JP6146902B2 - Power supply - Google Patents

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JP6146902B2 JP2013160865A JP2013160865A JP6146902B2 JP 6146902 B2 JP6146902 B2 JP 6146902B2 JP 2013160865 A JP2013160865 A JP 2013160865A JP 2013160865 A JP2013160865 A JP 2013160865A JP 6146902 B2 JP6146902 B2 JP 6146902B2
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博文 松尾
博文 松尾
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Description

本発明は、電力供給装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply device.

近年、地球温暖化を防止する観点から太陽光や風力を用いて発電する分散型電源に対する期待が増大している。分散型電源とは電力供給の一形態であり、比較的小規模な発電装置を消費地近くに分散配置して電力の供給をおこなう方式のことである。太陽光を用いる太陽電池、風力を用いる風力発電機は、発電電力が環境に大きく左右されるという特徴がある。このような自然環境依存性が高い分散型電源で発電した電力は、電力を受け取る対象(受電対象)に対して送電される。受電対象は、交流電力系統、直流電力系統、家庭用電気機器、産業機器がある。交流電力系統は従来からの社会インフラである。交流電力系統と分散型電源との関係は近年深まっており、分散型電源からの電力を交流電力系統を介して買取る制度が現在推進されている。直流電力系統は将来の社会インフラとしての期待が高まっている。電気機器(家庭用電気機器、産業機器等)の分野では、高性能化、小型化の要請の結果、半導体を用いたスイッチング電源回路および電動機のインバータ制御技術が普及しており、最新の電気機器の多くは交流電力のみならず直流電力でも動作する。   In recent years, expectations for distributed power sources that generate power using sunlight or wind power are increasing from the viewpoint of preventing global warming. A distributed power source is a form of power supply, and is a method of supplying power by distributing relatively small power generators near a consumption area. Solar batteries that use sunlight and wind power generators that use wind power are characterized in that the generated power is greatly influenced by the environment. The electric power generated by such a distributed power source that is highly dependent on the natural environment is transmitted to a target that receives power (a power receiving target). The power receiving targets include an AC power system, a DC power system, household electrical equipment, and industrial equipment. The AC power system is a conventional social infrastructure. In recent years, the relationship between the AC power system and the distributed power source has been deepened, and a system for purchasing power from the distributed power source via the AC power system is currently being promoted. The DC power system is expected to become a future social infrastructure. In the field of electrical equipment (household electrical equipment, industrial equipment, etc.), as a result of requests for higher performance and miniaturization, switching power supply circuits using semiconductors and inverter control technology for motors have become widespread. Most of them operate not only with AC power but also with DC power.

一方、地球人口の増大とともに年々、消費電力量は増大している。これに対処する方法として、大型の発電所と損失の大きい送電網に頼るよりは、消費地近くの分散型電源からの電力の活用がより有効であるとする提案がある。また、電力機器の電力効率を向上させて電力損失を低減することが、消費電力量の増大に対処する良策であるとの提案もある。   On the other hand, the amount of power consumption is increasing year by year as the global population increases. As a way to deal with this, there is a proposal that it is more effective to use power from a distributed power source near the consumption area than to rely on a large power plant and a lossy power grid. There is also a proposal that improving the power efficiency of power equipment to reduce power loss is a good measure to cope with an increase in power consumption.

分散型電源に関係する従来の技術としては、太陽電池と交流電源系統との間にパワーコンディショナを介在させ、このパワーコンディショナの出力を日射量の多少にかかわらず電力を安定制御する技術が提案されている(特許文献1を参照)。また、複数の入力電源を効率よく単一出力として取り出すことができ、しかも入力電源の加算方法と制御方法の自由度が大きいDC−DCコンバータの技術が提案されている(特許文献2を参照)。   As a conventional technology related to the distributed power source, there is a technology for interposing a power conditioner between the solar cell and the AC power supply system, and controlling the power of the power conditioner stably regardless of the amount of solar radiation. It has been proposed (see Patent Document 1). In addition, a DC-DC converter technique has been proposed in which a plurality of input power supplies can be efficiently extracted as a single output and the input power addition method and control method have a high degree of freedom (see Patent Document 2). .

特開2002−271995号公報JP 2002-271995 A 特開平5−268765号公報JP-A-5-268765

上述したように分散型電源からの電力の活用に大きな期待が生まれている反面、分散型電源は、自然環境に応じて発電電力量が大きく変動するという問題がある。従って発電電力量が安定しない分散型電源と、受電対象との間に介在するインターフェイスである電力供給装置の性能が不十分であると分散型電源からの電力を有効に活用できない。すなわち、電力供給装置の電力効率が悪いと無駄に電力が損失される。そこで、分散型電源で発電した電力を効率よく、受電対象に供給する技術が切望されている。   As described above, great expectations have been placed on the utilization of electric power from the distributed power source, but the distributed power source has a problem that the amount of generated power varies greatly depending on the natural environment. Therefore, the power from the distributed power source cannot be effectively utilized if the performance of the distributed power source in which the amount of generated power is not stable and the power supply device that is an interface interposed between the power receiving targets is insufficient. That is, if the power supply device has poor power efficiency, power is wasted. Thus, a technology for efficiently supplying the power generated by the distributed power source to the power receiving target is eagerly desired.

本発明は、かかる課題を解決し、分散型電源と受電対象との間に介在する効率が高い電力供給装置を提供する。   The present invention solves this problem and provides a highly efficient power supply apparatus that is interposed between a distributed power source and a power receiving target.

本発明の電力供給装置は、自然環境に応じて発電電力が変化する分散型電源と前記分散型電源からの電力の供給がない場合においても少なくとも所定時間の間は所定電力を供給し続けても両端の電圧が所定電圧までは減少しない静電容量を有するコンデンサとの並列接続回路に入力側を接続して入力電力を入力し、出力側を受電対象に接続して出力電力を出力する電力供給装置であって、前記電力供給装置は、前記入力側に接続されるスイッチ部と、前記スイッチ部によって断続された電力を入力する1次巻線と前記出力側に接続される2次巻線とを有する電力トランスと、前記スイッチ部のスイッチの導通・切断を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記入力側の入力電圧が所定最低入力電圧以上である場合に前記スイッチの導通時間を制御し前記2次巻線から得られる出力電力を前記受電対象に対して供給する電力供給処理を開始し、前記スイッチ部の伝送する伝送電力が前記所定電力未満である場合に前記スイッチを切断して前記電力供給処理を停止する。   The power supply device according to the present invention may continue to supply predetermined power for at least a predetermined time even when there is no distributed power source in which generated power varies depending on the natural environment and power from the distributed power source is not supplied. Power supply that connects the input side to a parallel connection circuit with a capacitor that has a capacitance that does not decrease the voltage at both ends to a predetermined voltage, inputs the input power, and connects the output side to the power receiving target and outputs the output power The power supply device includes a switch unit connected to the input side, a primary winding for inputting power interrupted by the switch unit, and a secondary winding connected to the output side. And a control unit that controls conduction / disconnection of the switch of the switch unit, and the control unit conducts the switch when the input voltage on the input side is equal to or higher than a predetermined minimum input voltage. A power supply process for controlling the interval and supplying output power obtained from the secondary winding to the power receiving target, and when the transmission power transmitted by the switch unit is less than the predetermined power, Disconnect and stop the power supply process.

本発明の電力供給装置によれば、スイッチ部の伝送する伝送電力が所定電力未満である場合にスイッチを切断して電力供給処理を停止するので高効率で動作し、電力損失が少ない。   According to the power supply apparatus of the present invention, when the transmission power transmitted by the switch unit is less than the predetermined power, the switch is disconnected and the power supply process is stopped, so that the power supply process is performed and the power loss is small.

第1の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment. 制御部のブロック図である。It is a block diagram of a control part. 第1の実施形態のスイッチ部の動作を中心に説明するタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining the operation of the switch unit according to the first embodiment. 電力供給装置が交流電力系統に対して電力を供給する際の入力電力と効率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between input electric power and efficiency at the time of an electric power supply apparatus supplying electric power with respect to an alternating current power grid | system. 第1の実施形態の電力供給装置の制御部の中央演算装置がおこなう処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which the central processing unit of the control part of the electric power supply apparatus of 1st Embodiment performs. 第1の実施形態の電力供給装置の第1の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Example of the electric power supply apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の電力供給装置の第2の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Example of the electric power supply apparatus of 1st Embodiment. 第2の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment. 第2の実施形態の第1の電力供給ブロックのスイッチ部および第2の電力供給ブロックのスイッチ部の動作を中心に説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining focusing on operation of a switch part of the 1st power supply block of a 2nd embodiment, and a switch part of the 2nd power supply block. 第2の実施形態の電力供給装置の制御部の中央演算装置がおこなう処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which the central processing unit of the control part of the electric power supply apparatus of 2nd Embodiment performs. 第2の実施形態の変形を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation of 2nd Embodiment. 第3の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment. 第3実施形態のスイッチ部の動作を中心に説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining focusing on operation of a switch part of a 3rd embodiment. 第3の実施形態の変形を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の別の変形を示す図である。It is a figure which shows another modification of 3rd Embodiment. 第4の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 4th Embodiment. 第4の実施形態の電力供給装置の制御部の中央演算装置がおこなう処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which the central processing unit of the control part of the electric power supply apparatus of 4th Embodiment performs. 第4の実施形態の変形を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation of 4th Embodiment. 第4の実施形態の別の変形を示す図である。It is a figure which shows another modification of 4th Embodiment. 第5の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 5th Embodiment. 第5の実施形態の変形を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation of 5th Embodiment. 第6の実施形態を示す図である。It is a figure which shows 6th Embodiment. 第6の実施形態の電力供給装置の制御部の中央演算装置がおこなう処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which the central processing unit of the control part of the electric power supply apparatus of 6th Embodiment performs. 第6の実施形態の変形を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation of 6th Embodiment. 第6の実施形態の変形の電力供給装置の制御部の中央演算装置がおこなう処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which the central processing unit of the control part of the electric power supply apparatus of the deformation | transformation of 6th Embodiment performs. 1次側回路についての実施形態の変形である。It is a modification of the embodiment for the primary side circuit. 1次側回路についての実施形態の別の変形である。It is another modification of the embodiment for the primary side circuit. 実施形態の2次側の電流センサを示す図である。It is a figure which shows the current sensor of the secondary side of embodiment. 実施形態の効率演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the efficiency calculation process of embodiment.

本発明の実施形態の電源装置は、自然環境に応じて発電電力が変化する分散型電源と分散型電源からの電力の供給がない場合においても少なくとも所定時間の間は所定電力を供給し続けても両端の電圧が所定電圧までは減少しない静電容量を有するコンデンサとの並列接続回路に入力側を接続して入力電力を入力し、出力側を受電対象に接続して出力電力を出力する電力供給装置である。電力供給装置は、入力側に接続されるスイッチ部と、スイッチ部によって断続された電力を入力する1次巻線と出力側に接続される2次巻線とを有する電力トランスと、スイッチ部のスイッチの導通・切断を制御する制御部と、を備える。制御部は、電力供給装置の入力側の電圧である入力電圧が所定最低入力電圧以上である場合にスイッチの導通時間を制御し2次巻線から得られる出力電力を受電対象に対して供給する電力供給処理を開始し、スイッチ部の伝送する伝送電力が所定電力未満である場合にスイッチを切断して電力供給処理を停止する(すべての実施形態)。   The power supply device according to the embodiment of the present invention continues to supply predetermined power for at least a predetermined time even when there is no supply of power from the distributed power source and the distributed power source in which generated power changes according to the natural environment. In addition, the input side is connected to a parallel connection circuit with a capacitor having a capacitance that does not decrease the voltage at both ends to a predetermined voltage, the input power is input, the output side is connected to the power receiving target, and the output power is output. It is a supply device. The power supply device includes: a switch unit connected to the input side; a power transformer having a primary winding that inputs power interrupted by the switch unit; and a secondary winding connected to the output side; And a control unit that controls conduction / disconnection of the switch. The control unit controls the switch conduction time when the input voltage, which is the voltage on the input side of the power supply device, is equal to or higher than the predetermined minimum input voltage, and supplies output power obtained from the secondary winding to the power receiving target. The power supply process is started, and when the transmission power transmitted by the switch unit is less than the predetermined power, the switch is disconnected and the power supply process is stopped (all embodiments).

また、電力供給装置は、複数個のスイッチ部と、複数個の1次巻線を有するようにしても良い。この場合には、分散型電源と電気二重層コンデンサとを複数個備え、各々の分散型電源と各々の電気二重層コンデンサとを並列接続し、各々のスイッチ部の入力側に電力を供給する。制御部は、入力電圧が所定最低入力電圧以上である、複数個の中の一のスイッチ部のみを選択する選択処理をおこない、電力供給処理を開始し、伝送電力が所定電力未満となったときに電力供給装置における電力供給処理を停止した後に、再び、選択処理に戻る一連の処理を繰り返す(第2の実施形態、第2の実施形態の変形、第3の実施形態の変形、第3の実施形態の別の変形、第4の実施形態の変形、第5の実施形態の変形、第6の実施形態の変形)。   In addition, the power supply device may include a plurality of switch units and a plurality of primary windings. In this case, a plurality of distributed power sources and electric double layer capacitors are provided, and each distributed power source and each electric double layer capacitor are connected in parallel to supply power to the input side of each switch unit. The control unit performs a selection process for selecting only one of the plurality of switch units whose input voltage is equal to or higher than the predetermined minimum input voltage, starts the power supply process, and the transmission power becomes less than the predetermined power Then, after stopping the power supply process in the power supply device, a series of processes returning to the selection process is repeated again (second embodiment, second embodiment modification, third embodiment modification, third process Another modification of the embodiment, a modification of the fourth embodiment, a modification of the fifth embodiment, a modification of the sixth embodiment).

また、制御部は、所定電力の大きさを制御して入力電圧を定格電圧の範囲内の任意の電圧としても良い(第1の実施形態、第2の実施形態、第2の実施形態の変形、第3の実施形態、第3の実施形態の変形、第3の実施形態の別の変形、第4の実施形態、第4の実施形態の変形、第4の実施形態の別の変形、第5の実施形態、第5の実施形態の変形)。   The control unit may control the magnitude of the predetermined power to set the input voltage to an arbitrary voltage within the range of the rated voltage (a modification of the first embodiment, the second embodiment, and the second embodiment). , Third embodiment, modification of third embodiment, another modification of third embodiment, fourth embodiment, modification of fourth embodiment, another modification of fourth embodiment, 5 embodiment, a modification of the fifth embodiment).

受電対象は、交流電力系統であっても良く、制御部は、電力供給装置から供給する電流を交流電圧系統の電圧の相似形とする制御をしても良い(第1の実施形態、第2の実施形態、第2の実施形態の変形、第3の実施形態、第3の実施形態の変形、第3の実施形態の別の変形)。   The power receiving target may be an AC power system, and the control unit may control the current supplied from the power supply apparatus to be similar to the voltage of the AC voltage system (first embodiment, second embodiment). Embodiment, Modification of Second Embodiment, Third Embodiment, Modification of Third Embodiment, Another Modification of Third Embodiment).

受電対象は、直流電力系統であっても良く(第4の実施形態、第4の実施形態の変形、第4の実施形態の別の変形)、並列接続される直流負荷と蓄電器とであっても良い(第5の実施形態、第5の実施形態の変形)。   The power receiving target may be a DC power system (fourth embodiment, a modification of the fourth embodiment, another modification of the fourth embodiment), and a DC load and a capacitor connected in parallel. (5th Embodiment, modification of 5th Embodiment).

また、受電対象は、直流負荷であっても良く、制御部は、負荷に供給する出力電圧を所定直流電圧とする制御をしても良い(第6の実施形態、第6の実施形態の変形)。   Further, the power receiving target may be a DC load, and the control unit may perform control so that the output voltage supplied to the load is a predetermined DC voltage (sixth embodiment, modification of the sixth embodiment). ).

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態を示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment.

第1の実施形態の電力供給装置である電力供給装置1は、図1において、分散型電源10と交流電力系統60を除く構成部である。電力供給装置1は、分散型電源10で得られる電力を交流電力系統60に対して供給する。   The power supply device 1 that is the power supply device of the first embodiment is a component excluding the distributed power source 10 and the AC power system 60 in FIG. 1. The power supply device 1 supplies power obtained by the distributed power supply 10 to the AC power system 60.

ここで、分散型電源10は、主として自然エネルギを電力に変換する電源であり、例えば、太陽電池、風力発電機である。太陽電池、風力発電機等を用いる分散型電源10の特徴は、交流電力系統60に対して供給可能な発電電力量が、自然環境に依存することである。例えば、分散型電源10が太陽電池である場合には、発電電力量は太陽電池に照射される太陽光量に依存する。太陽光量は長期的には季節(日照時間、太陽光の太陽電池のパネルに対する入射角度)、短期的には日毎、時間毎の雲の量に依存する。また、分散型電源10が風力発電機である場合には、発電電力量は風力発電機を回転させる風量に依存する。風量は、長期的には季節(季節特有の気圧配置)、短期的には日毎、時間毎の局地的な風量に依存する。   Here, the distributed power source 10 is a power source that mainly converts natural energy into power, and is, for example, a solar cell or a wind power generator. A feature of the distributed power source 10 using solar cells, wind power generators, and the like is that the amount of generated power that can be supplied to the AC power system 60 depends on the natural environment. For example, when the distributed power source 10 is a solar cell, the amount of generated power depends on the amount of sunlight irradiated to the solar cell. The amount of sunlight depends on the season (sunshine hours, the incident angle of sunlight on the solar cell panel) in the long term, and the amount of clouds per day and hour in the short term. When the distributed power source 10 is a wind power generator, the amount of generated power depends on the amount of air that rotates the wind power generator. The air volume depends on the season (season-specific atmospheric pressure arrangement) in the long term, and the local air volume on a daily and hourly basis in the short term.

交流電力系統60は、例えば、一般家庭で使用する単相100Vの商用の交流電力系統である。交流電力系統60の特徴は、大電力送電網と大容量の交流発電機61を備える点である。交流発電機61は柱上トランスなどの複数のトランスを介して送電線の送電側の端末に備えられる。電力供給装置1と交流電力系統60の接続点において、送電網は、例えば、分散型電源10の1000倍以上の巨大な電力供給能力を有する。従って、分散型電源10から交流電力系統60に対して供給する電力量を分散型電源10の側で変化させたとしても、交流電力系統60に接続される図示しない他の機器および交流発電機61にほとんど影響を与えない。   The AC power system 60 is, for example, a single-phase 100V commercial AC power system used in general households. A feature of the AC power system 60 is that it includes a large power transmission network and a large capacity AC generator 61. The AC generator 61 is provided in a terminal on the power transmission side of the power transmission line via a plurality of transformers such as pole transformers. At the connection point between the power supply device 1 and the AC power system 60, the power transmission network has a huge power supply capability that is 1000 times or more that of the distributed power source 10, for example. Therefore, even if the amount of power supplied from the distributed power source 10 to the AC power system 60 is changed on the distributed power source 10 side, other devices (not shown) connected to the AC power system 60 and the AC generator 61 are not shown. Has little effect on

(第1の実施形態の電力供給装置の構成)
第1の実施形態の電力供給装置1は、電流センサ36とスイッチ部30aと電力トランス40aと制御部50とインダクタ35と電圧センストランス55とを備える。
(Configuration of the power supply device of the first embodiment)
The power supply device 1 according to the first embodiment includes a current sensor 36, a switch unit 30a, a power transformer 40a, a control unit 50, an inductor 35, and a voltage sense transformer 55.

分散型電源10のスイッチ部30aの入力側は、電気二重層コンデンサ20aに対して並列に接続される。スイッチ部30aの出力側は、インダクタ35を介して電力トランス40aの1次側巻線Nに並列に接続される。制御部50aは、電気二重層コンデンサの両端に発生する入力電圧VIN、電力供給装置1の入力側に流れる入力電流IIN、および交流電力系統電圧信号SVACを入力し、これらに基づいてスイッチ制御信号CSないしスイッチ制御信号CSを出力してスイッチ部30aを制御する。そして、電力トランス40aの2次側巻線Nを交流電力系統60に対して並列に接続して、2次巻線側電流Iを交流電力系統60に供給する。 The input side of the switch unit 30a of the distributed power supply 10 is connected in parallel to the electric double layer capacitor 20a. The output side of the switch section 30a, through the inductor 35 is connected in parallel to the primary winding N 1 of the power transformer 40a. The control unit 50a inputs an input voltage V IN generated at both ends of the electric double layer capacitor, an input current I IN flowing to the input side of the power supply device 1, and an AC power system voltage signal SV AC , and switches based on these It outputs a control signal CS 1 to the switch control signal CS 4 for controlling the switch unit 30a. Then, the secondary winding N 2 of the power transformer 40 a is connected in parallel to the AC power system 60, and the secondary winding side current I 2 is supplied to the AC power system 60.

分散型電源10は、例えば、太陽電池、風力発電機である。太陽電池は電流源として機能し、風力発電機は電圧源として機能する点に若干の異なりはあるが、電力供給装置1の作用に大きな異なりはない。電流源であるか電圧源であるかによって作用に異なりが生じる点については個別に説明をする。   The distributed power source 10 is, for example, a solar cell or a wind power generator. Although the solar cell functions as a current source and the wind power generator functions as a voltage source, there is a slight difference, but the operation of the power supply device 1 is not significantly different. The difference in operation depending on whether it is a current source or a voltage source will be described individually.

電気二重層コンデンサ20aは、電気二重層と呼ばれる固体と液体との界面に正負の電荷が蓄えられることを利用したエネルギー蓄積・供給デバイスであり、小形でファラド(F)単位の静電容量が得られるコンデンサである。電流源である太陽電池から電気二重層コンデンサ20aへ電流が供給されると電気二重層コンデンサの両端の入力電圧VINは積算電流量に応じて上昇する。また、電圧源である風力発電機から電気二重層コンデンサ20aへ電流が供給されると入力電圧VINは最終的には風力発電機の発電電圧まで上昇する。そして、電気二重層コンデンサ20aに1/2×C×VIN (単位:ジュール)のエネルギが蓄えられる。ここで、Cは電気二重層コンデンサ20aの容量である。 The electric double layer capacitor 20a is an energy storage / supply device that uses the fact that positive and negative charges are stored at the interface between a solid and a liquid, called an electric double layer, and has a small capacitance of farad (F). Capacitor. When a current is supplied from the solar cell, which is a current source, to the electric double layer capacitor 20a, the input voltage VIN across the electric double layer capacitor increases in accordance with the accumulated current amount. Further, when current is supplied from the wind power generator, which is a voltage source, to the electric double layer capacitor 20a, the input voltage VIN eventually rises to the power generation voltage of the wind power generator. Then, energy of 1/2 × C × V IN 2 (unit: Joule) is stored in the electric double layer capacitor 20a. Here, C is the capacitance of the electric double layer capacitor 20a.

スイッチ部30aは、スイッチS、スイッチS、スイッチS、スイッチSを有する周知なるフルブリッジ接続である。以下の説明においては、まず、スイッチSないしスイッチSは、双方向に流れる電流を切断し、双方向に流れる電流を導通するスイッチであるとして説明する。 Switch section 30a switches S 1, switch S 2, switches S 3, is well known comprising a full bridge connection having a switch S 4. In the following description, first, it switches S 1 to switch S 4 is to cut the current flowing in both directions is described as a switch for conducting the current flowing in both directions.

電力トランス40aは、交流電力系統60の周波数である50Hz(ヘルツ)または60Hzの正弦波で使用可能なトランスである。電力トランス40aは、1次側巻線Nと2次側巻線Nとを備える。 The power transformer 40 a is a transformer that can be used with a 50 Hz (Hertz) or 60 Hz sine wave that is the frequency of the AC power system 60. Power transformer 40a is provided with a primary winding N 1 and the secondary winding N 2.

インダクタ35はスイッチ部30aで発生する50kHz(キロヘルツ)〜100kHzのスイッチング周波数成分を除去する高周波除去フィルタとして機能し、50Hzまたは60Hzに対してはインダクタとしてはほとんど機能しない。電圧センストランス55は、交流電力系統60と電力供給装置1とを分離して感電を防止するとともに、制御部50aで処理可能な電圧値の交流電力系統電圧信号SVACを発生するものである。電圧センストランス55は、1次側巻線SNと2次側巻線SNとを備える。 The inductor 35 functions as a high frequency rejection filter that removes a switching frequency component of 50 kHz (kilohertz) to 100 kHz generated in the switch unit 30a, and hardly functions as an inductor for 50 Hz or 60 Hz. The voltage sense transformer 55 separates the AC power system 60 and the power supply device 1 to prevent an electric shock and generates an AC power system voltage signal SV AC having a voltage value that can be processed by the control unit 50a. Voltage sensing transformer 55 has a primary winding SN 1 and the secondary winding SN 2.

図2は、制御部50aのブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram of the control unit 50a.

制御部50aは、中央演算装置(CPU: Central-Processing Unit)501、ラム(RAM)502、ロム(ROM)503、スイッチ部インターフェイス(I/O)504、2次側インターフェイス(I/O)505、入力電圧・電流インターフェイス(I/O)506、等の構成部を有しており、これらの各構成部は相互に情報のやり取りが可能となるようにバスラインに接続される。インターフェイス(I/O)504ないしインターフェイス(I/O)506の各インターフェイスは、入出力インターフェイスとして構成されているが、出力インターフェイスとしてのみ、または、入力インターフェイスとしてのみ使用することもできる。   The control unit 50a includes a central processing unit (CPU) 501, a RAM 502, a ROM 503, a switch interface (I / O) 504, and a secondary interface (I / O) 505. , The input voltage / current interface (I / O) 506, etc., and these components are connected to the bus line so that they can exchange information with each other. Each of the interfaces (I / O) 504 to (I / O) 506 is configured as an input / output interface, but can be used only as an output interface or only as an input interface.

制御部50aは、スイッチ制御信号CSによってスイッチSを制御し、スイッチ制御信号CSによってスイッチSを制御し、スイッチ制御信号CSによってスイッチSを制御し、スイッチ制御信号CSによってスイッチSを制御する。 Control unit 50a controls the switch S 1 by the switch control signal CS 1, and controls the switch S 2 by the switch control signal CS 2, and controls the switch S 3 by the switch control signal CS 3, the switch control signal CS 4 to control the switch S 4.

(第1の実施形態の電力供給装置の動作)
図3は、第1実施形態のスイッチ部30aの動作を中心に説明するタイミングチャートである。
(Operation of the power supply device of the first embodiment)
FIG. 3 is a timing chart illustrating mainly the operation of the switch unit 30a of the first embodiment.

図3は、スイッチSとスイッチSとスイッチSとスイッチSと電流センサ36で検出するトランス電流Iとトランス電流Iから検出する入力電流IINと入力電圧VINとの相互の関係を示す。図3の上段から順に、図3(a)はスイッチS、スイッチSが導通している時刻および時間、図3(b)はスイッチS、スイッチSが導通している時刻および時間を示し、長方形部分が導通している時間を表す。図3(c)はトランス電流Iを示し、図3(d)は入力電流IINを示し、図3(e)は電気二重層コンデンサ20aの両端の電圧である入力電圧VINを示す。図3(a)ないし図3(d)の各々の信号波形は、後述する制御部50aにおける処理によって生じる。ここで、2次巻線側電流I=(N/N)×トランス電流Iである。(N/N)は、1次側巻線Nの巻数Nと2次側巻線Nの巻数Nとの比である。 Figure 3 is a cross between the input current I IN and the input voltage V IN to be detected from the transformer current I T and the transformer current I T to be detected by the switch S 1 and switch S 2 and the switch S 3 and the switch S 4 and a current sensor 36 The relationship is shown. In order from the top of FIG. 3, FIG. 3A shows the time and time when the switch S 1 and the switch S 2 are conductive, and FIG. 3B shows the time and time when the switch S 3 and the switch S 4 are conductive. Represents the time during which the rectangular portion is conducting. FIG. 3 (c) shows a transformer current I T, FIG. 3 (d) shows the input current I IN, FIG. 3 (e) shows the input voltage V IN is a voltage across the electrical double layer capacitor 20a. Each of the signal waveforms in FIGS. 3A to 3D is generated by processing in the control unit 50a described later. Here, the secondary winding side current I 2 = (N 1 / N 2) is a × transformer current I T. (N 1 / N 2) is the ratio of number of turns N 1 of the primary winding N 1 and the number of turns N 2 of the secondary winding N 2.

導通している時間の1個を代表して導通時間τで表す。スイッチSないしスイッチSの導通・切断の繰り返し周期を周期Tで表す。周期Tは、例えば、スイッチング周波数が50kHzのときは20μsec、スイッチング周波数が100kHzのときの10μsecであり、実施形態においてはスイッチング周期は20μsecないし10μsecの範囲である。 The conduction time τ is representative of one of the conduction times. It represents a repeating cycle of conduction and cutting the switches S 1 to switch S 4 with a period T S. Period T S, for example, when the switching frequency is 50kHz is 10 .mu.sec when 20 .mu.sec, the switching frequency of 100kHz, the switching period in embodiments is in the range of from 20 .mu.sec 10 .mu.sec.

トランス電流Iは、インダクタ35がなければ図3(a)、図3(b)と同様の形状のパルス幅が変化する電流となるが、インダクタ35の作用により平滑化され正弦波となる。トランス電流Iは、後述する力率を1とする力率改善の処理の結果として交流電力系統60の電圧波形と同じ周期TACの正弦波の電流となる。周期TACは、例えば、交流電力系統60の周波数が50Hz(ヘルツ)のときは20msec(ミリ秒)、60Hzのときは16.67msecである。入力電流IINは、トランス電流Iの絶対値であり、一方向に流れる電流である。 If the inductor 35 is not provided, the transformer current IT is a current whose pulse width changes in the same shape as in FIGS. 3A and 3B, but is smoothed by the action of the inductor 35 to become a sine wave. The transformer current IT is a sine wave current having the same period T AC as the voltage waveform of the AC power system 60 as a result of a power factor improvement process with a power factor of 1 described later. The period T AC is, for example, 20 msec (milliseconds) when the frequency of the AC power system 60 is 50 Hz (hertz), and 16.67 msec when the frequency is 60 Hz. Input current I IN is the absolute value of the transformer current I T, is the current flowing in one direction.

実施形態において周期Tが20μsec、周期TACが20msecのときは、周期TAC/周期T=1000(個)、周期TAC/2に対して500(個)の周期Tが対応する。よって、周期TAC/2の間に500個のパルス幅信号(PWM信号:ピーダブリュエム信号)が存在するが、図3においては、見易くするために、500個のパルス幅信号を10個のパルス幅信号(導通時間τが0のパルス幅信号も含む)に置き替えて動作の説明をしている。 Period T S is 20μsec In embodiments, when the period T AC is 20 msec, the period T AC / period T S = 1000 (number), period T S of the relative period T AC / 2 500 (number) of the corresponding . Therefore, there are 500 pulse width signals (PWM signal: pea blue signal) during the period T AC / 2, but in FIG. The operation is described by replacing it with a pulse width signal (including a pulse width signal whose conduction time τ is 0).

スイッチSとスイッチSとは同時に導通し、同時に切断する。スイッチSとスイッチSとは同時に導通し、同時に切断する。スイッチSとスイッチSとが導通するときはスイッチSとスイッチSとは切断し、スイッチSとスイッチSとが導通するときはスイッチSとスイッチSとは切断する。そして、スイッチSとスイッチSとが同時に導通する場合に、スイッチS、1次側巻線N、インダクタ35、スイッチSの順の方向に流れる電流路(第1の電流路)が周期T毎に導通の時間τ(パルス幅)を変えながら周期TACの半周期に渡り形成される。一方、スイッチSとスイッチSとが同時に導通する場合に、スイッチS、インダクタ35、1次側巻線N、スイッチSの順の方向に流れる電流路(第2の電流路)が周期T毎に導通の時間τを変えながら周期TACの他の半周期に渡り形成される。ここで、導通時間τの変化範囲は、0からTまでである。 It is conducting at the same time as the switch S 1 and switch S 2, simultaneously cut. It is conducting at the same time as the switch S 3 and the switch S 4, simultaneously cut. When a switch S 1 and switch S 2 is conducting is cut to the switch S 3 and the switch S 4, when the switch S 3 and the switch S 4 is turned to disconnect the switch S 1 and switch S 2. Then, when the switch S 1 and switch S 2 becomes conductive at the same time, the switch S 1, 1 primary winding N 1, the inductor 35, the current path flowing in the direction of the order of the switch S 2 (first current path) There is formed over the half-cycle time τ period T AC while changing (pulse width) of the conducting every period T S. On the other hand, when the switch S 3 and the switch S 4 is turned at the same time, the switch S 3, the inductor 35, primary winding N 1, the current path flowing in the direction of the order of switch S 4 (second current path) Are formed over the other half cycle of the cycle T AC while changing the conduction time τ for each cycle T S. Here, the variation range of the conduction time τ is from 0 to T S.

スイッチSとスイッチSの導通する導通時間τに応じて第1の電流路を流れる電流の大きさが定まり、スイッチSとスイッチSの導通する導通時間τに応じて第2の電流路を流れる電流の大きさが定まる。第1の電流路を流れる電流および第2の電流路を流れる電流のいずれもが、第1の電流路および第2の電流路に含まれる高周波除去フィルタとして機能するインダクタ35の作用によって周期Tに対応する周波数以上の高周波成分は減衰せられる。そして、電力トランス40aに周期TACの正弦波電流であるトランス電流Iを流すように、制御部50aはスイッチ部30aを制御する。 Sadamari the magnitude of the current flowing through the first current path in response to conduction time τ for conduction of the switch S 1 and switch S 2, a second current according to the conduction time τ for conduction of the switch S 3 and the switch S 4 The current flowing through the road is determined. Both the current flowing through the first current path and the current flowing through the second current path have a period T S due to the action of the inductor 35 functioning as a high-frequency rejection filter included in the first current path and the second current path. A high frequency component equal to or higher than the frequency corresponding to is attenuated. Then, to flow a transformer current I T is a sinusoidal current cycle T AC power transformer 40a, the control unit 50a controls the switching unit 30a.

次に、制御部50aがどのようにして所望の入力電流IINを流す制御をおこなうかについて説明をする。 Then either will be the described control unit 50a is how to perform a control to flow a desired input current I IN.

交流電力系統電圧VACと2次巻線側電流I、すなわちトランス電流Iとが相似形であれば、力率1で電力供給装置1から交流電力系統60に電力を供給することができる。ここで、力率1の場合には、無効電力が発生せず電力供給装置1の効率および交流電力系統60における送電効率を高くすることができる。 AC power system voltage V AC and the secondary winding side current I 2, that is, if the transformer current I T is similar shapes, it is possible to supply power from the power supply device 1 into AC power system 60 in the power factor 1 . Here, when the power factor is 1, reactive power is not generated, and the efficiency of the power supply device 1 and the power transmission efficiency in the AC power system 60 can be increased.

制御部50aは、スイッチ部30aのスイッチSないしスイッチSを制御して力率1を保つようなトランス電流Iを以下のアルゴリズムに従いフィードバックループを用いて発生させる。 Control unit 50a is generated using a feedback loop in accordance with the following algorithm transformer current I T, such as to maintain the power factor by controlling the switches S 1 to switch S 4 of the switch unit 30a.

制御部50aの中央演算装置501は、ロム503に格納されたソフトウエアを用いて(数1)の演算をおこなう。   The central processing unit 501 of the control unit 50 a performs the calculation of (Equation 1) using software stored in the ROM 503.

τ=K×(|SVAC|−|K×I|)・・・・・・(数1) τ = K G × (| SV AC | − | K I × I T |) (1)

τはスイッチSとスイッチSの導通時間τまたはスイッチSとスイッチSの導通時間τである。|SVAC|は、電圧センストランス55から検出する交流電力系統電圧VACに応じた交流電力系統電圧信号SVACの絶対値である。定数Kはトランス電流Iの振幅の大きさを設定するための定数である。定数Kはフィードバックループのゲインを定める定数であり、ゲイン最適化のための位相補償特性を含む。 τ is the conduction time τ between the switch S 1 and the switch S 2 or the conduction time τ between the switch S 3 and the switch S 4 . | SV AC | is the absolute value of the AC power system voltage signal SV AC corresponding to an AC power system voltage V AC for detecting the voltage sensing transformer 55. Constant K I is a constant for setting the magnitude of the amplitude of the transformer current I T. Constant K G are constants which determine the gain of the feedback loop includes a phase compensation characteristic for gain optimization.

フィードバックループの作用によって|SVAC|−|K×I|=0とするように、各々のスイッチの導通時間τは時刻とともに変化する。このようにして制御部50aは、トランス電流Iの絶対値を交流電力系統電圧VACの絶対値の相似形とする制御、すなわち力率1とする制御をおこなう。定数Kの値を小さくしてトランス電流Iの振幅を大きくすることができ、定数Kの値を大きくしてトランス電流Iの振幅を小さくすることができる。(数1)において絶対値の演算をおこなったのは、交流電力系統電圧信号SVACの正、負の極性によらず制御系をフィードバックループとして動作させるためである。 The conduction time τ of each switch changes with time so that | SV AC | − | K I × I T | = 0 by the action of the feedback loop. In this way, the control unit 50a is controlled to be similar in shape of the absolute value of the absolute value AC power system voltage V AC transformer current I T, i.e. performs control of power factor 1. It is possible to increase the amplitude of the transformer current I T to reduce the value of the constant K I, it is possible to reduce the amplitude of the transformer current I T by increasing the value of the constant K I. The reason for calculating the absolute value in (Equation 1) is to operate the control system as a feedback loop regardless of the positive and negative polarities of the AC power system voltage signal SVAC.

(数2)は、交流電力系統電圧信号SVACが正なら1、交流電力系統電圧信号SVACが負なら-1となる表記であり、極性を検出する演算である。 (Equation 2) is an AC power system voltage signal SV AC is positive if 1 is a representation of the AC power system voltage signal SV AC is negative if -1 is an operation for detecting the polarity.

Sign(SVAC)・・・・・・・・・・・・・・(数2) Sign (SV AC ) (2)

(数2)の演算の結果が1であればスイッチSとスイッチSの導通する導通時間τを制御するスイッチ制御信号CSとスイッチ制御信号CSとを出力し、(数2)の演算の結果が−1であればスイッチSとスイッチSの導通する導通時間τを制御するスイッチ制御信号CSとスイッチ制御信号CSとを出力する。このようにして、制御部50aは、交流電力系統電圧VACの極性に応じて電力供給装置1から出力する2次巻線側電流Iの極性の正負を切り替えて交流電力系統60に力率1となるようにして電力を供給する。 If the result of the calculation of (Equation 2) is 1, the switch control signal CS 1 and the switch control signal CS 2 for controlling the conduction time τ in which the switch S 1 and the switch S 2 are conducted are output. If the result of the calculation is −1, a switch control signal CS 3 and a switch control signal CS 4 for controlling the conduction time τ in which the switch S 3 and the switch S 4 are conducted are output. In this way, the control unit 50a is the power factor to the AC power system 60 by switching the positive and negative polarity of the power supply device 1 output from the secondary winding side current I 2 according to the polarity of the AC power system voltage V AC The electric power is supplied so as to be 1.

(第1の実施形態の要部)
図4は、電力供給装置1が交流電力系統60に対して電力を供給する際の入力電力PIN(実効値)と効率ηとの関係を示す図である。
(Parts of the first embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between input power P IN (effective value) and efficiency η when the power supply device 1 supplies power to the AC power system 60.

図4の意味するところは、入力電力PINが小さいときには、スイッチ部30aのスイッチング損、インダクタ35および電力トランス40aにおけるヒステリシス損が支配的となり効率ηは悪い。また、入力電力PINが大きいときには、スイッチ部30aの電流損、インダクタ35および電力トランス40aにおける電流損が支配的となり効率ηは悪い。図4から見て取れるように効率が最も良い領域は、入力電力PINが電力Pから電力Pの範囲である。 The meaning of FIG. 4 is that when the input power PIN is small, the switching loss of the switch unit 30a and the hysteresis loss of the inductor 35 and the power transformer 40a are dominant and the efficiency η is poor. When the input power PIN is large, the current loss in the switch unit 30a and the current loss in the inductor 35 and the power transformer 40a are dominant, and the efficiency η is poor. The best region efficiently as can be seen from Figure 4, the input power P IN is in the range from the power P 1 of the power P 2.

(数3)で表される入力電力PINは電力供給装置1の入力側に供給される実効電力Reである。(数4)で表される出力電力POUTは、電力供給装置1が交流電力系統60に対して供給する実効電力Reである。実効電力を得るための積分期間は通常は周期TACであるが、実効値を得る演算時間の短縮のため実施形態では以下の演算をおこなっている。交流電力である出力電力POUTは、電圧波形および電流波形が正弦波であることと、力率1であるので(電圧×電流)の積は常に正であることから、積分期間として周期TAC/2を用いている。入力電力PINについては、電気二重層コンデンサ20aの容量が大きいので周期TACよりも長時間、入力電圧VINが一定電圧であるとみなして積分期間をより自由に選択することも可能ではあるが、中央演算装置501における処理を簡略化するために、出力電力POUTの積分期間に合わせた演算をおこなっている。 The input power PIN expressed by (Equation 3) is the effective power Re supplied to the input side of the power supply device 1. The output power P OUT represented by (Equation 4) is the effective power Re that the power supply device 1 supplies to the AC power system 60. The integration period for obtaining the effective power is usually the period TAC , but in the embodiment, the following calculation is performed in order to shorten the calculation time for obtaining the effective value. Since the output power P OUT that is AC power is a sinusoidal voltage waveform and current waveform and the product of (voltage × current) is always positive because the power factor is 1, the period T AC is used as the integration period. / 2 is used. The input power P IN, there is also possible an electric double layer capacitor 20a longer than the period T AC since the capacitance is large, the input voltage V IN to select the integration period is regarded as a constant voltage more freely However, in order to simplify the processing in the central processing unit 501, the calculation is performed in accordance with the integration period of the output power P OUT .

Figure 0006146902
Figure 0006146902

効率ηは(数5)で表される。   The efficiency η is expressed by (Equation 5).

η=POUT/PIN・・・・・・・・・・・・(数5) η = P OUT / P IN (5)

入力電流IINとトランス電流Iとの関係は、(数6)で表される。 The relationship between the input current I IN and the transformer current I T is expressed by equation (6).

IN=|I|・・・・・・・・・・・・・(数6) I IN = | I T | (Equation 6)

(数6)で表される入力電流IIN(図3(d)を参照)は、トランス電流I(図3(c)を参照)の絶対値である。2次巻線側電流Iは、力率1では、交流電力系統電圧VACと同位相の正弦波である。2次巻線側電流I=(N/N)×トランス電流Iであるので、2次巻線側電流Iは図3(c)に示すトランス電流Iと相似形である。 The input current I IN (see FIG. 3D ) expressed by (Equation 6) is an absolute value of the transformer current I T (see FIG. 3C). The secondary winding side current I 2 is a sine wave having the same phase as the AC power system voltage VAC at a power factor of 1. Since in the secondary winding side current I 2 = (N 1 / N 2) × transformer current I T, secondary winding side current I 2 is a similar figure a transformer current I T shown in Fig. 3 (c) .

電力供給装置1の(数5)で表される効率ηと分散型電源10から電力供給装置1に供給される入力電力PINとの関係について、分散型電源10が太陽電池である場合を例にして説明をする。 Regarding the relationship between the efficiency η expressed by (Equation 5) of the power supply apparatus 1 and the input power PIN supplied from the distributed power supply 10 to the power supply apparatus 1, an example is given in which the distributed power supply 10 is a solar cell. I will explain.

太陽電池に照射される太陽光が雲により遮られる場合、太陽電池に照射される太陽光の入射角度が小さい場合には、入力電力PINが電力Pよりも下回ることもある。このような場合には、電力供給装置1の効率ηが悪くなり電力損失が大きい。そこで、制御部50aは、無駄な電力損失を生じないように入力電力PINを0にする制御をおこなう。 If sunlight is irradiated to the solar cell is shielded by clouds, when the incident angle of sunlight irradiating the solar cell is small, the input power P IN is sometimes falls below the power P 1. In such a case, the efficiency η of the power supply device 1 is deteriorated and the power loss is large. Therefore, the control unit 50a performs control to set the input power PIN to 0 so as not to cause unnecessary power loss.

入力電力PINを0にする制御は、第1の電流路および第2の電流路を形成されないようにして電力トランス40aに流れる電流を切断する。スイッチ部30aのスイッチSまたはスイッチSの少なくともいずれかを切断とすれば第1の電流路は形成されない。また、スイッチSまたはスイッチSの少なくともいずれかを切断とすれば第2の電流路は形成されない。 The control for setting the input power PIN to 0 cuts off the current flowing through the power transformer 40a so that the first current path and the second current path are not formed. First current path if cutting at least one of the switches S 1 or switch S 2 of the switch unit 30a is not formed. The second current path if cutting at least one of the switch S 3 or switch S 4 is not formed.

第1の電流路および第2の電流路が形成されない状態においては、太陽電池からの電流は電気二重層コンデンサ20aのみに流入して入力電圧VINは上昇し、1/2×C×VIN で表されるエネルギの量は増加する。制御部50aは、入力電圧VINを監視し、入力電圧VINが予め定める所定電圧に達すると再びスイッチSないしスイッチSの制御を開始して電力Pないし電力Pの範囲の入力電力PINを電気二重層コンデンサ20aからスイッチ部30aに供給する。 In a state where the first current path and the second current path are not formed, the current from the solar cell flows only into the electric double layer capacitor 20a and the input voltage VIN rises, and 1/2 × C × V IN The amount of energy represented by 2 increases. Control unit 50a monitors the input voltage V IN, the input range to start the control of the input voltage V IN again when reaching the predetermined voltage the predetermined switches S 1 to switch S 4 of the power P 1 to the power P 2 The electric power PIN is supplied from the electric double layer capacitor 20a to the switch unit 30a.

(第1の制御方法)
電力供給装置1が電力P以上の入力電力PINを維持できるかどうかは、交流電力系統60に対して実際に電力を供給しながら(数3)を演算しなければ分からない。つまり、電力供給装置1を動作させる前にはそのことを知ることが原則としてはできない。この原則によれば、電力供給装置1の動作を開始する契機を知り得ないこととなる。
(First control method)
Whether or not the power supply device 1 can maintain the input power PIN greater than or equal to the power P 1 is not known unless Equation 3 is calculated while actually supplying power to the AC power system 60. That is, in principle, it is impossible to know this before operating the power supply device 1. According to this principle, the trigger for starting the operation of the power supply device 1 cannot be known.

しかしながら、電力P以上の入力電力PINを維持できるか否かを電力供給装置1の動作の開始以前に知ることができなければ、電力供給装置1が動作を停止した後、例えば、一定時間経ると必ず、電力供給装置1を動作させ交流電力系統60に電力を供給する試し運転をしなければならない。試し運転においては、電力供給装置1の伝送する電力が電力P以上であるとは限らず、結果として電力供給装置1を高効率に動作させることができない。そこで、電気二重層コンデンサ20aに蓄積されている1/2×C×VIN で表されるエネルギの蓄積量が所定量以上、つまり、入力電圧VINが所定電圧以上である場合に、電力供給装置1が電力供給を開始するための条件(開始条件)を満たすと判断するようにしている。 However, if it cannot be known before the start of the operation of the power supply device 1 whether or not the input power PIN greater than or equal to the power P 1 can be maintained, for example, after the power supply device 1 stops its operation, for example, for a certain period of time After that, a trial operation for operating the power supply device 1 and supplying power to the AC power system 60 must be performed. In trial operation, not limited to the power to transmit the power supply apparatus 1 is the power P 1 or more, it is not possible to operate the power supply device 1 to a high efficiency as a result. Therefore, when the energy storage amount expressed by 1/2 × C × V IN 2 stored in the electric double layer capacitor 20a is not less than a predetermined amount, that is, when the input voltage VIN is not less than the predetermined voltage, It is determined that the supply device 1 satisfies a condition (start condition) for starting power supply.

開始条件を満たす予め定める入力電圧VINを最低入力電圧VINMINと定義する。この最低入力電圧VINMINは、絶対最大定格電圧よりも低い電圧に設定する。絶対最大定格電圧は、一般の電気装置においても電力供給装置1と同様に定められている故障をすることなく動作することを保証する電圧である。絶対最大定格電圧はスイッチ部30aの耐圧電圧等々で定められ、さらに、組み合わせる電気二重層コンデンサ20aの耐圧電圧によっても定められることがある。 A predetermined input voltage V IN that satisfies the start condition is defined as a minimum input voltage V INMIN . This minimum input voltage V INMIN is set to a voltage lower than the absolute maximum rated voltage. The absolute maximum rated voltage is a voltage that guarantees that even a general electric device operates without causing a failure that is determined in the same manner as the power supply device 1. The absolute maximum rated voltage is determined by the withstand voltage of the switch unit 30a and the like, and may be further determined by the withstand voltage of the electric double layer capacitor 20a to be combined.

電力供給装置1の動作の開始の契機を定める最低入力電圧VINMINは、絶対最大定格電圧よりも低い入力電圧VINとなるよう適宜に定め得る。また、電力供給装置1から電力P以上の電力を所定時間以上取り出せるような入力電圧VINを実機による実験によって見出すことによっても容易に最低入力電圧VINMINを定めることができる。 The minimum input voltage V INMIN that determines the trigger for starting the operation of the power supply device 1 can be appropriately determined so as to be the input voltage VIN that is lower than the absolute maximum rated voltage. Further, the minimum input voltage V INMIN can be easily determined by finding an input voltage VIN from which the electric power equal to or higher than the electric power P 1 can be extracted from the power supply device 1 for a predetermined time or more by an experiment using an actual machine.

要するに、電力供給装置1は以下のようにして受電対象である交流電力系統60に電力を供給する。制御部50aは、入力側の入力電圧VINが所定最低入力電圧VINMIN以上である場合にスイッチSないしスイッチSの導通時間を制御し2次巻線から得られる出力電力を交流電力系統60に対して供給する電力供給処理を開始し、スイッチ部30aの伝送する伝送電力が所定電力(電力P)未満である場合にスイッチを切断して電力供給処理を停止する。このようにすれば、電力供給装置1を入力電力PINを電力P以上として高い効率で動作させることが可能である。 In short, the power supply apparatus 1 supplies power to the AC power system 60 that is a power reception target as follows. Control unit 50a is AC power system the output power input voltage V IN of the input side is obtained from the control to the secondary winding of the conduction time of the switches S 1 to switch S 4 when the predetermined minimum input voltage V INMIN more The power supply process supplied to 60 is started, and when the transmission power transmitted by the switch unit 30a is less than the predetermined power (power P 1 ), the switch is disconnected and the power supply process is stopped. In this way, it is possible to operate at high efficiency power supply unit 1 to the input power P IN as power P 1 or more.

より具体的には、電力供給装置1は、入力電圧VINが所定最低入力電圧VINMIN以上となると電力の伝送を開始した後は以下のように動作する。(数1)の予め定める固定値である定数Kの値に基づき電力P以上の電力を供給するようにする。そして、(数3)に基づき入力電力PINを演算し、入力電力PINが電力Pを下回ると、電力供給装置1は交流電力系統60に対する電力の供給を停止する。ここで、(数1)の定数Kの値に基づき入力電流IINを調整することができるので、電力P以上を伝送できる定数Kの固定値を予め定めておくことができる。また、入力電圧VINが低下して来ると定数Kの値にかかわらず電力P以上を伝送できなくなる。 More specifically, the power supply device 1, the input voltage V IN is the after starting the transmission of power becomes a predetermined minimum input voltage V INMIN above operates as follows. So as to supply power power P 1 or more based on the value of the constant K I in advance determined fixed value (Equation 1). Then, it calculates the input power P IN based on the equation (3), when the input power P IN is below the power P 1, the power supply apparatus 1 stops the supply of power to the AC power system 60. Here, since the input current I IN can be adjusted based on the value of the constant K I in (Equation 1), a fixed value of the constant K I that can transmit the power P 1 or more can be determined in advance. The input voltage V IN can not be transmit power P 1 or more regardless of the value of the constant K I come reduced.

または、以下のように制御することもできる。入力電圧VINが低下して入力電力PINが電力P未満になりそうであれば、制御部50aが定数Kの値を減じながら、電力P以上の伝送電力をより長い時間維持することができる。定数Kの値を減じても電力P以上の伝送電力を維持できなくなれば電力供給装置1は交流電力系統60に対する電力の供給を停止する。 Alternatively, it can be controlled as follows. If the input voltage V IN is lowered likely to be the input power P IN is less than the power P 1, the control unit 50a is while reducing the value of the constant K I, to maintain the power P 1 or more transmission power longer time be able to. Power supply apparatus 1 if unable to maintain power P 1 or more transmission power is also by subtracting the value of the constant K I stops power supply to the AC power system 60.

電力供給装置1から交流電力系統60に対して電力の供給を停止した後は、分散型電源10から電気二重層コンデンサ20aに電流が流れ込み、電気二重層コンデンサ20aに蓄積される1/2×C×VIN で表されるエネルギが増大するので、次の電力供給の準備をすることができる。 After the supply of power from the power supply device 1 to the AC power system 60 is stopped, a current flows from the distributed power source 10 to the electric double layer capacitor 20a and is accumulated in the electric double layer capacitor 20a 1/2 × C Since the energy represented by × V IN 2 increases, preparation for the next power supply can be made.

このような制御が実施形態における原則的な制御であるが、利用価値の高い原則的な制御にも以下のような改善すべき点がある。電力供給装置1が電力伝送を開始する最低入力電圧VINMINが低すぎる場合には、短時間しか電力を交流電力系統60に対して伝送できない場合もあり得る。また、交流電力系統60に対する電力開始直後の入力電圧VINの値が過大となる場合もあり得る。 Such control is the principle control in the embodiment, but the principle control with high utility value has the following points to be improved. When the minimum input voltage V INMIN at which the power supply device 1 starts power transmission is too low, there may be a case where power can be transmitted to the AC power system 60 only for a short time. In addition, the value of the input voltage VIN immediately after the start of power for the AC power system 60 may be excessive.

このような原則的な制御をより改善するための、より高度の制御方法のいくつかについて以下に説明をする。   Some of the higher-level control methods for further improving the principle control will be described below.

(第2の制御方法)
電力供給装置1は、一定の幅を有する定格電圧の中心点で動作させる場合において通常は効率が最も高い。この定格電圧の中心点を定格中心入力電圧VINREFと定義する。より高度の制御方法における定格中心入力電圧VINREFと最低入力電圧VINMINとの関係について説明をする。定格中心入力電圧VINREFと最低入力電圧VINMINとの関係は、(数7)から導かれる。
(Second control method)
The power supply device 1 normally has the highest efficiency when operated at the center point of the rated voltage having a certain width. The center point of this rated voltage is defined as the rated center input voltage V INREF . The relationship between the rated center input voltage V INREF and the minimum input voltage V INMIN in a more advanced control method will be described. The relationship between the rated center input voltage V INREF and the minimum input voltage V INMIN is derived from ( Equation 7).

1/2×C×VINMIN 2≧P×T+1/2×C×VINREF 2・・・(数7) 1/2 × C × V INMIN 2 ≧ P 1 × T D + 1/2 × C × V INREF 2 ( Expression 7)

(数7)の左辺は、最低入力電圧VINMINにおける電気二重層コンデンサ20aの蓄積エネルギである。(数7)の右辺のP×Tは、電気二重層コンデンサ20aに対して分散型電源10からの電力の供給がない場合において、時間Tの間、電力供給装置1に対し電力Pを入力した場合における減少エネルギである。また、1/2×C×VINREF 2は定格中心入力電圧VINREFにおけるエネルギである。(数7)の意味するところは、(数7)の条件を満たせば、最低入力電圧VINMINにおいて電力供給装置1の動作を開始し、電力Pを電力供給装置1に入力し続ければ分散型電源10からの電力の供給がない場合においても時間Tが経過するまでは電気二重層コンデンサ20aの両端の電圧は定格中心入力電圧VINREFまでは減少しないということである。(数8)は(数7)の条件から導かれる時間Tの値である。 The left side of ( Formula 7) is the energy stored in the electric double layer capacitor 20a at the minimum input voltage V INMIN . P 1 × T D on the right side of (Equation 7) is the power P 1 for the power supply device 1 during the time T D when power is not supplied from the distributed power supply 10 to the electric double layer capacitor 20a. This is a decrease energy when 1 is input. Further, 1/2 × C × V INREF 2 is energy at the rated center input voltage V INREF . The meaning of ( Equation 7) means that if the condition of ( Equation 7) is satisfied, the operation of the power supply device 1 is started at the minimum input voltage V INMIN , and if the power P 1 is continuously input to the power supply device 1, it is distributed. the voltage across the electrical double layer capacitor 20a until the time T D has passed when there is no supply of power from the mold power supply 10 is that it does not decrease to the rated center input voltage V INREF. (8) is the value of the time T D which is derived from the condition of equation (7).

≧{C/(2×P)}×(VINMIN 2−VINREF 2)・・・(数8) T D ≧ {C / (2 × P 1 )} × (V INMIN 2 −V INREF 2 ) ( Equation 8)

(数8)によって、制御部50aは、電力供給装置1が電力Pの入力電力PINを時間T以上維持することができるかどうかを電力供給装置1を動作させる前に入力電圧VINの値によって判断することができる。分散型電源10からの電力の供給がない場合においても電力供給装置1を少なくとも時間Tの間、動作させ短時間で動作と停止とを繰り返すことを防止してより効率を向上させるという観点から、時間Tは適宜に定め得る時間である。この裏返しが上述したように、電気二重層コンデンサ20aは、分散型電源10からの電力の供給がない場合においても少なくとも時間Tの間は電力Pを電力供給装置1に入力し続けても電気二重層コンデンサ20aの両端の電圧が定格中心入力電圧VINREFまでは減少しない容量(静電容量)を有するものでなければならないということである。電力供給装置1の動作後は入力電力PINを刻々演算して正確に高効率で電力供給がされているか否かを判断することができる。 By (8), the control unit 50a is the input voltage V IN before the power supply device 1 operates the power supply device 1 whether it is possible to maintain the input power P IN of the power P 1 time T D or Can be determined by the value of. For at least the time T D power supply device 1 even when there is no power supply from the distributed power supply 10, thereby preventing the repeating and stopping operation in a short time to operate from the viewpoint of further improving the efficiency , the time T D is the time which may appropriately determined. As the inside out has been described above, the electric double layer capacitor 20a is also continue to enter the power P 1 for at least the time T D even if no power supply from the distributed power supply 10 to the power supply device 1 This means that the voltage across the electric double layer capacitor 20a must have a capacitance (capacitance) that does not decrease until the rated center input voltage V INREF . After the operation of the power supply device 1, the input power PIN can be calculated momentarily to determine whether or not the power supply is accurately performed with high efficiency.

ここで、(数8)から明らかなように、時間Tは、電気二重層コンデンサ20aの容量が大きくなる程長くなる。また、容量が大きくなる程、最低入力電圧VINMINが低くても時間Tを長くできる。よって、まず、分散型電源10からの電力の供給がない場合においても電力Pを電力供給装置1に入力し続けられる時間Tを決め、入力電圧VINMINを次に決め、さらに、電力Pを得るための定数Kを定め、最後に(数8)に基づいて電気二重層コンデンサ20aの容量を定めることによって、最低入力電圧VINMINを過大な値とすることなく、かつ、効率を向上させるに必要なる連続動作の時間Tを確保し高効率に電力供給装置1を動作させるという目的を達することができる。 Here, as is clear from equation (8), the time T D is longer enough capacity of the electric double layer capacitor 20a increases. Further, as the capacity increases, the minimum input voltage V INMIN can longer be time T D low. Therefore, first, determine the time T D which continue to enter the power P 1 to the power supply device 1 even when there is no power supply from the distributed power supply 10, and then determines the input voltage V INMIN, further, the power P defined constants K I for obtaining 1, finally by determining the capacity of the electric double layer capacitor 20a based on the equation (8), without the minimum input voltage V INMIN an excessive value, and the efficiency it can achieve the purpose with high efficiency to allow time T D of the continuous operation Naru required increase of operating a power supply device 1.

電気機器は、一般的に定格電圧を定め、定格電圧の下限の定格下限入力電圧VINREFMINから定格電圧の上限の定格上限入力電圧VINREFMAXまで定格に定める性能を保証している。従って、(数7)、(数8)における定格中心入力電圧VINREFを、定格下限入力電圧VINREFMINから定格上限入力電圧VINREFMAXまでの間の任意の電圧に置き替えることもできる。(数8)から明らかなように、定格中心入力電圧VINREFを定格下限入力電圧VINREFMINに置き替える場合には時間Tはより長いものとなる。また、定格中心入力電圧VINREFを定格上限入力電圧VINREFMAXに置き替える場合には時間Tはより短いものとなり、定格中心入力電圧VINREFを置き替える電圧に応じて時間Tは変化する。 The electric equipment generally defines a rated voltage, and guarantees the performance determined from the lower limit rated input voltage V INREFMIN of the lower limit of the rated voltage to the rated upper limit input voltage V INREFMAX of the upper limit of the rated voltage. Therefore, the rated center input voltage V INREF in ( Equation 7) and ( Equation 8) can be replaced with any voltage between the rated lower limit input voltage V INREFMIN and the rated upper limit input voltage V INREFMAX . As is clear from equation (8), the time T D in the case of changing place the nominal center input voltage V INREF the rated lower limit input voltage V INREFMIN becomes longer ones. The time T D in the case of changing place the nominal center input voltage V INREF the rated upper limit input voltage V INREFMAX becomes shorter ones, time T D varies according to the voltage changing place the nominal center input voltage V INREF.

制御部50aは、入力側の入力電圧VINが最低入力電圧VINMIN以上である場合にスイッチの導通時間を制御し2次巻線から得られる出力電力を受電対象である交流電力系統60に対して供給する電力供給処理を開始する。(数1)の定数Kは、入力電流IINの大きさを決定するので、電力P=(定格中心入力電圧VINREF×入力電流IIN)が成立するような定数Kを予め設定しておけば、分散型電源10からの電力供給がないとしても、電力供給装置1は効率を高く保ちながら、略、時間Tの間は電力P以上の電力を供給できることとなる。そして、スイッチ部30aの伝送する伝送電力が電力P未満となれば、スイッチを切断して電力供給処理を停止する。 When the input voltage VIN on the input side is equal to or higher than the minimum input voltage V INMIN , the control unit 50a controls the conduction time of the switch and outputs the output power obtained from the secondary winding to the AC power system 60 that is the power receiving target. The power supply process to be supplied is started. Constant K I (Equation 1), the input current because it determines the size of the I IN, preset constant K I as power P 1 = (nominal center input voltage V INREF × input current I IN) is established Once you have, as there is no power supply from the distributed power supply 10, the power supply device 1 while maintaining high efficiency, substantially, during the time T D is the ability to supply power P 1 or more power. Then, the transmission power for transmitting the switch portion 30a if less than the power P 1, to cut the switch to stop the power supply process.

第2の制御方法の変形として、電力PINが電力Pに近づいて来た場合には、定数Kを小さくし、電流IINを増加させ、通常は、電力PINが電力P未満になることを防止できる。このようにすれば、さらに、長時間に渡り、電力供給装置1の効率を高く保ちながら電力P以上の電力を伝送し続けることができる。そして、電流IINを増加させても、電力PINが増加しなくなった段階においてスイッチ部30aの伝送する伝送電力が電力P未満となれば、スイッチを切断して電力供給処理を停止する。 As a modification of the second control method, when the power P IN came close to the power P 1 is to reduce the constant K 1, to increase the current I IN, usually, the power P IN is less than the power P 1 Can be prevented. In this way, it is possible to continue to transmit electric power equal to or higher than electric power P 1 while maintaining the efficiency of the electric power supply device 1 high for a long time. Then, even if the current I IN is increased, if the transmission power transmitted by the switch unit 30a becomes less than the power P 1 at the stage where the power PIN does not increase, the switch is disconnected and the power supply process is stopped.

第1の制御方法においては、最低入力電圧VINMINを適宜に定めた。例えば、実験によって最低入力電圧VINMINを定めた。一方、第2の制御方法は、(数7)に基づいて最低入力電圧VINMINを定めた。第2の制御方法によれば、電力供給装置1は効率を高く保ちながら、略、時間Tの間は電力P以上の電力を供給できるので、電力供給装置1の動作時間の予測性がより高くなるとともに、最低入力電圧VINMINを所望の値とするための電気二重層コンデンサ20aの容量を解析的に求めることによって電力供給装置1の動作の信頼性を高くすることができる。 In the first control method, the minimum input voltage V INMIN is appropriately determined. For example, the minimum input voltage V INMIN was determined by experiment. On the other hand, in the second control method, the minimum input voltage V INMIN is determined based on ( Equation 7). According to the second control method, the power supply device 1 can supply power equal to or higher than the power P 1 for a period of time T D while maintaining high efficiency. Therefore, the predictability of the operation time of the power supply device 1 is improved. The reliability of the operation of the power supply device 1 can be enhanced by analytically obtaining the capacity of the electric double layer capacitor 20a for setting the minimum input voltage V INMIN to a desired value as well as higher.

(第3の制御方法)
さらに別の電力制御の方法として、電力Pが出力できなくなってから電力供給装置1のスイッチを切断して電力供給処理を停止するのではなく、動作に余裕を持たせ、電力Pの限界が来る前にスイッチを切断して電力供給処理を停止しても良い。処理が複雑であるので、フローチャートを参照して以下、説明をする。
(Third control method)
As still another method for power control, instead of stopping the power supply process by cutting the switched power supply device 1 from becoming unable output power P 1, a margin for operation, the power P 1 limit The power supply process may be stopped by disconnecting the switch before arriving. Since the processing is complicated, the following description will be given with reference to a flowchart.

図5は、第1の実施形態の電力供給装置1の制御部50aの中央演算装置501がおこなう処理を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart illustrating processing performed by the central processing unit 501 of the control unit 50a of the power supply device 1 according to the first embodiment.

(制御処理のフローチャート)
図5を参照して、制御部50aの中央演算装置501がおこなう演算、制御について説明をする。中央演算装置501は、図5(a)のイニシャル処理のスタートからリターンまでの一連の処理と、図5(b)の電力供給処理のスタートからリターンまでの一連の処理とを割込によって実行する。
(Flow chart of control processing)
The calculation and control performed by the central processing unit 501 of the control unit 50a will be described with reference to FIG. The central processing unit 501 executes a series of processes from the start to the return of the initial process in FIG. 5A and a series of processes from the start to the return of the power supply process in FIG. .

中央演算装置501は、図5(a)のイニシャル処理のスタートからリターンまでの一連の処理を中央演算装置501のリセットの直後の割込、または電力供給処理でイニシャル処理の先頭番地が割込レジスタに書かれた直後の割込において実行する。中央演算装置501は、図5(b)の電力供給処理のスタートからリターンまでの一連の処理を、割込レジスタに電力処理の先頭番地が書き込まれている場合に実行する。すなわち、イニシャル処理のみを実行する割込処理、電力供給処理のみを実行する割込処理、イニシャル処理に続いて電力供給処理を実行する割込処理の3種類がある。割込は、タイマー割込であり、割込の周期は周期Tであるとして以下に説明をする。 The central processing unit 501 performs the series of processing from the start to return of the initial processing of FIG. 5A in the interrupt register immediately after the reset of the central processing unit 501, or the initial address of the initial processing in the power supply processing is an interrupt register. It is executed at the interrupt immediately after it is written. The central processing unit 501 executes the series of processes from the start to the return of the power supply process in FIG. 5B when the start address of the power process is written in the interrupt register. That is, there are three types: an interrupt process that executes only the initial process, an interrupt process that executes only the power supply process, and an interrupt process that executes the power supply process following the initial process. Interrupt is a timer interrupt, the period of interrupt will be described below as a period T S.

(イニシャル処理)
図5(a)に示すイニシャル処理は、中央演算装置501をリセットした後、およびイニシャル処理の先頭番地を割込レジスタに書き込んだ後、次の割込によって割込レジスタに書かれたイニシャル処理の先頭番地から処理を実行することによって開始する。イニシャル処理は、電力供給処理における各々のパラメータを予め定める初期値にする処理、スイッチSないしスイッチSのすべてを切断する処理、次の割込において実行する番地を割込レジスタに書き込む処理を含む。
(Initial processing)
The initial processing shown in FIG. 5A is performed by resetting the central processing unit 501, writing the initial address of the initial processing in the interrupt register, and then writing the initial processing written in the interrupt register by the next interrupt. Start by executing the process from the top address. Initial process, the process of the initial value predetermined for each of the parameters in the power supply process, the process of cutting all the switches S 1 to switch S 4, the process of writing the address to be executed in the next interrupt to the interrupt register Including.

ステップST11において中央演算装置501は、予め定める初期値である最低入力電圧VINMINと定格中心入力電圧VINREFと定数K(数1を参照)と定数K(数1を参照)と規定電力PREFと微差ΔKと微差ΔPと電力Pとをロム503から読み出し中央演算装置501のレジスタに格納する。また、スイッチ制御信号CSないしスイッチ制御信号CSのすべてをスイッチSないしスイッチSが切断するように導通時間τ=0に設定する。
なお、定格中心入力電圧VINREFを、上述したように定格下限入力電圧VINREFMINから定格上限入力電圧VINREFMAXまでの間の任意の電圧に置き替えても良い。
In step ST11, the central processing unit 501 determines the minimum input voltage V INMIN , the rated center input voltage V INREF , the constant K G (see Equation 1), the constant K I (see Equation 1), and the prescribed power, which are predetermined initial values. P REF , minute difference ΔK I , minute difference ΔP and power P 1 are read from ROM 503 and stored in a register of central processing unit 501. Also, it sets all of the switch control signal CS 1 to the switch control signal CS 4 to conduction time tau = 0 as switches S 1 to switch S 4 is disconnected.
Incidentally, the rated central input voltage V INREF, may be replaced to an arbitrary voltage between the rated lower limit input voltage V INREFMIN as described above to the rated upper limit input voltage V INREFMAX.

最低入力電圧VINMINは、上述したように電気二重層コンデンサ20aに蓄えられているエネルギによって電力Pを電力供給装置1に時間Tの間は供給可能であろうとして電力供給装置1の定格入力電圧の範囲内で予め設定する最低の電圧である。
定格中心入力電圧VINREFは、電力供給装置1の定格の範囲内の中心の入力電圧VINである。
定数Kの初期値は、フィードバックループの作用によって周期T毎に更新される。定数Kが収束するまでの短期間にスイッチに過大な電力が供給されることを防止するために最終的に収束すると予想される値よりも大きな値に設定する。
微差ΔKは、ロムから読み出した定数Kの値を少しずつ変化させるための定数である。例えば、定数Kの初期値の1/100〜1/1000程度に設定する。
規定電力PREFの初期値は、電力P以上であって電力P未満の予め定める電力である。例えば、電力Pと電力Pとの中間の値である。
微差ΔPは、ロムから読み出した規定電力PREFの値を少しずつ変化させるための定数である。例えば、規定電力PREFの初期値の1/100〜1/1000程度に設定する。
Minimum input voltage V INMIN is during the time T D power P 1 to the power supply device 1 by energy stored in the electric double layer capacitor 20a as described above rated power supply device 1 as would be supplied This is the lowest voltage set in advance within the input voltage range.
The rated center input voltage V INREF is the center input voltage V IN within the rated range of the power supply device 1.
The initial value of the constant K 1 is updated every period T S by the action of the feedback loop. Than the value constant K 1 is expected to have excessive power in a short time to switch to converge eventually converge to prevent supplied set to a large value.
The slight difference ΔK I is a constant for gradually changing the value of the constant K 1 read from ROM. For example, set to about 1 / 100-1 / 1000 of the initial values of constants K 1.
The initial value of the prescribed power P REF is a predetermined power that is greater than or equal to the power P 1 and less than the power P 2 . For example, it is an intermediate value between power P 1 and power P 2 .
The slight difference ΔP is a constant for gradually changing the value of the prescribed power P REF read from ROM. For example, it is set to about 1/100 to 1/1000 of the initial value of the specified power P REF .

ステップST12において中央演算装置501は、入力電圧VINが最低入力電圧VINMIN以上であるか、未満であるかを判断する。入力電圧VINが最低入力電圧VINMIN以上である場合(Yes)には処理をステップST13に移し、入力電圧VINが最低入力電圧VINMIN未満である場合(No)には処理をステップST14に移す。 In step ST12, the central processing unit 501 determines whether the input voltage V IN is equal to or higher than the minimum input voltage V INMIN . If the input voltage VIN is equal to or higher than the minimum input voltage V INMIN (Yes), the process proceeds to step ST13. If the input voltage VIN is less than the minimum input voltage V INMIN (No), the process proceeds to step ST14. Move.

ステップST13において中央演算装置501は、電力供給処理の先頭番地を割込レジスタに書き込み、イニシャル処理は終了する。
次の割込処理は、電力供給処理の先頭番地からスタートする。
In step ST13, the central processing unit 501 writes the start address of the power supply process to the interrupt register, and the initial process ends.
The next interrupt process starts from the head address of the power supply process.

ステップST14において中央演算装置501は、イニシャル処理の先頭番地を割込レジスタに書き込み、イニシャル処理は終了する。
次の割込処理は、イニシャル処理の先頭番地からスタートする。
In step ST14, the central processing unit 501 writes the initial address of the initial process to the interrupt register, and the initial process ends.
The next interrupt process starts from the start address of the initial process.

(電力供給処理)
電力供給処理においては、中央演算装置501は、電力供給装置1から交流電力系統60に対して電力供給を次の割込においてもするか否かを割込毎に判断する。中央演算装置501は、電力供給の制御をする場合には、力率1を保つとともに入力電圧VINを電力供給装置1の定格電圧の中心の電圧である定格中心入力電圧VINREFに保つようにするためのための入力電力PINである規定電力PREFを自動設定する。規定電力PREFの範囲は、実施形態においては、電力Pから分散型電源10の最大能力である電力Pまでの間とする。この目的を達するために、中央演算装置501は、イニシャル処理で設定した初期値である、定数Kと規定電力PREFとを、割込処理毎に更新し、更新した定数Kと規定電力PREFとを更新してレジスタに格納する。中央演算装置501は、割込毎の電力制御の各種演算においてレジスタに格納された更新された定数Kと規定電力PREFとを使用する。
(Power supply processing)
In the power supply process, the central processing unit 501 determines, for each interrupt, whether or not power supply from the power supply apparatus 1 to the AC power system 60 is also performed in the next interrupt. When controlling the power supply, the central processing unit 501 keeps the power factor 1 and keeps the input voltage VIN at the rated center input voltage V INREF , which is the center voltage of the rated voltage of the power supply device 1. The specified power P REF , which is the input power PIN to be used , is automatically set. In the embodiment, the range of the prescribed power P REF is between the power P 1 and the power P 2 that is the maximum capacity of the distributed power source 10. In order to achieve this purpose, the central processing unit 501 updates the constant K I and the specified power P REF , which are initial values set in the initial process, for each interrupt process, and updates the updated constant K I and the specified power. PREF is updated and stored in the register. The central processing unit 501 uses the updated constant K I and the specified power P REF stored in the register in various calculations of power control for each interrupt.

ステップST101において中央演算装置501は、入力電圧・電流インターフェイス506を介して入力電圧VIN(図3(e)を参照)、入力電流IIN(図3(d)を参照)を取得する。また、2次側インターフェイス505を介して交流電力系統電圧VACと相似形の交流電力系統電圧信号SVACを取得する。
ここで、入力電圧・電流インターフェイス506(図2を参照)の図示しないハードウエアがトランス電流I(図3(c))の絶対値を検出して中央演算装置501は、入力電流IINを得る。トランス電流ITを取得した後、中央演算装置501で絶対値を得る演算をしても良い。
In step ST101, the central processing unit 501 obtains the input voltage V IN (see FIG. 3 (e)) and the input current I IN (see FIG. 3 (d)) via the input voltage / current interface 506. Further, via the secondary interface 505 acquires the AC power system voltage V AC and the AC power system voltage signal SV AC shape similar.
Here, hardware (not shown) of the input voltage / current interface 506 (see FIG. 2) detects the absolute value of the transformer current I T (FIG. 3 (c)), and the central processing unit 501 determines the input current I IN . obtain. After obtaining the transformer current IT, the central processing unit 501 may perform an operation for obtaining an absolute value.

ステップST102において中央演算装置501は、(数1)に基づいてスイッチ導通の導通時間τを演算する。   In step ST102, the central processing unit 501 calculates the switch conduction time τ based on (Equation 1).

ステップST103において中央演算装置501は、(数2)に基づき交流電力系統電圧信号SVACの極性を演算する。 In step ST103, central processing unit 501 calculates the polarity of AC power system voltage signal SV AC based on (Equation 2).

ステップST104において中央演算装置501は、スイッチ部インターフェイス504を介して、交流電力系統電圧信号SVACの極性とスイッチ導通の導通時間τを反映するスイッチ制御信号CSないしスイッチ制御信号CSを出力する。
スイッチ制御信号CSないしスイッチ制御信号CSの各々によってスイッチ部30aのスイッチSないしスイッチSの各々は制御される。
このようなステップST102ないしステップST104までの処理によって力率1を実現する。
In step ST104 the central processing unit 501 via the switch unit interface 504, and outputs a switch control signal CS 1 to the switch control signal CS 4 to reflect the AC power system voltage signal SV AC polarity and the conduction time of the switch conduction τ .
Each of switches S 1 to switch S 4 of the switch control signal CS 1 to the switch part 30a by each of the switch control signal CS 4 is controlled.
A power factor of 1 is realized by such processing from step ST102 to step ST104.

ステップST105において中央演算装置501は、(数3)に基づき周期TAC/2における実効電力である入力電力PINを演算する。
原則的処理では、割込周期である周期T毎に入力電圧VINと入力電流IINとの積を演算して、((周期TAC/2)/周期T)回の割込毎に実効値である入力電力PINを算出するところ、周期Tの割込毎に入力電力PINの算出の処理するために実施形態では以下のような演算をする。
周期T毎に、((周期TAC/2)/周期T)個の中の最も古いサンプリング時刻における入力電圧VINと入力電流IINとの積を捨てて、今回のサンプリング時刻における入力電圧VINと入力電流IINとの積を加算して平方根を得て移動実効値を求めて入力電力PINを得る演算をする。
In step ST105, the central processing unit 501 calculates the input power PIN , which is the effective power in the cycle TAC / 2, based on (Equation 3).
In principle processing, the product of the input voltage V IN and the input current I IN is calculated for each period T S which is an interrupt period, and every ((period TAC / 2) / period T S ) interrupts. When calculating the input power P iN is the effective value, in the embodiment for processing of calculating the input power P iN for each interrupt period T S for calculations as follows.
For each period T S , the product of the input voltage VIN and the input current I IN at the oldest sampling time in ((period TAC / 2) / period T S ) is discarded, and the input voltage at the current sampling time is discarded. The product of V IN and input current I IN is added to obtain the square root to obtain the moving effective value to obtain the input power PIN .

ステップST106において中央演算装置501は、入力電力PINが規定電力PREF以上であるか否かを判断し、入力電力PINが規定電力PREF以上である場合(Yes)には処理をステップST107に移し、入力電力PINが規定電力PREF未満である場合(No)には処理をステップST108に移す。 In step ST106 the central processing unit 501, the input power P IN is determined whether the provisions is the power P REF above, the input power P IN is the step of processing when it is specified power P REF more (Yes) ST 107 If the input power PIN is less than the specified power PREF (No), the process proceeds to step ST108.

ステップST107において中央演算装置501は、定数Kに微差ΔKを加算して定数Kの値をより大きくし、更新した定数Kの値をレジスタに書き込む。
定数Kの値をより大きくすると、力率1を保ちながら次の割込からトランス電流I(すなわち、入力電流IIN)を減少して、入力電力PINは規定電力PREFに近づく(数1を参照)。
Central processing unit 501 at step ST107 is to increase the value of the constant K I by adding the visa [Delta] K I constant K I, writes the updated value of constant K I in the register.
When the value of the constant K I is larger, the transformer current I T (i.e., the input current I IN) from the next interrupt while maintaining the power factor 1 decreases the input power P IN approaches to the provision power P REF ( (See Equation 1).

ステップST108において中央演算装置501は、定数Kから微差ΔKを減算して定数Kの値をより小さくし、更新した定数Kの値をレジスタに書き込む。
定数Kの値をより小さくすると、力率1を保ちながら次の割込からトランス電流I(すなわち、入力電流IIN)を増加して、入力電力PINは規定電力PREFに近づく(数1を参照)。
Central processing unit 501 at step ST108 is to smaller value of the constant K I by subtracting the differential refinement [Delta] K I from the constant K I, writes the updated value of constant K I in the register.
When the value of the constant K I smaller, transformer current from the next interrupt while maintaining the power factor 1 I T (i.e., the input current I IN) increases the input power P IN approaches to the provision power P REF ( (See Equation 1).

ステップST109において中央演算装置501は、入力電圧VINが定格中心入力電圧VINREF以上であるか否かを判断し、入力電圧VINが定格中心入力電圧VINREF以上である場合(Yes)には処理をステップST110に移し、入力電圧VINが定格中心入力電圧VINREF未満である場合(No)には処理をステップST111に移す。 Central processing unit 501 at step ST109, it is determined whether or not the rated central input voltage V INREF above the input voltage V IN is, when the input voltage V IN is rated central input voltage V INREF more (Yes), The process moves to step ST110, and if the input voltage VIN is less than the rated center input voltage V INREF (No), the process moves to step ST111.

ステップST110において中央演算装置501は、規定電力PREFに微差ΔPを加算して規定電力PREFの値をより大きくし、更新した規定電力PREFの値をレジスタに書き込む。
規定電力PREFの値をより大きくすると、次の割込において、入力電力PINは、より大きくした規定電力PREFに近づき、その結果として入力電力PINは増加するので、入力電圧VINは低下して入力電圧VINを定格中心入力電圧VINREFに保つことができる。
Central processing unit 501 at step ST110, the provisions power P REF in by adding the visa ΔP is larger prescribed value power P REF, and writes the updated value of the specified power P REF in the register.
When the value of the specified power P REF is made larger, at the next interruption, the input power PIN approaches the higher specified power P REF , and as a result, the input power PIN increases, so that the input voltage VIN becomes The input voltage V IN can be maintained at the rated center input voltage V INREF by decreasing .

ステップST111において中央演算装置501は、規定電力PREFから微差ΔPを減算して規定電力PREFの値をより小さくし、更新した規定電力PREFの値をレジスタに書き込む。
規定電力PREFの値をより小さくすると、次の割込において、入力電力PINは、より小さくした規定電力PREFに近づき、その結果として入力電力PINは減少するので、入力電圧VINは上昇して入力電圧VINを定格中心入力電圧VINREFに保つことができる。
Central processing unit 501 at step ST111, the provisions power from P REF by subtracting a differential refinement ΔP to smaller values of specified power P REF, and writes the updated value of the specified power P REF in the register.
When the value of the specified power P REF is made smaller, at the next interruption, the input power PIN approaches the lower specified power P REF , and as a result, the input power PIN decreases, so the input voltage VIN becomes As a result, the input voltage V IN can be maintained at the rated center input voltage V INREF .

ステップST112において中央演算装置501は、入力電力PINが電力P以上であるか否かを判断し、入力電力PINが電力P以上である場合(Yes)には電力供給処理は終了し、入力電力PINが電力P未満である場合(No)にはステップST113に処理を移す。そして、Yesの場合には、次の割込では、再び電力供給処理をおこなう。 Step central processing unit 501 in ST112, it is determined whether or not the input power P IN is the power P 1 or more, power supply processing is ended when the input power P IN is the power P 1 or more (Yes) If the input power PIN is less than the power P 1 (No), the process proceeds to step ST113. In the case of Yes, in the next interruption, the power supply process is performed again.

ステップST113において中央演算装置501は、イニシャル処理の先頭番地を割込レジスタに書き込み、電力供給処理は終了する。そして、次の割込では、イニシャル処理をおこなう。   In step ST113, the central processing unit 501 writes the start address of the initial process to the interrupt register, and the power supply process ends. In the next interruption, initial processing is performed.

第3の制御法においては、制御部50aは、力率1に保つとともに入力電圧VINを定格電圧の中心電圧である定格中心入力電圧VINREFに保ちながら、効率ηが高い電力Pないし電力Pの範囲の入力電力PINで交流電力系統60に対して電力を供給する。第3の制御法においては、入力電圧VINを一定に保つので、電力供給装置1の動作の信頼性はより高いものとなる。上述したように、定格中心入力電圧VINREFを、定格下限入力電圧VINREFMINから定格上限入力電圧VINREFMAXまでの間の任意の電圧に置き替えることもできる。 In the third control method, the control unit 50a keeps the power factor 1 and keeps the input voltage VIN at the rated center input voltage V INREF that is the center voltage of the rated voltage, while maintaining the power P 1 or power with high efficiency η. supplying power to the AC power system 60 by the input power P iN of the range of P 2. In the third control method, the input voltage VIN is kept constant, so that the reliability of the operation of the power supply device 1 is higher. As described above, the rated center input voltage V INREF can be replaced with any voltage between the rated lower limit input voltage V INREFMIN and the rated upper limit input voltage V INREFMAX .

第3の制御法においても第1の制御方法および第2の制御方法と同様に、制御部50aは、入力電力PINが電力Pを下回る場合には、第1の電流路および第2の電流路を形成しないようにして電力供給装置1の動作を停止し、太陽電池からの電流を電気二重層コンデンサ20aのみに蓄える。なお、太陽電池から取り出し得る最大電力よりも、電力Pが大きくなるようにスイッチ部30aと電力トランス40aとを主要構成部とするインバータの定格電力を定める場合には電力Pが電力伝送に際して制限となることはない。 Like the third first control method and the second control method is also in the control method, the control unit 50a, when the input power P IN is below the power P 1, the first current path and a second The operation of the power supply device 1 is stopped without forming a current path, and the current from the solar cell is stored only in the electric double layer capacitor 20a. Incidentally, than the maximum power that can be taken out from the solar cell, when the power P 2 is the power transmitted when determining the rated power of the inverter to a switch unit 30a and the power transformer 40a and the main components such that the power P 2 increases There is no limit.

従来の技術では、太陽電池から得られる電力が小電力であってもスイッチ部30aと電力トランス40aとを主要構成部とするインバータは、常時、交流電力系統60に電力伝送するように動作したので、太陽電池から得られる電力が小さい場合の効率ηは悪かった。第1の実施形態においては、太陽電池から得られる電力が小電力である場合には電力伝送をすることなく電気二重層コンデンサ20aにエネルギを蓄え、効率ηが高い領域のみで太陽電池から得られる電力を交流電力系統60に電力伝送する。よって、総合的な効率は従来技術に比べて向上する。   In the conventional technology, the inverter having the switch unit 30a and the power transformer 40a as main components operates to transmit power to the AC power system 60 at all times even if the power obtained from the solar cell is small. When the electric power obtained from the solar cell is small, the efficiency η is poor. In the first embodiment, when the power obtained from the solar cell is small, energy is stored in the electric double layer capacitor 20a without transmitting power, and the energy is obtained from the solar cell only in a region where the efficiency η is high. The power is transmitted to the AC power system 60. Thus, the overall efficiency is improved compared to the prior art.

次に、分散型電源10が風力発電機である場合について説明をする。   Next, the case where the distributed power source 10 is a wind power generator will be described.

分散型電源10が風力発電機である場合においても、風力が弱まり入力電力PINが電力Pに達しないときにはインバータは交流電力系統60に電力伝送する動作を中止する。ここで、風力発電機は電圧源として機能するので風力が弱まる場合には風力発電機の発電電圧が電気二重層コンデンサ20aの両端の電圧である入力電圧VINを下回る。このとき、電気二重層コンデンサ20aに蓄えられたエネルギが風力発電機に逆流するので風力の強弱に応じて電力が、風力発電機と電気二重層コンデンサ20aとの間で行き来して損失となる。 In case the distributed power supply 10 is a wind generator also when the wind weakens the input power P IN does not reach the power P 1 is the inverter stops the operation of the power transmission to the AC power system 60. Here, since the wind power generator functions as a voltage source, when the wind power weakens, the power generation voltage of the wind power generator is lower than the input voltage VIN that is the voltage across the electric double layer capacitor 20a. At this time, since the energy stored in the electric double layer capacitor 20a flows back to the wind power generator, the electric power goes back and forth between the wind power generator and the electric double layer capacitor 20a according to the strength of the wind and becomes a loss.

よって、風力発電機と電気二重層コンデンサ20aとの間に逆流を防止するダイオードを配することが望ましい。このようにすれば、風力が弱まった場合でも電気二重層コンデンサ20aに蓄えられたエネルギは風力発電機に戻ることなく保存され、かつ、電気二重層コンデンサ20aが風力発電機の負荷とはならないので風車の回転の運動エネルギもまた保存される。   Therefore, it is desirable to arrange a diode that prevents backflow between the wind power generator and the electric double layer capacitor 20a. In this way, even if the wind power is weakened, the energy stored in the electric double layer capacitor 20a is stored without returning to the wind power generator, and the electric double layer capacitor 20a does not become a load of the wind power generator. The kinetic energy of the windmill rotation is also conserved.

風力が強くなり風力発電機の発電電圧が高くなり電気二重層コンデンサ20aの両端の電圧が回復して、電力Pを供給可能な入力電圧VINに達したことを制御部50aが検出すると、再び、電力供給装置1は、効率ηが高い領域のみで交流電力系統60に対して電力伝送する。このように逆流を防止するダイオードを配することにより、風力発電機から交流電力系統60に対する電力伝送の総合的な効率は、さらに高くなる。 Wind is restored voltage across strongly becomes the voltage generated by the wind turbine increases the electric double layer capacitor 20a, the control unit 50a that reaches the input voltage V IN can supply power P 1 is detected, Again, the power supply device 1 transmits power to the AC power system 60 only in a region where the efficiency η is high. By arranging the diode for preventing the backflow in this way, the overall efficiency of power transmission from the wind power generator to the AC power system 60 is further increased.

電力供給装置1における総合的な効率が高くなると、より多くの電力が交流電力系統60に対して伝送可能となり、交流発電機61の負担が軽減するという技術的効果が生じる。また、電力供給装置1からの供給する電力量の増加に応じて分散型電源10の電力を売電する者の利益もより大きくなるという経済的効果が生じる。   When the overall efficiency of the power supply device 1 is increased, more power can be transmitted to the AC power system 60, and a technical effect of reducing the burden on the AC generator 61 is produced. Moreover, the economic effect that the profit of the person who sells the electric power of the distributed power source 10 becomes larger as the amount of electric power supplied from the electric power supply device 1 increases is produced.

(第1の実施例)
図6は、第1の実施形態の電力供給装置の第1の実施例を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a first example of the power supply apparatus according to the first embodiment.

図6を参照して、第1の実施例について説明をする。第1の実施例は、分散型電源10が太陽電池であり、スイッチSないしスイッチSがMOSFET(モスエフイーティ:metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)である場合の第1の実施形態の実施例である。電力供給装置1aのスイッチ部30aaの各MOSFETは製造プロセス上形成されるボデイダイオードをドレインとソース間に有する。4個のボデイダイオードは、電力トランス40aの1次側巻線Nを入力側とし、電気二重層コンデンサ20aを出力側とするブリッジ整流回路を形成する。 The first embodiment will be described with reference to FIG. First embodiment, the distributed power supply 10 is a solar cell, switches S 1 to switch S 4 is MOSFET: the implementation of the first embodiment when it is (Mosuefuiti metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) It is an example. Each MOSFET of the switch unit 30aa of the power supply device 1a has a body diode formed in the manufacturing process between the drain and the source. Four body diode, an input side primary winding N 1 of the power transformer 40a, which form a bridge rectifier circuit for the electric double layer capacitor 20a and the output side.

上述したようにスイッチSないしスイッチSが双方向スイッチの場合には、スイッチが切断であるときはいずれの方向にも電流が流れない。しかしながら、MOSFETで構成されるスイッチSaないしスイッチSaが切断である場合においてはこのブリッジ整流回路のみによる電流路が形成され、電力トランス40aの1次側巻線Nに発生する交流電力はこのブリッジ整流回路で整流され、直流電圧が電気二重層コンデンサ20aに印加される。 When switches S 1 to switch S 4 as described above is bidirectional switch, no current flows in either direction when the switch is disconnected. However, when the switches Sa 1 to Sa 4 formed of MOSFETs are disconnected, a current path is formed only by this bridge rectifier circuit, and the AC power generated in the primary side winding N 1 of the power transformer 40a is Rectified by this bridge rectifier circuit, a DC voltage is applied to the electric double layer capacitor 20a.

ここで、電気二重層コンデンサ20aの両端の入力電圧VINがブリッジ整流回路で整流される直流電圧よりも低い場合にはブリッジ整流回路からの電流は電気二重層コンデンサ20aに流れる。一方、電気二重層コンデンサ20aの両端の入力電圧VINがブリッジ整流回路で整流される直流電圧よりも高い場合にはブリッジ整流回路からの電流は電気二重層コンデンサ20aに流れないので、太陽電池からの供給される電流はすべて電気二重層コンデンサ20aに流れ込みエネルギとして蓄えられる。そして、制御部50aは、電気二重層コンデンサ20aに十分エネルギが蓄えられた段階で電力P1以上の電力を交流電力系統60に対して伝送する制御をおこなう。 Here, when the input voltage VIN across the electric double layer capacitor 20a is lower than the DC voltage rectified by the bridge rectifier circuit, the current from the bridge rectifier circuit flows to the electric double layer capacitor 20a. On the other hand, when the input voltage VIN across the electric double layer capacitor 20a is higher than the DC voltage rectified by the bridge rectifier circuit, the current from the bridge rectifier circuit does not flow to the electric double layer capacitor 20a. Is supplied to the electric double layer capacitor 20a and stored as energy. And control part 50a performs control which transmits electric power more than electric power P1 to exchange electric power system 60 in the stage where energy was fully stored in electric double layer capacitor 20a.

(第2の実施例)
図7は、第1の実施形態の電力供給装置の第2の実施例を示す図である。
(Second embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating a second example of the power supply apparatus according to the first embodiment.

図7を参照して、第2の実施例について説明をする。第2の実施例は、分散型電源10が風力発電機であり、第1の実施例と同様にスイッチSaないしスイッチSaはMOSFETである場合の実施例である。第2の実施例が第1の実施例と異なる点は、電圧源として機能する風力発電機と電気二重層コンデンサ20aと間に逆流防止ダイオード21が接続される点である。 The second embodiment will be described with reference to FIG. The second embodiment is a distributed power supply 10 is wind power generator, the first embodiment and the switch Sa 1 to switch Sa 4 similarly shows an embodiment in which a MOSFET. The second embodiment is different from the first embodiment in that a backflow prevention diode 21 is connected between the wind power generator functioning as a voltage source and the electric double layer capacitor 20a.

第2の実施例においては、電力供給装置1bは、逆流防止ダイオード21を備えて、上述したように無駄に電力が消費されることを防止する。風力が弱く風力発電機の発電電圧が低いときには、逆流防止ダイオード21が電気二重層コンデンサ20aから風力発電機に対して電流を流すことを防止する。また、電気二重層コンデンサ20aは風力発電機の負荷とならないので風力発電機の回転運動を妨げず、風力発電機に連結される風車の運動エネルギの消散は少なく、風車の回転数は急激に減少することはない。そして風力が強くなり、風力発電機の起電圧が入力電圧VINを上回ると逆流防止ダイオード21が導通して電気二重層コンデンサ20aに充電電流を流す。制御部50aは、電気二重層コンデンサ20aに十分エネルギが蓄えられた段階で電力P以上の電力を交流電力系統60に対して伝送する制御をおこなう。このようして風力発電機が発生する電力を有効に活用できる。 In the second embodiment, the power supply device 1b includes the backflow prevention diode 21, and prevents the power from being wasted as described above. When the wind power is weak and the generated voltage of the wind power generator is low, the backflow prevention diode 21 prevents a current from flowing from the electric double layer capacitor 20a to the wind power generator. Further, since the electric double layer capacitor 20a does not become a load of the wind power generator, it does not hinder the rotational motion of the wind power generator, the kinetic energy of the wind turbine connected to the wind power generator is less dissipated, and the rotational speed of the wind turbine decreases rapidly. Never do. When the wind power becomes stronger and the electromotive voltage of the wind power generator exceeds the input voltage VIN , the backflow prevention diode 21 is turned on to flow a charging current through the electric double layer capacitor 20a. Control unit 50a performs control for transmitting the power P 1 or more power to the AC power system 60 at a stage where enough energy in the electric double layer capacitor 20a is stored. In this way, the electric power generated by the wind power generator can be used effectively.

[第2の実施形態]
図8は、第2の実施形態を示す図である。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a diagram illustrating the second embodiment.

図8に示す第2の実施形態の各構成部の第1の実施形態と同一部分には同一の符号を付し、説明を省略する。第2の実施形態の電力供給装置2は、第1の電力供給ブロックと第2の電力供給ブロックとを備える。   The same parts as those of the first embodiment of the components of the second embodiment shown in FIG. The power supply device 2 of the second embodiment includes a first power supply block and a second power supply block.

第1の電力供給ブロックは、スイッチS11とスイッチS21とスイッチS31とスイッチS41とを有するスイッチ部30aと、電力トランス40bの第1の1次側巻線N11と、第1のインダクタ351と、第1の電流センサ361と、第1の電気二重層コンデンサ20aと、分散型電源101と、第2の電力供給ブロックと共用される制御部50bと、を構成部とする。 First power supply block includes a switch portion 30a 1 of a switch S 11 and the switch S 21 and the switches S 31 and the switch S 41, the first primary winding N 11 of the power transformer 40b, a first the inductor 351, a first current sensor 361, a first electric double layer capacitor 20a 1, a distributed power source 101, and a control unit 50b which is shared with the second power supply block, a structure portion .

スイッチ部30aのスイッチS11と第1の実施形態のスイッチ部30aのスイッチSは同様の構成を有し同様に動作し、スイッチS21とスイッチSは同様の構成を有し同様に動作し、スイッチS31とスイッチSは同様の構成を有し同様に動作し、スイッチS41とスイッチSは同様の構成を有し同様に動作する。インダクタ351は、第1の実施形態のインダクタ35と同様の構成を有し同様に動作し、電流センサ361は第1の実施形態の電流センサ36と同様の構成を有し同様に動作し、電気二重層コンデンサ20aは第1の実施形態の電気二重層コンデンサ20aと同様の構成を有し同様に動作する。 Switch S 1 of the switch S 11 of the switch section 30a 1 and the switch portion 30a of the first embodiment operates similarly has the same configuration, the switch S 21 and the switch S 2 is similarly has the same configuration work, the switch S 31 and the switch S 3 operates in the same manner has the same configuration, the switch S 41 and the switch S 4 operates similarly have the same configuration. The inductor 351 has the same configuration as the inductor 35 of the first embodiment and operates in the same manner. The current sensor 361 has the same configuration as the current sensor 36 of the first embodiment and operates in the same manner. the double layer capacitor 20a 1 operates similarly has the same configuration as that of the electric double layer capacitor 20a of the first embodiment.

第2の電力供給ブロックは、スイッチS12とスイッチS22とスイッチS32とスイッチS42とを有するスイッチ部30aと、電力トランス40bの第2の1次側巻線N12と、第2のインダクタ352と、第2の電流センサ362と、第2の電気二重層コンデンサ20aと、分散型電源102と、第1の電力供給ブロックと共用される制御部50bと、を構成部とする。 Second power supply block includes a switch portion 30a 2 having a and switch S 12 and the switches S 22 and the switch S 32 switches S 42, and the second primary winding N 12 of the power transformer 40b, a second the inductor 352, a second current sensor 362, a second electric double layer capacitor 20a 2, and distributed power supply 102, a control unit 50b which is shared with the first power supply block, a structure portion .

スイッチ部30aのスイッチS12と第1の実施形態のスイッチ部30aのスイッチSは同様の構成を有し同様に動作し、スイッチS22とスイッチSは同様の構成を有し同様に動作し、スイッチS32とスイッチSは同様の構成を有し同様に動作し、スイッチS42とスイッチSは同様の構成を有し同様に動作する。インダクタ352は、第1の実施形態のインダクタ35と同様の構成を有し同様に動作し、電流センサ362は第1の実施形態の電流センサ36と同様の構成を有し同様に動作し、電気二重層コンデンサ20aは第1の実施形態の電気二重層コンデンサ20aと同様の構成を有し同様に動作する。 Switch S 1 of the switch S 12 of the switch unit 30a 2 switch portion 30a of the first embodiment operates in the same manner has the same configuration, the switch S 22 and the switch S 2 is similarly has the same configuration work, the switch S 32 and the switch S 3 operates in the same manner has the same configuration, the switch S 42 and the switch S 4 operates similarly have the same configuration. The inductor 352 has the same configuration as the inductor 35 of the first embodiment and operates in the same manner, and the current sensor 362 has the same configuration as the current sensor 36 of the first embodiment and operates in the same manner. The double layer capacitor 20a 2 has the same configuration as the electric double layer capacitor 20a of the first embodiment and operates in the same manner.

第2の実施形態の制御部50bは、図2に示す第2の実施形態の制御部50aと同様な構成を有しているが、スイッチ部インターフェイス504、2次側インターフェイス505、入力電圧・電流インターフェイス506のいずれもが第1実施形態よりも増加した信号数に対応している。また、中央演算装置501で実行するロム503に格納するプログラムも第1の電力供給ブロックと第2の電力供給ブロックとを制御するプログラムである点において第1実施形態と異なる。   The control unit 50b of the second embodiment has the same configuration as the control unit 50a of the second embodiment shown in FIG. 2, but the switch unit interface 504, the secondary side interface 505, the input voltage / current Any of the interfaces 506 corresponds to the increased number of signals compared to the first embodiment. The program stored in the ROM 503 executed by the central processing unit 501 is also a program for controlling the first power supply block and the second power supply block, and is different from the first embodiment.

図9は、第1の電力供給ブロックのスイッチ部30aおよび第2の電力供給ブロックのスイッチ部30aの動作を中心に説明するタイミングチャートである。 Figure 9 is a timing chart for explaining about the operation of the switch portion 30a 2 of the switch section 30a 1 and the second power supply block of the first power supply block.

図9の上段から順に、図9(a)はスイッチS11、スイッチS21が導通している時刻および時間、図9(b)はスイッチS31、スイッチS41が導通している時刻および時間、図9(c)はスイッチS12、スイッチS22が導通している時刻および時間、図9(d)はスイッチS32、スイッチS42が導通している時刻および時間の各々を示す。スイッチ制御信号CS11がスイッチS11を導通・切断し、スイッチ制御信号CS21がスイッチS21を導通・切断し、スイッチ制御信号CS31がスイッチS31を導通・切断し、スイッチ制御信号CS41がスイッチS41を導通・切断する。スイッチ制御信号CS12がスイッチS12を導通・切断し、スイッチ制御信号CS22がスイッチS22を導通・切断し、スイッチ制御信号CS32がスイッチS32を導通・切断し、スイッチ制御信号CS42がスイッチS42を導通・切断する。 In order from the top of FIG. 9, FIG. 9A shows the time and time when the switch S 11 and the switch S 21 are conductive, and FIG. 9B shows the time and time when the switch S 31 and the switch S 41 are conductive. 9C shows the time and time when the switch S 12 and the switch S 22 are conductive, and FIG. 9D shows the time and time when the switch S 32 and the switch S 42 are conductive. The switch control signal CS 11 conducts / disconnects the switch S 11 , the switch control signal CS 21 conducts / disconnects the switch S 21 , the switch control signal CS 31 conducts / disconnects the switch S 31 , and the switch control signal CS 41 There are conductive or disconnect the switch S 41. The switch control signal CS 12 conducts / disconnects the switch S 12 , the switch control signal CS 22 conducts / disconnects the switch S 22 , the switch control signal CS 32 conducts / disconnects the switch S 32 , and the switch control signal CS 42 There are conductive or disconnect the switch S 42.

周期TACは交流電力系統60の電圧の周期であり、図3にTACの符号を付して示す周期である。時間Tは、スイッチS12ないしスイッチS42が切断し、スイッチS11ないしスイッチS41が導通・切断している時間を表す。時間Tは、スイッチS11ないしスイッチS41が切断し、スイッチS12ないしスイッチS42が導通・切断している時間を表す。時間Tは第1の電力供給ブロックが交流電力系統60に対して電力を供給している時間、時間Tは第2の電力供給ブロックが交流電力系統60に対して電力を供給している時間である。 Period T AC is the period of the voltage of the AC power system 60, a period indicated by a reference numeral of T AC in FIG. The time T 1 represents the time during which the switches S 12 to S 42 are disconnected and the switches S 11 to S 41 are conductive / disconnected. Time T 2 are the switches S 11 to switch S 41 is cut, representing the amount of time that the switch S 12 to switch S 42 is conducting and cutting. Time T 1 is a time during which the first power supply block supplies power to the AC power system 60, and time T 2 is a time during which the second power supply block supplies power to the AC power system 60. It's time.

図9(e)は第1の1次側巻線N11に流れるトランス電流IT1、図9(f)は第2の1次側巻線N12に流れるトランス電流IT2の各々を示す。図9(g)は2次巻線側電流Iを示す。ここで、2次巻線側電流I=(N11/N)×トランス電流IT1+(N12/N)×トランス電流IT2である。(N11/N)は第1の1次側巻線N11の巻数N11と2次側巻線Nの巻数Nとの比、(N12/N)は第2の1次側巻線N12の巻数N12と2次側巻線Nの巻数Nとの比である。 FIG. 9E shows the transformer current I T1 flowing through the first primary winding N 11 , and FIG. 9F shows the transformer current I T2 flowing through the second primary winding N 12 . Figure 9 (g) shows the secondary winding side current I 2. Here, the secondary winding side current I 2 = (N 11 / N 2 ) × transformer current I T1 + (N 12 / N 2 ) × transformer current IT 2 . (N 11 / N 2) is the ratio of the number of turns N 2 turns N 11 and secondary winding N 2 of the first primary winding N 11, (N 12 / N 2) is the second 1 the ratio of the number of turns N 2 turns N 12 and secondary winding N 2 of the next winding N 12.

図9(a)ないし図9(g)の横軸は同一の時刻tを表す。図3(a)ないし図9(d)の各々の長方形部分が導通している時間、それ以外は切断を表す。第1の実施形態と同様に導通している時間がパルス幅変調されている。各スイッチの導通・切断の繰り返し周期は周期Tである。 The horizontal axes of FIGS. 9A to 9G represent the same time t. The time during which each rectangular portion in FIGS. 3 (a) to 9 (d) is conductive, and the rest represent cutting. As in the first embodiment, the conduction time is pulse width modulated. Repetition period of conduction and cutting of each switch is the period T S.

第1のトランス電流IT1、第2のトランス電流IT2の各々は交流電力系統60の電圧波形と同じ正弦波の波形であり、正弦波の周期は周期TAC、すなわち、20msecまたは16.67msecである。図9には図示しないが各スイッチの導通・切断の周期Tは、図3と同様に例えば、20μsec〜10μsecである。 Each of the first transformer current I T1 and the second transformer current I T2 has the same sine wave waveform as the voltage waveform of the AC power system 60, and the cycle of the sine wave is a period T AC , that is, 20 msec or 16.67 msec. is there. Period T S of the conduction and cutting of not shown the switches in FIG. 9, like FIG. 3, for example, a 20Myusec~10myusec.

スイッチS11とスイッチS21とは同時に導通・切断し、スイッチS31とスイッチS41とは同時に導通・切断する。時間Tにおいて、スイッチS11とスイッチS21とが導通時間τ(τは第1のトランス電流IT1を正弦波とするように変化する)を有して導通・切断する半周期の時間TAC/2においてはスイッチS31とスイッチS41とは切断し、スイッチS31とスイッチS41とが導通時間τを有して導通・切断する他の半周期の時間TAC/2においてはスイッチS11とスイッチS21とは切断する。時間Tにおいては、スイッチS11、スイッチS21、スイッチS31、スイッチS41のいずれもが切断する。 Conducting and cutting at the same time the switch S 11 and the switch S 21, conducting and cutting at the same time the switch S 31 and the switch S 41. At time T 1 , a half-cycle time T in which the switch S 11 and the switch S 21 have a conduction time τ (τ changes so that the first transformer current I T1 is a sine wave) and are turned on and off. AC / in 2 was cut to the switch S 31 and the switch S 41, the switch in the switch S 31 and the switch S 41 and the time T AC / 2 other half cycle of conduction and cutting a conduction time τ to disconnect the S 11 and the switch S 21. At time T 2, switches S 11, the switch S 21, switches S 31, both of the switches S 41 to cut.

また、スイッチS12とスイッチS22とは同時に導通・切断し、スイッチS32とスイッチS42とは同時に導通・切断する。時間Tにおいて、スイッチS12とスイッチS22とが導通時間τ(τは第2のトランス電流IT2を正弦波とするように変化する)を有して導通・切断する半周期の時間TAC/2においてはスイッチS32とスイッチS42とは切断し、スイッチS32とスイッチS42とが導通時間τを有して導通・切断する他の半周期の時間TAC/2においてはスイッチS12とスイッチS22とは切断する。時間Tにおいては、スイッチS12、スイッチS22、スイッチS32、スイッチS42のいずれもが切断する。 Further, conductive and cutting at the same time the switch S 12 and the switch S 22, conducting and cutting at the same time the switch S 32 and the switch S 42. At time T 2, switches S 12 and the switch S 22 and the conduction time tau (tau second transformer current I T2 varying as a sine wave) of the half cycle of conduction and cutting a has time T cut the switch S 32 and the switch S 42 is in the AC / 2, the switch in the switch S 32 and the switch S 42 and the other half cycle of conduction and cutting a conduction time τ time T AC / 2 to disconnect the S 12 and the switches S 22. At time T 1, the switch S 12, the switch S 22, switches S 32, both of the switches S 42 to cut.

(第2実施形態の要部)
第1の入力電流IIN1と第1の入力電圧VIN1とを演算して得られる入力電力PIN1(数3の入力電力PINを参照)が、効率ηが良好なる電力の範囲である電力Pと電力Pの範囲(図4を参照)において電力を交流電力系統60に対して供給する点は第1の実施形態と同じである。第1の実施形態と同様にして時間Tを定めれば、時間T>時間Tとなり、第1の電力供給ブロックが頻繁に電力供給の動作と停止と繰り返すことを防止して、第1の電力供給ブロックの効率を向上させることができる。また、第2の入力電流IIN2と第2の入力電圧VIN2とを演算して得られる入力電力PIN2(数3の入力電力PINを参照)が、効率ηが良好なる電力の範囲である電力Pと電力Pの範囲において電力を交流電力系統60に対して供給する点は第1の実施形態と同じである。第1の実施形態と同様にして時間Tを定めれば、時間T>時間Tとなり、第2の電力供給ブロックが頻繁に電力供給の動作と停止と繰り返すことを防止して、第2の電力供給ブロックの効率を向上させることができる。
(Parts of the second embodiment)
The power in which the input power P IN1 (refer to the input power PIN of Equation 3) obtained by calculating the first input current I IN1 and the first input voltage V IN1 is a power range in which the efficiency η is good. that supplies power to the AC power system 60 in a range of P 1 and the power P 2 (see Figure 4) is the same as the first embodiment. Be determined the time T D in the same manner as in the first embodiment, it is possible to prevent the repeated time T 1> time T D, and the first power supply block and operation of the frequent power supply and stop the The efficiency of one power supply block can be improved. The second input current I IN2 and the second input voltage V IN2 and the input power P IN2 obtained by calculation (see the input power P IN of 3) is in the range of efficiency η is Naru good power that supplies power to the AC power system 60 in certain power P 1 and the range of power P 2 is the same as the first embodiment. Be determined the time T D in the same manner as in the first embodiment, it is possible to prevent the repeated time T 2> time T D, and the second power supply block and operation of the frequent power supply and stop the The efficiency of the second power supply block can be improved.

図9において、第1の電力供給ブロックが交流電力系統60に対する電力の供給を開始後、入力電力PIN1が電力Pを下回るまでの時間が時間Tである。制御部50bは、入力電力PIN1が電力Pを下回ることを検出すると、第1の電力供給ブロックからの電力の供給を停止し、入力電圧VIN2によって第2の電力供給ブロックが電力P以上の入力電力PIN2で交流電力系統60に対する電力の供給を開始することができる(Yes)か、否(No)かのいずれであるかを判断する。制御部50bは、判断結果がYesである場合には、第2の電力供給ブロックが交流電力系統60に対する電力の供給を開始するように制御をする。 9, after starting the first power supply block the supply of electric power to the AC power system 60, the input power P IN1 is time to below power P 1 is the time T 1. Control section 50b, the input power when the P IN1 detects that below the power P 1, the supply of electric power from the first power supply block is stopped, power second power supply block by the input voltage V IN2 is P 1 It is determined whether the supply of power to the AC power system 60 can be started with the input power PIN2 as described above (Yes) or not (No). When the determination result is Yes, the control unit 50b performs control so that the second power supply block starts supplying power to the AC power system 60.

そして、時間Tが経過した後、制御部50bは、入力電力PIN2が電力Pを下回ることを検出すると、入力電圧VIN1によって第1の電力供給ブロックが電力P以上の入力電力PIN1で交流電力系統60に対する電力の供給を開始することができる(Yes)か、否(No)かのいずれであるかを判断する。制御部50bは、判断結果がYesである場合には、直ちに第1の電力供給ブロックが交流電力系統60に対する電力の供給を開始するように制御をする(図9を参照)。一方、判断結果がNoである場合には、図9には図示しないが、第1の電力供給ブロックまたは第2の電力供給ブロックのいずれかが電力の供給の開始ができるようになるまで交流電力系統60に対する電力の供給を停止するように制御をする。 Then, after the time T 2, the control section 50b, the input power when the P IN2 detects that below the power P 1, the first power supply block is a power P 1 or more of the input power P by the input voltage V IN1 It is determined whether the supply of power to the AC power system 60 can be started at IN1 (Yes) or not (No). When the determination result is Yes, the control unit 50b immediately controls the first power supply block to start supplying power to the AC power system 60 (see FIG. 9). On the other hand, when the determination result is No, although not shown in FIG. 9, AC power is supplied until either the first power supply block or the second power supply block can start supplying power. Control is performed so that the supply of power to the grid 60 is stopped.

第2の実施形態によれば、第1の電力供給ブロックおよび第2の電力供給ブロックのいずれもが高い効率ηを維持しながら交流電力系統60に対する電力の供給をおこなうことができる。例えば、第1の分散型電源101の受光面が東向きに配置された太陽電池であり、第2の分散型電源102の受光面が西向きに配置された太陽電池である場合には太陽の朝から夜までの天空上の移動に合せて高効率な電力伝送ができる。また、太陽光を遮る雲が東西に移動する場合においても雲の移動に合せて高効率な電力伝送ができる。   According to the second embodiment, both the first power supply block and the second power supply block can supply power to the AC power system 60 while maintaining high efficiency η. For example, when the light receiving surface of the first distributed power source 101 is a solar cell arranged in the east direction and the light receiving surface of the second distributed power source 102 is a solar cell arranged in the west direction, the morning of the sun High-efficiency power transmission is possible according to the movement of the sky from night to night. In addition, even when clouds that block sunlight move from east to west, highly efficient power transmission can be performed in accordance with the movement of the clouds.

図10は、第2の実施形態の電力供給装置2の制御部50bの中央演算装置501がおこなう処理を示すフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart illustrating processing performed by the central processing unit 501 of the control unit 50b of the power supply device 2 according to the second embodiment.

図10(a)は、イニシャル処理を示し、図10(b)は第1の電力供給処理を示し、10(c)は第2の電力供給処理を示す。図10(b)、10(c)の各々は、図5(b)とまったく同じ構造であるので、全体の記載は省略する。図10(b)は、第1の電力供給ブロックを制御する第1の電力供給処理であり、10(c)は、第2の電力供給ブロックを制御する第2の電力供給処理である。同一の割込の周期では同一ブロックの電力処理しか実行しない。第1の電力供給処理の実行中においては第2の電力供給処理の実行はおこなわず、第2の電力供給処理の実行中においては第1の電力供給処理の実行はおこなわない。   FIG. 10A shows the initial process, FIG. 10B shows the first power supply process, and 10C shows the second power supply process. Since each of FIGS. 10B and 10C has the same structure as that of FIG. 5B, the entire description is omitted. FIG. 10B shows a first power supply process for controlling the first power supply block, and 10 (c) shows a second power supply process for controlling the second power supply block. Only the power processing of the same block is executed in the same interrupt cycle. The execution of the second power supply process is not performed during the execution of the first power supply process, and the execution of the first power supply process is not performed during the execution of the second power supply process.

一方のブロックにおける電力供給処理を停止して他方のブロックにおける電力供給処理を実行する場合には、必ずイニシャル処理を介して処理が移る。第1の電力供給処理を停止して第2の電力供給処理を実行する場合には、第1の電力供給処理、次の割込の周期におけるイニシャル処理に続いて第2の電力供給処理、さらに次の割込の周期における第2の電力供給処理へと処理は移る。第2の電力供給処理を停止して第1の電力供給処理を実行する場合には、第2の電力供給処理、次の割込の周期におけるイニシャル処理に続いて第1の電力供給処理、さらに次の割込の周期における第1の電力供給処理へと処理は移る。具体的には、イニシャル処理において割込レジスタに書き込まれた番地が第1の電力供給処理の先頭番地であるか、第2の電力供給処理の先頭番地であるかによって、第1の電力供給処理または第2の電力供給処理のいずれの電力供給処理を実行するかが決まる。イニシャル処理を実行する毎に、更新された定数Kと規定電力PREFとは、初期値に戻る。イニシャル処理において第1の電力供給と第2の電力供給とのいずれもが給電可能ではない場合には、割込毎にイニシャル処理を繰り返し、処理はイニシャル処理に留まる。 When the power supply process in one block is stopped and the power supply process in the other block is executed, the process always moves through the initial process. When the first power supply process is stopped and the second power supply process is executed, the first power supply process, the initial process in the next interrupt cycle, the second power supply process, The process moves to the second power supply process in the next interrupt cycle. When the second power supply process is stopped and the first power supply process is executed, the second power supply process, the first power supply process following the initial process in the next interrupt cycle, and The process moves to the first power supply process in the next interrupt cycle. Specifically, the first power supply process depends on whether the address written to the interrupt register in the initial process is the start address of the first power supply process or the start address of the second power supply process. Alternatively, it is determined which power supply process of the second power supply process is executed. Each executing the initial processing, the updated constant K I as defined power P REF is returned to the initial value. If neither the first power supply nor the second power supply can supply power in the initial process, the initial process is repeated for each interrupt and the process remains in the initial process.

(イニシャル処理)
第2の実施形態におけるイニシャル処理の説明は、後述する電力供給ブロックがn個である第2の実施形態の変形における処理も含めて一般的に説明する。
(Initial processing)
The description of the initial processing in the second embodiment will be generally made including the processing in the modification of the second embodiment in which there are n power supply blocks to be described later.

図10(a)におけるステップST21は、図5(a)に示すイニシャル処理のステップST11と同様である。後述するjOLDがレジスタに既に記憶されている。 Step ST21 in FIG. 10A is the same as step ST11 of the initial process shown in FIG. The j OLD described later is already stored in the register.

ステップST22において中央演算装置501は、jNEW=jOLD+1のインクリメント演算をおこない、m=jNEW(modulo n)のモジュロ演算をおこない、入力電圧VINを検出すべき電力供給ブロックが第(m+1)の電力供給ブロックであることを特定する。
ここで、jNEWは、入力電圧VINの累積検出回数であり、nは電力供給ブロックの総数である。この実施形態では電力供給ブロックの総数は2であるので、n=2である。m=jNEW(modulo n)のモジュロ演算では、mはjNEW/nの剰余と定義される。n=2の場合、jNEWが2では(m+1)=1、jNEWが3では(m+1)=2、jNEWが4では(m+1)=1、jNEWが5では(m+1)=2、・・・と(m+1)の値は、1,2を繰り返す。つまり、第1の電力供給ブロックと第2の電力供給ブロックとを交互に特定できる。
nが2以外であるときは、jNEWがインクリメントする毎に、(m+1)は1、2、・・・・n、1、2、・・・・n、1、2、・・・と1からnまでを繰り返す。つまり、第1の電力供給ブロックないし第nの電力供給ブロックを順番に特定できる。
In step ST22, the central processing unit 501 performs an increment operation of j NEW = j OLD +1, performs a modulo operation of m = j NEW (modulo n), and the power supply block to detect the input voltage VIN is (m + 1). ) Is specified.
Here, j NEW is the cumulative number of detections of the input voltage VIN , and n is the total number of power supply blocks. In this embodiment, since the total number of power supply blocks is 2, n = 2. In the modulo operation of m = j NEW (modulo n), m is defined as the remainder of j NEW / n. If n = 2, the in j NEW is 2 (m + 1) = 1 , the j NEW is 3 (m + 1) = At 2, j NEW is 4 (m + 1) = 1 , the j NEW is 5 (m + 1) = 2 , .. And (m + 1) repeat 1 and 2. That is, the first power supply block and the second power supply block can be specified alternately.
When n is other than 2, every time j NEW is incremented, (m + 1) is 1, 2,... n, 1, 2,... n, 1, 2,. Repeat from n to n. That is, the first power supply block to the nth power supply block can be identified in order.

ステップST23において中央演算装置501は、第(m+1)の電力供給ブロックの入力電圧VINが最低入力電圧VINMIN以上である場合(Yes)には処理をステップST24に移し、入力電圧VINが最低入力電圧VINMIN未満である場合(No)には処理をステップST25に移す。 In step ST23 the central processing unit 501, (m + 1) -th input voltage V IN of the power supply block is the minimum input voltage V INMIN more (Yes), the process proceeds to step ST24, the input voltage V IN is minimum If it is less than the input voltage V INMIN (No), the process proceeds to step ST25.

ステップST24において中央演算装置501は、第(m+1)の電力供給ブロックを制御する当該電力供給処理の先頭番地を割込レジスタに書き込み、jOLD=jNEWとレジスタの内容を置き替えて、イニシャル処理を終了する。
次の割込処理は、当該電力供給処理(第(m+1)の電力供給処理)の先頭番地からスタートする。
In step ST24, the central processing unit 501 writes the start address of the power supply process for controlling the (m + 1) th power supply block to the interrupt register, replaces the contents of the register with jOLD = jNEW, and performs the initial process. Exit.
The next interrupt process starts from the head address of the power supply process ((m + 1) th power supply process).

ステップST25において中央演算装置501は、イニシャル処理の先頭番地を割込レジスタに書き込み、jOLD=jNEWとレジスタの内容を置き替えて、イニシャル処理を終了する。
次の割込処理は、イニシャル処理の先頭番地からスタートする。
In step ST25, the central processing unit 501 writes the initial address of the initial process to the interrupt register, replaces j OLD = j NEW and the contents of the register, and ends the initial process.
The next interrupt process starts from the start address of the initial process.

ステップST22ないしステップST25の処理を具体的に当てはめて説明する。jOLD=5であるとして説明をする。電力供給ブロックの総数が2であるので、n=2である。jOLD=5であるので、直前に入力電圧VINを検出した電力供給ブロックは第2の電力供給ブロックであった。 The processing from step ST22 to step ST25 will be specifically described. The description will be made assuming that j OLD = 5. Since the total number of power supply blocks is 2, n = 2. Since j OLD = 5, the power supply block that detected the input voltage VIN immediately before was the second power supply block.

ステップST22において中央演算装置501は、jNEW=5(jOLD)+1のインクリメント演算をおこない、m=6(jNEW)(modulo 2)のモジュロ演算をおこない、入力電圧VINを検出すべき電力供給ブロックが第1の電力供給ブロックであることを特定する。 Central processing unit 501 in step ST22 performs increment operation j NEW = 5 (j OLD) +1, performs a modulo operation of the m = 6 (j NEW) ( modulo 2), the power to be detected input voltage V IN It is specified that the supply block is the first power supply block.

ステップST23において中央演算装置501は、第1の電力供給ブロックの入力電圧VINが最低入力電圧VINMIN以上である場合(Yes)には処理をステップST24に移し、入力電圧VINが最低入力電圧VINMIN未満である場合(No)には処理をステップST25に移す。 In step ST23 the central processing unit 501, when the input voltage V IN of the first power supply block is the minimum input voltage V INMIN more (Yes) the process proceeds to step ST24, the input voltage V IN is the lowest input voltage If it is less than VINMIN (No), the process proceeds to step ST25.

ステップST24において中央演算装置501は、第1の電力供給ブロックを制御する第1の電力供給処理の先頭番地を割込レジスタに書き込み、jOLD=jNEWと置き替えて、イニシャル処理を終了する。
次の割込処理は、第1の電力供給処理の先頭番地からスタートする。
Central processing unit 501 in step ST24 writes the starting address of the first power supply process for controlling the first power supply block to the interrupt register and replaced with j OLD = j NEW, and ends the initial processing.
The next interrupt process starts from the first address of the first power supply process.

ステップST25において中央演算装置501は、イニシャル処理の先頭番地を割込レジスタに書き込み、jOLD=jNEWと置き替えて、イニシャル処理は終了する。
次の割込処理は、イニシャル処理の先頭番地からスタートする。
Central processing unit 501 in step ST25 writes the starting address of the initial process in the interrupt register and replaced with j OLD = j NEW, initial processing is completed.
The next interrupt process starts from the start address of the initial process.

(電力供給処理)
図10(b)に示す第1の電力供給処理においては、図5(b)の各ステップの、符号CS〜符号CSは符号CS11〜符号CS41に、符号S〜符号Sは符号S11〜符号S41に、符号VINは符号VIN1に、符号Iは符号IT1に、符号PINは符号PIN1に、符号PREFは符号PREF1に各々を置き替える。
図10(c)に示す第2の電力供給処理においては、図5(b)の各ステップの、符号CS〜符号CSは符号CS12〜符号CS42に、符号S〜符号Sは符号S12〜符号S42に、符号VINは符号VIN2に、符号Iは符号IT2に、符号PINは符号PIN2に、符号PREFは符号PREF2に各々を置き替える。
その他の各処理は、図5(b)に示すと同じ内容であるので説明を省略する。
(Power supply processing)
In the first power supply process illustrated in FIG. 10B, the codes CS 1 to CS 4 are replaced with the codes CS 11 to CS 41 and the codes S 1 to S 4 in each step of FIG. the sign S 11 ~ code S 41, the sign V iN is the sign V IN1, the reference numeral I T is the code I T1, the reference numeral P iN is the code P IN1, reference numeral P REF is replaced puts each code P REF1.
In the second power supply process illustrated in FIG. 10C, the code CS 1 to the code CS 4 in each step of FIG. 5B are replaced with the code CS 12 to the code CS 42 , and the code S 1 to the code S 4. the sign S 12 ~ code S 42, the sign V iN is the sign V IN2, the reference numeral I T is the code I T2, the reference numeral P iN is the code P IN2, reference numeral P REF is replaced puts each code P REF2.
The other processes have the same contents as shown in FIG.

(第2の実施形態の変形)
図11は、第2の実施形態の変形を示す図である。
(Modification of the second embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing a modification of the second embodiment.

第2の実施形態では電源供給ブロックが2個であったが、第2の実施形態の変形例の電力供給装置2aでは、電源供給ブロックの数を3以上の任意の整数nとして、n個まで電源供給ブロックの数を拡張するものである。第1の電源供給ブロックの第1の1次側巻線N11ないし第nの電源供給ブロックの第nの1次側巻線N1nの各々が電力トランス40cに配される。第1の電源供給ブロックから第nの電源供給ブロックのいずれかの1個の電源供給ブロックから交流電力系統60に対して電力を供給するときには、その他の電源供給ブロックの動作は停止するように制御部50cは制御をする。 In the second embodiment, there are two power supply blocks. However, in the power supply device 2a of the modification of the second embodiment, the number of power supply blocks is an arbitrary integer n of 3 or more, and up to n. This expands the number of power supply blocks. Each of the first of the first primary winding N 11 to the primary winding N 1n of the n power supply block of the n power supply block are arranged in the power transformer 40c. When power is supplied from one power supply block of any of the first power supply block to the nth power supply block to the AC power system 60, the operation of the other power supply blocks is controlled to stop. The unit 50c performs control.

制御部50cは、第1の入力電圧VIN1ないし第nの入力電圧VINnを検出し、電気二重層コンデンサに十分エネルギが蓄積されている電源供給ブロックから順に交流電力系統60に対して電力を供給するように制御をする。フローチャートは図示しないが、第1の電力供給処理および第2の電力供給処理に替えて、第1の電力供給処理ないし第nの電力供給処理を有すること以外は、10図に示すフローチャートと同様である。 Controller 50c detects the input voltage V INn of the first input voltage V IN1 through the n, the power from the power supply block enough energy in the electric double layer capacitor is accumulated to the AC power system 60 in order Control to supply. Although not shown in the flowchart, the flowchart is the same as the flowchart shown in FIG. 10 except that the first power supply process and the nth power supply process are provided instead of the first power supply process and the second power supply process. is there.

第2の実施形態の変形によれば、例えば、n個のより小型の太陽電池を東西南北の様々の方位、様々の地上高位置に取付ける。このようにすれば太陽光の利用率は向上する。すなわち、n個の分散型電源の各々の太陽電池の太陽光に対面する角度、地上の太陽光を遮る建物の配置に応じて異なる発電電力を有する分散型電源に接続する複数の電源供給ブロックを設ける。制御部50cは、n個の電源供給ブロックから、予め付与した電源供給ブロックの番号の順に入力電圧を検出して、高効率に電力供給が可能な電源供給ブロックから順次、交流電力系統60に対して電力を供給するように制御をする。このようにすれば、交流電力系統60に対する総合的な電力供給量を大きくすることができる。   According to a modification of the second embodiment, for example, n smaller solar cells are mounted at various orientations in the east, west, north and south, and at various ground heights. In this way, the utilization rate of sunlight is improved. That is, a plurality of power supply blocks connected to a distributed power source having different generated power according to the angle of the solar cell of each of the n distributed power sources facing the sunlight and the arrangement of buildings that block the sunlight on the ground Provide. The controller 50c detects the input voltage from the n power supply blocks in the order of the power supply block numbers given in advance, and sequentially supplies power to the AC power system 60 from the power supply block capable of supplying power with high efficiency. Control to supply power. In this way, the total amount of power supplied to the AC power system 60 can be increased.

[第3の実施形態]
図12は、第3の実施形態を示す図である。
[Third Embodiment]
FIG. 12 is a diagram illustrating a third embodiment.

第3の実施形態は、第1の実施形態および第2の実施形態およびこれらの変形と同様に、電力供給装置3は受電対象である交流電力系統60に対して電力を供給する。第3の実施形態は、電力トランス40dとしてスイッチング周波数で動作する高周波トランスを用いて装置の小型化を図るものである。   In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the second embodiment, and modifications thereof, the power supply device 3 supplies power to the AC power system 60 that is a power reception target. In the third embodiment, the size of the apparatus is reduced by using a high-frequency transformer that operates at a switching frequency as the power transformer 40d.

図12に示す第3の実施形態の各構成部について、上述した実施形態と同一部分には同一の符号を付し、説明を省略する。第3の実施形態の電力供給装置3は、第1の実施形態の電力供給装置1には無い2次巻線側の第1の高周波整流部と第2の高周波整流部とを備える。また、電力トランス40cは、第1の実施形態の交流電力系統の周波数の電力トランス40aではなく、スイッチ部30aのスイッチング周波数に対応する高周波の電力トランス40cである。また、電圧センストランス55に替え、ホトカプラ56を用いているが、電圧センストランス55を用いても良い。制御部50aから出力されるスイッチ制御信号CSないしスイッチ制御信号CSは図3に示すものとは異なる(図13を参照)。 About each component of 3rd Embodiment shown in FIG. 12, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted. The power supply device 3 of the third embodiment includes a first high-frequency rectification unit and a second high-frequency rectification unit on the secondary winding side that are not included in the power supply device 1 of the first embodiment. The power transformer 40c is not the power transformer 40a having the frequency of the AC power system of the first embodiment, but a high-frequency power transformer 40c corresponding to the switching frequency of the switch unit 30a. Further, although the photocoupler 56 is used in place of the voltage sense transformer 55, the voltage sense transformer 55 may be used. Switch control signal CS 1 to the switch control signal CS 4 is outputted from the control unit 50a is different from that shown in FIG. 3 (see Figure 13).

第3の実施形態の電力トランス40dには、1次側巻線Nにスイッチング周波数の正方向、負方向の高周波電流が交互にトランス電流Iとして流れる。これによって、電力トランス40dは高周波トランスとして構成可能となりトランスの小型化ができる。 The power transformer 40d of the third embodiment, flows as transformer current I T positive direction of the switching frequency to the primary winding N 1, the negative direction high-frequency current alternately. As a result, the power transformer 40d can be configured as a high-frequency transformer, and the transformer can be reduced in size.

2次巻線は2次側巻線N21と2次側巻線N22とを備え、2次側巻線N21と2次側巻線N22との接続点は中間タップを形成する。第1の高周波整流部は、ダイオードD、ダイオードD、ダイオードDおよびスイッチSを有し、第2の高周波整流部は、ダイオードD、ダイオードD、ダイオードDおよびスイッチSを有し、第1の高周波整流部と第2の高周波整流部との共有部としてインダクタ38およびコンデンサ39からなるスイッチング周波数成分を除去するローパスフィルタとして機能する高周波フィルタ部を備える。第1の高周波整流部、第2の高周波整流部および高周波フィルタ部はいずれもスイッチング周波数に対応可能な部材である。 The secondary winding comprises a secondary winding N 21 and the secondary winding N 22, the connection point of the secondary winding N 21 and the secondary winding N 22 forms a center tap. The first high-frequency rectifying unit includes a diode D 1 , a diode D 2 , a diode D 3 and a switch S 5 , and the second high-frequency rectifying unit includes a diode D 4 , a diode D 5 , a diode D 6 and a switch S 6. And a high-frequency filter unit that functions as a low-pass filter that removes the switching frequency component composed of the inductor 38 and the capacitor 39 as a shared part of the first high-frequency rectifier unit and the second high-frequency rectifier unit. The first high-frequency rectification unit, the second high-frequency rectification unit, and the high-frequency filter unit are all members that can handle the switching frequency.

図13は、第3実施形態のスイッチ部30aの動作を中心に説明するタイミングチャートである。   FIG. 13 is a timing chart illustrating mainly the operation of the switch unit 30a of the third embodiment.

図13の上段から順に、図13(a)はスイッチSが導通している時刻および時間、図13(b)はスイッチSが導通している時刻および時間、図13(c)はスイッチS、スイッチSが導通している時刻および時間、図13(d)はスイッチS、スイッチSが導通している時刻および時間、図13(e)はトランス電流I、図13(f)は入力電流IIN、図13(g)はコンデンサ39の両端電圧、図13(h)は入力電圧・電流インターフェイス506の図示しないハードウエア(例えば、整流回路と抵抗とコンデンサのフィルタ)によって検出する、トランス電流Iの正、負側絶対値の平滑値、すなわち、入力電流IINの平滑値、の各々を示す。 In order from the upper part of FIG. 13, FIG. 13 (a) time and time switches S 5 is conducting, FIG. 13 (b) Time and time switch S 6 is conducting, FIG. 13 (c) Switch S 1 and the time and time when the switch S 2 is conducting, FIG. 13D is the time and time when the switch S 3 and the switch S 4 are conducting, FIG. 13E is the transformer current I T , and FIG. (F) is the input current I IN , FIG. 13 (g) is the voltage across the capacitor 39, and FIG. 13 (h) is the hardware (not shown) of the input voltage / current interface 506 (for example, a rectifier circuit, resistor and capacitor filter). detected by, showing positive transformer current I T, smoothed value of the negative side absolute value, i.e., smoothed value of the input current I iN, each.

図13(a)ないし図13(h)の横軸は同一の時刻tを表す。図13(a)ないし図13(d)の各々の長方形部分が導通している時間、それ以外は切断を表す。図13(e)のトランス電流Iは、横軸より上の長方形部分が正方向の電流、下の長方形部分が負方向の電流である。図13(f)の入力電流IINトランス電流Iの絶対値の正方向の電流である。図13(c)ないし図13(f)の長方形部分はいずれもスイッチング周波数においてパルス幅が変化するPWM(ピーダブリュエム)波形である。パルス周期は、例えば、スイッチング周波数が50kHzのときは、図13(c)、図13(d)の各信号の周期は20μsec(スイッチング周期T)である。 The horizontal axes of FIGS. 13A to 13H represent the same time t. The time during which each rectangular portion in FIGS. 13 (a) to 13 (d) is conductive, and the others indicate cutting. Transformer current I T in FIG. 13 (e), the rectangular portion above the horizontal axis positive direction of current, the rectangular portion of the bottom is a negative direction of the current. Input current I IN in FIG. 13 (f) is a positive direction of the current of the absolute value of the transformer current I T. Each of the rectangular portions in FIG. 13C to FIG. 13F is a PWM (Peed Blue) waveform whose pulse width changes at the switching frequency. For example, when the switching frequency is 50 kHz, the period of each signal in FIG. 13C and FIG. 13D is 20 μsec (switching period T S ).

従って、周期Tが20μsec、周期TACが20msecのときは、周期TAC/周期T=1000である。実施形態では周期TAC/2に対して500個の周期Tが対応するのであるが、図13においては見易くするために、500個を5個(導通時間τが0も含む)に置き替えて動作の説明をしている。 Therefore, when the period T S is 20 μsec and the period T AC is 20 msec, the period T AC / the period T S = 1000. In the embodiment, 500 periods T S correspond to the period T AC / 2, but in FIG. 13, for the sake of easy understanding, 500 is replaced with 5 (including the conduction time τ is 0). To explain the operation.

スイッチSとスイッチSとは同時に導通し、同時に切断する。スイッチSとスイッチSとは同時に導通し、同時に切断する。スイッチSとスイッチSとが導通するときはスイッチSとスイッチSとは切断し、スイッチSとスイッチSとが導通するときはスイッチSとスイッチSとは切断する。そして、スイッチSとスイッチSとが同時に導通する場合に、スイッチS、1次側巻線N、スイッチSの順の方向に流れる電流路(第1の電流路)が形成される。一方、スイッチSとスイッチSとが同時に導通する場合に、スイッチS、1次側巻線N、スイッチSの順の方向に流れる電流路(第2の電流路)が形成される。 It is conducting at the same time as the switch S 1 and switch S 2, simultaneously cut. It is conducting at the same time as the switch S 3 and the switch S 4, simultaneously cut. When a switch S 1 and switch S 2 is conducting is cut to the switch S 3 and the switch S 4, when the switch S 3 and the switch S 4 is turned to disconnect the switch S 1 and switch S 2. Then, when the switch S 1 and switch S 2 becomes conductive at the same time, the switch S 1, 1 primary winding N 1, the current path flowing in the direction of the order of the switch S 2 (first current path) is formed The On the other hand, when the switch S 3 and the switch S 4 is turned at the same time, the switch S 3, 1 primary winding N 1, the current path flowing in the direction of the order of switch S 4 (second current path) is formed The

スイッチSとスイッチSの導通時間τに応じて第1の電流路を流れる電流の大きさが定まり、スイッチSとスイッチSの導通時間τに応じて第2の電流路を流れる電流の大きさが定まる。 Sadamari the magnitude of the current flowing through the first current path in response to the conduction time tau switch S 1 and switch S 2, a current flowing through the second current path in accordance with the switch S 3 and the conduction time of the switch S 4 tau The size of is determined.

制御部50aは、図13(e)に示すように第1の電流路を流れる正方向電流、第2の電流路を流れる負方向電流とスイッチング周期T/2毎に交互に切替えるので電力トランス40cはスイッチング周期Tが短くなる程、小型化できる。制御部50aがどのようにして所望の入力電流IINを流す制御をおこなうかについては、基本的な演算処理は第1の実施形態と同様である。異なる点は、入力電圧・電流インターフェイス506の図示しないハードウエアによって図13(h)に示すトランス電流Iの正、負側絶対値の平滑値を求める点と、この平滑値をトランス電流Iとして中央演算装置501が検出し、(数1)、(数3)を演算する点である。 As shown in FIG. 13 (e), the control unit 50a switches alternately between a positive direction current flowing through the first current path, a negative direction current flowing through the second current path, and a switching cycle T S / 2. 40c is larger the switching period T S is shortened, can be miniaturized. To determine control unit 50a is how to perform a control to flow a desired input current I IN, the basic processing is the same as that of the first embodiment. Different are that obtaining a positive, smooth value of the negative side the absolute value of the transformer current I T which shown in FIG. 13 (h) by hardware (not shown) of the input voltage and current interfaces 506, transformer current the smoothed value I T The central processing unit 501 detects and calculates (Equation 1) and (Equation 3).

また、制御部50aは、交流電力系統電圧信号SVACの極性を検出し、交流電力系統電圧信号SVACが正であるときは、図13(a)に示すスイッチ制御信号CSを出力してスイッチSを導通するように制御し、交流電力系統電圧信号SVACが負であるときは、図13(b)に示すスイッチ制御信号CSを出力してスイッチSを導通するように制御する。このようにして、交流電力系統60の電圧の極性と、電力供給装置3が出力する電圧の極性とを同一とすることができる。 The control unit 50a detects the polarity of the AC power system voltage signal SV AC, when is positive AC power system voltage signal SV AC outputs a switch control signal CS 5 shown in FIG. 13 (a) controlled so as to conduct the switch S 5, when the AC power system voltage signal SV AC is negative, control such outputs a switch control signal CS 6 shown in FIG. 13 (b) conducting the switch S 6 To do. In this way, the polarity of the voltage of the AC power system 60 and the polarity of the voltage output from the power supply device 3 can be made the same.

制御部50aは、入力側の入力電圧VINが所定最低入力電圧VINMIN以上である場合にスイッチの導通時間を制御し2次巻線から得られる出力電力を受電対象である交流電力系統60に対して供給する電力供給処理を開始する。そして、第1の実施形態と同様に、予め定数Kの固定値を定め、または、定数Kの値を減じながら、電力P以上の伝送電力を維持する。そして、スイッチ部30aの伝送する伝送電力が所定電力である電力P未満である場合にスイッチを切断して前記電力供給処理を停止する。 The controller 50a controls the conduction time of the switch when the input voltage VIN on the input side is equal to or higher than the predetermined minimum input voltage VINMIN , and outputs the output power obtained from the secondary winding to the AC power system 60 that is the power receiving target. Then, the power supply process to be supplied is started. Then, as in the first embodiment, a predetermined fixed value of the constant K I, or, while reducing the value of the constant K I, to maintain the power P 1 or more transmission power. Then, by cutting the switch to stop the power supply process when the transmission power for transmitting the switch portion 30a is less than the power P 1 is a predetermined power.

このようにして電力P以上の電力を伝送し続ければ電力供給装置3の効率を高く保つことができる。しかしながら、電気二重層コンデンサ20aに蓄積されているエネルギが不足すると、定数Kの値を減じ電流IINを増加させても電力PINは増加せず、電力P以上を供給できない場合もある。そこで、電力Pの限界まで電力供給をするのではなく、動作に余裕を持たせ、以下のようにしても良い。 If you continue to transmit this way the power P 1 or more power can be kept high efficiency of the power supply device 3. There, however, the energy stored in the electric double layer capacitor 20a is insufficient, increasing the current I IN subtracting the value of the constant K I does not increase the power P IN, it may not be able to supply power P 1 or more . Therefore, instead of the power supply to the limit of power P 1, a margin to the operation may be as follows.

制御部50aは、電力供給処理を開始した後は、入力電圧VINを監視しながら、入力電流IINを調整して入力電力PINの値を制御する。具体的には、第1の実施形態と同様に、入力電圧VINが電力供給装置3の定格入力電圧の中心の定格中心入力電圧VINREFに維持されるように電力Pないし電力Pの範囲で入力電力PINを増減する。このような制御は、図5を参照して説明したものと同様である。 Control unit 50a, after starting the power supply process, while monitoring the input voltage V IN, and adjust the input current I IN to control the value of the input power P IN. Specifically, as in the first embodiment, the power P 1 to the power P 2 so that the input voltage V IN is maintained at the rated central input voltage V INREF the center of the rated input voltage of the power supply device 3 Increase or decrease the input power PIN within the range. Such control is the same as that described with reference to FIG.

このようにして、制御部50aは、入力電圧VINを定格中心入力電圧VINREFに維持にしながら、電力Pないし電力Pの範囲で入力電力PINを供給する。そして、制御部50aは、入力電力PINが電力Pを下回る場合には、第1の電流路および第2の電流路を形成しないようにして、太陽電池からの電流をスイッチ部30aに供給することなく、電気二重層コンデンサ20aのみに蓄える。なお、太陽電池から取り出し得る最大電力よりも、電力Pが大きくなるようにスイッチ部30aと電力トランス40aとを主要構成部とするインバータの定格電力を定める場合には電力Pが電力伝送に際して制限となることはない。 In this way, the control unit 50a, while the input voltage V IN to maintain the rated central input voltage V INREF, supplies the input power P IN in the range of power P 1 to the power P 2. Then, the control unit 50a, when the input power P IN is below the power P 1 is not to form a first current path and second current paths, supplying a current from the solar cell to the switch unit 30a Without storing, only the electric double layer capacitor 20a is stored. Incidentally, than the maximum power that can be taken out from the solar cell, when the power P 2 is the power transmitted when determining the rated power of the inverter to a switch unit 30a and the power transformer 40a and the main components such that the power P 2 increases There is no limit.

第3の実施形態においては、分散型電源10から得られる電力が小電力である場合には電力伝送をすることなく電気二重層コンデンサ20aにエネルギを蓄え、効率ηが高い領域のみで分散型電源10から得られる電力を交流電力系統60に電力伝送する。よって、総合的な効率は従来技術に比べて向上する。   In the third embodiment, when the power obtained from the distributed power source 10 is small, the energy is stored in the electric double layer capacitor 20a without transmitting power, and the distributed power source is used only in a region where the efficiency η is high. The power obtained from 10 is transmitted to the AC power system 60. Thus, the overall efficiency is improved compared to the prior art.

さらに、第3の実施形態においては、電力トランス40dとしてスイッチング周波数で動作する高周波トランスを用いるので装置の小型化を図ることができる。   Furthermore, in the third embodiment, since the high-frequency transformer that operates at the switching frequency is used as the power transformer 40d, the apparatus can be miniaturized.

(第3の実施形態の変形)
第3の実施形態の構成部の一部と、上述した第2の実施形態の構成部の一部または第2の実施形態の変形例とを組み合わせる新たな実施形態も実施可能である。
(Modification of the third embodiment)
A new embodiment that combines a part of the components of the third embodiment with a part of the components of the second embodiment described above or a modification of the second embodiment can also be implemented.

図14は、第3の実施形態の変形を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing a modification of the third embodiment.

図14は、第3の実施形態と図8に示す第2の実施形態とを組み合わせる実施形態である。図14に示す電力供給装置3aにおいては、第2実施形態と同様に、第1の電力供給ブロック(電気二重層コンデンサ20a、スイッチ部30a、電力トランス40dの1次側巻線N11を主要構成部とする)と第2の電力供給ブロック(電気二重層コンデンサ20a、スイッチ部30a、電力トランス40dの1次側巻線N12を主要構成部とする)とは同時に動作をしない。すなわち、第1の電力供給ブロックのスイッチ部30aが電力を供給する動作をするときには、第2の電力供給ブロックのスイッチ部30aは停止して電力を供給する動作をしない。また、第2の電力供給ブロックのスイッチ部30aが電力を供給する動作をするときには、第1の電力供給ブロックのスイッチ部30aは停止して電力を供給する動作をしない。 FIG. 14 shows an embodiment in which the third embodiment is combined with the second embodiment shown in FIG. In the power supply device 3a shown in FIG. 14, as in the second embodiment, the first power supply block (the electric double layer capacitor 20a 1 , the switch unit 30a 1 , the primary winding N 11 of the power transformer 40d is provided. main components to) and the second power supply block (electric double layer capacitor 20a 2, the switch unit 30a 2, the main components of the primary winding N 12 of the power transformer 40d) not to operate simultaneously and . That is, when the switch unit 30a1 of the first power supply block operates to supply power, the switch unit 30a2 of the second power supply block stops and does not operate to supply power. Further, when the switch unit 30a2 of the second power supply block operates to supply power, the switch unit 30a1 of the first power supply block stops and does not operate to supply power.

図14に示す電力供給装置3aの制御の処理は、図10に示す処理と同様である。   The control process of the power supply device 3a shown in FIG. 14 is the same as the process shown in FIG.

図15は、第3の実施形態の別の変形を示す図である。   FIG. 15 is a diagram showing another modification of the third embodiment.

図15は、第3の実施形態と図11に示す第2の実施形態の変形とを組み合わせる実施形態である。図15に示す第3の実施形態の変形においては、電力供給装置3bは、n個の電力供給ブロックを有し、n個の電力供給ブロックの各々は第3の実施形態と同様の構成を有する。制御部50cはn個の電力供給ブロックの中の1個の電力供給ブロックのみが電力供給をおこなう制御をおこなう。電力供給装置3bの制御の処理は、図10に示す処理と同様である。   FIG. 15 shows an embodiment in which the third embodiment is combined with a modification of the second embodiment shown in FIG. In the modification of the third embodiment shown in FIG. 15, the power supply device 3 b has n power supply blocks, and each of the n power supply blocks has the same configuration as that of the third embodiment. . The control unit 50c performs control such that only one power supply block among the n power supply blocks supplies power. The control process of the power supply device 3b is the same as the process shown in FIG.

[第4の実施形態]
図16は、第4の実施形態を示す図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 16 is a diagram illustrating the fourth embodiment.

上述した第1の実施形態ないし第3の実施形態は、分散型電源から受電対象である交流電力系統に対して電力を供給する実施形態であるが、第4の実施形態は受電対象である直流電力系統62に対して電力を供給する実施形態である。 The first to third embodiments described above are embodiments in which power is supplied from a distributed power source to an AC power system that is a power reception target. However, the fourth embodiment is a direct current that is a power reception target. In this embodiment, power is supplied to the power system 62.

図16に示す第4の実施形態の電力供給装置4は、直流電力を出力する。よって、電力供給装置4は、図12に示す第3の実施形態の電力供給装置3と比較すると、電力トランス40dの2次側の構成が以下の点で異なる。第3の実施形態では電力トランス40dの2次側に交流電圧を出力するのに対して、第4の実施形態では電力トランス40dの2次側に直流電圧を出力する。また、第3の実施形態では高周波の電力トランスを用いて電力伝送をするのに対して、第4の実施形態では商用周波数を用いて電力伝送をする。このために、第3の実施形態では電力トランス40dの2次側に高周波ダイオードであるダイオードDないしダイオードDを備えるが、第4の実施形態では商用周波のブリッジ整流器を用い、スイッチS、スイッチSは不要である。 The power supply device 4 of the fourth embodiment shown in FIG. 16 outputs DC power. Therefore, the power supply device 4 differs from the power supply device 3 of the third embodiment shown in FIG. 12 in the configuration on the secondary side of the power transformer 40d in the following points. In the third embodiment, an AC voltage is output to the secondary side of the power transformer 40d, whereas in the fourth embodiment, a DC voltage is output to the secondary side of the power transformer 40d. In the third embodiment, power transmission is performed using a high-frequency power transformer, whereas in the fourth embodiment, power transmission is performed using a commercial frequency. For this, it comprises a diode D 1 to the diode D 6 is a third high-frequency diode on the secondary side of the power transformer 40d in the embodiment of using a bridge rectifier commercial frequency in the fourth embodiment, the switch S 5 , switch S 6 is not necessary.

電力供給装置4は分散型電源10で得られる電力を直流電力系統62に対して供給する。電力供給装置4と電力供給装置3とは、電力系統に供給する電力が直流電力であるか交流電力であるか以外の違いはない。従って、第3の実施形態と同様の制御方式の採用が可能である。ただし、直流電力の場合には力率の概念はなく、力率は常に1と考えることができ、第4の実施形態においては、電力供給装置4が出力する直流電圧が直流電力系統62の電圧よりも高ければ力率1で、電力供給装置4から直流電力系統62に対する電力供給が可能である。一方、第3の実施形態においては、電力供給装置3から出力する交流電流の波形が交流電力系統の電圧波形と相似形でなければ力率1で、電力供給装置3から交流電力系統に対する電力供給ができない。   The power supply device 4 supplies power obtained by the distributed power supply 10 to the DC power system 62. There is no difference between the power supply device 4 and the power supply device 3 other than whether the power supplied to the power system is DC power or AC power. Therefore, it is possible to adopt the same control method as in the third embodiment. However, in the case of DC power, there is no concept of power factor, and the power factor can always be considered to be 1. In the fourth embodiment, the DC voltage output from the power supply device 4 is the voltage of the DC power system 62. If higher than that, power can be supplied from the power supply device 4 to the DC power system 62 with a power factor of 1. On the other hand, in the third embodiment, if the waveform of the alternating current output from the power supply device 3 is not similar to the voltage waveform of the AC power system, the power factor is 1, and power is supplied from the power supply device 3 to the AC power system. I can't.

従って、第4の実施形態においては、電力供給装置4が供給する入力電流IINの電流波形と直流電力系統62の電圧波形との位相を合わせる力率改善の処理は当然ながら必要ない。入力電力PINが電力Pを下回ることなく電力の供給をする電力伝送の方法は第4の実施形態と第3の実施形態とで異なりはない。 Thus, in the fourth embodiment, there is no need of course the process of power factor correction to match the phase of the power supply device 4 and the current waveform of the input current I IN supplied to the voltage waveform of the DC power system 62. The power transmission method for supplying power without the input power PIN falling below the power P 1 is not different between the fourth embodiment and the third embodiment.

(数1)は、交流電力、直流電力を問わず定数Kの減増によって入力電流IINの増減ができることを表す。よって、第1の実施形態、第3の実施形態におけると同様の制御方法が採用できる。具体的には、制御部50aは、入力側の入力電圧VINが所定最低入力電圧VINMIN以上である場合にスイッチの導通時間を制御し2次巻線から得られる出力電力を受電対象である直流電力系統62に対して供給する電力供給処理を開始する。そして、第1の実施形態、第3の実施形態と同様に、予め定数Kの固定値を定め、または、定数Kの値を減じながら、電力P以上の伝送電力を維持する。そして、スイッチ部30aの伝送する伝送電力が所定電力である電力P未満である場合にスイッチを切断して前記電力供給処理を停止する。 (Equation 1) represents the AC power, that can increase or decrease the input current I IN with increased reduction of the constant K I regardless of DC power. Therefore, the same control method as in the first embodiment and the third embodiment can be adopted. Specifically, the control unit 50a receives the output power obtained from the secondary winding by controlling the conduction time of the switch when the input voltage VIN on the input side is equal to or higher than a predetermined minimum input voltage VINMIN. Power supply processing to be supplied to the DC power system 62 is started. The first embodiment, as in the third embodiment, a predetermined fixed value of the constant K I, or, while reducing the value of the constant K I, to maintain the power P 1 or more transmission power. Then, by cutting the switch to stop the power supply process when the transmission power for transmitting the switch portion 30a is less than the power P 1 is a predetermined power.

第4の実施形態においては、受電対象が直流電力系統62であるところから、同じ制御の効果をより簡易な処理によって得ることができる。以下に、より簡易な処理の内容について説明をする。   In the fourth embodiment, since the power reception target is the DC power system 62, the same control effect can be obtained by a simpler process. The contents of simpler processing will be described below.

制御部50aがおこなう制御の概略を以下にまとめる。   The outline of the control performed by the control unit 50a is summarized below.

入力電力PINの実効値は、(数9)で表され、(数3)で表される交流電力の場合とは演算が異なる。つまり、直流電力であるので瞬時の電力は実効電力と等しい。 The effective value of the input power PIN is expressed by (Equation 9), and the calculation is different from the case of the AC power expressed by (Equation 3). That is, since it is DC power, instantaneous power is equal to effective power.

IN=VIN×IIN・・・・・・・・・・・(数9) P IN = V IN × I IN (Equation 9)

また、スイッチSないしスイッチSの導通する導通時間τは(数10)であらわされ、(数1)で表される交流電力の場合とは演算が異なる。 Further, the conduction time τ for conduction of switches S 1 to switch S 4 represented by (Equation 10), the operation is different from that of the AC power expressed by (Equation 1).

τ=K×(PREF−PIN
=K×{PREF−(VIN×IIN)}・・(数10)
τ = K G × (P REF -P IN)
= K G × {P REF − (V IN × I IN )} (10)

制御部50aは、入力電圧VINと入力電流IINとを得て、(数9)に基づき入力電力PINを演算し、(数10)に基づきスイッチSないしスイッチSの導通する導通時間τを変化させ、入力電力PINの値が規定電力PREFとなるようにフィードバック制御をおこなう。この演算によって、正確に規定電力PREFの伝送電力を維持することができる。規定電力PREFを電力P以上とすれば、電力供給装置4は高効率で動作する。 Control unit 50a obtains the input current I IN and the input voltage V IN, and calculates input power P IN based on the equation (9), to the conduction of switches S 1 to switch S 4 based on the equation (10) conducting changing the time tau, the feedback control is performed so that the value of the input power P iN is defined power P REF. By this calculation, the transmission power of the specified power P REF can be accurately maintained. If the prescribed power P REF is set to the power P 1 or more, the power supply device 4 operates with high efficiency.

交流電力系統におけると同様に直流電流系統においても、以下のようにして入力電圧VINを定格中心入力電圧VINREFとなす制御をおこなうことができる。 In the DC current system as well as in the AC power system, it is possible to control the input voltage VIN to the rated center input voltage V INREF as follows.

制御部50aは、入力電圧VINが定格中心入力電圧VINREF以上となると、入力電力PINを増加する。一方、入力電圧VINが定格中心入力電圧VINREF未満となると、入力電力PINを減少する。このようにして、入力電圧VINが定格中心入力電圧VINREFとなるようにしながら、電力Pないし電力Pの範囲で入力電力PINを制御する。そして、入力電力PINが電力Pを下回ると、電力供給装置4は直流電力系統62に対する電力供給を停止する。 When the input voltage VIN becomes equal to or higher than the rated center input voltage V INREF , the control unit 50a increases the input power PIN . On the other hand, when the input voltage VIN becomes less than the rated center input voltage V INREF , the input power PIN is decreased. In this way, the input voltage V IN is while so that the rated central input voltage V INREF, controls the input power P IN in the range of power P 1 to the power P 2. When the input power PIN falls below the power P 1 , the power supply device 4 stops supplying power to the DC power system 62.

制御部50aは、入力電力PINを規定電力PREFになるようにする制御と、入力電圧VINが定格中心入力電圧VINREFになるようにする制御とを併用してより高度の制御をおこなうことができる。制御処理が複雑であるのでフローチャートを用いて説明をする。 Control unit 50a includes a control to be the input power P IN to the provisions power P REF, the input voltage V IN to perform more sophisticated control in combination of the control to be rated central input voltage V INREF be able to. Since the control process is complicated, a description will be given using a flowchart.

(制御処理のフローチャート)
図17は、第4の実施形態の電力供給装置の制御部の中央演算装置がおこなう処理を示すフローチャートである。
(Flow chart of control processing)
FIG. 17 is a flowchart illustrating processing performed by the central processing unit of the control unit of the power supply device according to the fourth embodiment.

図17を参照して、制御部50aの中央演算装置501がおこなう演算、制御について説明をする。中央演算装置501は、図17(a)のイニシャル処理のスタートからリターンまでの一連の処理と、図17(b)の電力供給処理のスタートからリターンまでの一連の処理とを割込によって実行する。   With reference to FIG. 17, the calculation and control performed by the central processing unit 501 of the control unit 50a will be described. The central processing unit 501 executes a series of processes from the start to the return of the initial process in FIG. 17A and a series of processes from the start to the return of the power supply process in FIG. .

中央演算装置501は、図17(a)のイニシャル処理のスタートからリターンまでの一連の処理を中央演算装置501のリセットの直後または割込レジスタにイニシャル処理の先頭番地が書き込まれている場合に実行する。中央演算装置501は、図17(b)の電力供給処理のスタートからリターンまでの一連の処理を、割込レジスタに電力処理の先頭番地が書き込まれている場合に実行する。すなわち、イニシャル処理のみを実行する割込処理、電力供給処理のみを実行する割込処理、イニシャル処理に続いて電力供給処理を実行する割込処理の3種類がある。割込は、タイマー割込であり、割込の周期は周期Tであるとして以下に説明をする。 The central processing unit 501 executes the series of processing from the start to return of the initial processing in FIG. 17A immediately after the reset of the central processing unit 501 or when the initial address of the initial processing is written in the interrupt register. To do. The central processing unit 501 executes a series of processes from the start to the return of the power supply process in FIG. 17B when the start address of the power process is written in the interrupt register. That is, there are three types: an interrupt process that executes only the initial process, an interrupt process that executes only the power supply process, and an interrupt process that executes the power supply process following the initial process. Interrupt is a timer interrupt, the period of interrupt will be described below as a period T S.

(イニシャル処理)
図17(a)に示すイニシャル処理は、図5(a)に示すイニシャル処理と以下の点が異なる。ステップST21は、定数K、微差ΔKのロムからの読出しがない点においてステップST11と異なる。ステップST22ないしステップST24は、ステップST12ないしステップ14の各々と同じである。
(Initial processing)
The initial process shown in FIG. 17A is different from the initial process shown in FIG. 5A in the following points. Step ST21 is different from step ST11 in that there is no reading from ROM of the constant K I and the slight difference ΔK I. Steps ST22 to ST24 are the same as steps ST12 to ST14.

(電力供給処理)
電力供給処理においては、中央演算装置501は、電力供給装置1から交流電力系統60に対して電力供給をするか否かを判断する。中央演算装置501は、電力供給の制御をする場合には、入力電圧VINを電力供給装置1の定格電圧の中心の電圧である定格中心入力電圧VINREFに保つようにするための入力電力PINである規定電力PREFの範囲を電力Pから分散型電源10の最大能力である電力Pまでの間に自動設定をする。この目的を達するために、中央演算装置501は、イニシャル処理で設定した初期値である、規定電力PREFを割込処理毎に更新し、更新した規定電力PREFをレジスタに格納する。中央演算装置501は、割込毎の電力制御の各種演算においてレジスタに格納された更新された規定電力PREFを使用する。
(Power supply processing)
In the power supply process, the central processing unit 501 determines whether or not to supply power from the power supply device 1 to the AC power system 60. Central processing unit 501, when the control of the power supply, input power for to keep the input voltage V IN to the rated central input voltage V INREF a voltage of the center of the rated voltage of the power supply device 1 PIN Is automatically set between the power P 1 and the power P 2 which is the maximum capacity of the distributed power source 10. In order to achieve this purpose, the central processing unit 501 updates the specified power P REF , which is an initial value set in the initial process, for each interrupt process, and stores the updated specified power P REF in a register. The central processing unit 501 uses the updated specified power P REF stored in the register in various operations of power control for each interrupt.

ステップST201において中央演算装置501は、入力電圧・電流インターフェイス506を介して入力電圧VIN、トランス電流Iを取得し、トランス電流Iから入力電流IINを取得する。 Central processing unit 501 at step ST201, via the input voltage and current interface 506 receives input voltage V IN, the transformer current I T, to obtain an input current I IN from the transformer current I T.

ステップST202において中央演算装置501は、(数9)に基づいて入力電力PINを演算する。 In step ST202, the central processing unit 501 calculates the input power PIN based on (Equation 9).

ステップST203において中央演算装置501は、(数10)に基づいてスイッチ導通の導通時間τを演算する。   In step ST203, the central processing unit 501 calculates the switch conduction time τ based on (Equation 10).

ステップST204において中央演算装置501は、スイッチ部インターフェイス504を介して、スイッチ導通の導通時間τを反映するスイッチ制御信号CSないしスイッチ制御信号CSを出力する。
スイッチ制御信号CSないしスイッチ制御信号CSの各々によってスイッチ部30aのスイッチSないしスイッチSの各々は制御される。
Central processing unit 501 at step ST204, via the switch unit interface 504, and outputs a switch control signal CS 1 to the switch control signal CS 4 to reflect the conduction time τ of the switch conduction.
Each of switches S 1 to switch S 4 of the switch control signal CS 1 to the switch part 30a by each of the switch control signal CS 4 is controlled.

ステップST205において中央演算装置501は、入力電力PINが規定電力PREF以上であるか否かを判断し、入力電力PINが規定電力PREF以上である場合(Yes)には処理をステップST206に移し、入力電力PINが規定電力PREF未満である場合(No)には処理をステップST207に移す。 In step ST205 the central processing unit 501, the input power P IN is determined whether the provisions is the power P REF above, the input power P IN is the step of processing when it is specified power P REF more (Yes) ST 206 the transfer, if the input power P iN is less than the specified power P REF (No) the process proceeds to step ST207.

ステップST206において中央演算装置501は、規定電力PREFに微差ΔPを加算して規定電力PREFの値をより大きくし、更新した規定電力PREFの値をレジスタに書き込む。
規定電力PREFの値をより大きくすると、次の割込において、入力電力PINは、より大きくした規定電力PREFに近づき、その結果として、入力電圧VINは低下して入力電圧VINを定格中心入力電圧VINREFに保つことができる。
Central processing unit 501 at step ST206, the provisions power P REF in by adding the visa ΔP is larger prescribed value power P REF, and writes the updated value of the specified power P REF in the register.
When defining the power P REF value is greater for at the next interrupt, the input power P IN approaches the larger the prescribed power P REF, as a result, the input voltage V IN input voltage V IN decreases The rated center input voltage V INREF can be maintained.

ステップST207において中央演算装置501は、規定電力PREFから微差ΔPを減算して規定電力PREFの値をより小さくし、更新した規定電力PREFの値をレジスタに書き込む。
規定電力PREFの値をより小さくすると、次の割込において、入力電力PINは、より小さくした規定電力PREFに近づき、その結果として、入力電圧VINは上昇して入力電圧VINを定格中心入力電圧VINREFに保つことができる。
Central processing unit 501 at step ST207, the provisions power from P REF by subtracting a differential refinement ΔP to smaller values of specified power P REF, and writes the updated value of the specified power P REF in the register.
When defining the power P REF a smaller value of, at the next interrupt, the input power P IN approaches the smaller the prescribed power P REF, as a result, the input voltage V IN Input voltage V IN is raised The rated center input voltage V INREF can be maintained.

ステップST208において中央演算装置501は、入力電力PINが電力P以上であるか否かを判断し、入力電力PINが電力P以上である場合(Yes)には電力供給処理は終了し、入力電力PINが電力P未満である場合(No)にはステップST209に処理を移す。そして、Yesの場合には、次の割込では、再び電力供給処理をおこなう。 Step central processing unit 501 in ST208, it is determined whether or not the input power P IN is the power P 1 or more, power supply processing is ended when the input power P IN is the power P 1 or more (Yes) If the input power PIN is less than the power P 1 (No), the process proceeds to step ST209. In the case of Yes, in the next interruption, the power supply process is performed again.

ステップST209において中央演算装置501は、イニシャル処理の先頭番地を割込レジスタに書き込み、電力供給処理は終了する。そして、次の割込では、イニシャル処理をおこなう。   In step ST209, the central processing unit 501 writes the start address of the initial process to the interrupt register, and the power supply process is completed. In the next interruption, initial processing is performed.

このようにして、制御部50aは、入力電圧VINを定格電圧の中心電圧である定格中心入力電圧VINREFに保ちながら、効率ηが高い電力Pないし電力Pの範囲の入力電力PINを直流電力系統62に対して供給する。制御部50aは、入力電力PINが電力Pを下回る場合には、第1の電流路および第2の電流路を形成しないようにして電力供給装置1の動作を停止し、分散型電源10からの電流を電気二重層コンデンサ20aのみに蓄える。なお、太陽電池から取り出し得る最大電力よりも、電力Pが大きくなるようにスイッチ部30aと電力トランス40aとを主要構成部とするインバータの定格電力を定める場合には電力Pが電力伝送に際して制限となることはない。 In this way, the control unit 50a maintains the input voltage V IN at the rated center input voltage V INREF that is the center voltage of the rated voltage, and the input power P IN in the range of the power P 1 to the power P 2 with high efficiency η. Is supplied to the DC power system 62. Control unit 50a, when the input power P IN is below the power P 1 stops the operation of the power supply apparatus 1 so as not to form a first current path and second current path, the distributed power supply 10 Is stored only in the electric double layer capacitor 20a. Incidentally, than the maximum power that can be taken out from the solar cell, when the power P 2 is the power transmitted when determining the rated power of the inverter to a switch unit 30a and the power transformer 40a and the main components such that the power P 2 increases There is no limit.

第4の実施形態においては、分散型電源10から得られる電力が小電力である場合には電力伝送をすることなく電気二重層コンデンサ20aにエネルギを蓄え、効率ηが高い領域のみで分散型電源10から得られる電力を直流電力系統62に電力伝送する。よって、総合的な効率は従来技術に比べて向上する。   In the fourth embodiment, when the power obtained from the distributed power source 10 is small, the energy is stored in the electric double layer capacitor 20a without performing power transmission, and the distributed power source is used only in a region where the efficiency η is high. The power obtained from 10 is transmitted to the DC power system 62. Thus, the overall efficiency is improved compared to the prior art.

(第4の実施形態の変形)
図18は、第4の実施形態の変形を示す図である。図19は、第4の実施形態の別の変形を示す図である。
(Modification of the fourth embodiment)
FIG. 18 is a diagram showing a modification of the fourth embodiment. FIG. 19 is a diagram showing another modification of the fourth embodiment.

図18は、n個の電力ブロックを有する構成の場合の変形である。図19は、電力トランス40dを高周波トランス、2次側をスイッチング周波数に対応する高周波ダイオードとインダクタ38とで構成する場合である。   FIG. 18 is a modification in the case of a configuration having n power blocks. FIG. 19 shows a case where the power transformer 40d is composed of a high frequency transformer and the secondary side is composed of a high frequency diode corresponding to the switching frequency and an inductor 38.

第4の実施形態は直流電流系統に対して直流電力を供給する点において、交流電流系統に対して交流電力を供給する第1の実施形態ないし第3の実施形態と異なる。そのために、1次側については力率改善のための構成が無くてもよく、2次側から直流を出力する構成が必要であるが、電力系統に対する電力伝送の方式の基本は共通する。よって、図示はしないが第4の実施形態の構成部の一部と、上述した第1の実施形態ないし第3の実施形態各々の実施形態の構成部の一部とを組み合わせる新たな実施形態も実施可能である。   The fourth embodiment differs from the first to third embodiments in that the AC power is supplied to the AC current system in that DC power is supplied to the DC current system. Therefore, the primary side may not have a configuration for improving the power factor, and a configuration for outputting direct current from the secondary side is necessary, but the basics of the power transmission method for the power system are common. Therefore, although not shown, a new embodiment in which a part of the constituent parts of the fourth embodiment is combined with a part of the constituent parts of each of the first to third embodiments described above is also available. It can be implemented.

[第5の実施形態]
図20は、第5の実施形態を示す図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 20 is a diagram illustrating the fifth embodiment.

図20に示す第5の実施形態の電力供給装置5は分散型電源10で得られる電力を直流負荷70と蓄電器80に対して供給する。第5の実施形態と第4の実施形態とは、直流電力を出力する電力トランス40aの2次側については同様の構成が可能である。   The power supply device 5 of the fifth embodiment shown in FIG. 20 supplies power obtained by the distributed power supply 10 to the DC load 70 and the battery 80. The fifth embodiment and the fourth embodiment can have the same configuration on the secondary side of the power transformer 40a that outputs DC power.

図20に示す第5の実施形態の電力供給装置5は、スイッチ部30aと制御部50aと電力トランス40aと2次側の整流回路であるブリッジ整流器91と電流センサ36とインダクタ35とを備える。電力供給装置5の出力端子に並列に蓄電器80が接続される点が第4の実施形態とは異なる。蓄電器80の作用は、電力供給装置5の出力端子からの電力の供給が停止したときに、直流負荷70に電力を供給するとともに直流負荷電圧Vを一定値に保持するものである。 The power supply device 5 of the fifth embodiment shown in FIG. 20 includes a switch unit 30a, a control unit 50a, a power transformer 40a, a bridge rectifier 91 that is a secondary side rectifier circuit, a current sensor 36, and an inductor 35. The point from which the electrical storage 80 is connected in parallel with the output terminal of the electric power supply apparatus 5 differs from 4th Embodiment. The action of the battery 80 is to supply power to the DC load 70 and to keep the DC load voltage VL at a constant value when the supply of power from the output terminal of the power supply device 5 is stopped.

第5の実施形態において、制御部がおこなう処理は、第4の実施形態と同様に図17に示す処理を用いることができる。   In the fifth embodiment, the process shown in FIG. 17 can be used as the process performed by the control unit, as in the fourth embodiment.

電力供給装置5の出力側からの2次巻線側電流Iは、直流負荷70と蓄電器80とに分流するので、直流負荷70に流れる電流がより小さいときは蓄電器80により大きな電流が流れる。また、蓄電器80の充電された状態が不十分であるときは大きな充電電流が蓄電器80に流れ、蓄電器80の充電された状態が十分であるときはより小さな充電電流が流れ、蓄電器80の充電された状態が完全であるときには充電電流は流れない。このようにして、電力Pないし電力Pの範囲で入力電力PINを制御する。そして、入力電力PINが電力Pを下回ると、電力供給装置5は出力端子から直流負荷70および蓄電器80に対する電力供給を停止する。直流負荷70の両端の直流負荷電圧Vは、蓄電器80の充電された状態、入力電力PINに応じて僅かに変動するが、直流負荷70の動作に影響は与えない。 Since the secondary winding side current I 2 from the output side of the power supply device 5 is shunted to the DC load 70 and the capacitor 80, a large current flows through the capacitor 80 when the current flowing through the DC load 70 is smaller. Further, when the charged state of the capacitor 80 is insufficient, a large charging current flows to the capacitor 80, and when the charged state of the capacitor 80 is sufficient, a smaller charging current flows to charge the capacitor 80. When the state is complete, no charging current flows. In this way, it controls the input power P IN in the range of power P 1 to the power P 2. Then, the input power P IN falls below power P 1, the power supply 5 stops the power supply to the DC load 70 and the capacitor 80 from the output terminal. The DC load voltage VL at both ends of the DC load 70 slightly varies depending on the state in which the battery 80 is charged and the input power PIN , but does not affect the operation of the DC load 70.

(第5の実施形態の変形)
第5の実施形態は、第4の実施形態の直流電力系統62を直流負荷70と蓄電器80に替えるものであるので、このような置き替えをすれば、第4の実施形態の変形のすべてを第5の実施形態の変形とすることができる。図21はこのような置き替えの例である。図21に示す実施の形態において上述した実施形態と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
(Modification of the fifth embodiment)
In the fifth embodiment, the DC power system 62 of the fourth embodiment is replaced with a DC load 70 and a capacitor 80. Therefore, if such a replacement is made, all of the modifications of the fourth embodiment are performed. It can be a modification of the fifth embodiment. FIG. 21 shows an example of such replacement. In the embodiment shown in FIG. 21, the same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図21は、第5の実施形態の変形を示す図である。   FIG. 21 is a diagram showing a modification of the fifth embodiment.

図21は、第5の実施形態の構成の一部と第2の実施形態の変形の構成の一部とを組み合わせる実施形態である。第5の実施形態の変形はこれらに限られず、図示はしないが第5の実施形態の構成部の一部と、上述した第1の実施形態ないし第4の実施形態の各々の実施形態の構成部の一部とを組み合わせる新たな実施形態も実施可能である。   FIG. 21 is an embodiment in which a part of the configuration of the fifth embodiment is combined with a part of the modified configuration of the second embodiment. The modifications of the fifth embodiment are not limited to these, and although not shown, a part of the components of the fifth embodiment and the configurations of the first to fourth embodiments described above. A new embodiment combining a part of the unit can also be implemented.

[第6の実施形態]
図22は、第6の実施形態を示す図である。
[Sixth Embodiment]
FIG. 22 is a diagram illustrating the sixth embodiment.

第6の実施形態において、電力供給装置6は受電対象である直流負荷70に電力を供給する。電力供給における制御方法は第1の実施形態ないし第5の実施形態およびそれらの変形と共通する。具体的には、制御部50aは、入力側の入力電圧VINが所定最低入力電圧VINMIN以上である場合にスイッチの導通時間を制御し2次巻線から得られる出力電力を受電対象である直流負荷70に対して供給する電力供給処理を開始する。そして、第1の実施形態ないし第5の実施形態と同様に、予め定数Kの固定値を定め、または、定数Kの値を減じながら、電力P以上の伝送電力を維持する。そして、スイッチ部30aの伝送する伝送電力が所定電力である電力P未満である場合にスイッチを切断して前記電力供給処理を停止する。ここで、スイッチの導通時間の制御は直流負荷70の電圧が所定電圧となるように制御する。 In the sixth embodiment, the power supply device 6 supplies power to the DC load 70 that is a power reception target. The control method in the power supply is common to the first to fifth embodiments and their modifications. Specifically, the control unit 50a receives the output power obtained from the secondary winding by controlling the conduction time of the switch when the input voltage VIN on the input side is equal to or higher than a predetermined minimum input voltage VINMIN. Power supply processing to be supplied to the DC load 70 is started. Then, as in the first embodiment to the fifth embodiment, a predetermined fixed value of the constant K I, or, while reducing the value of the constant K I, to maintain the power P 1 or more transmission power. Then, by cutting the switch to stop the power supply process when the transmission power for transmitting the switch portion 30a is less than the power P 1 is a predetermined power. Here, the conduction time of the switch is controlled so that the voltage of the DC load 70 becomes a predetermined voltage.

第6の実施形態の電力供給装置6の構成部について説明をする。直流電力を出力する電力トランス40aの2次側については第4の実施形態と同様の構成が可能である。ただし、第4の実施形態においては制御部が、電力供給装置4が出力する直流電力系統電圧VDCを制御しないが、第6の実施形態においては制御部が直流負荷電圧Vを制御する点において相違する。また、直流負荷電圧Vを制御するために、2次側の直流負荷電圧Vから1次側の直流負荷電圧信号SVを検出する検出部、例えば、ホトカプラ56が必須である。 The components of the power supply device 6 according to the sixth embodiment will be described. A configuration similar to that of the fourth embodiment is possible on the secondary side of the power transformer 40a that outputs DC power. However, in the fourth embodiment, the control unit does not control the DC power system voltage VDC output from the power supply device 4, but in the sixth embodiment, the control unit controls the DC load voltage VL. Is different. In order to control the DC load voltage V L, the detection unit for detecting a DC load voltage signal SV L from the DC load voltage V L of the secondary side primary side, for example, photocoupler 56 is essential.

第6の実施形態の電力供給装置6の制御部50aがおこなう制御の概略を以下にまとめる。   The outline of the control performed by the control unit 50a of the power supply device 6 of the sixth embodiment is summarized below.

スイッチSないしスイッチSの導通する導通時間τは、(数11)であらわされる。通常の安定化電源と同様に、直流負荷電圧信号SVを基準電圧VREFと等しくするために導通時間τを制御するものである。ここで、直流負荷70を接続する電力供給装置6の出力端子における直流負荷電圧Vと直流負荷電圧信号SVの電圧比率は所定比率Kである。 The conduction time τ in which the switches S 1 to S 4 are conducted is expressed by (Equation 11). As with conventional stabilized power supply, and controls the conduction time τ a DC load voltage signal SV L to equal the reference voltage V REF. Here, the voltage ratio between the DC load voltage V L and the DC load voltage signal SV L at the output terminal of the power supply device 6 connected to the DC load 70 is a predetermined ratio K L.

τ=K×(VREF−SV)・・・・・・(数11) τ = K G × (V REF -SV L) ······ ( number 11)

制御部50aは、入力電圧・電流インターフェイス506を介して入力電圧VINとトランス電流Iから入力電流IINとを得て、2次側インターフェイス505を介して直流負荷電圧信号SVを得る。(数9)に基づき入力電力PINを演算し、(数11)に基づきスイッチSないしスイッチSの導通する導通時間τを得て、直流負荷電圧信号SVの値が基準電圧VREFとなるようにフィードバック制御をおこなう。基準電圧VREFは、直流負荷70の両端の直流負荷電圧Vと所定比率となるように設定される。よって、フィードバック制御の作用によって、電力供給装置6の出力端子の電圧は一定の電圧Vとなるように制御される。 Control unit 50a via the input voltage and current interface 506 from the input voltage V IN and the transformer current I T to obtain an input current I IN, obtain a DC load voltage signal SV L via the secondary interface 505. Calculating the input power P IN based on the equation (9), (11) the basis of obtaining the conduction time τ for conduction of switches S 1 to switch S 4, the DC load voltage signal SV L value reference voltage V REF Perform feedback control so that The reference voltage V REF is set to have a predetermined ratio with the DC load voltage V L at both ends of the DC load 70. Therefore, the voltage of the output terminal of the power supply device 6 is controlled to be a constant voltage V L by the action of the feedback control.

(制御処理のフローチャート)
図23は、第6の実施形態の電力供給装置の制御部の中央演算装置がおこなう処理を示すフローチャートである。
(Flow chart of control processing)
FIG. 23 is a flowchart illustrating processing performed by the central processing unit of the control unit of the power supply apparatus according to the sixth embodiment.

図23を参照して、制御部50aの中央演算装置501がおこなう演算、制御について説明をする。中央演算装置501は、図23(a)のイニシャル処理のスタートからリターンまでの一連の処理と、図23(b)の電力供給処理のスタートからリターンまでの一連の処理とを割込によって実行する。   With reference to FIG. 23, calculation and control performed by the central processing unit 501 of the control unit 50a will be described. The central processing unit 501 executes a series of processes from the start to the return of the initial process in FIG. 23A and a series of processes from the start to the return of the power supply process in FIG. .

中央演算装置501は、図23(a)のイニシャル処理のスタートからリターンまでの一連の処理を中央演算装置501のリセットの直後または割込レジスタにイニシャル処理の先頭番地が書き込まれている場合に実行する。中央演算装置501は、図23(b)の電力供給処理のスタートからリターンまでの一連の処理を、割込レジスタに電力処理の先頭番地が書き込まれている場合に実行する。すなわち、イニシャル処理のみを実行する割込処理、電力供給処理のみを実行する割込処理、イニシャル処理に続いて電力供給処理を実行する割込処理の3種類がある。割込は、タイマー割込であり、割込の周期は周期Tであるとして以下に説明をする。 The central processing unit 501 executes a series of processing from the start to return of the initial processing in FIG. 23A immediately after the reset of the central processing unit 501 or when the initial address of the initial processing is written in the interrupt register. To do. The central processing unit 501 executes the series of processes from the start to the return of the power supply process in FIG. 23B when the start address of the power process is written in the interrupt register. That is, there are three types: an interrupt process that executes only the initial process, an interrupt process that executes only the power supply process, and an interrupt process that executes the power supply process following the initial process. Interrupt is a timer interrupt, the period of interrupt will be described below as a period T S.

(イニシャル処理)
図23(a)に示すイニシャル処理は、ステップST31では、最低入力電圧VINMINと定数Kと基準電圧VREFと電力Pとをロム503から読み出しレジスタに格納する。また、スイッチ制御信号CSないしスイッチ制御信号CSのすべてを導通時間τ=0に設定する。
ステップST32ないしステップST34は、ステップST22ないしステップST24の各々と同じである。
(Initial processing)
Initial processing shown in FIG. 23 (a) stores in step ST31, the minimum input voltage V INMIN and a constant K G and the reference voltage V REF and the power P 1 and the ROM 503 to the read register. Also, it sets all of the switch control signal CS 1 to the switch control signal CS 4 to conduction time tau = 0.
Steps ST32 to ST34 are the same as steps ST22 to ST24.

(電力供給処理)
ステップST301において中央演算装置501は、入力電圧・電流インターフェイス506を介して入力電圧VINを取得し、トランス電流Iから入力電流IINを取得する。また、2次側インターフェイス505を介して直流負荷電圧Vと所定比率Kの直流負荷電圧信号SVを取得する。
(Power supply processing)
Central processing unit 501 in step ST301 obtains the input voltage V IN via the input voltage and current interface 506 to acquire the input current I IN from the transformer current I T. Further, to obtain a DC load voltage signal SV L DC load voltage V L and the predetermined ratio K L via the secondary interface 505.

ステップST302において中央演算装置501は、(数9)に基づいて入力電力PINを演算する。 In step ST302, the central processing unit 501 calculates the input power PIN based on (Equation 9).

ステップST303において中央演算装置501は、(数11)に基づいてスイッチ導通の時間である導通時間τを演算する。   In step ST303, the central processing unit 501 calculates a conduction time τ that is a switch conduction time based on (Equation 11).

ステップST304において中央演算装置501は、スイッチ部インターフェイス504を介して、スイッチ導通時間τを反映するスイッチ制御信号CSないしスイッチ制御信号CSを出力する。
スイッチ制御信号CSないしスイッチ制御信号CSの各々によってスイッチ部30aのスイッチSないしスイッチSの各々は制御され、直流負荷電圧信号SVは基準電圧VREFに近づく。
Central processing unit 501 at step ST304, via the switch unit interface 504, and outputs a switch control signal CS 1 to the switch control signal CS 4 to reflect the switch conduction time tau.
Each of switches S 1 to switch S 4 of the switch control signal CS 1 to the switch part 30a by each of the switch control signal CS 4 is controlled, the DC load voltage signal SV L approaches the reference voltage V REF.

ステップST305において中央演算装置501は、入力電力PINが電力P以上であるか否かを判断し、入力電力PINが電力P以上である場合(Yes)には電力供給処理は終了し、入力電力PINが電力P未満である場合(No)にはステップST306に処理を移す。Yesの場合には、次の割込処理は電力供給処理である。 Step central processing unit 501 in ST305, it is determined whether or not the input power P IN is the power P 1 or more, power supply processing is ended when the input power P IN is the power P 1 or more (Yes) If the input power PIN is less than the power P 1 (No), the process proceeds to step ST306. In the case of Yes, the next interruption process is a power supply process.

ステップST306において中央演算装置501は、イニシャル処理の先頭番地を割込レジスタに書き込み、電力供給処理は終了する。そして次の割込処理はイニシャル処理である。   In step ST306, the central processing unit 501 writes the start address of the initial process to the interrupt register, and the power supply process ends. The next interrupt process is an initial process.

このようにして、制御部50aは、直流負荷電圧信号SVを基準電圧VREFに保ちながら、すなわち、直流負荷電圧Vを所望の定電圧に保ちながら、効率ηが高い電力Pないし電力Pの範囲の入力電力PINを直流負荷70に対して供給する。制御部50aは、入力電力PINが電力Pを下回る場合には、第1の電流路および第2の電流路を形成しないようにして電力供給装置5の動作を停止し、分散型電源10からの電流を電気二重層コンデンサ20aのみに蓄える。このときに、直流負荷70に対してコンデンサ39から電力が供給される。 In this way, the control unit 50a, while maintaining the DC load voltage signal SV L to the reference voltage V REF, that is, while maintaining the DC load voltage V L to the desired constant-voltage, efficiency η higher power P 1 to the power Input power PIN in the range of P 2 is supplied to the DC load 70. Control unit 50a, when the input power P IN is below the power P 1 stops the operation of the power supply device 5 so as not to form a first current path and second current path, the distributed power supply 10 Is stored only in the electric double layer capacitor 20a. At this time, power is supplied from the capacitor 39 to the DC load 70.

従来の技術では、分散型電源10から得られる電力が小電力であってもスイッチ部30aと電力トランス40aとを主要構成部とするインバータは、常時、少なくとも直流負荷70に電力伝送するように動作したので、効率ηは悪かった。第6の実施形態においては、分散型電源10から得られる電力が小電力である場合には電力伝送をすることなく電気二重層コンデンサ20aにエネルギを蓄え、効率ηが高い領域のみで分散型電源10から得られる電力を直流負荷70対して電力伝送する。よって、総合的な効率は従来技術に比べて向上する。   In the prior art, even if the power obtained from the distributed power source 10 is small, the inverter having the switch unit 30a and the power transformer 40a as main components always operates to transmit power to at least the DC load 70. As a result, the efficiency η was poor. In the sixth embodiment, when the power obtained from the distributed power source 10 is small, the energy is stored in the electric double layer capacitor 20a without performing power transmission, and the distributed power source is used only in a region where the efficiency η is high. The power obtained from 10 is transmitted to the DC load 70. Thus, the overall efficiency is improved compared to the prior art.

(第6の実施形態の変形)
図24は、第6の実施形態の変形を示す図である。
(Modification of the sixth embodiment)
FIG. 24 is a diagram showing a modification of the sixth embodiment.

第6の実施形態の電力供給装置6の直流負荷70は一般の電子機器であるので、分散型電源10の発電電力が減少する場合でも電力の供給の停止をすることができない。図24に示す第6の実施形態の変形の電力供給装置6aは、複数の分散型電源および電気二重層コンデンサを備え、電力供給が可能なエネルギが十分に蓄えられた電気二重層コンデンサに接続される電力供給ブロックから順次、直流負荷70に対して電力を供給するものである。このような構成を採用すれば、ある電気二重層コンデンサのエネルギが減少した場合でも、別の電気二重層コンデンサのエネルギを直流負荷70に供給し、直流負荷70に対する電力の供給を継続できる。   Since the DC load 70 of the power supply device 6 of the sixth embodiment is a general electronic device, the supply of power cannot be stopped even when the generated power of the distributed power source 10 decreases. A modified power supply apparatus 6a of the sixth embodiment shown in FIG. 24 includes a plurality of distributed power sources and an electric double layer capacitor, and is connected to an electric double layer capacitor in which energy that can be supplied with power is sufficiently stored. The power is supplied to the DC load 70 sequentially from the power supply block. By adopting such a configuration, even when the energy of an electric double layer capacitor is reduced, the energy of another electric double layer capacitor can be supplied to the DC load 70 and the supply of electric power to the DC load 70 can be continued.

図25は、第6の実施形態の変形の電力供給装置の制御部の中央演算装置がおこなう処理を示すフローチャートである。   FIG. 25 is a flowchart illustrating processing performed by the central processing unit of the control unit of the power supply apparatus according to the modification of the sixth embodiment.

制御部の中央演算装置がおこなう処理は、図10に示す処理と同様に、複数の電力供給処理を選択的におこなうが、各々の電力供給処理の内容は図23に示す内容と同じである。イニシャル処理においてレジスタに読み出す初期値の設定は、図23に示す処理と同じである。   The process performed by the central processing unit of the control unit selectively performs a plurality of power supply processes in the same manner as the process shown in FIG. 10, but the contents of each power supply process are the same as those shown in FIG. The initial value read to the register in the initial process is the same as the process shown in FIG.

(その他の変形)
図26、図27は、1次側回路についての変形である。
(Other variations)
26 and 27 are modifications of the primary side circuit.

図26、図27は、上述したすべての実施形態の1次側回路について実施可能な変形である。図26は、1次側については周知なるハーフブリッジ回路を採用するものであり、上述したすべての実施形態において構成の一部とすることができる。図27は共振型回路を採用するものであり、導通時間τを変えるのではなく導通時間τは一定としてスイッチング周期を変え、トランスに流れる電流は電流共振によって正弦波とするとともにゼロ電圧スイッチングするものであり、上述したすべての実施形態において構成の一部とすることもできる。   FIG. 26 and FIG. 27 are modifications that can be implemented for the primary side circuits of all the embodiments described above. FIG. 26 employs a well-known half-bridge circuit for the primary side, and can be a part of the configuration in all the embodiments described above. FIG. 27 employs a resonance type circuit, and instead of changing the conduction time τ, the conduction period τ is constant and the switching cycle is changed. The current flowing through the transformer is changed to a sine wave by current resonance and zero voltage switching is performed. It can also be part of the configuration in all the embodiments described above.

また、2次側の整流回路については、両波整流回路、全波整流回路、同期整流回路等の周知なる種々の整流回路を用いることができる。   As the secondary rectifier circuit, various well-known rectifier circuits such as a double-wave rectifier circuit, a full-wave rectifier circuit, and a synchronous rectifier circuit can be used.

また、電力供給装置の入力電力PINが電力P以上、電力P未満の場合に電力供給装置が動作することに替え、電力供給装置の出力電力POUTが電力P×1/η以上、電力P×1/η未満の場合に電力供給装置が動作するようにしても良い。両者は、電力供給装置が伝送する電力を入力側で定義するか、出力側で定義するかの違いに過ぎない。要は、電力供給装置が高効率を維持して伝送できる電力が第1の所定電力以上、または、第1の所定電力以上および第2の所定電力未満の場合に電力供給装置が動作するようにすれば良い。 Further, the input power P IN of the power supply device power P 1 or more, instead of the power supply device operates in the case of less than the power P 2, the output power P OUT of the power supply device power P 1 × 1 / eta more The power supply device may operate when the power is less than P 2 × 1 / η. Both differ only in whether the power transmitted by the power supply device is defined on the input side or on the output side. In short, the power supply apparatus operates so that the power that can be transmitted while maintaining high efficiency is equal to or higher than the first predetermined power, or higher than the first predetermined power and lower than the second predetermined power. Just do it.

また、上述した実施形態では、分散型電源に並列に接続される電気二重層コンデンサは電力供給装置の外部に配置され、電力供給装置の入力側に接続されるが、電気二重層コンデンサを電力供給装置の内部に配置する電力供給装置も実施可能である。   In the above-described embodiment, the electric double layer capacitor connected in parallel to the distributed power source is disposed outside the power supply device and connected to the input side of the power supply device. A power supply device disposed inside the device can also be implemented.

また、電気二重層コンデンサは大容量コンデンサの一種であり、大容量コンデンサであれば電気二重層コンデンサに替え実施形態に用いることができる。例えば、電解コンデンサを並列接続したものを電気二重層コンデンサに替えて用いることができる。また、電気二重層コンデンサに替えてリチウムイオンキャパシタを用いることもできる。リチウムイオンキャパシタは、リチウムイオン二次電池の負極と電気二重層の正極を組み合わせた構造を有する大容量コンデンサの一種である。   The electric double layer capacitor is a kind of large capacity capacitor, and if it is a large capacity capacitor, it can be used in the embodiment instead of the electric double layer capacitor. For example, a capacitor in which electrolytic capacitors are connected in parallel can be used instead of an electric double layer capacitor. Further, a lithium ion capacitor can be used instead of the electric double layer capacitor. A lithium ion capacitor is a kind of large capacity capacitor having a structure in which a negative electrode of a lithium ion secondary battery and a positive electrode of an electric double layer are combined.

要するに、第1の実施形態を参照して説明をしたように、本実施形態の電力供給装置の入力側に接続するコンデンサは、「分散型電源(分散型電源10)からの電力の供給がない場合においても少なくとも所定時間(時間T)の間は所定電力(電力P)を供給し続けても両端(そのコンデンサの両端)の電圧が所定電圧(定格中心入力電圧VINREF)までは減少しない容量(静電容量)を有するものでなければならないということである。また、「所定時間(時間T)」は、上述したように電力供給装置が短時間で動作と停止とを繰り返すことを防止してより効率を向上させるという観点から定める時間である。 In short, as described with reference to the first embodiment, the capacitor connected to the input side of the power supply apparatus of the present embodiment is “the power from the distributed power supply (distributed power supply 10) is not supplied. Even in the case, the voltage at both ends (both ends of the capacitor) decreases to the predetermined voltage (rated center input voltage V INREF ) even if the predetermined power (power P 1 ) is continuously supplied for at least the predetermined time (time T D ). The “predetermined time (time T D )” means that the power supply device repeats operation and stop in a short time as described above. This is the time determined from the viewpoint of preventing the problem and improving the efficiency.

また、図5、図10、図17に記載のフローチャートにおいて、「定格中心入力電圧VINREF」を、「定格下限入力電圧VINREFMINから定格上限入力電圧VINREFMAXまでの間の任意の電圧」に置き替えることもできる。 In the flowcharts shown in FIGS. 5, 10, and 17, “rated center input voltage V INREF ” is set to “any voltage between rated lower limit input voltage V INREFMIN and rated upper limit input voltage V INREFMAX ”. It can also be changed.

図28は、実施形態の2次側の電流センサを示す図である。
図29は、実施形態の効率演算処理を示すフローチャートである。
FIG. 28 is a diagram illustrating a secondary-side current sensor according to the embodiment.
FIG. 29 is a flowchart illustrating efficiency calculation processing according to the embodiment.

図28に示すように、例えば、電力供給装置3aは、2次側の電流センサ37を設け、2次巻線側電流Iに応じた2次巻線側電流信号SIを中央演算装置501が検出する。2次側の電圧センサを用いない実施形態を示す図16、図18、図19、図20、図21においては、さらに2次側の電圧センサ、例えば、ホトカプラ56を設け、直流電力系統電圧VDCに応じた、直流電力系統電圧信号SVDCを検出する。そして、中央演算装置501は、受電対象が交流電力系統60である場合には(数4)に基づきRe(VAC×I)を演算し、受電対象が直流電力系統62である場合には同様にしてRe(VDC×I)を演算し、受電対象が直流負荷70である場合には同様にしてRe(V×I)の各々を演算して実効電力である出力電力POUTを算出することができる。 As shown in FIG. 28, for example, the power supply apparatus 3a, a current sensor 37 on the secondary side is provided, the secondary winding side current signal SI 2 corresponding to the secondary winding side current I 2 central processing unit 501 Will detect. In FIGS. 16, 18, 19, 20, and 21, which show embodiments that do not use the secondary side voltage sensor, a secondary side voltage sensor, for example, a photocoupler 56 is further provided, and the DC power system voltage V is provided. A DC power system voltage signal SV DC corresponding to DC is detected. Then, the central processing unit 501 calculates Re (V AC × I 2 ) based on (Equation 4) when the power reception target is the AC power system 60, and when the power reception target is the DC power system 62. Similarly, Re (V DC × I 2 ) is calculated, and when the power reception target is the DC load 70, each of Re (V L × I 2 ) is calculated in the same manner to output power P that is effective power. OUT can be calculated.

図29のフローチャートは、タイマー割込においておこなう処理である。実際の実効電力である入力電力PINと2次側から受電対象に対して出力される実際の実効電力である出力電力POUTとを演算し、入力電力PIN/出力電力POUTを演算して効率ηを算出し、効率ηが所定値を下回る場合には電力供給装置から受電対象に対する電力供給を停止するようにしても良い。図29に示すフローチャートは、例えば、独立した効率演算処理のルーチンとすることによって、上述したすべて電力供給処理と併用することができる。 The flowchart of FIG. 29 is a process performed in timer interruption. Calculates the output power P OUT is the actual effective electric power is output to the power receiving target actual input power P IN is the effective power from the secondary side, and calculating the input power P IN / output power P OUT Then, the efficiency η is calculated, and when the efficiency η falls below a predetermined value, the power supply from the power supply device to the power reception target may be stopped. The flowchart shown in FIG. 29 can be used in combination with all the above-described power supply processes, for example, by using an independent efficiency calculation process routine.

要するに、効率演算処理は以下のように機能する。受電対象に電力を供給する電力供給処理を開始し、割込毎に入力電力PIN/出力電力POUTを演算して効率ηを求め、効率ηが所定効率η未満である場合にスイッチを切断して電力供給処理を停止する。このようにすれば、電力供給装置1を高い効率で動作させることが可能である。 In short, the efficiency calculation process functions as follows. The power supply process for supplying power to the power receiving target is started, and the input power P IN / output power P OUT is calculated for each interrupt to obtain the efficiency η. When the efficiency η is less than the predetermined efficiency η I , the switch is turned on. Disconnect and stop the power supply process. In this way, the power supply device 1 can be operated with high efficiency.

効率演算処理は、上述した各々の実施形態の電力供給処理に続けて同一の割込周期においておこなう。または、効率演算処理は、電力供給処理における入力電力PINが電力P以上であるか否かの判定の処理おこなわないように電力供給処理を変更し、このような電力供給処理に続けて同一の割込周期において効率演算処理をおこなう。 The efficiency calculation process is performed in the same interrupt cycle following the power supply process of each embodiment described above. Or, the efficiency calculation process, changes the power supply processed not performed the process of determining the input power P IN of the power supply process is whether or not the power P 1 or more, subsequent to such a power supply processing same The efficiency calculation process is performed in the interrupt cycle.

図29のフローチャートに示すように、効率演算処理においては、例えば、以下の処理を順次おこなう。   As shown in the flowchart of FIG. 29, in the efficiency calculation process, for example, the following processes are sequentially performed.

ステップST501において中央演算装置501は、受電対象に応じて出力電力POUTを演算する。
ステップST502において中央演算装置501は、(数5)に基づいて効率η=入力電力PIN/出力電力POUTを演算して効率ηを求める。入力電力PINは、既に電力供給処理において演算されている。
ステップST503において中央演算装置501は、効率ηが予め定めた効率η、例えば、95%以上であるか否かを判断し、効率ηが効率η以上である場合(Yes)には効率演算処理は終了し、効率ηが効率η未満である場合(No)にはステップST504に処理を移す。Yesの場合には、次の割込処理は電力供給処理である。
In step ST501, the central processing unit 501 calculates the output power P OUT according to the power reception target.
In step ST502, the central processing unit 501 calculates efficiency η by calculating efficiency η = input power P IN / output power P OUT based on (Equation 5). The input power PIN has already been calculated in the power supply process.
In step ST503, the central processing unit 501 determines whether or not the efficiency η is a predetermined efficiency η I , for example, 95% or higher. If the efficiency η is equal to or higher than the efficiency η I (Yes), the efficiency calculation is performed. processing ends, if the efficiency eta is less than efficient η I (No) the process proceeds to step ST 504. In the case of Yes, the next interruption process is a power supply process.

ステップST504において中央演算装置501は、イニシャル処理の先頭番地を割込レジスタに書き込み、電力供給処理は終了する。そして次の割込処理はイニシャル処理である。   In step ST504, the central processing unit 501 writes the initial address of the initial process to the interrupt register, and the power supply process ends. The next interrupt process is an initial process.

上述したすべての実施形態の構成の一部分を組み合わせて、新たな実施形態とすることができる。   A part of the configuration of all the embodiments described above can be combined to form a new embodiment.

1、1a、2、2a、3、3a、3b、3c、4、4a、5、5a、6、6a 電力供給装置、 10、101、102、10n 分散型電源、 20a、20a、20a 電気二重層コンデンサ、 21 逆流防止ダイオード、 30a、30a、30a、30aa スイッチ部、 35、38、351、352 インダクタ、 36、361、362、37 電流センサ、 39 コンデンサ、 40a、40b、40c、40d 電力トランス、 50、50a、50b、50c 制御部、 55 電圧センストランス、 56 ホトカプラ、 60 交流電力系統、 61 交流発電機、 62 直流電力系統、 70 直流負荷、 80 蓄電器、 91 ブリッジ整流器、 501 中央演算装置、 503 ロム、 504 スイッチ部インターフェイス、 505 2次側インターフェイス、 506 入力電圧・電流インターフェイス、 CS、S11、CS12、CS、CS21、CS22、CS、S31、CS32、CS、CS、CS41、CS42、CS、CS スイッチ制御信号、 D、D、D、D、D、D ダイオード、 I 2次巻線側電流、 IIN、IIN、IIN2 入力電流、 I、IT1、IT2 トランス電流、 N、N11、N12、N1n 1次側巻線、 N、N21、N22 2次側巻線、 S、S11、S12、S、S21、S22、S、S31、S32、S、S41、S42、S、S、Sa、Sa スイッチ、 SI 2次巻線側電流信号、 SVAC 交流電力系統電圧信号、 SV 直流負荷電圧信号、VIN、VIN1、VIN2、INn 入力電圧、 V 直流負荷電圧 1, 1a, 2, 2a, 3, 3a, 3b, 3c, 4, 4a, 5, 5a, 6, 6a Power supply device, 10, 101, 102, 10n Distributed type power supply, 20a, 20a 1 , 20a 2 Electricity double layer capacitor, 21 blocking diode, 30a, 30a 1, 30a 2 , 30aa switch unit, 35,38,351,352 inductor, 36,361,362,37 current sensor, 39 a capacitor, 40a, 40b, 40c, 40d Power transformer, 50, 50a, 50b, 50c Control unit, 55 Voltage sense transformer, 56 Photocoupler, 60 AC power system, 61 AC generator, 62 DC power system, 70 DC load, 80 battery, 91 Bridge rectifier, 501 Central calculation Device, 503 ROM, 504 Switch part interface, 505 Secondary side Interface, 506 input voltage / current interface, CS 1 , S 11 , CS 12 , CS 2 , CS 21 , CS 22 , CS 3 , S 31 , CS 32 , CS 4 , CS 4 , CS 41 , CS 42 , CS 5 , CS 6 switch control signal, D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , D 5 , D 6 diode, I 2 secondary winding side current, I IN , I IN , I IN2 input current, I T , I T1 , I T2 transformer current, N 1 , N 11 , N 12 , N 1n primary winding, N 2 , N 21 , N 22 secondary winding, S 1 , S 11 , S 12 , S 2 , S 21 , S 22 , S 3 , S 31 , S 32 , S 4 , S 41 , S 42 , S 5 , S 6 , Sa 1 , Sa 4 switch, SI 2 secondary winding side current signal, SV AC AC power system voltage signal, S L DC load voltage signal, V IN, V IN1, V IN2, V INn input voltage, V L DC load voltage

Claims (8)

自然環境に応じて発電電力が変化する分散型電源と前記分散型電源からの電力の供給がない場合においても少なくとも所定時間の間は所定電力を供給し続けても両端の電圧が所定電圧までは減少しない静電容量を有するコンデンサとの並列接続回路に入力側を接続して入力電力を入力し、出力側を受電対象に接続して出力電力を出力する電力供給装置であって、
前記電力供給装置は、
前記入力側に接続されるスイッチ部と、
前記スイッチ部によって断続された電力を入力する1次巻線と前記出力側に接続される2次巻線とを有する電力トランスと、
前記スイッチ部のスイッチの導通・切断を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記入力側の入力電圧が所定最低入力電圧以上である場合に前記スイッチの導通時間を制御し前記2次巻線から得られる出力電力を前記受電対象に対して供給する電力供給処理を開始し、
前記スイッチ部の伝送する伝送電力が前記所定電力未満である場合に前記スイッチを切断して前記電力供給処理を停止する、
電力供給装置。
Even when there is no distributed power source in which the generated power changes according to the natural environment, and no power is supplied from the distributed power source, the voltage at both ends will not exceed the predetermined voltage even if the predetermined power is continuously supplied for at least a predetermined time. A power supply device for connecting an input side to a parallel connection circuit with a capacitor having a capacitance that does not decrease, inputting input power, connecting an output side to a power receiving target, and outputting output power,
The power supply device
A switch unit connected to the input side;
A power transformer having a primary winding for inputting power interrupted by the switch unit and a secondary winding connected to the output side;
A control unit for controlling conduction / disconnection of the switch of the switch unit,
The controller is
When the input voltage on the input side is equal to or higher than a predetermined minimum input voltage, a power supply process for controlling the conduction time of the switch and supplying output power obtained from the secondary winding to the power reception target is started.
When the transmission power transmitted by the switch unit is less than the predetermined power, the switch is disconnected and the power supply process is stopped.
Power supply device.
前記電力供給装置は、
複数個の前記コンデンサの各々に接続される複数個の前記スイッチ部と、
前記複数個の前記スイッチ部の各々によって断続された電力の各々を入力する複数個の1次巻線を有し、
前記制御部は、
前記入力電圧が前記所定最低入力電圧以上である、前記複数個の中の一の前記スイッチ部のみを選択する選択処理をおこない、
前記電力供給処理を開始し、前記電力供給処理を停止した後に、
再び、前記選択処理に戻る一連の処理を繰り返す請求項1に記載の電力供給装置。
The power supply device
A plurality of said switch portion connected to each of a plurality of pre-Kiko capacitor,
Has a plurality of primary windings to enter each of the gated power by each of said plurality of said switch portion,
The controller is
A selection process for selecting only one of the plurality of switch units, wherein the input voltage is equal to or higher than the predetermined minimum input voltage;
After starting the power supply process and stopping the power supply process,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein a series of processing returning to the selection processing is repeated again.
前記制御部は、
前記所定電力の大きさを制御して前記入力電圧を定格電圧の範囲内の任意の電圧となるようにする、請求項1または請求項2に記載の電力供給装置。
The controller is
Set to be an arbitrary voltage within the range of the plant constant-force to control the magnitude of the rated voltage the input voltage, the power supply device according to claim 1 or claim 2.
前記受電対象は、交流電力系統であり、
前記制御部は、
さらに、前記交流電系統に対して供給する電流を前記交流電系統の電圧の相似形とする制御をする、請求項3に記載の電力供給装置。
The power receiving target is an AC power system,
The controller is
Furthermore, the control of the similar shape of the voltage of the AC power system the current supplied to the AC power system, the power supply device according to claim 3.
前記受電対象は、
直流電力系統である、請求項3に記載の電力供給装置。
The power receiving target is
The power supply apparatus according to claim 3, wherein the power supply apparatus is a DC power system.
前記受電対象は、
並列接続される直流負荷と蓄電器とである、請求項3に記載の電力供給装置。
The power receiving target is
The power supply device according to claim 3, wherein the power supply device is a DC load and a battery connected in parallel.
前記受電対象は、直流負荷であり、
前記制御部は、
前記直流負荷に供給する出力電圧を所定直流電圧に制御する、請求項1または請求項2に記載の電力供給装置。
The power receiving object is a DC load,
The controller is
The power supply apparatus according to claim 1, wherein an output voltage supplied to the DC load is controlled to a predetermined DC voltage.
前記コンデンサが、電気二重層コンデンサまたはリチウムイオンキャパシタである請求項1ないし請求項7の1項に記載の電力供給装置。   The power supply device according to claim 1, wherein the capacitor is an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor.
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