cからすると、デューティー比を高くして、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)のオンの期間を長くして、より多くの電力を太陽電池100から引き出そうとして動作した結果、あたかもこの動作に効果があったようにみえる。従って、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbの電圧と基準電圧V_Vrefとの差が小さくなったので、デューティー比を低くする。本実施例では、さらに、スイッチングパルスのデューティー比を強制的に、但しスイッチングパルスの周期に合わせて引き下げることによって、早期にD/Dコンバータ回路510の駆動レベルを引き下げている。すなわち、消費電力を増加させずに最大電力点の追跡が高速に行われるようになる。
As described above, from the voltage error detection circuit 550c, the duty ratio is increased, the ON period of the FET (S1) of the D / D converter circuit 510 is lengthened, and more power is drawn from the solar cell 100. As a result, it seems as if this operation was effective. Accordingly, since the difference between the voltage of the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 and the reference voltage V_Vref is reduced, the duty ratio is lowered. In this embodiment, the drive level of the D / D converter circuit 510 is lowered early by forcibly reducing the duty ratio of the switching pulse, but in accordance with the cycle of the switching pulse. That is, the maximum power point can be tracked at high speed without increasing the power consumption.
これによって太陽電池100から引き出す電力が引き下げられるので、D/Dコンバータ回路510の出力Voが上昇するようになる。その後、太陽電池100からD/Dコンバータ回路510が電力を引き出すように動作すれば、図32(b)に示すように電圧Voが下がるようになるので、上で述べたような動作を繰り返すようになる。すなわち、最大電力点を追跡していることになる。
As a result, the power drawn from the solar cell 100 is lowered, and the output Vo of the D / D converter circuit 510 is increased. After that, if the D / D converter circuit 510 operates so as to draw power from the solar battery 100, the voltage Vo decreases as shown in FIG. 32B, so that the operation as described above is repeated. become. That is, the maximum power point is tracked.
このように高価なプロセッサなどを用いることなく安価な素子のみで最大電力点追跡が可能となる。
In this way, the maximum power point tracking can be performed with only an inexpensive element without using an expensive processor or the like.
[実施の形態7]
図33に、第7の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図を示す。なお、本実施の形態は、第4の実施の形態の変形例である。図33に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池100と、太陽電池100からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置1100と、電力変換装置1100からの出力で負荷蓄電池300に対する充放電制御及び電力変換装置1100で必要となる信号の出力を行う蓄電池充放電制御回路600と、蓄電池充放電制御回路600の出力に接続されている負荷蓄電池300及び様々な負荷A乃至Cなどとを有する。太陽電池100及び負荷蓄電池300は、従来と同じである。また、負荷A乃至Cも第1の実施の形態と同じである。さらに、蓄電池充放電制御回路600の構成及び動作についても、第4の実施の形態と同様であるから、説明を省略する。[Embodiment 7]
FIG. 33 shows a functional block diagram of a system according to the seventh embodiment. Note that this embodiment is a modification of the fourth embodiment. The system shown in FIG. 33 is a solar cell system, and includes a solar cell 100, a power conversion device 1100 that performs power conversion on the output from the solar cell 100, and an output from the power conversion device 1100 for the load storage battery 300. A storage battery charge / discharge control circuit 600 that outputs a signal required by the charge / discharge control and power converter 1100, a load storage battery 300 connected to the output of the storage battery charge / discharge control circuit 600, and various loads A to C, etc. Have The solar cell 100 and the load storage battery 300 are the same as the conventional one. Also, the loads A to C are the same as those in the first embodiment. Furthermore, since the configuration and operation of the storage battery charge / discharge control circuit 600 are the same as those in the fourth embodiment, the description thereof is omitted.
電力変換装置1100は、(A)スイッチを有し且つ太陽電池100からの出力電圧をDC/DC変換するD/Dコンバータ回路510と、(B)D/Dコンバータ回路510の出力電圧に応じた電圧の出力信号Vo_fbを出力する出力電圧検出回路520と、(C)出力電圧検出回路520からの出力信号Vo_fbを調整した信号(以下で述べる電圧検出信号調整回路780bの出力)の電圧と固定基準電圧との差に応じた信号A2_Outを生成する電圧誤差検出回路770bと、(D)蓄電池充放電制御回路600からの蓄電池充電電流に応じた電圧と基準電流値に対応する電圧との差に応じた電圧の信号A1_Outを生成する電流誤差検出回路540と、(E)蓄電池充放電制御回路600からの制御切換信号Pul_CVに応じて電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路770bからの出力に切換える切換回路580と、(F)電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路770bからの出力に応じてD/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスを生成してD/Dコンバータ回路510に出力する駆動信号発生回路530bと、(G)駆動信号発生回路530bからスイッチングパルスのデューティー比に応じた信号を受け取り且つデューティー比が所定の最大値になったことを検出するDutyMax検出回路760bと、(H)DutyMax検出回路760bからの検出信号に応じて出力電圧検出回路520からの出力電圧Vo_fbを調整して調整後の出力電圧Vof3の信号を電圧誤差検出回路770bに出力する電圧検出信号調整回路780bと、(I)MPPTを伴う定電圧制御を行っている間にスイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値になった場合に、スイッチングパルスのデューティー比を強制的に下げるように作用する電力制限回路860cと、(J)切換回路580と連動してMPPTを伴う定電圧制御を行う場合、すなわち電圧誤差検出回路770bの出力を駆動信号発生回路530bに入力する場合、DutyMax検出回路760bの出力を電力制限回路860cに伝える第2切換回路870とを有する。
The power conversion apparatus 1100 includes (A) a D / D converter circuit 510 having a switch and DC / DC converting the output voltage from the solar cell 100, and (B) depending on the output voltage of the D / D converter circuit 510. An output voltage detection circuit 520 that outputs a voltage output signal Vo_fb, and (C) a voltage obtained by adjusting the output signal Vo_fb from the output voltage detection circuit 520 (output of a voltage detection signal adjustment circuit 780b described below) and a fixed reference A voltage error detection circuit 770b that generates a signal A2_Out corresponding to the difference from the voltage, and (D) a difference between a voltage corresponding to the storage battery charging current from the storage battery charge / discharge control circuit 600 and a voltage corresponding to the reference current value. A current error detection circuit 540 that generates a signal A1_Out of the detected voltage, and (E) a current error detection circuit 540 or a control signal Pul_CV from the storage battery charge / discharge control circuit 600. A switching circuit 580 for switching to the output from the voltage error detection circuit 770b, and (F) generating a switching pulse for the switch of the D / D converter circuit 510 in accordance with the output from the current error detection circuit 540 or the voltage error detection circuit 770b. A drive signal generation circuit 530b that outputs to the D / D converter circuit 510, and (G) a signal corresponding to the duty ratio of the switching pulse is received from the drive signal generation circuit 530b, and it is detected that the duty ratio has reached a predetermined maximum value. DutyMax detection circuit 760b that performs adjustment, and (H) the output voltage Vo_fb from output voltage detection circuit 520 is adjusted in accordance with the detection signal from DutyMax detection circuit 760b, and the signal of adjusted output voltage Vof3 is supplied to voltage error detection circuit 770b. A voltage detection signal adjustment circuit 780b to output, and (I) MPP A power limiting circuit 860c that acts to forcibly lower the duty ratio of the switching pulse when the duty ratio of the switching pulse reaches a predetermined maximum value while performing constant voltage control including When constant voltage control involving MPPT is performed in conjunction with the switching circuit 580, that is, when the output of the voltage error detection circuit 770b is input to the drive signal generation circuit 530b, the output of the DutyMax detection circuit 760b is transmitted to the power limiting circuit 860c. 2 switching circuit 870.
上で述べた出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路770bと駆動信号発生回路530bとDutyMax検出回路760bと電圧検出信号調整回路780bと電力制限回路860cとにより、MPPTを実現する電圧制御回路が構成される。また、電流誤差検出回路540と駆動信号発生回路530bとにより、定電流制御回路が構成される。
The output voltage detection circuit 520, voltage error detection circuit 770b, drive signal generation circuit 530b, DutyMax detection circuit 760b, voltage detection signal adjustment circuit 780b, and power limiting circuit 860c described above constitute a voltage control circuit that realizes MPPT. Is done. The current error detection circuit 540 and the drive signal generation circuit 530b constitute a constant current control circuit.
電流誤差検出回路540及び駆動信号発生回路530bとにより構成される定電流制御回路については、第4の実施の形態と同様であるから、これ以上の説明を省略する。
The constant current control circuit configured by the current error detection circuit 540 and the drive signal generation circuit 530b is the same as that in the fourth embodiment, and thus further description thereof is omitted.
上で述べた出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路770bと駆動信号発生回路530bとDutyMax検出回路760bと電圧検出信号調整回路780bと電力制限回路860cとにより構成される、MPPTを実現する電圧制御回路の動作については、第2切換回路870及び電力制限回路860cの動作以外は第4の実施の形態と同じである。
Voltage control that realizes MPPT, which includes the output voltage detection circuit 520, the voltage error detection circuit 770b, the drive signal generation circuit 530b, the DutyMax detection circuit 760b, the voltage detection signal adjustment circuit 780b, and the power limiting circuit 860c described above. The operation of the circuit is the same as that of the fourth embodiment except for the operations of the second switching circuit 870 and the power limiting circuit 860c.
すなわち、D/Dコンバータ回路510が太陽電池100から電流を引き出しすぎて出力電圧が低下するような状態では、電圧誤差検出回路770b及び駆動信号発生回路530bにより、スイッチングパルスのデューティー比を所定の最大値にして、電圧を引き上げようとする。これに対して、DutyMax検出回路760bは、スイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値となっている状態を検出すると、電圧検出信号調整回路780bに検出信号を出力する。電圧検出信号調整回路780bは、スイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値となっている状態を所定期間内に検出する頻度(又は割合)に応じて出力電圧検出回路520の検出信号の電圧を上昇させて、基準電圧V_Vrefとの差を狭める。
That is, in a state where the D / D converter circuit 510 draws too much current from the solar battery 100 and the output voltage decreases, the voltage error detection circuit 770b and the drive signal generation circuit 530b set the duty ratio of the switching pulse to a predetermined maximum. Try to raise the voltage to the value. On the other hand, when detecting the state in which the duty ratio of the switching pulse is a predetermined maximum value, the DutyMax detection circuit 760b outputs a detection signal to the voltage detection signal adjustment circuit 780b. The voltage detection signal adjustment circuit 780b increases the voltage of the detection signal of the output voltage detection circuit 520 according to the frequency (or rate) of detecting the state where the duty ratio of the switching pulse is a predetermined maximum value within a predetermined period. Thus, the difference from the reference voltage V_Vref is narrowed.
なお、電圧誤差検出回路770b及び駆動信号発生回路530bによるD/Dコンバータ回路510の駆動により太陽電池100から引き出される電力も低下して、当該電力と太陽電池100の出力電力とが、図9(a)の電力点Bで釣り合うことになる。そうすると、電力変換装置1100の出力電圧Vo及び出力電力Poutは下げ止まる。
Note that the power drawn from the solar cell 100 by driving the D / D converter circuit 510 by the voltage error detection circuit 770b and the drive signal generation circuit 530b also decreases, and the power and the output power of the solar cell 100 are shown in FIG. The power point B of a) is balanced. Then, the output voltage Vo and the output power Pout of the power conversion device 1100 stop decreasing.
本実施の形態では、MPPTを伴う定電圧制御中、第2切換回路870は、DutyMax検出回路760bからの検出信号を電力制限回路860cに出力するようにスイッチングを行う。そして、DutyMax検出回路760bからの検出信号に応じて、電力制限回路860cは、駆動信号発生回路530bが生成及び出力したスイッチングパルスのデューティー比を強制的に引き下げるように作用する。
In the present embodiment, during constant voltage control involving MPPT, the second switching circuit 870 performs switching so as to output the detection signal from the DutyMax detection circuit 760b to the power limiting circuit 860c. In response to the detection signal from the DutyMax detection circuit 760b, the power limiting circuit 860c acts to forcibly reduce the duty ratio of the switching pulse generated and output by the drive signal generation circuit 530b.
その後、基準電圧Vref_1と調整後検出信号の電圧Vof3との差が狭くなると、電圧誤差検出回路770b及び駆動信号発生回路530bは、スイッチングパルスのデューティー比を所定の最大値から引き下げる。また、調整後検出信号に対する調整量は、時定数があるので、すぐには0にならないので、徐々に減少することになる。
Thereafter, when the difference between the reference voltage Vref_1 and the voltage Vof3 of the adjusted detection signal becomes narrower, the voltage error detection circuit 770b and the drive signal generation circuit 530b lower the duty ratio of the switching pulse from a predetermined maximum value. The adjustment amount for the post-adjustment detection signal has a time constant, and does not immediately become 0, so it gradually decreases.
このような動作以外の部分は、ほとんど第4の実施の形態と同様である。従って、第4の実施の形態と同様に、最大電力点を安価な回路素子で高速で追跡させることができるようになる。
Portions other than such operations are almost the same as in the fourth embodiment. Therefore, as in the fourth embodiment, the maximum power point can be tracked at high speed with an inexpensive circuit element.
[実施の形態7の実施例]
第7の実施の形態における具体的回路例を図34に示す。なお、太陽電池100、D/Dコンバータ回路510、出力電圧検出回路520、蓄電池充放電制御回路600、負荷A乃至Cなどは第3の実施の形態と同じであるから、図示を省略する。また、蓄電池充放電制御回路600の動作についても、図4に示した制御切換を実現するものであり、説明を省略する。[Example of Embodiment 7]
FIG. 34 shows a specific circuit example in the seventh embodiment. Note that the solar cell 100, the D / D converter circuit 510, the output voltage detection circuit 520, the storage battery charge / discharge control circuit 600, the loads A to C, and the like are the same as those in the third embodiment, and are not shown. Further, the operation of the storage battery charge / discharge control circuit 600 also realizes the control switching shown in FIG.
また、電流誤差検出回路540及び切換回路580の構成及び動作についても第4の実施の形態と同じであるから、説明を省略する。
In addition, the configurations and operations of the current error detection circuit 540 and the switching circuit 580 are the same as those in the fourth embodiment, and thus description thereof is omitted.
DutyMax検出回路760bは、コンパレータ5511と、電圧Vref_2を出力する直流電源Vref_2とを有する。コンパレータ5511の正極側入力端子は、切換回路580の出力側端子に接続されており、コンパレータ5511の負極側入力端子は、直流電源Vref_2の正極側端子に接続されている。直流電源Vref_2の負極側端子は接地されている。コンパレータ5511の出力は、電圧検出信号調整回路780bに接続されている。
The DutyMax detection circuit 760b includes a comparator 5511 and a DC power supply Vref_2 that outputs a voltage Vref_2. The positive input terminal of the comparator 5511 is connected to the output terminal of the switching circuit 580, and the negative input terminal of the comparator 5511 is connected to the positive terminal of the DC power supply Vref_2. The negative terminal of the DC power supply Vref_2 is grounded. The output of the comparator 5511 is connected to the voltage detection signal adjustment circuit 780b.
DutyMax検出回路760bのコンパレータ5511は、駆動信号発生回路530bに対する入力信号A_Outと、駆動信号発生回路530bの出力であるスイッチングパルスPulのデューティー比が最大となる際に駆動信号発生回路530bに入力される信号A_Outの電圧とほぼ同一の電圧を出力する直流電源Vref_2の出力電圧Vref_2とを比較する。そして、信号A_Outの電圧が電圧Vref_2より高くなると、コンパレータ5511は、その間にパルス波DMC_Oを、電圧検出信号調整回路780b及び電力制限回路870に出力する。
The comparator 5511 of the DutyMax detection circuit 760b is input to the drive signal generation circuit 530b when the duty ratio between the input signal A_Out to the drive signal generation circuit 530b and the switching pulse Pu that is the output of the drive signal generation circuit 530b is maximized. The output voltage Vref_2 of the DC power supply Vref_2 that outputs substantially the same voltage as the signal A_Out is compared. When the voltage of the signal A_Out becomes higher than the voltage Vref_2, the comparator 5511 outputs the pulse wave DMC_O to the voltage detection signal adjustment circuit 780b and the power limiting circuit 870 during that time.
電圧検出信号調整回路780bは、オペアンプ5311及び5312と、抵抗R102乃至R109と、トランジスタT2と、コンデンサC101と、電圧V_Vrefを出力する2つの直流電源V_Vrefとを有する。
The voltage detection signal adjustment circuit 780b includes operational amplifiers 5311 and 5312, resistors R102 to R109, a transistor T2, a capacitor C101, and two DC power sources V_Vref that output a voltage V_Vref.
抵抗R108の一端は、DutyMax検出回路760bの出力に接続されており、抵抗R108の他端は、抵抗R109の一端、抵抗R107の一端及びコンデンサC101の一端に接続されている。抵抗R109の他端及びコンデンサC101の他端は接地されている。抵抗R107の他端は、トランジスタT2のベース端子に接続されている。また、トランジスタT2のエミッタ端子は接地されており、コレクタ端子は、抵抗R106の一端に接続されている。
One end of the resistor R108 is connected to the output of the DutyMax detection circuit 760b, and the other end of the resistor R108 is connected to one end of the resistor R109, one end of the resistor R107, and one end of the capacitor C101. The other end of the resistor R109 and the other end of the capacitor C101 are grounded. The other end of the resistor R107 is connected to the base terminal of the transistor T2. The emitter terminal of the transistor T2 is grounded, and the collector terminal is connected to one end of the resistor R106.
さらに、抵抗R102の一端は、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbに接続されており、抵抗R102の他端は、抵抗R103の一端及びオペアンプ5311の負極側入力端子に接続されている。オペアンプ5311の正極側入力端子には、直流電源V_Vrefの正極側端子が接続されており、直流電源V_Vrefの負極側端子は接地されている。抵抗R103の他端はオペアンプ5311の出力端子と抵抗R106の他端と抵抗R104の一端に接続されている。
Further, one end of the resistor R102 is connected to the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520, and the other end of the resistor R102 is connected to one end of the resistor R103 and the negative input terminal of the operational amplifier 5311. The positive input terminal of the operational amplifier 5311 is connected to the positive terminal of the DC power supply V_Vref, and the negative terminal of the DC power supply V_Vref is grounded. The other end of the resistor R103 is connected to the output terminal of the operational amplifier 5311, the other end of the resistor R106, and one end of the resistor R104.
抵抗R104の他端は、抵抗R105の一端とオペアンプ5312の負極側入力端子とに接続されている。オペアンプ5312の正極側入力端子には、直流電源V_Vrefの正極側端子が接続されており、直流電源V_Vrefの負極側端子は接地されている。抵抗R105の他端はオペアンプ5312の出力端子と電圧誤差検出回路770bの入力に接続されている。
The other end of the resistor R104 is connected to one end of the resistor R105 and the negative input terminal of the operational amplifier 5312. The positive input terminal of the operational amplifier 5312 is connected to the positive terminal of the DC power supply V_Vref, and the negative terminal of the DC power supply V_Vref is grounded. The other end of the resistor R105 is connected to the output terminal of the operational amplifier 5312 and the input of the voltage error detection circuit 770b.
DutyMax検出回路760bの出力DMC_Oがオンになると、コンデンサC101に電荷が貯まる。DMC_Oがオンになる頻度及び期間が長くなると、コンデンサC101に電荷が貯まって行き、トランジスタT2のベース端子に印加される電圧VGBも上昇する。そうすると、トランジスタT2がオンになるので、オペアンプ5311の出力電圧を引き下げるように作用する。
When the output DMC_O of the DutyMax detection circuit 760b is turned on, charges are stored in the capacitor C101. When the frequency and period when DMC_O is turned on become longer, charges are accumulated in the capacitor C101, and the voltage VGB applied to the base terminal of the transistor T2 also rises. Then, the transistor T2 is turned on, so that the output voltage of the operational amplifier 5311 is lowered.
なお、オペアンプ5311では、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbを反転させており、トランジスタT2がオンになると、オペアンプ5311の出力の電圧Vof2を引き下げるように作用する。その上で、オペアンプ5312は、再度出力Vof2を反転させて、出力Vof3を電圧検出信号調整回路780bの出力として電圧誤差検出回路770bに出力する。より具体的には、Vof2が引き下げられていると、Vof3は引き上げられることになり、あたかも出力電圧検出回路520の出力Vo_fbが高くなったように、電圧誤差検出回路770bには作用する。
Note that the operational amplifier 5311 inverts the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520, and acts to lower the output voltage Vof2 of the operational amplifier 5311 when the transistor T2 is turned on. Then, the operational amplifier 5312 inverts the output Vof2 again and outputs the output Vof3 to the voltage error detection circuit 770b as the output of the voltage detection signal adjustment circuit 780b. More specifically, when Vof2 is lowered, Vof3 is raised, and acts on the voltage error detection circuit 770b as if the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 is increased.
また、第2切換回路870は、アナログスイッチ871を含む。アナログスイッチ871の制御端子は、端子Dを介して制御切換回路640の出力Pul_CVに接続されており、アナログスイッチ871の入力側端子はDutyMax検出回路760bの出力に接続されており、アナログスイッチ871の出力側端子は電力制限回路860cの入力に接続されている。このようにアナログスイッチ871は、制御切換回路640によりハイが出力されると、DutyMax検出回路760bの出力を電力制限回路860cに伝え、制御切換回路640によりローが出力されると、DutyMax検出回路760bの出力を遮断する。
Second switching circuit 870 includes analog switch 871. The control terminal of the analog switch 871 is connected to the output Pul_CV of the control switching circuit 640 via the terminal D, and the input side terminal of the analog switch 871 is connected to the output of the DutyMax detection circuit 760b. The output side terminal is connected to the input of the power limiting circuit 860c. Thus, the analog switch 871 transmits the output of the DutyMax detection circuit 760b to the power limiting circuit 860c when the control switching circuit 640 outputs high, and when the control switching circuit 640 outputs low, the DutyMax detection circuit 760b. The output of is shut off.
また、電力制限回路860cは、n型のFET(S81)と、抵抗R81とを有する。抵抗R81の一端は第2切換回路870の出力に接続され、抵抗R81の他端はFET(S81)のゲート端子に接続されている。FET(S81)のソース端子は接地されており、ドレイン端子は駆動信号発生回路530bの出力に接続されている抵抗R76の一端と端子Aを介してD/Dコンバータ回路510のFET(S1)のゲート端子に接続されている。従って、第2切換回路870を介してDutyMax検出回路760bが出力する信号DMC_Oがハイになると、FET(S81)がオンになって、駆動信号発生回路530bの出力をローに強制的に引き下げる。このようにすることによって、スイッチングパルスPulのデューティー比が下げられるようになるので、D/Dコンバータ回路510の駆動レベルを早期に引き下げて、最大電力点の追跡を高速に行うことができる。
The power limiting circuit 860c includes an n-type FET (S81) and a resistor R81. One end of the resistor R81 is connected to the output of the second switching circuit 870, and the other end of the resistor R81 is connected to the gate terminal of the FET (S81). The source terminal of the FET (S81) is grounded, and the drain terminal of the FET (S1) of the D / D converter circuit 510 is connected to one end of the resistor R76 connected to the output of the drive signal generation circuit 530b and the terminal A. Connected to the gate terminal. Therefore, when the signal DMC_O output from the DutyMax detection circuit 760b via the second switching circuit 870 becomes high, the FET (S81) is turned on, and the output of the drive signal generation circuit 530b is forcibly lowered to low. By doing so, the duty ratio of the switching pulse Pul can be lowered, so that the drive level of the D / D converter circuit 510 can be lowered early and the maximum power point can be tracked at high speed.
次に、図35を用いて、図34で示した回路の動作の主要部分を説明する。なお、定電流制御については説明を省略し、DutyMax検出回路760bのコンパレータ5511がオンにならない場面での動作は、第4の実施の形態における動作と同じになるので説明を省略する。
Next, the main part of the operation of the circuit shown in FIG. 34 will be described with reference to FIG. The description of the constant current control is omitted, and the operation when the comparator 5511 of the DutyMax detection circuit 760b is not turned on is the same as the operation in the fourth embodiment, so the description is omitted.
図35(a)乃至(i)を用いて、D/Dコンバータ回路510の出力Voが減少し始めた場合の動作について説明する。なお、図35(a)乃至(i)は、本実施の形態の特徴を強調するように描かれているので、実際とは多少異なる部分もある。
The operation when the output Vo of the D / D converter circuit 510 starts to decrease will be described with reference to FIGS. 35 (a) to (i). 35A to 35I are drawn so as to emphasize the features of the present embodiment, there are some differences from the actual ones.
上で説明し且つ図35(a)及び(b)に示すように、太陽電池100からの電力供給が減少するか最大電力点を超えてD/Dコンバータ回路510が電力を引き出そうとすると、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)のゲート端子に対するスイッチングパルスPulのデューティー比は最大となる。一方、D/Dコンバータ回路510の出力Voは低下してしまう。図35(b)及び(c)に示すように、出力Voが低下すると、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbも低下する。
As described above and shown in FIGS. 35 (a) and (b), if the power supply from the solar cell 100 decreases or exceeds the maximum power point, the D / D converter circuit 510 attempts to draw power. The duty ratio of the switching pulse Pul to the gate terminal of the FET (S1) of the / D converter circuit 510 is maximized. On the other hand, the output Vo of the D / D converter circuit 510 is lowered. As shown in FIGS. 35B and 35C, when the output Vo decreases, the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 also decreases.
一方、電圧誤差検出回路770bは、出力Vo_fbと固定の基準電圧V_Vrefとの差を反転させるため、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbが低下し且つVof2に対する調整が行われない場合には、電圧誤差検出回路770bの出力A2_Outは反対に上昇することになる。そうすると、図35(d)に示すように、FET(S1)に対するスイッチングの周期の中で、電圧誤差検出回路770bの出力A2_Outの電圧が、徐々にスイッチングパルスのデューティー比の最大値に相当する電圧Vref_2を上回る期間が長くなる。また、図35(e)に示すように、DutyMax検出回路760bのコンパレータ5511の出力DMC_Oがオンになる期間が徐々に長くなる。すなわち、スイッチングパルスのデューティー比が最大になる頻度(又は割合)が過去所定期間内において高くなると、トランジスタT2がオンとなる頻度及び期間が長くなり、図35(f)に薄い実線で示すように電圧検出信号調整回路780bのオペアンプ5311の出力電圧Vof2が引き下げられる。点線は調整が行われなかった場合のカーブを表す。そうすると、電圧検出信号調整回路780bの出力Vof3は、反対に上昇することになる。
On the other hand, since the voltage error detection circuit 770b inverts the difference between the output Vo_fb and the fixed reference voltage V_Vref, the voltage error is detected when the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 decreases and no adjustment is made to Vof2. On the contrary, the output A2_Out of the detection circuit 770b rises. Then, as shown in FIG. 35 (d), the voltage of the output A2_Out of the voltage error detection circuit 770b gradually corresponds to the maximum value of the duty ratio of the switching pulse in the switching period for the FET (S1). The period exceeding Vref_2 becomes longer. Further, as shown in FIG. 35 (e), the period during which the output DMC_O of the comparator 5511 of the DutyMax detection circuit 760b is turned on gradually becomes longer. That is, when the frequency (or ratio) at which the duty ratio of the switching pulse is maximized within a predetermined period in the past, the frequency and period during which the transistor T2 is turned on becomes longer, as shown by a thin solid line in FIG. The output voltage Vof2 of the operational amplifier 5311 of the voltage detection signal adjustment circuit 780b is lowered. The dotted line represents the curve when no adjustment is made. Then, the output Vof3 of the voltage detection signal adjustment circuit 780b increases on the contrary.
一方、基準電圧V_Vrefは固定であるから、電圧誤差検出回路770bに入力される2つの信号の電位差が狭められることになる。そうすると、図35(h)に示すように、電圧検出信号調整回路780bの出力Vof3が引き上げられた後、出力Vof3の電圧と基準電圧V_Vrefとの差が小さくなるので、電圧誤差検出回路770bのオペアンプ771の出力A2_Out(ここでは補正後A2_Out)も、徐々に下がってゆく。
On the other hand, since the reference voltage V_Vref is fixed, the potential difference between the two signals input to the voltage error detection circuit 770b is narrowed. Then, as shown in FIG. 35 (h), after the output Vof3 of the voltage detection signal adjustment circuit 780b is raised, the difference between the voltage of the output Vof3 and the reference voltage V_Vref becomes small, so that the operational amplifier of the voltage error detection circuit 770b. The output A2_Out 771 (A2_Out after correction) of 771 gradually decreases.
そうすると、図35(h)に示すように、駆動信号発生回路530bのコンパレータ531の負極側入力端子の三角波VTW_1の電圧より下がる期間が長くなる。そうすると、図35(i)に実線で示すように、スイッチングパルス補正後Pulのオンの幅が短くなる。すなわち、電圧誤差検出回路770bからすると、デューティー比を高くして、D/Dコンバータ回路510のFET(S1)のオンの期間を長くして、より多くの電力を太陽電池100から引き出そうと動作する。その結果、あたかもこの動作に効果があったかのように作用する。従って、電圧検出信号調整回路780bの出力Vof3の電圧と基準電圧V_Vrefとの差が小さくなったので、デューティー比を低くしたということである。
Then, as shown in FIG. 35 (h), the period during which the voltage falls below the voltage of the triangular wave VTW_1 at the negative input terminal of the comparator 531 of the drive signal generation circuit 530b becomes longer. Then, as indicated by a solid line in FIG. 35 (i), the ON width of the Pul after switching pulse correction is shortened. That is, from the voltage error detection circuit 770b, the duty ratio is increased, the ON period of the FET (S1) of the D / D converter circuit 510 is lengthened, and an operation is performed to draw more power from the solar cell 100. . As a result, it acts as if this operation had an effect. Therefore, since the difference between the voltage of the output Vof3 of the voltage detection signal adjustment circuit 780b and the reference voltage V_Vref is reduced, the duty ratio is reduced.
さらに、本実施例では、図35(g)に示すように、DutyMax検出回路760bの出力DMC_Oがオンになると、電力制限回路860cの出力はゼロになる。すなわち、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスを強制的にオフにするように作用するので、図35(i)に実線で示すように、パルス幅がさらに狭くなる。このようにして、D/Dコンバータ回路510による駆動レベルを早期に引き下げることで、最大電力点の追跡を高速に行うことができるようになる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 35 (g), when the output DMC_O of the DutyMax detection circuit 760b is turned on, the output of the power limiting circuit 860c becomes zero. That is, since the switching pulse for the switch of the D / D converter circuit 510 is forcibly turned off, the pulse width is further narrowed as shown by a solid line in FIG. Thus, the maximum power point can be tracked at high speed by lowering the drive level by the D / D converter circuit 510 at an early stage.
これによって上で述べたように太陽電池100から引き出す電力が引き下げられるので、D/Dコンバータ回路510の出力Voが上昇するようになる。その後、D/Dコンバータ回路510が太陽電池100から電力を引き出すように動作すれば、図35(b)に示すように電圧Voが下がるようになるので、上で述べたような動作を繰り返すようになる。すなわち、最大電力点を追跡していることになる。
As a result, the power drawn from the solar cell 100 is reduced as described above, and the output Vo of the D / D converter circuit 510 is increased. After that, if the D / D converter circuit 510 operates so as to draw power from the solar battery 100, the voltage Vo will decrease as shown in FIG. 35B, so that the operation described above is repeated. become. That is, the maximum power point is tracked.
このように高価なプロセッサなどを用いることなく安価な素子のみで最大電力点追跡が可能となる。
In this way, the maximum power point tracking can be performed with only an inexpensive element without using an expensive processor or the like.
[実施の形態8]
図36に、第8の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図を示す。なお、本実施の形態は、第6及び第7の実施の形態の変形例である。図36に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池100と、太陽電池100からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置1200と、電力変換装置1200からの出力で負荷蓄電池300に対する充放電制御及び電力変換装置1200で必要となる信号の出力を行う蓄電池充放電制御回路600と、蓄電池充放電制御回路600の出力に接続されている負荷蓄電池300及び様々な負荷A乃至Cなどとを有する。太陽電池100及び負荷蓄電池300は、従来と同じである。また、負荷A乃至Cも第1の実施の形態と同じである。さらに、蓄電池充放電制御回路600の構成及び動作についても、第4の実施の形態と同様であるから、説明を省略する。[Embodiment 8]
FIG. 36 shows a functional block diagram of a system according to the eighth embodiment. Note that this embodiment is a modification of the sixth and seventh embodiments. The system shown in FIG. 36 is a solar cell system, and includes a solar cell 100, a power conversion device 1200 that performs power conversion on the output from the solar cell 100, and an output from the power conversion device 1200 for the load storage battery 300. A storage battery charge / discharge control circuit 600 that outputs a signal required by the charge / discharge control and power converter 1200, a load storage battery 300 connected to the output of the storage battery charge / discharge control circuit 600, and various loads A to C, etc. Have The solar cell 100 and the load storage battery 300 are the same as the conventional one. Also, the loads A to C are the same as those in the first embodiment. Furthermore, since the configuration and operation of the storage battery charge / discharge control circuit 600 are the same as those in the fourth embodiment, the description thereof is omitted.
電力変換装置1200は、(A)スイッチを有し且つ太陽電池100からの出力電圧をDC/DC変換するD/Dコンバータ回路510と、(B)D/Dコンバータ回路510の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する出力電圧検出回路520と、(C)出力電圧検出回路520からの出力信号を調整した信号(以下で述べる電圧検出信号調整回路780cの出力電圧)と固定基準電圧との差に応じた信号を生成する電圧誤差検出回路770cと、(D)蓄電池充放電制御回路600からの蓄電池充電電流についての出力と基準電流値との差に応じた電圧の信号A1_Outを生成する電流誤差検出回路540と、(E)蓄電池充放電制御回路600からの制御切換信号Pul_CVに応じて電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路770cに接続されている誤差信号合成回路930の出力A3_Outに切換える切換回路580と、(F)電流誤差検出回路540又は電圧誤差検出回路770cに接続されている誤差信号合成回路930からの出力A3_Outに応じてD/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスを生成してD/Dコンバータ回路510に出力する駆動信号発生回路530cと、(G)電圧誤差検出回路770cからスイッチングパルスのデューティー比に応じた信号を受け取り且つデューティー比が所定の最大値になったことを検出するDutyMax検出回路760cと、(H)DutyMax検出回路760cからの検出信号に応じて出力電圧検出回路520からの出力電圧Vo_fbを調整して調整後の出力電圧Vof3の信号を電圧誤差検出回路770cに出力する電圧検出信号調整回路780cと、(I)MPPTを伴う定電圧制御を行っている間にスイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値になった場合、スイッチングパルスのデューティー比を強制的に下げるように作用する電力制限回路860dと、(J)電圧誤差検出回路770cからの出力信号を電力制限回路860dからの出力に応じてデューティー比を下げるように調整して切換回路580に出力する誤差信号合成回路930とを有する。
The power converter 1200 includes (A) a D / D converter circuit 510 that includes a switch and DC / DC converts the output voltage from the solar cell 100, and (B) corresponds to the output voltage of the D / D converter circuit 510. An output voltage detection circuit 520 that outputs a voltage output signal; and (C) a signal obtained by adjusting an output signal from the output voltage detection circuit 520 (output voltage of a voltage detection signal adjustment circuit 780c described below) and a fixed reference voltage A voltage error detection circuit 770c that generates a signal corresponding to the difference; and (D) a current that generates a signal A1_Out of a voltage corresponding to the difference between the output of the storage battery charging current from the storage battery charge / discharge control circuit 600 and the reference current value. The error detection circuit 540 and (E) the current error detection circuit 540 or the voltage error detection circuit according to the control switching signal Pul_CV from the storage battery charge / discharge control circuit 600 The switching circuit 580 for switching to the output A3_Out of the error signal synthesis circuit 930 connected to 770c, and (F) the output A3_Out from the error signal synthesis circuit 930 connected to the current error detection circuit 540 or the voltage error detection circuit 770c. In response to this, a drive signal generation circuit 530c that generates a switching pulse for the switch of the D / D converter circuit 510 and outputs it to the D / D converter circuit 510, and (G) a voltage error detection circuit 770c according to the duty ratio of the switching pulse The DutyMax detection circuit 760c that receives the signal and detects that the duty ratio has reached a predetermined maximum value, and (H) adjusts the output voltage Vo_fb from the output voltage detection circuit 520 according to the detection signal from the DutyMax detection circuit 760c Adjusted output voltage Vof3 signal The voltage detection signal adjustment circuit 780c output to the voltage error detection circuit 770c and (I) the duty of the switching pulse when the duty ratio of the switching pulse becomes a predetermined maximum value while performing constant voltage control with MPPT A power limiting circuit 860d that acts to forcibly reduce the ratio; and (J) a switching circuit that adjusts the output signal from the voltage error detection circuit 770c to decrease the duty ratio in accordance with the output from the power limiting circuit 860d. And an error signal synthesis circuit 930 for outputting to 580.
MPPTを実現する電圧制御回路は、上で述べた出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路770cと駆動信号発生回路530cとDutyMax検出回路760cと電圧検出信号調整回路780cと電力制限回路860dと誤差信号合成回路930とを有している。また、定電流制御回路は電流誤差検出回路540と駆動信号発生回路530cとを有している。
The voltage control circuit for realizing the MPPT includes the output voltage detection circuit 520, the voltage error detection circuit 770c, the drive signal generation circuit 530c, the DutyMax detection circuit 760c, the voltage detection signal adjustment circuit 780c, the power limit circuit 860d, and the error signal. And a synthesis circuit 930. The constant current control circuit includes a current error detection circuit 540 and a drive signal generation circuit 530c.
電流誤差検出回路540及び駆動信号発生回路530cとにより構成される定電流制御回路については、第4の実施の形態と同様であるから、説明を省略する。
The constant current control circuit configured by the current error detection circuit 540 and the drive signal generation circuit 530c is the same as that in the fourth embodiment, and thus description thereof is omitted.
上で述べた出力電圧検出回路520と電圧誤差検出回路770cと駆動信号発生回路530cとDutyMax検出回路760cと電圧検出信号調整回路780cと電力制限回路860dと誤差信号合成回路930とにより構成され、MPPTを実現する定電圧制御回路の動作については、以下のとおりである。
The output voltage detection circuit 520, the voltage error detection circuit 770c, the drive signal generation circuit 530c, the DutyMax detection circuit 760c, the voltage detection signal adjustment circuit 780c, the power limiting circuit 860d, and the error signal synthesis circuit 930 described above are included, and MPPT The operation of the constant voltage control circuit realizing the above is as follows.
すなわち、D/Dコンバータ回路510が太陽電池100から電流を引き出しすぎて出力電圧が低下するような状態では、電圧誤差検出回路770c及び駆動信号発生回路530cにより、スイッチングパルスのデューティー比を所定の最大値にして、電圧を引き上げようとする。これに対して、DutyMax検出回路760cは、スイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値となっている状態を検出すると、電圧検出信号調整回路780cに検出信号を出力する。電圧検出信号調整回路780cは、スイッチングパルスのデューティー比が所定の最大値となっている状態を所定期間内に検出する頻度(又は割合)に応じて出力電圧検出回路520の検出信号の電圧を上昇させて、基準電圧V_Vrefとの差を狭める。
That is, in a state where the D / D converter circuit 510 draws too much current from the solar cell 100 and the output voltage decreases, the voltage error detection circuit 770c and the drive signal generation circuit 530c set the duty ratio of the switching pulse to a predetermined maximum. Try to raise the voltage to the value. On the other hand, when detecting the state where the duty ratio of the switching pulse is a predetermined maximum value, the DutyMax detection circuit 760c outputs a detection signal to the voltage detection signal adjustment circuit 780c. The voltage detection signal adjustment circuit 780c increases the voltage of the detection signal of the output voltage detection circuit 520 according to the frequency (or ratio) of detecting the state where the duty ratio of the switching pulse is a predetermined maximum value within a predetermined period. Thus, the difference from the reference voltage V_Vref is narrowed.
なお、電圧誤差検出回路770c及び駆動信号発生回路530cによるD/Dコンバータ回路510の駆動により太陽電池100から引き出される電力も低下して、当該電力と太陽電池100の出力電力とが、図9(a)の電力点Bで釣り合うことになる。そうすると、電力変換装置1200の出力電圧Vo及び出力電力Poutは下げ止まる。
Note that the power drawn from the solar cell 100 by driving the D / D converter circuit 510 by the voltage error detection circuit 770c and the drive signal generation circuit 530c also decreases, and the power and the output power of the solar cell 100 are shown in FIG. The power point B of a) is balanced. As a result, the output voltage Vo and the output power Pout of the power conversion device 1200 stop decreasing.
本実施の形態では、電力制限回路860dは、DutyMax検出回路760cから検出信号に応じて、誤差信号合成回路930に対して、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比が下がるように、電圧誤差検出回路770cからの出力信号を調整させる。誤差信号合成回路930は、電力制限回路860dからの指示に応じて、スイッチングパルスのデューティー比が下がるように、電圧誤差検出回路770cからの出力信号に対して調整を行って、調整後の信号を切換回路580を介して駆動信号発生回路530cに出力する。これによって、より早期にD/Dコンバータ回路510の駆動レベルを引き下げることができるようになる。
In the present embodiment, the power limiting circuit 860d causes the duty ratio of the switching pulse to the switch of the D / D converter circuit 510 to decrease with respect to the error signal synthesis circuit 930 in response to the detection signal from the DutyMax detection circuit 760c. The output signal from the voltage error detection circuit 770c is adjusted. In response to an instruction from the power limiting circuit 860d, the error signal synthesis circuit 930 adjusts the output signal from the voltage error detection circuit 770c so that the duty ratio of the switching pulse decreases, and outputs the adjusted signal. The signal is output to the drive signal generation circuit 530c via the switching circuit 580. As a result, the drive level of the D / D converter circuit 510 can be lowered earlier.
その後、基準電圧V_Vrefと調整後検出信号の電圧Vof3との差が狭くなると、電圧誤差検出回路770c及び駆動信号発生回路530cは、スイッチングパルスのデューティー比を所定の最大値から引き下げる。また、調整後検出信号の調整量は、時定数があるので、すぐには0にならず、徐々に減少することになる。但し、電力制限回路860dによる調整もあるので、電力制限回路860dを用いない場合に比して、効果が出やすくなっている。また、スイッチングパルスを直接調整するわけではないので、スイッチングパルスの周期に従って調整が行われるため、パルスのオンオフが頻繁に発生することもないので、消費電力が増加するという問題を回避できる。
Thereafter, when the difference between the reference voltage V_Vref and the voltage Vof3 of the adjusted detection signal becomes narrower, the voltage error detection circuit 770c and the drive signal generation circuit 530c lower the duty ratio of the switching pulse from a predetermined maximum value. Further, since the adjustment amount of the detection signal after adjustment has a time constant, it does not immediately become 0 but gradually decreases. However, since there is also an adjustment by the power limiting circuit 860d, the effect is easily obtained as compared with the case where the power limiting circuit 860d is not used. Further, since the switching pulse is not directly adjusted, the adjustment is performed according to the cycle of the switching pulse, so that the on / off of the pulse does not frequently occur, and the problem that the power consumption increases can be avoided.
このような動作以外の部分は、ほとんど第4の実施の形態と同様である。従って、第4の実施の形態と同様に、最大電力点を安価な回路素子で追跡させることができるようになる。
Portions other than such operations are almost the same as in the fourth embodiment. Therefore, as in the fourth embodiment, the maximum power point can be traced by an inexpensive circuit element.
[実施の形態8の実施例]
第8の実施の形態における具体的回路例を図37に示す。なお、太陽電池100、D/Dコンバータ回路510、出力電圧検出回路520、負荷A乃至Cなどは第3の実施の形態と同じであるから、図示を省略する。また、蓄電池充放電制御回路600の動作についても、図4に示した制御切換を実現するものであり、説明を省略する。[Example of Embodiment 8]
FIG. 37 shows a specific circuit example according to the eighth embodiment. The solar cell 100, the D / D converter circuit 510, the output voltage detection circuit 520, the loads A to C, and the like are the same as those in the third embodiment, and thus are not shown. Further, the operation of the storage battery charge / discharge control circuit 600 also realizes the control switching shown in FIG.
また、電流誤差検出回路540及び切換回路580の構成及び動作についても第4の実施の形態と同じであるから、説明を省略する。
In addition, the configurations and operations of the current error detection circuit 540 and the switching circuit 580 are the same as those in the fourth embodiment, and thus description thereof is omitted.
DutyMax検出回路760cは、コンパレータ5511と、電圧Vref_2を出力する直流電源Vref_2とを有する。コンパレータ5511の正極側入力端子は、電圧誤差検出回路770cの出力側端子に接続されており、コンパレータ5511の負極側入力端子は、直流電源Vref_2の正極側端子に接続されている。直流電源Vref_2の負極側端子は接地されている。コンパレータ5511の出力DMC_Oは、電圧検出信号調整回路780cに接続されている。
The DutyMax detection circuit 760c includes a comparator 5511 and a DC power supply Vref_2 that outputs a voltage Vref_2. The positive input terminal of the comparator 5511 is connected to the output terminal of the voltage error detection circuit 770c, and the negative input terminal of the comparator 5511 is connected to the positive terminal of the DC power supply Vref_2. The negative terminal of the DC power supply Vref_2 is grounded. The output DMC_O of the comparator 5511 is connected to the voltage detection signal adjustment circuit 780c.
DutyMax検出回路760cのコンパレータ5511は、電圧誤差検出回路770cからの出力信号A2_Outと、駆動信号発生回路530cの出力であるスイッチングパルスのデューティー比が最大となる際に電圧誤差検出回路770cから出力される信号A2_Outの電圧とほぼ同一の電圧を出力する直流電源Vref_2の出力電圧Vref_2とを比較する。そして、信号A2_Outの電圧が電圧Vref_2より高くなると、コンパレータ5511は、その間にパルス波である出力DMC_Oを、電圧検出信号調整回路780c及び電力制限回路860dに出力する。
The comparator 5511 of the DutyMax detection circuit 760c outputs from the voltage error detection circuit 770c when the duty ratio between the output signal A2_Out from the voltage error detection circuit 770c and the switching pulse output from the drive signal generation circuit 530c is maximized. The output voltage Vref_2 of the DC power supply Vref_2 that outputs a voltage substantially the same as the voltage of the signal A2_Out is compared. When the voltage of the signal A2_Out becomes higher than the voltage Vref_2, the comparator 5511 outputs an output DMC_O that is a pulse wave during that time to the voltage detection signal adjustment circuit 780c and the power limiting circuit 860d.
電圧検出信号調整回路780cは、オペアンプ5311及び5312と、抵抗R102乃至R109と、トランジスタT2と、コンデンサC101と、電圧V_Vrefを出力する直流電源V_Vrefとを有する。
The voltage detection signal adjustment circuit 780c includes operational amplifiers 5311 and 5312, resistors R102 to R109, a transistor T2, a capacitor C101, and a DC power supply V_Vref that outputs a voltage V_Vref.
抵抗R108の一端は、DutyMax検出回路760cの出力DMC_Oに接続されており、抵抗R108の他端は、抵抗R109の一端、抵抗R107の一端及びコンデンサC101の一端が接続されている。抵抗R109の他端及びコンデンサC101の他端は接地されている。抵抗R107の他端は、トランジスタT2のベース端子に接続されている。また、トランジスタT2のエミッタ端子は接地されており、コレクタ端子は、抵抗R106の一端に接続されている。
One end of the resistor R108 is connected to the output DMC_O of the DutyMax detection circuit 760c, and the other end of the resistor R108 is connected to one end of the resistor R109, one end of the resistor R107, and one end of the capacitor C101. The other end of the resistor R109 and the other end of the capacitor C101 are grounded. The other end of the resistor R107 is connected to the base terminal of the transistor T2. The emitter terminal of the transistor T2 is grounded, and the collector terminal is connected to one end of the resistor R106.
さらに、抵抗R102の一端は、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbに接続されており、抵抗R102の他端は、抵抗R103の一端及びオペアンプ5311の負極側入力端子に接続されている。オペアンプ5311の正極側入力端子には、直流電源V_Vrefの正極側端子が接続されており、直流電源V_Vrefの負極側端子は接地されている。抵抗R103の他端はオペアンプ5311の出力端子と抵抗R106の他端と抵抗R104の一端に接続されている。
Further, one end of the resistor R102 is connected to the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520, and the other end of the resistor R102 is connected to one end of the resistor R103 and the negative input terminal of the operational amplifier 5311. The positive input terminal of the operational amplifier 5311 is connected to the positive terminal of the DC power supply V_Vref, and the negative terminal of the DC power supply V_Vref is grounded. The other end of the resistor R103 is connected to the output terminal of the operational amplifier 5311, the other end of the resistor R106, and one end of the resistor R104.
抵抗R104の他端は、抵抗R105の一端とオペアンプ5312の負極側入力端子とに接続されている。オペアンプ5312の正極側入力端子には、直流電源V_Vrefの正極側端子が接続されており、直流電源V_Vrefの負極側端子は接地されている。抵抗R105の他端はオペアンプ5312の出力端子と電圧誤差検出回路770cの入力に接続されている。
The other end of the resistor R104 is connected to one end of the resistor R105 and the negative input terminal of the operational amplifier 5312. The positive input terminal of the operational amplifier 5312 is connected to the positive terminal of the DC power supply V_Vref, and the negative terminal of the DC power supply V_Vref is grounded. The other end of the resistor R105 is connected to the output terminal of the operational amplifier 5312 and the input of the voltage error detection circuit 770c.
DutyMax検出回路760cの出力DMC_Oがオンになると、コンデンサC101に電荷が貯まる。DMC_Oがオンになる頻度及び期間が長くなると、コンデンサC101に電荷が貯まって行き、トランジスタT2のベース端子に印加される電圧VGBも上昇する。そうすると、トランジスタT2がオンになるので、オペアンプ5311の出力電圧を引き下げるように作用する。
When the output DMC_O of the DutyMax detection circuit 760c is turned on, charge is stored in the capacitor C101. When the frequency and period when DMC_O is turned on become longer, charges are accumulated in the capacitor C101, and the voltage VGB applied to the base terminal of the transistor T2 also rises. Then, the transistor T2 is turned on, so that the output voltage of the operational amplifier 5311 is lowered.
なお、オペアンプ5311では、出力電圧検出回路520の出力Vo_fbを反転させており、トランジスタT2がオンになると、さらにオペアンプ5311の出力Vof2の電圧を引き下げるように作用する。その上で、オペアンプ5312は、再度出力Vof2を反転させて、出力Vof3を電圧検出信号調整回路780cの出力として電圧誤差検出回路770cに出力する。より具体的には、Vof2が引き下げられると、Vof3は引き上げられることになり、あたかも出力電圧検出回路520の出力Vo_fbが高くなったかのように、電圧誤差検出回路770cには見える。
Note that the operational amplifier 5311 inverts the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520. When the transistor T2 is turned on, the operational amplifier 5311 further acts to lower the voltage of the output Vof2 of the operational amplifier 5311. Then, the operational amplifier 5312 inverts the output Vof2 again and outputs the output Vof3 to the voltage error detection circuit 770c as the output of the voltage detection signal adjustment circuit 780c. More specifically, when Vof2 is lowered, Vof3 is raised, and it appears to the voltage error detection circuit 770c as if the output Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 has increased.
電圧誤差検出回路770cは、電圧検出信号調整回路780cの出力に接続されており、抵抗R41乃至R44と、コンデンサC41及びC42と、オペアンプ4311と、固定の基準電圧V_Vrefを出力する直流電源V_Vrefを有する。電圧検出信号調整回路780cの出力は抵抗R41及びR42の一端に接続され、抵抗R42の他端はコンデンサC41の一端に接続され、コンデンサC41の他端と抵抗R41の他端とは、オペアンプ4311の負極側入力端子に接続されている。また、オペアンプ4311の負極側入力端子には、コンデンサC42の一端及び抵抗R43の一端とが接続されており、コンデンサC42の他端は抵抗R44の一端に接続され、抵抗R44の他端と抵抗R43の他端とはオペアンプ4311の出力端子に接続される。さらに、オペアンプ4311の正極側入力端子には、直流電源V_Vrefの正極側端子が接続されている。直流電源V_Vrefの負極側端子は接地されている。
The voltage error detection circuit 770c is connected to the output of the voltage detection signal adjustment circuit 780c, and includes resistors R41 to R44, capacitors C41 and C42, an operational amplifier 4311, and a DC power supply V_Vref that outputs a fixed reference voltage V_Vref. . The output of the voltage detection signal adjustment circuit 780c is connected to one ends of the resistors R41 and R42, the other end of the resistor R42 is connected to one end of the capacitor C41, and the other end of the capacitor C41 and the other end of the resistor R41 are connected to the operational amplifier 4311. Connected to the negative input terminal. The negative input terminal of the operational amplifier 4311 is connected to one end of the capacitor C42 and one end of the resistor R43, the other end of the capacitor C42 is connected to one end of the resistor R44, and the other end of the resistor R44 and the resistor R43. Is connected to the output terminal of the operational amplifier 4311. Further, the positive input terminal of the operational amplifier 4311 is connected to the positive input terminal of the DC power supply V_Vref. The negative terminal of the DC power supply V_Vref is grounded.
誤差信号合成回路930は、オペアンプ6121と、抵抗R91乃至R95と、コンデンサC71とを有する。オペアンプ6121の正極側入力端子には、電圧誤差検出回路770cの出力A2_Outが接続されており、オペアンプ6121の負極側入力端子には、抵抗R91の一端と抵抗R95の一端とが接続されている。抵抗R91の他端は接地されており、抵抗R95の他端はオペアンプ6121の出力端子と接続されている。オペアンプ6121の出力端子は、抵抗R92の一端と接続されており、抵抗R92の他端は、抵抗R93の一端と電力制限回路860dの出力と接続されている。抵抗R93の他端は、コンデンサC71の一端と抵抗R94の一端と切換回路580におけるアナログスイッチ583の入力側端子とに接続されている。コンデンサC71の他端と抵抗R94の他端とは接地されている。
The error signal synthesis circuit 930 includes an operational amplifier 6121, resistors R91 to R95, and a capacitor C71. The output A2_Out of the voltage error detection circuit 770c is connected to the positive input terminal of the operational amplifier 6121, and one end of the resistor R91 and one end of the resistor R95 are connected to the negative input terminal of the operational amplifier 6121. The other end of the resistor R91 is grounded, and the other end of the resistor R95 is connected to the output terminal of the operational amplifier 6121. The output terminal of the operational amplifier 6121 is connected to one end of the resistor R92, and the other end of the resistor R92 is connected to one end of the resistor R93 and the output of the power limiting circuit 860d. The other end of the resistor R93 is connected to one end of the capacitor C71, one end of the resistor R94, and the input side terminal of the analog switch 583 in the switching circuit 580. The other end of the capacitor C71 and the other end of the resistor R94 are grounded.
誤差信号合成回路930のオペアンプ6121は、非反転バッファとして機能し、抵抗R95及びR91の抵抗値R95及びR91から、入力A2_Outを(1+R95/R91)倍した信号を生成する。この信号は、電力制限回路860dが動作する場合にはその出力によって一時的に引き下げられるが、抵抗R93及びR94並びにコンデンサC71のローパスフィルタで平滑化される。そうすると信号A3_Outが生成されて、切換回路580のアナログスイッチ583に出力される。
The operational amplifier 6121 of the error signal synthesis circuit 930 functions as a non-inverting buffer, and generates a signal obtained by multiplying the input A2_Out by (1 + R95 / R91) from the resistance values R95 and R91 of the resistors R95 and R91. This signal is temporarily pulled down by the output when the power limiting circuit 860d operates, but is smoothed by the low-pass filter of the resistors R93 and R94 and the capacitor C71. Then, a signal A3_Out is generated and output to the analog switch 583 of the switching circuit 580.
また、電力制限回路860dは、n型のFET(S61)と、抵抗R75とを有する。抵抗R75の一端はDutyMax検出回路760cの出力DMC_Oに接続され、抵抗R75の他端はFET(S61)のゲート端子に接続されている。FET(S61)のソース端子は接地されており、ドレイン端子は誤差信号合成回路930の抵抗R92と抵抗R93の接続部分に接続されている。
The power limiting circuit 860d includes an n-type FET (S61) and a resistor R75. One end of the resistor R75 is connected to the output DMC_O of the DutyMax detection circuit 760c, and the other end of the resistor R75 is connected to the gate terminal of the FET (S61). The source terminal of the FET (S61) is grounded, and the drain terminal is connected to the connection portion of the resistor R92 and the resistor R93 of the error signal synthesis circuit 930.
DutyMax検出回路760cが出力する信号DMC_Oがハイになると、FET(S61)がオンになって、誤差信号合成回路930のオペアンプ6121の出力電圧が強制的に引き下げられる。結果として、D/Dコンバータ回路510のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比が下げられるようになるので、D/Dコンバータ回路510の駆動レベルを早期に引き下げて、最大電力点の追跡を高速に行うことができる。また、スイッチングパルスそのものを調整するわけではないので、スイッチングパルスの周期に関係なくスイッチングが生ずることもないので、消費電力を上げることなく、強制的なスイッチングパルスの調整が行われるようになる。
When the signal DMC_O output from the DutyMax detection circuit 760c becomes high, the FET (S61) is turned on, and the output voltage of the operational amplifier 6121 of the error signal synthesis circuit 930 is forcibly lowered. As a result, since the duty ratio of the switching pulse to the switch of the D / D converter circuit 510 can be lowered, the drive level of the D / D converter circuit 510 can be lowered early and the maximum power point can be tracked at high speed. Can do. Further, since the switching pulse itself is not adjusted, switching does not occur regardless of the period of the switching pulse, so that the forced adjustment of the switching pulse is performed without increasing the power consumption.
以上のように、出力電圧検出回路520の出力電圧Vo_fbを上げて基準電圧V_Vrefとの差を狭めることによってスイッチングパルスのデューティー比を下げると共に、電圧誤差検出回路770cの出力についても調整することによって、さらにスイッチングパルスのデューティー比を下げて、最大電力点追跡が高速に行われるようになる。
As described above, by increasing the output voltage Vo_fb of the output voltage detection circuit 520 and reducing the difference from the reference voltage V_Vref, the duty ratio of the switching pulse is decreased, and the output of the voltage error detection circuit 770c is also adjusted. Further, the duty ratio of the switching pulse is lowered, and maximum power point tracking is performed at high speed.
なお、上で示した回路例は一例であって、同様の機能を実現する他の回路例を採用することもできる。
Note that the circuit example shown above is only an example, and other circuit examples that realize the same function may be employed.
また、電力変換装置と蓄電池充放電制御回路とを合わせて電力変換装置と呼ぶこともある。
Moreover, a power converter device and a storage battery charge / discharge control circuit may be collectively referred to as a power converter device.