JP6076221B2 - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP6076221B2 JP6076221B2 JP2013169364A JP2013169364A JP6076221B2 JP 6076221 B2 JP6076221 B2 JP 6076221B2 JP 2013169364 A JP2013169364 A JP 2013169364A JP 2013169364 A JP2013169364 A JP 2013169364A JP 6076221 B2 JP6076221 B2 JP 6076221B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mode
- operating point
- power
- output
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 23
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 55
- 241001125929 Trisopterus luscus Species 0.000 description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 101100112673 Rattus norvegicus Ccnd2 gene Proteins 0.000 description 6
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
この発明は、交流発電機からの交流出力を整流する整流器と、この整流器からの脈動成分を含む直流出力を直流電圧変換して負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段とを備えた電力変換装置に係り、特に、交流発電機の出力電力−出力電圧特性が変化した場合でも十分な制御応答性を確保することができる電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a rectifier that rectifies an AC output from an AC generator, a DC / DC converter that converts a DC output including a pulsating component from the rectifier into a DC voltage and supplies the DC / DC converter to a load, and controls the DC / DC converter. In particular, the present invention relates to a power converter that can ensure sufficient control responsiveness even when the output power-output voltage characteristic of an AC generator changes.
従来、交流発電機と蓄電デバイス等を含む負荷との間にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、負荷へ供給する電力を調節するために、交流発電機の出力電圧に相当するＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧Ｖｉｎを調節し、交流発電機の出力電力に相当するＤＣ／ＤＣコンバータの入力電力Ｐｉｎを調節するようにしたものがある。 Conventionally, a DC / DC converter is provided between an AC generator and a load including a power storage device, and the input voltage of the DC / DC converter corresponding to the output voltage of the AC generator is used to adjust the power supplied to the load. There is one that adjusts the input power Pin of the DC / DC converter corresponding to the output power of the AC generator by adjusting Vin.
この交流発電機は、その出力電圧を０Ｖから上昇させていくと、それに応じてその出力電力が増加し、ある出力電圧Ｖ２でその出力電力が最大となり、出力電圧がさらに上昇すると出力電力が次第に減少していく垂下特性を有している。このような垂下特性をもつ交流発電機において、以下、交流発電機の出力電力が最大Ｐｍａｘとなる電圧Ｖ２の位置を最大電力動作点と称する。 In this AC generator, when the output voltage is raised from 0V, the output power increases accordingly, the output power becomes maximum at a certain output voltage V2, and the output power gradually increases when the output voltage further increases. It has a drooping characteristic that decreases. In the AC generator having such drooping characteristics, the position of the voltage V2 at which the output power of the AC generator is maximum Pmax is hereinafter referred to as a maximum power operating point.
そして、ＤＣ／ＤＣコンバータは、負荷が軽負荷で、交流発電機の出力電圧が最大電力動作点の電圧以下の動作許容範囲内で動作可能な場合には、負荷への出力電圧を負荷の要求特性に応じて予め設定された目標値に追従させる電圧制御を行う。一方、負荷が重負荷で、交流発電機が動作許容範囲外の電圧で動作するようになった場合でも、交流発電機の垂下特性のために出力電力が徒に低下することなく、できるだけ出力電力が大きく保てるように、つまり出力電圧が最大電力動作点の電圧の下で動作するように、いわゆるＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）法によって電圧制御を行う（例えば、下記の特許文献１参照）。
When the load is light and the output voltage of the alternator is operable within the allowable operating range below the maximum power operating point voltage, the DC / DC converter outputs the output voltage to the load to the load. Voltage control is performed to follow a preset target value according to the characteristics. On the other hand, even when the load is heavy and the alternator starts to operate at a voltage outside the allowable operating range, the output power does not drop due to the drooping characteristics of the alternator, and the output power is as low as possible. Is controlled by the so-called MPPT (Maximum Power Point Tracking) method so that the output voltage operates under the voltage at the maximum power operating point (see, for example,
このような電力変換装置においては、ＤＣ／ＤＣコンバータには、交流発電機からの交流出力を整流器により整流した出力が入力されるので、その入力電流Ｉｉｎは、整流器からの脈動成分を含む脈流の直流電流となる。勿論、整流器からの出力を完全に平滑化する平滑手段を設ければ完全な直流出力がＤＣ／ＤＣコンバータに入力されるが、その分、装置が大型化し電力損失も増大する。 In such a power converter, since the output obtained by rectifying the AC output from the AC generator by the rectifier is input to the DC / DC converter, the input current Iin includes a pulsating flow including a pulsating component from the rectifier. DC current. Of course, if a smoothing means for completely smoothing the output from the rectifier is provided, a complete DC output is input to the DC / DC converter. However, the size of the device is increased and the power loss is increased accordingly.
よって、ＭＰＰＴ法の制御を行っている状況下において、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電力Ｐｉｎは、その入力電圧Ｖｉｎを一定に制御しようとしても変動することになる。この変動によって、入力電圧Ｖｉｎの調節による入力電力Ｐｉｎの変化量が埋もれてしまい、ＭＰＰＴ法の制御において必要となる、今回の制御周期と前回の制御周期とにおける入力電力Ｐｉｎの大小の比較が正しく行えなくなってしまう。このため、最大電力動作点でＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧Ｖｉｎの変動が大きくなってハンチング状の現象が生じ、場合によっては、入力電圧Ｖｉｎが、例えば交流発電機１の出力端を短絡した状態に相当する短絡時動作点の電圧０（Ｖ）から、交流発電機１の出力端を開放した状態に相当する開放時動作点の電圧Ｖ４まで変動する可能性がある。
Therefore, under the circumstances where the MPPT method is being controlled, the input power Pin of the DC / DC converter will fluctuate even if the input voltage Vin is controlled to be constant. Due to this fluctuation, the amount of change in the input power Pin due to the adjustment of the input voltage Vin is buried, and the comparison of the magnitude of the input power Pin in the current control period and the previous control period, which is necessary in the control of the MPPT method, is correct. It becomes impossible to do. For this reason, the fluctuation of the input voltage Vin of the DC / DC converter becomes large at the maximum power operating point and a hunting phenomenon occurs, and in some cases, the input voltage Vin is, for example, a state where the output terminal of the
これを防ぐためには、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流Ｉｉｎに含まれる脈動成分の周波数の影響を受けないように、制御周期を長くしたり、ローパスフィルタを挿入する方法が考えられる。 In order to prevent this, it is conceivable to extend the control cycle or insert a low-pass filter so as not to be affected by the frequency of the pulsating component included in the input current Iin of the DC / DC converter.
しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流Ｉｉｎに含まれる脈動成分の周波数は、交流発電機の回転数（回転速度）に依存するため、交流発電機を低速度回転で使用する場合も考慮に入れると、負荷電力に対するＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧Ｖｉｎの応答速度についてもかなり低下せざるを得ないことになる。そして、応答速度が落ちると、負荷急変時に蓄電デバイスの電圧が許容できる電圧範囲に収まらず、蓄電デバイスから電源を供給している機器が停止したり、蓄電デバイスそのものが故障したりしてしまうなどの不具合を生じる恐れがある。 However, since the frequency of the pulsating component included in the input current Iin of the DC / DC converter depends on the rotational speed (rotational speed) of the AC generator, the case where the AC generator is used at low speed rotation is also taken into consideration. In addition, the response speed of the input voltage Vin of the DC / DC converter with respect to the load power must be considerably reduced. And when the response speed falls, the voltage of the electricity storage device does not fall within the allowable voltage range at the time of sudden change of load, the device supplying power from the electricity storage device stops, or the electricity storage device itself fails There is a risk of causing problems.
そこで、本発明者らは、以上のような問題点を解消するために、図２に示すような、交流発電機の出力電力（Ｐ）−出力電圧（Ｖ）特性において、交流発電機の出力電圧Ｖの動作点が最大電力動作点の近傍にあるときは動作点を最大電力動作点に追従させるＭＰＰＴモードにより、また、動作点が最大電力動作点の近傍から離れていて動作許容範囲内(例えば図２のＶ２以下)のときは、負荷への出力電圧を負荷の要求特性に応じて予め設定された所定の目標値に追従させるＣＶモードにより、また、動作点が最大電力動作点の近傍から離れていて動作許容範囲外(例えば図２のＶ２以上)のときは無条件で動作許容範囲内に復帰させるＲＶモードにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力電圧を制御し、かつ、ＭＰＰＴモードにおける追従制御の応答速度を、ＣＶモードやＲＶモードにおける追従制御の応答速度より低く設定するような技術を提案している。 Therefore, in order to solve the above problems, the inventors of the present invention have the output of the AC generator in the output power (P) -output voltage (V) characteristic of the AC generator as shown in FIG. When the operating point of the voltage V is in the vicinity of the maximum power operating point, the MPPT mode causes the operating point to follow the maximum power operating point, and the operating point is separated from the vicinity of the maximum power operating point and within the allowable operating range ( For example, in the case of V2 or less in FIG. 2, the operating point is in the vicinity of the maximum power operating point by the CV mode in which the output voltage to the load follows a predetermined target value set in advance according to the required characteristics of the load. When it is far from the operation allowable range (for example, V2 or more in FIG. 2), the input / output voltage of the DC / DC converter is controlled by the RV mode that returns to the operation allowable range unconditionally, and in the MPPT mode. Follow-up control A technique has been proposed in which the response speed is set lower than the response speed of the follow-up control in the CV mode or the RV mode.
なお、ＭＰＰＴモードでのＭＰＰＴ法としては、例えばいわゆる山登り法が適用される。また、ＭＰＰＴモードにおける追従制御の応答速度よりもＣＶモードにおける追従制御の応答速度を高める上では、制御のサンプリング周期を短く設定したり、ローパスフィルタの時定数を小さく設定するなどして対応する。また、ＭＰＰＴモードにおける追従制御の応答速度よりもＲＶモードにおける追従制御の応答速度を高める上では、制御のサンプリング周期を短く設定するなどして対応する。 As the MPPT method in the MPPT mode, for example, a so-called hill climbing method is applied. Further, in order to increase the response speed of the follow-up control in the CV mode rather than the response speed of the follow-up control in the MPPT mode, the control sampling cycle is set shorter, or the time constant of the low-pass filter is set smaller. Further, in order to increase the response speed of the follow-up control in the RV mode rather than the response speed of the follow-up control in the MPPT mode, it corresponds by setting a control sampling period short.
しかし、本発明者らは、上記技術についてさらに鋭意検討したところ、交流発電機の運転状況が変化（特に回転数が変化）した場合には、前述の方法だけでは、ＭＰＰＴモードからＣＶモードやＲＶモードへの切り替えがうまくいかない場合があることが判明した。 However, the inventors of the present invention have made further studies on the above-described technology. When the operating state of the AC generator changes (especially, the number of revolutions changes), the above method alone can be used to change from the MPPT mode to the CV mode or RV mode. It turned out that switching to the mode might not work.
例えば、図３に示すように、ＭＰＰＴモード動作時に交流発電機の回転数が増加して、その電力特性が変化（例えば図３の低回転時から高回転時）した結果、その動作点が特性変化後の最大電力動作点から離れた状態になったとしても、出力電圧がＣＶモードへの切り替えのしきい値を越えないときには、依然としてＭＰＰＴモードで動作してしまい、その結果、負荷変動が起こった際の応答速度が遅くなってしまう。また、ＭＰＰＴモード動作時に交流発電機の回転数が低下して、その電力特性が変化した場合（例えば図３の中回転時から低回転時）した結果、その動作点が特性変化後の最大電力動作点から離れた状態になったとしても、出力電力がＲＶモードへの切り替えのしきい値を下回らないときには、依然としてＭＰＰＴモードで動作してしまい、動作許容範囲内に復帰させるのが遅れてしまう。 For example, as shown in FIG. 3, the operating speed is changed as a result of an increase in the rotational speed of the alternator during MPPT mode operation and a change in its power characteristics (for example, from low to high speed in FIG. 3). If the output voltage does not exceed the threshold value for switching to the CV mode even if it is away from the maximum power operating point after the change, it still operates in the MPPT mode, resulting in load fluctuations. The response speed will be slow. Also, when the speed of the alternator decreases during the MPPT mode operation and its power characteristics change (for example, from the middle speed to the low speed in FIG. 3), the operating point is the maximum power after the characteristics change. Even when the operating point is away from the operating point, when the output power does not fall below the threshold value for switching to the RV mode, it still operates in the MPPT mode and delays returning to the allowable operating range. .
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、交流発電機の運転状況が変化（特に回転数が変化）し、これに伴って交流発電機の出力電力−出力電圧特性が変化した場合でも十分な制御応答性を確保することができる電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and the operating status of the alternator changes (especially the rotational speed changes), and the output power-output voltage characteristics of the alternator are accordingly changed. It aims at providing the power converter device which can ensure sufficient control responsiveness even if it changes.
この発明に係る電力変換装置は、交流発電機からの交流出力を整流する整流器、上記整流器からの脈動成分を含む直流出力を直流電圧変換して負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ、および上記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段を備え、
上記交流発電機は、回転速度の変動を伴う原動機により回転駆動され、一定の回転速度においては、その出力端が短絡／開放されそれぞれ出力電力が０となる短絡時動作点と開放時動作点との間に上記出力電力が最大となる最大電力動作点を有する出力電力−出力電圧特性を有するものであり、
上記制御手段は、上記交流発電機の上記出力電力−出力電圧特性における動作点が上記最大電力動作点の近傍にあるときは上記動作点を上記最大電力動作点に追従させるＭＰＰＴモードにより、また、上記動作点が上記最大電力動作点から離れて動作許容範囲の内にあるときには上記負荷への出力電圧を所定の目標値に追従させるＣＶモードにより、また、上記動作許容範囲から外れているときには上記動作点を上記動作許容範囲の内まで復帰させるＲＶモードにより、それぞれ上記ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力電圧を制御し、かつ、上記ＭＰＰＴモードにおける追従制御の応答速度を、上記ＣＶモードおよび上記ＲＶモードにおける追従制御の応答速度より低く設定しており、
さらに、上記制御手段は、上記ＭＰＰＴモードで動作中に上記交流発電機の運転状況が変わり、これに伴って交流発電機の上記出力電力−出力電圧特性が変化したことを検知して、変化後の上記出力電力−出力電圧特性における動作点が上記動作許容範囲の内なら上記ＣＶモードに、また、上記動作許容範囲から外れているときには上記ＲＶモードにそれぞれ切り替えるようにする。
A power converter according to the present invention includes a rectifier that rectifies an AC output from an AC generator, a DC / DC converter that converts a DC output including a pulsating component from the rectifier into a DC voltage, and supplies the DC / DC converter to a load. A control means for controlling the DC converter;
The AC generator is rotationally driven by a prime mover accompanied by fluctuations in rotational speed, and at a constant rotational speed, an operating point at the time of short circuit and an operating point at the time of open circuit at which the output terminal is short-circuited / opened and the output power is 0 respectively. Having an output power-output voltage characteristic having a maximum power operating point at which the output power is maximized during
When the operating point in the output power-output voltage characteristic of the AC generator is in the vicinity of the maximum power operating point, the control means is in an MPPT mode that causes the operating point to follow the maximum power operating point; above when the operating point by CV mode to follow the output voltage to the load to a predetermined target value when in the out of operation allowable range away from the maximum power operating point, also, that is out of the allowable operating range the operating point RV mode to return to the inside of the allowable operating range, respectively to control the input and output voltage of the DC / DC converter, and the response speed of the tracking control in the MPPT mode, the CV mode and the RV mode Is set lower than the response speed of follow-up control in
Further, the control means detects that the operation status of the alternator has changed during operation in the MPPT mode, and the output power-output voltage characteristic of the alternator has changed accordingly. When the operating point in the output power-output voltage characteristic is within the allowable operating range , the mode is switched to the CV mode, and when the operating point is out of the allowable operating range, the mode is switched to the RV mode.
特に、ＭＰＰＴモードで動作している場合、交流発電機の出力電力−出力電圧特性における動作点が最大電力動作点の近傍にあるときは、ＤＣ/ＤＣコンバータの入力電圧は上昇と下降を繰り返して、一定の電圧に落ち着こうとするが、交流発電機の運転状況が変化した結果、動作点が最大電力動作点から離れたときはＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧は上昇または下降を複数の制御周期で連続して続けることになる。 In particular, when operating in the MPPT mode, when the operating point in the output power-output voltage characteristics of the AC generator is near the maximum power operating point, the input voltage of the DC / DC converter repeatedly increases and decreases. However, when the operating point moves away from the maximum power operating point as a result of changes in the operating condition of the AC generator, the input voltage of the DC / DC converter increases or decreases at multiple control cycles. It will continue continuously.
この点に着目し、ＭＰＰＴモードの動作中に、予め設定したしきい値を越えたか否かによって単純にモード切り替えを行うのではなく、ＭＰＰＴモードで動作中に、複数回数の制御周期で連続してＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧が同一方向に増加あるいは減少するかどうかの傾向をモニタし、そのような傾向がモニタされた場合には、交流発電機の上記出力電力−出力電圧特性が変化したと判定して、ＭＰＰＴモードからＣＶモード、あるいはＲＶモードに切り替えるようにする。 Focusing on this point, the mode is not simply switched depending on whether or not a preset threshold is exceeded during operation in the MPPT mode, but continuously in a plurality of control cycles during the operation in the MPPT mode. The trend of whether the input voltage of the DC / DC converter increases or decreases in the same direction is monitored, and when such a trend is monitored, the output power-output voltage characteristics of the AC generator have changed. And the MPPT mode is switched to the CV mode or the RV mode.
以上のように、この発明では、上記ＭＰＰＴモードで動作中に上記交流発電機の運転状況が変わり、これに伴って交流発電機の上記出力電力−出力電圧特性が変化したことを検知して、変化後の上記出力電力−出力電圧特性における動作点が上記動作許容範囲の内なら上記ＣＶモードに、また、上記動作許容範囲から外れているときには上記ＲＶモードにそれぞれ切り替えるようにしたので、交流発電機の運転状況（特に回転数）が変化し、これに伴って出力電力−出力電圧特性が変化した場合にも十分な制御応答性を確保することができる。 As described above, in the present invention, the operation status of the alternator is changed during operation in the MPPT mode, and it is detected that the output power-output voltage characteristic of the alternator has changed accordingly . When the operating point in the output power-output voltage characteristic after the change is within the allowable operating range , the mode is switched to the CV mode, and when the operating point is out of the allowable operating range, the mode is switched to the RV mode. Sufficient control responsiveness can be ensured even when the operating state of the machine (especially the rotational speed) changes and the output power-output voltage characteristics change accordingly.
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における電力変換装置の全体を示す構成図である。
図１において、交流発電機１は、原動機６により回転駆動され、交流電力を出力する。なお、ここでは、自動車に搭載される車載機器を想定しており、原動機６は、その自動車のエンジンに相当し、従って、原動機６および交流発電機１の回転速度（回転数）は自動車の走行の状況によって変動するものとなる。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the entire power conversion apparatus according to
In FIG. 1, an
交流発電機１からの交流出力は、整流器としてのダイオード整流器２により直流電力に変換される。従って、このダイオード整流器２から出力される直流電流は、整流に伴い発生する脈動成分を含む脈流の直流電流となる。
The AC output from the
ここで、交流発電機１の特性について説明する。
図２は、交流発電機１の出力電力−出力電圧特性を示すもので、ある一定の回転速度で回転駆動されている場合の出力電力Ｐと出力電圧Ｖとの関係を示す。図に示すように、出力電圧Ｖが０（Ｖ）から次第に上昇していくと、それに応じて出力電力Ｐが増加し、出力電圧Ｖ２（Ｖ）で最大値Ｐｍａｘ（Ｗ）となり、更に出力電圧Ｖが上昇すると、それに応じて出力電力Ｐ（Ｗ）が減少して行き、Ｖ４（Ｖ）で０（Ｗ）となる垂下特性を有している。
Here, the characteristics of the
FIG. 2 shows the output power-output voltage characteristics of the
ここで、出力電圧０（Ｖ）の動作点は、交流発電機１の出力端を短絡した状態に相当するので短絡時動作点と称し、出力電圧Ｖ４（Ｖ）の動作点は、交流発電機１の出力端を開放した状態に相当するので開放時動作点と称するものとする。出力電圧Ｖ２（Ｖ）の動作点は、出力電力が最大値Ｐｍａｘ（Ｗ）となる最大電力動作点である。
Here, since the operating point of the output voltage 0 (V) corresponds to a state in which the output terminal of the
図３は、原動機６の回転速度が変化した場合、すなわち原動機６によって回転駆動される交流発電機１の回転速度が変化した場合の出力電力−出力電圧特性を示す。図３では、高回転時、中回転時、低回転時の３段階の回転速度における特性を例示している。図３から分かるように、短絡時動作点は変化しないが、最大電力動作点および開放時動作点は、回転速度に応じて変化する。
FIG. 3 shows output power-output voltage characteristics when the rotational speed of the prime mover 6 changes, that is, when the rotational speed of the
ところで、図２に示したように、交流発電機１の出力電力−出力電圧特性は、短絡時動作点と開放時動作点との間に最大電力動作点を有する上に凸の垂下特性となるので、例えば、ある出力電力Ｐ１（Ｗ）を得るためには、Ｖ１（Ｖ）とＶ３（Ｖ）の２つの出力電圧が対応する。この点を考慮し、通常、交流発電機１の制御は、その出力電圧が、基本的に、最大電力動作点における電圧Ｖ２近傍より低い範囲と電圧Ｖ２近傍より高い範囲とのいずれか一方の範囲を対象として行う。
By the way, as shown in FIG. 2, the output power-output voltage characteristic of the
なお、この実施の形態１では、最大電力動作点における電圧Ｖ２近傍より低い範囲、すなわち短絡時動作点０（Ｖ）から最大電力動作点における電圧Ｖ２近傍までの範囲Ｌａを動作許容範囲とし、最大電力動作点における電圧Ｖ２近傍より高い範囲、すなわち最大電力動作点の電圧Ｖ２近傍から開放時動作点Ｖ４までの範囲Ｌｂを動作許容範囲外として扱うものとする。 In the first embodiment, a range lower than the vicinity of the voltage V2 at the maximum power operating point, that is, a range La from the operating point 0 (V) at the time of short circuit to the vicinity of the voltage V2 at the maximum power operating point is set as the allowable operation range. The range higher than the vicinity of the voltage V2 at the power operating point, that is, the range Lb from the vicinity of the voltage V2 at the maximum power operating point to the operating point V4 at the time of opening is treated as outside the allowable operating range.
ただし、これとは逆に最大電力動作点の電圧Ｖ２近傍から開放時動作点Ｖ４までの範囲Ｌｂを動作許容範囲とし、短絡時動作点０（Ｖ）から最大電力動作点の電圧Ｖ２近傍までの範囲Ｌａを動作許容範囲外とすることも可能である。いずれの範囲を動作許容範囲として選択するかは、例えば、使用対象の交流発電機１の両範囲における発生電力損失の比較や、また、出力電流が出力電圧の差に応じて両範囲で異なるので、後述するＤＣ／ＤＣコンバータ３の発生電力損失も両範囲で異なることになり、それらの比較等を総合的に考慮して選択される。
However, on the contrary, the range Lb from the vicinity of the voltage V2 at the maximum power operating point to the operating point V4 at the time of opening is set as the allowable operation range, and the operating point 0 (V) at the time of short circuit to the vicinity of the voltage V2 at the maximum power operating point. It is also possible to make the range La out of the allowable operation range. Which range is selected as the allowable operating range is, for example, a comparison of generated power loss in both ranges of the
図１に戻り、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、ダイオード整流器２からの直流出力を直流電圧変換して、車両に搭載される蓄電デバイス等を含む負荷４に供給する。ここで、図に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３への入力電流をＩｉｎ、入力電圧をＶｉｎ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３からの出力電流をＩｏｕｔ、出力電圧をＶｏｕｔとする。従って、ダイオード整流器２の電圧降下やＤＣ／ＤＣコンバータ３の電力損失を無視すると、交流発電機１の出力電圧Ｖは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧Ｖｉｎに相当し、交流発電機１の出力電力Ｐは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力Ｐｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ＊Ｉｏｕｔに相当するとしてよい。
Returning to FIG. 1, the DC / DC converter 3 converts a direct current output from the
以上のことから、後述する制御動作の説明では、先の図２、図３で説明した交流発電機１の特性を、主として、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧Ｖｉｎと出力電力Ｐｏｕｔとをパラメータとして説明するものとする。
From the above, in the description of the control operation described later, the characteristics of the
図４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の一例を示す回路構成図である。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３として、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、Ｃ２およびリアクトルＬ１とからなる、いわゆる降圧チョッパを採用している。 FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing an example of the DC / DC converter 3. Here, a so-called step-down chopper composed of a switching element Q1, a diode D1, capacitors C1 and C2, and a reactor L1 is employed as the DC / DC converter 3.
制御手段としての制御回路５は、例えば所定の演算制御プログラムがインストールされたマイクロコンピュータから構成されており、スイッチング素子Ｑ１をオンオフスイッチングすることにより、以下の式（１）で表されるオンデューティ比ｄを連続に調整してＤＣ／ＤＣコンバータ３の入出力電圧Ｖｉｎ、Ｖｏｕｔを制御する。
The
ｄ＝Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ （１）
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３としては、その入出力電圧の変換比を連続的に調整できるものであれば、図４に例示した構成のものに限られるわけではない。
d = Vout / Vin (1)
The DC / DC converter 3 is not limited to the configuration illustrated in FIG. 4 as long as the input / output voltage conversion ratio can be continuously adjusted.
次に、この発明の実施の形態１における制御回路５による制御動作について図５から図１３に基づいて説明する。なお、この制御回路５によるＤＣ／ＤＣコンバータ３の制御動作は、その入出力電圧Ｖｉｎ、Ｖｏｕｔおよび出力電流Ｉｏｕｔを所定の制御周期でサンプリングしたデータに基づいて制御する。
Next, the control operation by the
図５、図６及び図７は、制御回路５による全体の処理動作のフローチャートを示すもので、その開始から終了に至るステップ（ステップ群Ｔ１からＴ６）を、１制御周期で実行する。なお、以下の制御ステップでは、ｍｏｄｅ等各種の変数が登場するが、これら変数については、図５、図６及び図７の開始の前にすべて「０」を代入する初期化を行っている。
5, 6 and 7 are flowcharts of the entire processing operation by the
以下、原則として、図５、図６及び図７に示す動作の流れに沿って、適宜該当する図番を参照して制御動作の詳細を説明する。 Hereinafter, in principle, the details of the control operation will be described with reference to the corresponding figure numbers as appropriate in accordance with the operation flow shown in FIGS.
この実施の形態１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧Ｖｉｎが、基本的には先の図２で説明した最大電力動作点における電圧Ｖ２近傍より低い動作許容範囲で動作するように設定している。もっとも、交流発電機１の出力電力−出力電圧特性は、先の図３で説明したように、原動機６、よって交流発電機１の回転速度に依存し、その最大電力動作点および開放時動作点は交流発電機１の回転速度により変動する。そのため、交流発電機１の回転速度の変動具合によっては、制御動作の過程で上記した動作許容範囲を逸脱する可能性がある。従って、この回転速度変動の観点からの考慮が必要となり、以下、適宜、この点からの動作を交えて説明する。
In the first embodiment, the input voltage Vin of the DC / DC converter 3 is basically set to operate in an operation allowable range lower than the vicinity of the voltage V2 at the maximum power operating point described in FIG. Yes. However, the output power-output voltage characteristic of the
そして、制御回路５によるＤＣ／ＤＣコンバータ３の入出力電圧制御は、以下の様に行われる。すなわち、交流発電機１の出力電力−出力電圧特性における動作点が最大電力動作点の近傍にあるときは動作点を最大電力動作点に追従させるＭＰＰＴモードにより、また、動作点が最大電力動作点から離れていて動作許容範囲内(図２のＶ２以下)のときは負荷４への出力電圧を負荷４の要求特性に応じて予め設定され所定の目標値に追従させるＣＶモードにより、さらに、動作点が最大電力動作点から離れていて動作許容範囲外(図２のＶ２以上)のときは無条件で動作許容範囲内に復帰させるＲＶモードにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入出力電圧を制御する。
The input / output voltage control of the DC / DC converter 3 by the
しかも、ＭＰＰＴモードにおける追従制御の応答速度は、上記ＣＶモードやＲＶモードにおける追従制御の応答速度よりも低く設定している。逆から言えば、ＣＶモードやＲＶモードの制御応答性がＭＰＰＴモードの場合よりも高くなるように設定している。この場合、従来と同様、ＭＰＰＴモードでのＭＰＰＴ法としては、例えばいわゆる山登り法が適用される。また、ＭＰＰＴモードにおける追従制御の応答速度よりもＣＶモードにおける追従制御の応答速度を高める上では、制御のサンプリング周期を短く設定したり、ローパスフィルタの時定数を小さく設定するなどして対応する。また、ＭＰＰＴモードにおける追従制御の応答速度よりもＲＶモードにおける追従制御の応答速度を高める上では、制御のサンプリング周期を短く設定するなどして対応する。 Moreover, the response speed of the follow-up control in the MPPT mode is set lower than the response speed of the follow-up control in the CV mode or the RV mode. In other words, the control responsiveness in the CV mode or RV mode is set to be higher than that in the MPPT mode. In this case, for example, a so-called hill-climbing method is applied as an MPPT method in the MPPT mode as in the conventional case. Further, in order to increase the response speed of the follow-up control in the CV mode rather than the response speed of the follow-up control in the MPPT mode, the control sampling cycle is set shorter, or the time constant of the low-pass filter is set smaller. Further, in order to increase the response speed of the follow-up control in the RV mode rather than the response speed of the follow-up control in the MPPT mode, it corresponds by setting a control sampling period short.
図５、図６及び図７にはＤＣ／ＤＣコンバータ３の制御動作全体のフローチャートを、図８から図１３には図５、図６及び図７に示す各ステップ群Ｔ１からＴ６の各制御動作の詳細を示している。 5, 6, and 7 are flowcharts of the entire control operation of the DC / DC converter 3, and FIGS. 8 to 13 are control operations of the step groups T <b> 1 to T <b> 6 shown in FIGS. 5, 6, and 7. Details are shown.
各ステップ群Ｔ１からＴ６の全体的な処理の概要として、図８に示すステップ群Ｔ１では出力電力Ｐｏｕｔを求める上での制御区分内での総電力Ｐｏｕｔｓｕｍの計算処理を、図９に示すステップ群Ｔ２では交流発電機１の運転状況が変化せず安定している場合のＭＰＰＴモード、ＣＶモード、ＲＶモードの選択処理を、図１０に示すステップ群Ｔ３では交流発電機１の運転状況が変化した場合のＭＰＰＴモード、ＣＶモード、ＲＶモードの選択処理を、図１１に示すステップ群Ｔ４ではＣＶモード時の入力電圧目標値Ｖｉｎｒｅｆの演算処理を、図１２に示すステップ群Ｔ５ではＭＰＰＴモード時およびＲＶモード時の入力電圧目標値Ｖｉｎｒｅｆの演算処理を、図１３に示すステップ群Ｔ６では図１１に示すステップ群Ｔ４および図１２に示すステップ群Ｔ５で得られた入力電圧目標値Ｖｉｎｒｅｆからオンデューティ比の演算処理を、それぞれ行っている。以下、各ステップ群Ｔ１からＴ６の制御動作の詳細を図１０から図１３を参照して説明する。
As an overview of the overall processing of each of the step groups T1 to T6, in the step group T1 shown in FIG. 8, the calculation processing of the total power Poutsum in the control section for obtaining the output power Pout is shown in FIG. At T2, the selection process of the MPPT mode, CV mode, and RV mode when the operation status of the
先ず、図８のフローチャートについて説明する。図８のステップ群Ｔ１では、主に制御区分における出力電力Ｐｏｕｔの平均値としての平均化データを求める上での制御区分内での総電力Ｐｏｕｔｓｕｍの計算処理を行っている。 First, the flowchart of FIG. 8 will be described. In step group T1 in FIG. 8, the calculation process of the total power Poutsum in the control section is mainly performed to obtain averaged data as the average value of the output power Pout in the control section.
具体的には、ステップＳ１０１で、出力電力Ｐｏｕｔを求めた後に、ステップＳ１０２で、ステップＳ１０１で求めたＰｏｕｔを現在の制御区分における出力電力Ｐｏｕｔの和Ｐｏｕｔｓｕｍに加える。続いて、ステップＳ１０３で、現在の制御区分における出力電力Ｐｏｕｔの和Ｐｏｕｔｓｕｍに、何回、出力電力Ｐｏｕｔを加えたかをカウントするためにＰｏｕｔｃｏｕｎｔｅｒに「１」を加えている。 Specifically, after obtaining the output power Pout in step S101, in step S102, Pout obtained in step S101 is added to the sum Poutsum of the output power Pout in the current control section. Subsequently, in step S103, “1” is added to Poutcounter in order to count how many times the output power Pout is added to the sum Poutsum of the output power Pout in the current control section.
この出力電力Ｐｏｕｔの和ＰｏｕｔｓｕｍとＰｏｕｔｃｏｕｎｔｅｒとは、図９に示すステップ群Ｔ２内のステップＳ２２３のＭＰＰＴモードへの切り替えの判定、図１０に示すステップ群Ｔ３内のステップＳ２３２のＭＰＰＴモードからＣＶモードへの切り替えの判定、およびステップＳ２４１のＭＰＰＴモードからＲＶモードへの切り替えの判定にそれぞれ使用されるとともに、図１２に示すステップ群Ｔ５内のステップＳ３１１からステップＳ３１９で説明するＭＰＰＴモードによる制御、特に図９、図１０、図１２の後述のする各Ｐｒｅｓｅｔの処理において必要となるデータである。 The sum Poutsum and Poutcounter of the output power Pout is determined to switch to the MPPT mode in step S223 in the step group T2 shown in FIG. 9, and from the MPPT mode in step S232 in the step group T3 shown in FIG. 10 to the CV mode. Are used for the determination of switching between the MPPT mode and the RV mode in step S241, and the control in the MPPT mode described in steps S311 to S319 in the step group T5 shown in FIG. 9, 10, and 12, data necessary for each preset process described later.
制御周期が予め設定した所定のｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ回繰り返すことを、この実施の形態１では１制御区分と称しているが、後述するように、ＭＰＰＴモードの制御はこの１制御区分を経る毎に行い、図８に示すステップ群Ｔ１を上記ｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ回繰り返すことにより、その最終回における、ＰｏｕｔｓｕｍとＰｏｕｔｃｏｕｎｔｅｒとが、当該制御区分における出力電力の和とＰｏｕｔを加えた回数として得られることになる。 In the first embodiment, the control cycle repeating a predetermined countermax preset is referred to as one control section. However, as will be described later, MPPT mode control is performed every time this one control section is passed. By repeating the step group T1 shown in FIG. 8 above countermax times, Poutsum and Poutcounter in the final round are obtained as the number of times of adding the sum of output power and Pout in the control section.
なお、実際のＭＰＰＴの制御では、後段の図１４で説明するように、このＰｏｕｔｓｕｍとＰｏｕｔｃｏｕｎｔｅｒによって求められるＰｏｕｔ１またはＰｏｕｔ２を算出し、これらを平均化データとして採用する。 In actual MPPT control, as will be described later with reference to FIG. 14, Pout1 or Pout2 obtained by Poutsum and Poutcounter is calculated and used as averaged data.
次に、図９および図１０のフローチャートについて説明する。
前述のように、図９に示すステップ群Ｔ２では、主に交流発電機１の運転状況が変化せず安定している場合のＭＰＰＴモード、ＣＶモード、ＲＶモードの選択処理を行う。より詳細には、ステップＳ２０１からステップＳ２０３までは、動作許容範囲外の場合のＲＶモードへの切り替え判定および切り替えを行っている。また、ステップＳ２１１からステップＳ２１３までは、入力電圧が０Ｖ付近の場合のＣＶモードへの切り替え判定および切り替えを行っている。また、ステップＳ２２１からステップＳ２２４までは、最大電力動作点付近で動作している場合のＭＰＰＴモードへの切り替え判定および切り替えを行っている。
Next, the flowcharts of FIGS. 9 and 10 will be described.
As described above, in the step group T2 shown in FIG. 9, the MPPT mode, the CV mode, and the RV mode are selected mainly when the operation status of the
一方、図１０に示すステップ群Ｔ３では、主に交流発電機１の運転状況が変化した場合のＭＰＰＴモード、ＣＶモード、ＲＶモードの選択処理を行う。より詳細には、ステップＳ２３１からステップＳ２３６までは、ＭＰＰＴモード中に連続して入力電圧が上昇する方向に動いた場合のＣＶモードへの切り替え判定および切り替えを行っている。また、ステップＳ２４１からステップＳ２４６までは、ＭＰＰＴモード中に連続して入力電圧が下降する方向に動いた場合のＲＶモードへの切り替え判定および切り替えを行っている。
On the other hand, in step group T3 shown in FIG. 10, MPPT mode, CV mode, and RV mode selection processing is performed mainly when the operation status of
なお、今回の発明において図１０に示すステップ群Ｔ３（ステップＳ２３１からステップＳ２３７、およびステップＳ２４１からステップＳ２４６）を追加することにより、交流発電機１の運転状況が変化した場合でも、動作点が最大電力動作点から離れれば、ＭＰＰＴモードよりも制御応答の速いＣＶモード、あるいはＲＶモードで動作させることができる。
In the present invention, by adding the step group T3 (steps S231 to S237 and steps S241 to S246) shown in FIG. 10, the operating point is maximized even when the operating condition of the
以下、図９のフローチャートに示すステップ群Ｔ２についての処理の詳細について説明する。 The details of the process for the step group T2 shown in the flowchart of FIG. 9 will be described below.
まず、ステップＳ２０１で、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧Ｖｉｎが予め設定された入力電圧上限値Ｖｉｎｈｔｈより高く、出力電力Ｐｏｕｔが予め設定された出力電力下限値Ｐｏｕｔｌｔｈより小さい場合（ステップＳ２０１でＹｅｓ）は、ステップＳ２０２に進み、動作モードとして、ＲＶモードを示すｍｏｄｅ＝「２」を代入する。 First, in step S201, when the input voltage Vin of the DC / DC converter 3 is higher than the preset input voltage upper limit value Vinhth and the output power Pout is smaller than the preset output power lower limit value Poutlth (Yes in step S201). In step S202, mode = “2” indicating the RV mode is substituted as the operation mode.
ここで、入力電圧Ｖｉｎが入力電圧上限値Ｖｉｎｈｔｈとしては、交流発電機１の最低回転速度における、最大電力動作点の電圧より高く、開放電圧より若干低く設定する。また、上記の出力電力下限値Ｐｏｕｔｌｔｈとしては、０Ｗ近くに設定する。この判定が成立すると、入力電圧Ｖｉｎに相当する、交流発電機１の出力電圧Ｖが開放時動作点の電圧Ｖ４に近く、最大電力動作点の電圧Ｖ２より高いことが確実なため、入力電圧Ｖｉｎを強制的に低減させるＲＶモードに切り替える訳である。
Here, the input voltage Vin is set to be higher than the voltage at the maximum power operating point at the minimum rotational speed of the
ステップＳ２０２でｍｏｄｅ＝２とした後は、ステップＳ２０３に進み、Ｐｒｅｓｅｔを実行する。この内容は、後述の図１４に示すステップ群の処理を説明する際に言及する。 After setting mode = 2 in step S202, the process proceeds to step S203, and Preset is executed. This content will be referred to when explaining the processing of the step group shown in FIG.
一方、ステップＳ２０１でＮｏと判定された場合には、ステップＳ２１１に進み、ステップＳ２１１からステップＳ２１３により、ＣＶモードを選択するか否か、またはＣＶモードに切り替えるか否かを判定する。 On the other hand, when it is determined No in step S201, the process proceeds to step S211 and it is determined whether the CV mode is selected or the CV mode is switched from step S211 to step S213.
このＳ２１１で入力電圧Ｖｉｎが予め設定された所定の入力電圧下限値Ｖｉｎｌｔｈ未満と判定された場合（ステップＳ２１１でＹｅｓ）は、ステップＳ２１２に進み、動作モードとして、ＣＶモードを示すｍｏｄｅ＝「０」を代入する。 If it is determined in S211 that the input voltage Vin is less than a predetermined input voltage lower limit value Vinlth (Yes in Step S211), the process proceeds to Step S212, where mode = “0” indicating the CV mode as the operation mode. Is assigned.
ここで、上記の入力電圧下限値Ｖｉｎｌｔｈとしては、０Ｖに近い電圧値を設定する。この判定が成立すると、入力電圧Ｖｉｎに相当する、交流発電機１の出力電圧Ｖが０Ｖに近く、最大電力動作点に対応する電圧Ｖ２より低いことが確実なためＣＶモードを選択する訳である。
Here, as the input voltage lower limit value Vinlth, a voltage value close to 0V is set. If this determination is established, the CV mode is selected because it is certain that the output voltage V of the
同じくステップＳ２１１で、出力電圧Ｖｏｕｔが予め設定された所定の出力電圧上限値Ｖｏｕｔｈｔｈより高いとき（ステップＳ２１１でＹｅｓ）は、ステップＳ２１２に進み、動作モードとして、ＣＶモードを示すｍｏｄｅ＝「０」を代入する。 Similarly, in step S211, when the output voltage Vout is higher than a preset output voltage upper limit value Voutth (Yes in step S211), the process proceeds to step S212, and mode = “0” indicating the CV mode is set as the operation mode. substitute.
ここで、上記の出力電圧上限値Ｖｏｕｔｈｔｈとしては、負荷４の要求特性（例えばバッテリの充電電圧仕様など）を考慮して予め設定された出力電圧目標値Ｖｏｕｔｒｅｆよりも若干高い電圧値に設定する。 Here, the output voltage upper limit value Voutthth is set to a voltage value slightly higher than the preset output voltage target value Voutref in consideration of the required characteristics of the load 4 (for example, the charging voltage specification of the battery).
この判定は、それまでＭＰＰＴモードで制御しているときにＣＶモードに切り替える場合を想定したものである。即ち、出力電圧Ｖｏｕｔが出力電圧上限値Ｖｏｕｔｈｔｈより高い、従って、出力電圧Ｖｏｕｔが出力電圧目標値Ｖｏｕｔｒｅｆを越えているということは、ＭＰＰＴモードによる制御の下で目標値Ｖｏｕｔｒｅｆが維持できれば十分であるはずの負荷４への出力電力Ｐｏｕｔが大きくなり過ぎていることを意味しているので、それ以上の電力増大を防止すべく、それまでのＭＰＰＴモードを打ち切ってＣＶモードに切り替える訳である。
This determination assumes a case where the control is switched to the CV mode when the MPPT mode has been controlled. That is, the output voltage Vout is higher than the output voltage upper limit value Voutthth. Therefore, the output voltage Vout exceeds the output voltage target value Voutref should be sufficient if the target value Voutref can be maintained under control by the MPPT mode. This means that the output power Pout to the
ステップＳ２１２でｍｏｄｅ＝０とした後は、ステップＳ２１３に進み、Ｐｒｅｓｅｔを実行する。この内容は、後述の図１４に示すステップ群の処理を説明する際に言及する。 After setting mode = 0 in step S212, the process proceeds to step S213, and Preset is executed. This content will be referred to when explaining the processing of the step group shown in FIG.
一方、ステップＳ２１１で、２つの判定式のいずれにも合致せずＮｏと判定されたときは、ステップＳ２２１に進む。 On the other hand, if it is determined No in step S211 that does not match either of the two determination formulas, the process proceeds to step S221.
前述のように、このステップＳ２２１からステップＳ２２４までは、ＭＰＰＴモードを選択するか否か、またはＭＰＰＴモードに切り替えるか否かの判定を行う。 As described above, from step S221 to step S224, it is determined whether to select the MPPT mode or whether to switch to the MPPT mode.
すなわち、まず、ステップＳ２２１で、そのときのモードが、ｍｏｄｅ＝１、即ち、ＭＰＰＴモードのときは、その判定が常にＮｏとなるので、図１０に示すステップ群Ｔ３の処理に移行する。 That is, first, in step S221, when the mode at that time is mode = 1, that is, the MPPT mode, the determination is always No. Therefore, the process proceeds to step T3 shown in FIG.
また、ステップＳ２２１の判定において、Ｖｉｎｒｅｆを入力電圧Ｖｉｎのその時点における目標値とし、Ｖｉｎ１を前回の制御区分で得られた最後の目標値とし、またＶｉｎｔｈを入力電流Ｉｉｎの脈動を考慮しても入力電圧Ｖｉｎの目標値が変化したことが有意であるか否かを判定するためのしきい値とした場合に、ｍｏｄｅ≠１であって、かつ、｜Ｖｉｎｒｅｆ−Ｖｉｎ１｜≧Ｖｉｎｔｈの論理式が不成立と判定された場合は、入力電圧Ｖｉｎの目標値が実質的に変化していない状態で、ＣＶモードによる出力電圧Ｖｏｕｔ一定の制御がなされていると想定されるので、あえてＣＶモードからＭＰＰＴモードに切り替える必要が無く、従ってステップＳ２２１の判定をＮｏとして、図１０に示すステップ群Ｔ３の処理に移行する。
Further, in the determination of step S221, Vinref is the target value of the input voltage Vin at that time, Vin1 is the last target value obtained in the previous control section, and Vinth is also considered the pulsation of the input current Iin. When a threshold for determining whether or not the target value of the input voltage Vin has changed is significant,
これに対して、ステップＳ２２１でｍｏｄｅ≠１であって、かつ、｜Ｖｉｎｒｅｆ−Ｖｉｎ１｜≧Ｖｉｎｔｈの論理式が成立する場合は、入力電圧Ｖｉｎの目標値が実質的に変化している状態で、ＣＶモードからＭＰＰＴモードへの切り替えが必要となる可能性が考えられるので、ステップＳ２２１の判定をＹｅｓとして、ステップＳ２２２に進み、Ｐｒｅｓｅｔを実行する。 On the other hand, if mode ≠ 1 in step S221 and the logical expression of | Vinref−Vin1 | ≧ Vinth holds, the target value of the input voltage Vin is substantially changed, Since there is a possibility that switching from the CV mode to the MPPT mode may be necessary, the determination in step S221 is Yes, the process proceeds to step S222, and Preset is executed.
次に、ステップＳ２０３、Ｓ２１３、Ｓ２２２、および後述のステップＳ２３６、Ｓ２４５、Ｓ３１３におけるＰｒｅｓｅｔの各動作内容を、図１４に示すフローチャートを参照して説明する。この図１４に示すステップ群では、主に制御区分におけるＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧Ｖｉｎの格納処理、電力平均値の計算、および各カウンタのリセットを行っている。 Next, the operation contents of Preset in steps S203, S213, and S222 and steps S236, S245, and S313 described later will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the step group shown in FIG. 14, the storage process of the input voltage Vin of the DC / DC converter 3 in the control section, the calculation of the power average value, and the reset of each counter are mainly performed.
具体的には、まず、ステップＳ１００１で、現在の制御区分の入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎ１を、前回の制御区分の入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎ２として記憶する。ステップＳ１００２で、現在の入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎｒｅｆを現在の制御区分の入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎ１として記憶する。 Specifically, first, in step S1001, the target value Vin1 of the input voltage Vin of the current control section is stored as the target value Vin2 of the input voltage Vin of the previous control section. In step S1002, the target value Vinref of the current input voltage Vin is stored as the target value Vin1 of the input voltage Vin of the current control classification.
ステップＳ１００３で、現在の制御区分の出力電力Ｐｏｕｔ１を前回の制御区分の出力電力Ｐｏｕｔ２として記憶する。ステップＳ１００４で、図８のＳ１０２で得られたＰｏｕｔｓｕｍとＳ１０３で得られたＰｏｕｔｃｏｕｎｔｅｒにより、現在の制御区分における、既述した平均化データとしての出力電力Ｐｏｕｔ１を求める。 In step S1003, the output power Pout1 of the current control section is stored as the output power Pout2 of the previous control section. In step S1004, the output power Pout1 as the above-described averaged data in the current control section is obtained from Poutsum obtained in S102 of FIG. 8 and Poutcounter obtained in S103.
なお、このステップＳ１００４について、ここでは、出力電力の合計値Ｐｏｕｔｓｕｍを加算回数のＰｏｕｔｃｏｕｎｔｅｒで割って平均化データとしているが、マイコンへの演算の負荷などを考慮して最大値と最小値のみを平均化したり、また、最大値と最小値に重みづけをして平均化したりするなど、その制御区分での出力電力を求められる方法であれば何でもよい。 Note that, regarding step S1004, here, the total value Poutsum of output power is divided by the number of additions Poutcounter to obtain averaged data, but only the maximum and minimum values are averaged in consideration of the calculation load on the microcomputer. Any method can be used as long as the output power in the control section can be obtained, for example, the average value is weighted to the maximum value and the minimum value.
次に、ステップＳ１００５で、出力電力の合計値Ｐｏｕｔｓｕｍをリセットする。また、ステップＳ１００６で、次に制御区分に進むために現在の制御区分における制御周期の回数Ｐｏｕｔｃｏｕｎｔｅｒをリセットする。さらに、ステップＳ１００７からステップＳ１００９では、ＭＰＰＴモード以外のときはＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒとＭＰＰＴＲＶｃｏｕｎｔｅｒをリセットする。 In step S1005, the total output power value Poutsum is reset. In step S1006, the number Poutcounter of the control period in the current control section is reset to proceed to the next control section. Further, in steps S1007 to S1009, MPPTCVcounter and MPPTRVcounter are reset when the mode is not the MPPT mode.
図９に戻り、ステップＳ２２３では、ＭＰＰＴモードに切り替えるかどうかを判定する。
ここで、ＣＶモード時は、入力電圧Ｖｉｎが、先の図２の最大電力動作点の電圧Ｖ２より低い電圧で動作しているという前提であり、このＣＶモード時において入力電圧Ｖｉｎの目標値が前回の制御区分から大きくなり、かつ、出力電力Ｐｏｕｔが小さくなった場合（ステップＳ２２３でＹｅｓ）は、入力電圧Ｖｉｎが、最大電力動作点の電圧Ｖ２より高い電圧で動作していると判定してステップＳ２２４に進み、動作モードとして、ＭＰＰＴモードを示すｍｏｄｅ＝「１」を代入する。
Returning to FIG. 9, in step S223, it is determined whether or not to switch to the MPPT mode.
Here, in the CV mode, it is assumed that the input voltage Vin operates at a voltage lower than the voltage V2 at the maximum power operating point in FIG. 2, and the target value of the input voltage Vin in the CV mode is If the output power Pout has increased from the previous control section and the output power Pout has decreased (Yes in step S223), it is determined that the input voltage Vin is operating at a voltage higher than the maximum power operating point voltage V2. Proceeding to step S224, mode = “1” indicating the MPPT mode is substituted as the operation mode.
また、ＲＶモード時は、図２に示したように、入力電圧Ｖｉｎが最大電力動作点の電圧Ｖ２より高い電圧で動作しているという前提であり、このＲＶモード時において、入力電圧Ｖｉｎの目標値が前回の制御区分から小さくなり、かつ、出力電力Ｐｏｕｔが小さくなった場合（ステップＳ２２３でＹｅｓ）は、入力電圧Ｖｉｎが、最大電力動作点の電圧Ｖ２より低い電圧で動作していると判定してステップＳ２２４に進み、動作モードとして、ＭＰＰＴモードを示すｍｏｄｅ＝「１」を代入する。
上記ステップＳ２２３で上記の条件に合致せずＮｏと判定された場合には、モード切り替えを行わずに図９の処理を終了する。
In the RV mode, as shown in FIG. 2, it is assumed that the input voltage Vin operates at a voltage higher than the voltage V2 at the maximum power operating point. In this RV mode, the target of the input voltage Vin If the value has decreased from the previous control section and the output power Pout has decreased (Yes in step S223), it is determined that the input voltage Vin is operating at a voltage lower than the maximum power operating point voltage V2. In step S224, mode = “1” indicating the MPPT mode is substituted as the operation mode.
If it is determined in step S223 that the above condition is not met and the determination is No, the process in FIG. 9 is terminated without performing mode switching.
一方、ステップＳ２２１でＮｏと判定された場合には、図１０のフローチャートに示すステップ群Ｔ３の処理に移行する。この図１０に示すステップ群Ｔ３では、前述のように、交流発電機１の運転状況が変化した場合のＭＰＰＴモード、ＣＶモード、ＲＶモードの選択処理を行う。
On the other hand, when it determines with No by step S221, it transfers to the process of step group T3 shown to the flowchart of FIG. In step group T3 shown in FIG. 10, as described above, selection processing of the MPPT mode, the CV mode, and the RV mode when the operation status of the
すなわち、ＭＰＰＴモードで動作している時点で交流発電機１の運転状況が変化した結果、ＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒのカウント値がＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒｔｈを越えるまで連続してＤＣ／ＤＣコンバータ３への入力電圧Ｖｉｎが上昇かつ出力電力Ｐｏｕｔが上昇した場合には、最大電力動作点の電圧Ｖ２より低い電圧で動作していると判定してＣＶモードに切り替える。また、ＭＰＰＴモードで動作している時点で交流発電機１の運転状況が変化した結果、ＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒのカウント値がＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒｔｈを越えるまで連続してＤＣ／ＤＣコンバータ３への入力電圧Ｖｉｎが下降かつ出力電力Ｐｏｕｔが上昇した場合には、最大電力動作点の電圧Ｖ２より高い電圧で動作していると判定してＲＶモードに切り替える。
That is, as a result of the change in the operating condition of the
以下、図１０のフローチャートに示すステップ群Ｔ３についての処理の詳細について説明する。 The details of the process for the step group T3 shown in the flowchart of FIG. 10 will be described below.
ステップＳ２３１からステップＳ２３６までの処理は、主にＭＰＰＴモードからＣＶモードを選択するか否か、または、ＣＶモードに切り替えるか否かを判定するものである。 The processing from step S231 to step S236 mainly determines whether or not to select the CV mode from the MPPT mode or whether or not to switch to the CV mode.
すなわち、先ず、ステップＳ２３１では、ＭＰＰＴモードかつ制御区分が終わりかどうかを判定する。ＭＰＰＴモードを示すｍｏｄｅ＝「１」で、ｃｏｕｎｔｅｒがｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ−１まで上昇したならば、制御区分が終わりだと判定し（ステップＳ２３１でＹｅｓ）、次のステップＳ２３２に進む。 That is, first, in step S231, it is determined whether or not the MPPT mode and the control section are finished. If mode = “1” indicating the MPPT mode and the counter has increased to countermax−1, it is determined that the control division is over (Yes in step S231), and the process proceeds to the next step S232.
このステップＳ２３２では、Ｖｉｎ１がＶｉｎ２以上、かつＰｏｕｔ１がＰｏｕｔ２以上かを判定している。これは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧Ｖｉｎが上昇、かつ出力電力Ｐｏｕｔが上昇した場合は入力電圧Ｖｉｎが最大電力動作点の電圧Ｖ２より低い電圧で動作していると判定することを意味する。そして、ステップＳ２３２でＹｅｓと判定された場合、次のステップＳ２３３に進む。 In this step S232, it is determined whether Vin1 is Vin2 or more and Pout1 is Pout2 or more. This means that when the input voltage Vin of the DC / DC converter 3 rises and the output power Pout rises, it is determined that the input voltage Vin is operating at a voltage lower than the voltage V2 at the maximum power operating point. . And when it determines with Yes by step S232, it progresses to the following step S233.
ステップＳ２３３では何回連続して前段のステップＳ２３２でＹｅｓとなったかをカウントしている。そして、ＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒに１を加えて次のステップＳ２３４に進む。このステップＳ２３４では、ＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒのカウント値が予め設定したＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒｔｈに達しているかどうかを判定している。ステップＳ２３４でＹｅｓならば次のステップＳ２３５に進む。 In step S233, the number of times of “Yes” in step S232 in the previous stage is counted. Then, 1 is added to MPPTCVcounter and the process proceeds to the next step S234. In step S234, it is determined whether the count value of MPPTCVcounter has reached a preset MPPTCVcounterth. If Yes in step S234, the process proceeds to next step S235.
ステップＳ２３５では、ＭＰＰＴモードからＣＶモードに切り替えるために、動作モードとして、ＣＶモードを示すｍｏｄｅ＝「０」を代入する。そして、次のステップＳ２３６でＰｒｅｓｅｔ（図１４参照）を実行する。このステップＳ２３６が終了すると、図１１に示すステップ群Ｔ４の処理に移行する。また、ステップＳ２３４でＮｏの場合は、ＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒのカウント値が予め設定したＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒｔｈに未だ達してしないので、ＣＶモードに切り替えずに図１１に示すステップ群Ｔ４の処理に移行する。 In step S235, in order to switch from the MPPT mode to the CV mode, mode = “0” indicating the CV mode is substituted as the operation mode. Then, Preset (see FIG. 14) is executed in the next step S236. When step S236 ends, the process proceeds to step T4 shown in FIG. If NO in step S234, the MPPTCVcounter count value has not yet reached the preset MPPTCVcounter value, and the process proceeds to the process of step group T4 shown in FIG. 11 without switching to the CV mode.
一方、ステップＳ２３２でＮｏと判定された場合には、ステップＳ２３７に進む。ステップＳ２３７では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧Ｖｉｎが最大電力動作点の電圧Ｖ２より低い電圧で動作していると判定されなかったために、ＭＰＰＴＣＶｃｏｕｎｔｅｒをリセットしている。ステップＳ２３７が終了するとステップＳ２４１に進む。 On the other hand, if it is determined No in step S232, the process proceeds to step S237. In step S237, since it is not determined that the input voltage Vin of the DC / DC converter 3 is operating at a voltage lower than the voltage V2 at the maximum power operating point, the MPPTCVcounter is reset. When step S237 ends, the process proceeds to step S241.
ステップＳ２４１からステップＳ２４６までの処理は、主にＭＰＰＴモードからＲＶモードを選択するか否か、または、ＲＶモードに切り替えるか否かを判定するものである。 The processing from step S241 to step S246 mainly determines whether or not to select the RV mode from the MPPT mode or whether to switch to the RV mode.
すなわち、まず、ステップＳ２４１では、Ｖｉｎ１がＶｉｎ２以下で、Ｐｏｕｔ１がＰｏｕｔ２以上かどうかを判定している。これは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧Ｖｉｎが下降、かつ出力電力Ｐｏｕｔが上昇した場合は、Ｖｉｎが最大電力動作点の電圧Ｖ２より高い電圧で動作していると判定することを意味する。そして、ステップＳ２４１でＹｅｓと判定された場合、次のステップＳ２４２に進む。 That is, first, in step S241, it is determined whether Vin1 is Vin2 or less and Pout1 is Pout2 or more. This means that when the input voltage Vin of the DC / DC converter 3 decreases and the output power Pout increases, it is determined that Vin is operating at a voltage higher than the voltage V2 at the maximum power operating point. And when it determines with Yes by step S241, it progresses to the following step S242.
ステップＳ２４２では何回連続してステップＳ２４１でＹｅｓとなったかをカウントしている。そして、ＭＰＰＴＲＶｃｏｕｎｔｅｒに１を加えて次のステップＳ２４３に進む。このステップＳ２４３では、ＭＰＰＴＲＶｃｏｕｎｔｅｒのカウント値がＭＰＰＴＲＶｃｏｕｎｔｅｒｔｈに達しているかどうかを判定している。ステップＳ２４３でＹｅｓならば次のステップＳ２４４に進む。 In step S242, it is counted how many times the answer is Yes in step S241. Then, 1 is added to MPPTRVcounter and the process proceeds to the next step S243. In step S243, it is determined whether the count value of MPPTRVcounter has reached MPPTRVcounterth. If Yes in step S243, the process proceeds to next step S244.
ステップＳ２４４では、ＭＰＰＴモードからＲＶモードに切り替えるために、動作モードとして、ＲＶモードを示すｍｏｄｅ＝「２」を代入する。そして、次のステップＳ２４５でＰｒｅｓｅｔ（図１４参照）を実行する。このステップＳ２４５が終了すると、図１１に示すステップ群Ｔ４の処理に移行する。また、ステップＳ２４３でＮｏの場合はＭＰＰＴＲＶｃｏｕｎｔｅｒのカウント値が予め設定したＭＰＰＴＲＶｃｏｕｎｔｅｒｔｈに未だ達していないので、ＲＶモードには切り替えずに図１１に示すステップ群Ｔ４の処理に移行する。 In step S244, in order to switch from the MPPT mode to the RV mode, mode = “2” indicating the RV mode is substituted as the operation mode. Then, Preset (see FIG. 14) is executed in the next step S245. When step S245 ends, the process proceeds to step T4 shown in FIG. If NO in step S243, the count value of MPPTRVcounter has not yet reached the preset MPPTRVcounterth, so the process proceeds to step group T4 shown in FIG. 11 without switching to the RV mode.
また、ステップＳ２４１でＮｏの場合、ステップＳ２４６に進む。ステップＳ２４６では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧Ｖｉｎが最大電力動作点の電圧Ｖ２より高い電圧で動作していると判定されなかったために、ＭＰＰＴＲＶｃｏｕｎｔｅｒをリセットしている。そして、このステップＳ２４６が終了すると、モード切り替えを行わずに図１１に示すステップ群Ｔ４の処理に移行する。 Further, in the case of No in step S241, the process proceeds to step S246. In step S246, since it is not determined that the input voltage Vin of the DC / DC converter 3 is operating at a voltage higher than the maximum power operating point voltage V2, the MPPTRVcounter is reset. When step S246 ends, the process proceeds to step group T4 shown in FIG. 11 without performing mode switching.
前述のように、図１１のフローチャートに示すステップ群Ｔ４では、主にＣＶモード時の入力電圧目標値Ｖｉｎｒｅｆの演算処理を行う。以下、このステップ群Ｔ４についての処理の詳細について説明する。 As described above, in the step group T4 shown in the flowchart of FIG. 11, the calculation process of the input voltage target value Vinref in the CV mode is mainly performed. Hereinafter, details of the process for the step group T4 will be described.
まず、ステップＳ３０１で、出力電圧Ｖｏｕｔとその目標値Ｖｏｕｔｒｅｆとの偏差Ｖｄｅｆを求めている。次に、ステップＳ３０２で、その偏差ＶｄｅｆにＰＩ制御の比例項のゲインＫｐａをかけて、ＰＩ制御の比例項Ｐａを求める。続いて、ステップＳ３０３で、現在のモードがＣＶモードであるかどうかの判定を行う。 First, in step S301, a deviation Vdef between the output voltage Vout and its target value Voutref is obtained. Next, in step S302, the PI control proportional term Pa is obtained by multiplying the deviation Vdef by the PI control proportional term gain Kpa. Subsequently, in step S303, it is determined whether or not the current mode is the CV mode.
ステップＳ３０３でＮｏと判定された場合には、ＣＶモードではないので、図１２に示すステップ群Ｔ５の処理に移行する。これに対して、ステップＳ３０３でＹｅｓ、（ｍｏｄｅ＝０）と判定された場合には、次のステップＳ３０４に進む。 If it is determined No in step S303, it is not the CV mode, so the process proceeds to step T5 shown in FIG. On the other hand, when it determines with Yes and (mode = 0) by step S303, it progresses to the following step S304.
このステップＳ３０４では、前回の制御周期の積分項Ｉａと、偏差ＶｄｅｆにＰＩ制御の積分項のゲインＫｉａをかけたものを加えて、現在の制御周期におけるＰＩ制御の積分項Ｉａを求める。次のステップＳ３０５からステップＳ３０８までは、積分項ＩａがＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧Ｖｉｎの許容範囲である０ＶからＶｉｎｍａｘの間に収まるようにリミッタをかけている。次に、ステップＳ３０９で、ＰＩ制御の比例項Ｐａと積分項Ｉａとを加算して入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎｒｅｆを求める。これで、図１１に示すステップ群Ｔ４の処理を終了する。 In this step S304, the integral term Ia of the previous control cycle and the deviation Vdef multiplied by the gain Kia of the integral term of PI control are added to obtain the integral term Ia of PI control in the current control cycle. From the next step S305 to step S308, a limiter is applied so that the integral term Ia falls within the allowable range of the input voltage Vin of the DC / DC converter 3 between 0V and Vinmax. Next, in step S309, the PI control proportional term Pa and the integral term Ia are added to obtain the target value Vinref of the input voltage Vin. This completes the processing of the step group T4 shown in FIG.
次に、図１２のフローチャートに示すステップ群Ｔ５についての処理の詳細について説明する。 Next, details of the process for the step group T5 shown in the flowchart of FIG. 12 will be described.
先の図１１のステップＳ３０３でＮｏと判定された場合、ＭＰＰＴモードあるいはＲＶモードが選択されている。したがって、図１２に示すステップ群Ｔ５では、主にＭＰＰＴモード時、およびＲＶモード時の入力電圧目標値Ｖｉｎｒｅｆの演算処理を行う。すなわち、ステップＳ３１１からステップＳ３１８まででＭＰＰＴモード時の入力電圧目標値Ｖｉｎｒｅｆの計算を、また、ステップＳ３２１からステップＳ３２２まででＲＶモード時の入力電圧目標値Ｖｉｎｒｅｆの計算を、それぞれ行っている。以下、このステップ群Ｔ５についての処理の詳細について説明する。 When it is determined No in step S303 of FIG. 11, the MPPT mode or the RV mode is selected. Therefore, in the step group T5 shown in FIG. 12, the calculation process of the input voltage target value Vinref is performed mainly in the MPPT mode and in the RV mode. That is, the calculation of the input voltage target value Vinref in the MPPT mode is performed from step S311 to step S318, and the input voltage target value Vinref in the RV mode is calculated from step S321 to step S322. Hereinafter, details of the process for the step group T5 will be described.
まず、ステップＳ３１１でＭＰＰＴモード（ｍｏｄｅ＝１）かどうかを判定する。ＭＰＰＴモードと判定された場合（ステップＳ３１１でＹｅｓ）には、次のステップＳ３１２で、現在の制御区分における制御周期のｃｏｕｎｔｅｒのカウント値が（ｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ−１）回であるかどうかを判定する。なお、ｃｏｕｎｔｅｒのカウント値は０から始まるので、この判定は、カウント値では、（ｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ−１）で判定する。 First, in step S311, it is determined whether or not the MPPT mode (mode = 1). If the MPPT mode is determined (Yes in step S311), it is determined in the next step S312 whether the count value of the counter of the control period in the current control section is (countermax-1). Since the count value of the counter starts from 0, this determination is made with (countermax-1) in terms of the count value.
ｃｏｕｎｔｅｒのカウント値が（ｃｏｕｔｅｒｍａｘ−１）と等しければ（ステップＳ３１２でＹｅｓ）、現在の制御区分における制御周期の回数がｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ回であるので、次のステップＳ３１３に進みＰｒｅｓｅｔ（図１４参照）を実行する。一方、ｃｏｕｎｔｅｒのカウント値が、（ｃｏｕｔｅｒｍａｘ−１）と等しくなければ（ステップＳ３１２でＮｏ）、現在の制御区分における制御周期の回数がｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ回に満たないので、ステップＳ３１９に進み、ｃｏｕｎｔｅｒに１を加えて図１２の処理を終了する。 If the counter count value is equal to (countermax-1) (Yes in step S312), the number of control cycles in the current control section is countermax times, so the process proceeds to the next step S313 to execute Preset (see FIG. 14). To do. On the other hand, if the count value of counter is not equal to (countermax-1) (No in step S312), the number of control cycles in the current control section is less than countermax, so the process proceeds to step S319 and 1 is set in counter. In addition, the process of FIG.
ＭＰＰＴモードによる制御は、ステップＳ３１３から開始される。先のステップＳ３１２から分かるように、ｍｏｄｅ＝１、即ち、ＭＰＰＴモードでの制御周期が続いても、それがｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ回続いて１制御区分が満了する毎にステップＳ３１３からのＭＰＰＴモードの制御を実行する訳である。 Control in the MPPT mode is started from step S313. As can be seen from the previous step S312, even if mode = 1, that is, the control period in the MPPT mode continues, the control in the MPPT mode from the step S313 is executed every time when one control section expires after countermax times. That is why.
ステップＳ３１３は、上記のようにＰｒｅｓｅｔ（図１４参照）を行うが、この場合、ｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ回の制御周期を満了した段階の制御区分を現在の制御区分としてＰｒｅｓｅｔの処理を行う。次のステップＳ３１４では、ｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ回の制御周期を満了したので、ｃｏｕｎｔｅｒに「０」を代入してリセットを行う。 In step S313, Preset (see FIG. 14) is performed as described above. In this case, the Preset processing is performed with the control section at the stage where the countermax number of control cycles have expired as the current control section. In the next step S314, since the countermax number of control cycles has expired, “0” is substituted for counter and reset is performed.
次のステップＳ３１５では、現在と前回の制御区分における入力電圧の目標値Ｖｉｎ１とＶｉｎ２の大小の比較、および、現在と前回の制御区分における出力電力Ｐｏｕｔ１とＰｏｕｔ２の大小の比較をそれぞれ行う。 In the next step S315, the input voltage target values Vin1 and Vin2 in the current and previous control sections are compared in magnitude, and the output powers Pout1 and Pout2 in the current and previous control sections are compared in magnitude.
入力電圧Ｖｉｎの目標値が大きくなり出力電力Ｐｏｕｔが大きくなった場合（ステップＳ３１５の上段の論理式が成立する場合）、あるいは入力電圧Ｖｉｎの目標値が小さくなり出力電力Ｐｏｕｔが小さくなった場合（同下段の論理式が成立する場合）には、いずれも入力電圧Ｖｉｎが、図２で示す最大電力動作点の電圧Ｖ２よりも低い電圧で動作していると判断されるため、入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎｒｅｆを高くして最大電力動作点に近づけるためにステップＳ３１６に進む。それ以外の場合（ステップＳ３１５でＮｏ）は、図２で示す最大電力動作点の電圧Ｖ２よりも高い電圧で動作していると判断されるため、入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎｒｅｆを低くして最大電力動作点に近づけるためにステップＳ３１７に進む。 When the target value of the input voltage Vin increases and the output power Pout increases (when the upper logical expression of Step S315 is satisfied), or when the target value of the input voltage Vin decreases and the output power Pout decreases ( 2), the input voltage Vin is determined to be operating at a voltage lower than the voltage V2 at the maximum power operating point shown in FIG. The process proceeds to step S316 in order to increase the target value Vinref to approach the maximum power operating point. In other cases (No in step S315), since it is determined that the device is operating at a voltage higher than the voltage V2 at the maximum power operating point shown in FIG. 2, the target value Vinref of the input voltage Vin is lowered to the maximum. In order to approach the power operating point, the process proceeds to step S317.
ステップＳ３１６では、入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎｒｅｆを高く設定するために、このＶｉｎｒｅｆに変化量ΔＶｉｎを加える。一方、ステップＳ３１７では、入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎｒｅｆを低く設定するために、このＶｉｎｒｅｆから変化量ΔＶｉｎを引いている。次のステップＳ３１８では、ＭＰＰＴモードからＣＶモードに切り替わったときに入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎｒｅｆが急変しないように、ＣＶモード時のＰＩ制御の積分項Ｉａを計算しておく。 In step S316, in order to set the target value Vinref of the input voltage Vin high, a change amount ΔVin is added to this Vinref. On the other hand, in step S317, in order to set the target value Vinref of the input voltage Vin low, the change amount ΔVin is subtracted from this Vinref. In the next step S318, the integral term Ia of the PI control in the CV mode is calculated so that the target value Vinref of the input voltage Vin does not change suddenly when the MPPT mode is switched to the CV mode.
一方、先のステップＳ３１１でＮｏと判定された場合には、ｍｏｄｅ＝２、即ち、ＲＶモードで制御していることになるので、次に、ステップＳ３２１に進む。このステップＳ３２１では、図２の最大電力動作点の電圧Ｖ２よりも高電圧側で動作させているので、低電圧側に復帰させるためにＶｉｎｒｅｆからΔＶｉｎを引いている。次いで、ステップＳ３２２では、ＲＶモードからＣＶモードに切り替わったときに入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎｒｅｆが急変しないように、ＣＶモード時のＰＩ制御の積分項Ｉａを計算しておく。 On the other hand, if it is determined No in the previous step S311, it is controlled in mode = 2, that is, in the RV mode, so the process proceeds to step S321. In step S321, since the operation is performed on the higher voltage side than the voltage V2 at the maximum power operating point in FIG. 2, ΔVin is subtracted from Vinref in order to return to the lower voltage side. Next, in step S322, an integral term Ia for PI control in the CV mode is calculated so that the target value Vinref of the input voltage Vin does not change suddenly when the mode is switched from the RV mode to the CV mode.
以上で説明した、図１１に示したステップ群Ｔ４による処理、および図１２に示したステップ群Ｔ５による処理により、ＣＶモード、ＭＰＰＴモード、ＲＶモードそれぞれの場合における、入力電圧Ｖｉｎの目標値Ｖｉｎｒｅｆが求まるので、これらの目標値Ｖｉｎｒｅｆから図１３のフローチャートに示すステップ群Ｔ６の処理により、式（１）に示すオンデューティ比ｄを演算する。以下、図１３のフローチャートに示すステップ群Ｔ６の処理の詳細について説明する。 The target value Vinref of the input voltage Vin in each of the CV mode, the MPPT mode, and the RV mode is obtained by the processing by the step group T4 shown in FIG. 11 and the processing by the step group T5 shown in FIG. Therefore, the on-duty ratio d shown in the equation (1) is calculated from these target values Vinref by the processing of the step group T6 shown in the flowchart of FIG. Hereinafter, details of the process of step group T6 shown in the flowchart of FIG. 13 will be described.
まず、ステップＳ４０１、Ｓ４０２では、Ｖｉｎｒｅｆが、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧許容値Ｖｉｎｍａｘを越えないようにリミット処理を行う。続いて、ステップＳ４０３、Ｓ４０４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３として、この実施の形態１では図４に示す降圧チョッパを採用していることを考慮し、ＶｉｎｒｅｆがＶｏｕｔｒｅｆを越えないようにリミット処理を行う。続いて、ステップＳ４０５では、ＶｏｕｔｒｅｆとＶｉｎｒｅｆとから、式（１）に基づき、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティ比ｄを求める。 First, in steps S401 and S402, limit processing is performed so that Vinref does not exceed the input voltage allowable value Vinmax of the DC / DC converter 3. Subsequently, in steps S403 and S404, considering that the step-down chopper shown in FIG. 4 is adopted as the DC / DC converter 3 in the first embodiment, limit processing is performed so that Vinref does not exceed Voutref. . Subsequently, in step S405, the on-duty ratio d of the switching element Q1 is obtained from Voutref and Vinref based on Expression (1).
以上のように、この発明の実施の形態１における電力変換装置は、交流発電機１の出力電力−出力電圧特性における動作点が最大電力動作点の電圧Ｖ２近傍にあるときは動作点をこの最大電力動作点に追従させるＭＰＰＴモードにより、また、動作点が最大電力動作点から離れて動作許容範囲内にあるときには負荷４への出力電圧を所定の目標値に追従させるＣＶモードに、また、動作許容範囲外にあるときには動作点を動作許容範囲内まで復帰させるＲＶモードにより、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ３の入出力電圧を制御し、かつ、ＭＰＰＴモードにおける追従制御の応答速度をＣＶモードおよびＲＶモードにおける追従制御の応答速度より低く設定しているので、負荷４の変動に対しても高速で応答して負荷電圧を一定に保つことができる。
As described above, the power conversion device according to
また、ＭＰＰＴモードの制御は、ｃｏｕｎｔｅｒｍａｘ回分の制御周期に相当する制御区分毎に求めた平均化データに基づく比較的遅い応答で最大電力動作点追従の制御を行うので、入力電流Ｉｉｎに含まれる脈動成分の影響を受けずに安定確実な制御特性が得られる。 In addition, the MPPT mode control performs maximum power operating point tracking with a relatively slow response based on averaged data obtained for each control section corresponding to the control cycle of countermax times, so that the pulsation included in the input current Iin Stable and reliable control characteristics can be obtained without being affected by the components.
さらに、ＭＰＰＴモードで動作中に交流発電機１の運転状況が変わり、これに伴って交流発電機１の出力電力−出力電圧特性が変化し、その変化後の特性における動作点が最大電力動作点から離れたときには、図１０のフローチャートで示したステップ群Ｔ３の処理により、その特性変化を検知して動作許容範囲内ならＣＶモードに、また、動作許容範囲外ならばＲＶモードにそれぞれ切り替えるので、交流発電機１の運転状況の変化に対する制御応答性を改善することができる。
Further, the operation status of the
なお、この実施の形態１では、図２で示す最大電力動作点の電圧Ｖ２以下の電圧を動作許容範囲として、Ｖ２より低い場合をＣＶモード、Ｖ２より高い場合をＲＶモードに設定するとしていたが、その他の組み合わせでもこの方法でＭＰＰＴモードからその他のモードへ切り替えることができる。 In the first embodiment, the voltage lower than V2 at the maximum power operating point shown in FIG. 2 is set as the allowable operation range, and the voltage lower than V2 is set to the CV mode and the voltage higher than V2 is set to the RV mode. Even in other combinations, the MPPT mode can be switched to another mode in this manner.
また、この発明は上記の実施の形態１の構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の変形を加えたり、一部を省略したりすることが可能である。 Further, the present invention is not limited to the configuration of the first embodiment described above, and various modifications can be made or a part thereof can be omitted without departing from the spirit of the present invention. .
１ 交流発電機、２ ダイオード整流器、３ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４ 負荷、
５ 制御回路、６ 原動機。
1 AC generator, 2 diode rectifier, 3 DC / DC converter, 4 load,
5 Control circuit, 6 prime mover.
Claims (7)
上記交流発電機は、回転速度の変動を伴う原動機により回転駆動され、一定の回転速度においては、その出力端が短絡／開放されそれぞれ出力電力が０となる短絡時動作点と開放時動作点との間に上記出力電力が最大となる最大電力動作点を有する出力電力−出力電圧特性を有するものであり、
上記制御手段は、上記交流発電機の上記出力電力−出力電圧特性における動作点が上記最大電力動作点の近傍にあるときは上記動作点を上記最大電力動作点に追従させるＭＰＰＴモードにより、また、上記動作点が上記最大電力動作点から離れて動作許容範囲の内にあるときには上記負荷への出力電圧を所定の目標値に追従させるＣＶモードにより、また、上記動作許容範囲から外れているときには上記動作点を上記動作許容範囲の内まで復帰させるＲＶモードにより、それぞれ上記ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力電圧を制御し、かつ、上記ＭＰＰＴモードにおける追従制御の応答速度を、上記ＣＶモードおよび上記ＲＶモードにおける追従制御の応答速度より低く設定しており、
さらに、上記制御手段は、上記ＭＰＰＴモードで動作中に上記交流発電機の運転状況が変わり、これに伴って交流発電機の上記出力電力−出力電圧特性が変化したことを検知して、変化後の上記出力電力−出力電圧特性における動作点が上記動作許容範囲の内なら上記ＣＶモードに、また、上記動作許容範囲から外れているときには上記ＲＶモードにそれぞれ切り替えるようにした電力変換装置。 A rectifier that rectifies an AC output from an AC generator, a DC / DC converter that converts a DC output including a pulsating component from the rectifier into a DC voltage and supplies the load to a load, and a control unit that controls the DC / DC converter. ,
The AC generator is rotationally driven by a prime mover accompanied by fluctuations in rotational speed, and at a constant rotational speed, an operating point at the time of short circuit and an operating point at the time of open circuit at which the output terminal is short-circuited / opened and the output power is 0 respectively. Having an output power-output voltage characteristic having a maximum power operating point at which the output power is maximized during
When the operating point in the output power-output voltage characteristic of the AC generator is in the vicinity of the maximum power operating point, the control means is in an MPPT mode that causes the operating point to follow the maximum power operating point; above when the operating point by CV mode to follow the output voltage to the load to a predetermined target value when in the out of operation allowable range away from the maximum power operating point, also, that is out of the allowable operating range the operating point RV mode to return to the inside of the allowable operating range, respectively to control the input and output voltage of the DC / DC converter, and the response speed of the tracking control in the MPPT mode, the CV mode and the RV mode Is set lower than the response speed of follow-up control in
Further, the control means detects that the operation status of the alternator has changed during operation in the MPPT mode, and the output power-output voltage characteristic of the alternator has changed accordingly. A power converter that switches to the CV mode when the operating point in the output power-output voltage characteristics is within the allowable operating range , and switches to the RV mode when the operating point is out of the allowable operating range.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013169364A JP6076221B2 (en) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013169364A JP6076221B2 (en) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Power converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015039259A JP2015039259A (en) | 2015-02-26 |
| JP6076221B2 true JP6076221B2 (en) | 2017-02-08 |
Family
ID=52632015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013169364A Active JP6076221B2 (en) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Power converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6076221B2 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3373882B2 (en) * | 1993-03-09 | 2003-02-04 | 三洋電機株式会社 | Solar cell power supply and control method thereof |
| JP3394996B2 (en) * | 2001-03-09 | 2003-04-07 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Maximum power operating point tracking method and device |
| JP3823785B2 (en) * | 2001-09-07 | 2006-09-20 | 松下電工株式会社 | Solar cell maximum power control method |
| TW201202886A (en) * | 2010-07-15 | 2012-01-16 | Novatek Microelectronics Corp | Power control device and method thereof |
| CN103563242B (en) * | 2011-05-24 | 2016-08-17 | 三菱电机株式会社 | Electric power supply system |
| WO2013115090A1 (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | 三洋電機株式会社 | Power conversion device |
-
2013
- 2013-08-19 JP JP2013169364A patent/JP6076221B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015039259A (en) | 2015-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7248593B2 (en) | Surplus power extraction method and system | |
| JP4796974B2 (en) | Hybrid system of wind power generator and power storage device, wind power generation system, power control device | |
| US20170110880A1 (en) | Non-linear droop control | |
| US8058850B2 (en) | Overload control of an electric power generation system with unknown availability of mechanical power capacity | |
| CA2826330C (en) | Control arrangement and method for regulating the output voltage of a dc source power converter connected to a multi-source dc system | |
| KR20160005755A (en) | Method for feeding electric power into an electric power supply system | |
| JP5636412B2 (en) | Wind power generation system and excitation synchronous generator control method thereof | |
| US10840729B2 (en) | Method and system for operating a DC-DC converter of an electrical system to distribute a load | |
| JP5915619B2 (en) | Photovoltaic power generation device and control method of solar power generation device | |
| CN107742902B (en) | Multi-path MPPT input mode judgment method for photovoltaic inverter | |
| JP6426014B2 (en) | Bidirectional inverter and storage system using the same | |
| JP6232912B2 (en) | Power conditioner for photovoltaic power generation | |
| EP3247018A1 (en) | Control device for inverter | |
| JP6076221B2 (en) | Power converter | |
| JP6817565B2 (en) | Power converter, power conversion system | |
| CN114665783A (en) | Motor control method and control device, motor controller, and storage medium | |
| JP6390259B2 (en) | Charge / discharge control device and charge / discharge control method | |
| JP2017046532A (en) | Power control system, power control method, control method determination device, control method determination method and program | |
| JP5851319B2 (en) | Power converter | |
| JP6618870B2 (en) | Power conversion device for solar power generation, control method, and solar power generation system | |
| JP2016223368A (en) | Hydraulic power generation system | |
| CN114865614B (en) | Direct current micro-grid system | |
| JP6351200B2 (en) | Power supply system | |
| JP7080644B2 (en) | Charge control device and charge control method | |
| CN109327023B (en) | DC/DC parallel operation output adjusting method and system thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151013 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160825 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160906 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161014 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161213 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170110 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6076221 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |