JPH04115313A - Solar battery power controller - Google Patents

Solar battery power controller

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Publication number
JPH04115313A
JPH04115313A JP23630590A JP23630590A JPH04115313A JP H04115313 A JPH04115313 A JP H04115313A JP 23630590 A JP23630590 A JP 23630590A JP 23630590 A JP23630590 A JP 23630590A JP H04115313 A JPH04115313 A JP H04115313A
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JP
Japan
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stage
solar cell
pulse width
switching power
power conversion
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Application number
JP23630590A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoto Shikagawa
鹿川 直人
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce a switching loss and the generation of noise and to supply a large part of power from a solar battery array to a load side even when a power stage is in a fault by allowing only one power conversion state to execute switching operation and holding other power conversion stages always at an ON or OFF state. CONSTITUTION:When a bus voltage VBUS is included in VBH<1> to BBL<1>', only a control signal (b) to a switching power conversion stage 8 is included in a pulse width control area and other switching power conversion stages are turned off. When the bus voltage is in VBH<2> to VBL<2>, only a control signal (c) is included in the pulse width control area, the conversion stage 8 is turned on and the conversion stages 10, 11 are turned off. When the bus voltage VBUS is in the VBH<k> to VBL<k>, only a control signal (d) is included in the pulse width control area, a 1st to (k-1)th conversion stages are turned on and the (k+1)th to N-th stage conversion parts are turned off. When the bus voltage VBUS is in VBHN to VBLN, only a control signal (e) to the N-th conversion stage 11 is included in the pulse width control area and all the other stages, i.e. the 1st to the (N-1)th stages, are turned on.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、地上および人工衛星等で用いられる太陽電
池電力制御装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a solar cell power control device used on the ground and in artificial satellites.

[従来の技術] 第9図は従来の太陽電池電力制御装置を示すブロック図
であり、(1)は太陽電池アレー、(5)は電源供給バ
ス、(6)はコンデンサ・バンク、(7)は負荷、(8
)はパルス幅制御型スイッチング電力変換段、 (12
)は誤差検出器である。
[Prior Art] FIG. 9 is a block diagram showing a conventional solar battery power control device, in which (1) is a solar battery array, (5) is a power supply bus, (6) is a capacitor bank, and (7) is a solar battery array. is the load, (8
) is a pulse width controlled switching power conversion stage, (12
) is an error detector.

以下に、動作について説明する。パルス幅制御型のスイ
ッチング電力段(8)の一実施例が第9図には示されて
おり、第9図では、トランジスタ。
The operation will be explained below. An embodiment of a pulse width controlled switching power stage (8) is shown in FIG. 9, in which a transistor.

インダクタ、ダイオード、パルス幅制御回路によりバッ
ク(buck)型スイッチング電力変換段が構成されて
いる。太陽電池アレー(1)の出力電流は。
A buck-type switching power conversion stage is configured by an inductor, a diode, and a pulse width control circuit. The output current of the solar cell array (1) is:

スイッチング電力段(8)でスイッチングされ、スイッ
チング電力段(8)内のインダクタとコンデンサ・バン
ク(6)により平滑される。電源供給バス(5)の電圧
は誤差検出器(12)により検出される。
It is switched in a switching power stage (8) and smoothed by an inductor and capacitor bank (6) within the switching power stage (8). The voltage of the power supply bus (5) is detected by an error detector (12).

誤差検出器(12)では、電源供給バス(5)の電圧を
、基準電圧(”/r*r)と比較して増幅し、誤差検出
信号f7)  fV、、−が出力される。誤差検出信号
(■。r、、)は。
The error detector (12) compares the voltage of the power supply bus (5) with the reference voltage (''/r*r) and amplifies it, and outputs an error detection signal f7) fV, -.Error detection The signal (■.r,,) is.

Lrr ・G+ [K+X”/Bus−Vr*r ) 
     (1)ただし■。8 :電源供給バス(5)
のバス電圧G、、に、  :定数 で与えられる。
Lrr ・G+ [K+X”/Bus-Vr*r)
(1) However ■. 8: Power supply bus (5)
The bus voltage G, , : is given as a constant.

この誤差検出信号(ア)がスイッチング電力変換段(8
)内のパルス幅制御回路に送られ、スイッチング電力変
換段(8)でパルス幅制御を行ない、電源供給バス(5
)の電圧(Viug)を一定にするフィードバック制御
が働く。
This error detection signal (A) is transmitted to the switching power conversion stage (8
) is sent to the pulse width control circuit in the power supply bus (5), which performs pulse width control in the switching power conversion stage (8).
) Feedback control works to keep the voltage (Viug) constant.

ここで、太陽電池アレー(1)の発生電流規模をNX 
I s  (N :整数)で、負荷(7)に流入する電
流を■、とすると。
Here, the current scale generated by the solar cell array (1) is NX
Assume that I s (N: integer) and the current flowing into the load (7) are ■.

NxIg≧IL(2) が成立する限り、上記バス電圧(Vaus)はレギュレ
ーションされる。
As long as NxIg≧IL(2) holds true, the bus voltage (Vaus) is regulated.

N XIII<IL                
 (3)となった場合には、スイッチング電力段(8)
は常にオンとなり、すなわち電力段(8)内のトランジ
スタはスイッチングせず、常にオンとなり、バス電圧(
Vmus+)はレギュレーション電圧よりも低下し、太
陽電池アレー(1)の電圧・電流特性と負荷(7)の負
荷特性とでバランスする電圧となる。
N XIII<IL
(3), switching power stage (8)
is always on, i.e. the transistors in the power stage (8) do not switch, are always on and the bus voltage (
Vmus+) is lower than the regulation voltage and becomes a voltage that balances the voltage/current characteristics of the solar cell array (1) and the load characteristics of the load (7).

またeILがほぼ0となると、バス電圧(Vsus)は
レギュレーションされるが、レギュレーションの上限バ
ス電圧に近づき、トランジスタのスイッチングのオン・
デューティは、0%に近づいて行く。
Furthermore, when eIL becomes almost 0, the bus voltage (Vsus) is regulated, but it approaches the upper limit bus voltage of regulation and the transistor switching is turned on.
The duty approaches 0%.

[発明が解決しようとする課N] 従来の太陽電池電力制御装置は9以上のように構成され
ているので、バス電圧(Vsug)レギュレーション時
には、スイッチング電力変換段(8)では、負荷電流工
、に相当する電流を全てスイッチングする必要がある。
[Problem N to be solved by the invention] Since the conventional solar battery power control device is configured as above 9, during bus voltage (Vsug) regulation, the switching power conversion stage (8) It is necessary to switch all the current corresponding to .

特に、負荷電流■、が大きい場合には、スイッチング電
力段(8)内のトランジスタ、ダイオードで発生するス
イッチング損失が大きくなる。また大きい電流をスイッ
チングするためノイズの発生が大きいの問題点があった
In particular, when the load current (2) is large, switching losses occurring in the transistors and diodes in the switching power stage (8) become large. Another problem is that large amounts of noise are generated due to the switching of large currents.

また、太陽電池アレー(1)の電力を、1台のスイッチ
ング電力段(8)のみでハンドリングしているので、ス
イッチング電力段(8)の故障で太陽電池アレー(1)
の電力が負荷(7)に有効に供給されないの問題点があ
った。
In addition, since the power of the solar cell array (1) is handled by only one switching power stage (8), if the switching power stage (8) fails, the solar cell array (1)
There was a problem that the electric power was not effectively supplied to the load (7).

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、太陽電池電力の供給を制御するスイッチング電
力段でのスイッチング損失を軽減し、さらに発生ノイズ
を軽減し、また、スイッチング電力段で故障が発生して
も太陽電池アレーの大部分の電力を負荷側へ供給できる
太陽電池電力制御装置を得ることを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it reduces switching loss in the switching power stage that controls the supply of solar cell power, further reduces the generated noise, and also reduces the switching loss in the switching power stage that controls the supply of solar cell power. An object of the present invention is to obtain a solar cell power control device that can supply most of the power of a solar cell array to a load side even if a failure occurs.

[課題を解決するための手段] この発明に係る第1の電力制御装置は、太陽電池アレー
をN個の並列に分割し、各太陽電池アレー毎に個別のパ
ルス幅制御型のスイッチング電力変換段を接続し、これ
らのスイッチング電力変換段出力を電源供給バスに接続
し、上記N個のパルス幅制御型のスイッチング電力変換
段のスイッチング動作を1分割されたバス電圧制御範囲
に応じて順次行ない、各段の制御範囲内ではスイッチン
グ電力変換段のオン・デューティを0%〜100%の間
で変化させたものである。
[Means for Solving the Problems] A first power control device according to the present invention divides a solar cell array into N pieces in parallel, and provides an individual pulse width control type switching power conversion stage for each solar cell array. and connecting the outputs of these switching power conversion stages to a power supply bus, and sequentially performing switching operations of the N pulse width control type switching power conversion stages according to the divided bus voltage control range, Within the control range of each stage, the on-duty of the switching power conversion stage is varied between 0% and 100%.

第2の電力制御装置は、第1の電力制御装置においてパ
ルス幅制御型スイッチング電力変換段の替りに、オン・
オフ用スイッチを用い、これらN個のオン・オフ用スイ
ッチのスイッチング動作を9分割されたバス電圧制御範
囲に応じて順次行ない、各段の制御範囲内ではオン・オ
フのリミット・サイクル動作を行わせたものである。
The second power controller replaces the pulse width controlled switching power conversion stage in the first power controller.
Using off switches, the switching operations of these N on/off switches are performed sequentially according to the nine divided bus voltage control ranges, and on/off limit cycle operations are performed within the control range of each stage. It was made by

[作用1 この発明における第1の電力制御装置は、N個のパルス
幅制御型スイッチング電力変換段のうち2分割させた制
御領域において1個の電力変換段のみをスイッチング動
作させ、他の電力変換段は常にオンまたはオフ状態に保
たれる。
[Operation 1] The first power control device according to the present invention performs a switching operation on only one power conversion stage in a control region divided into two among N pulse width control type switching power conversion stages, and controls other power conversion stages. The stage is always kept on or off.

第2の電力制御装置は、N個のオン・オフ用スイッチの
うち9分割させた制御領域において1個のオン・オフ用
スイッチのみをオン・オフのりミツトサイクル動作をさ
せ、他のオン・オフ用スイッチは常にオンまたはオフ状
態に保たれる。また、オン・オフ用スイッチ内にはイン
ダクタを含まず、電源供給バスのコンデンサ・バンクを
結合して、制御系ループ内に、2次の極を形成しない。
The second power control device performs on/off limit cycle operation on only one on/off switch in a nine-divided control region among the N on/off switches, and controls other on/off switches. The switch is always kept on or off. Further, the on/off switch does not include an inductor, and the capacitor bank of the power supply bus is coupled to form a secondary pole in the control system loop.

[実施例] 以下、この発明の第1の電力制御装置の一実施例を、第
1図を用いて説明する。第1図において、(1)〜(4
)は分割された太陽電池アレー(5)は電源供給バス、
(6)はコンデンサ・バンク、(7)は負荷、(8)〜
(11)はパルス幅制御型スイッチング電力変換段、 
(12)は誤差検出器、 (13)は上記N個のパルス
幅制御型スイッチング電力変換段を順次動作させるため
の段数切換器である。
[Example] Hereinafter, an example of the first power control device of the present invention will be described using FIG. 1. In Figure 1, (1) to (4
) is the divided solar cell array (5) is the power supply bus,
(6) is the capacitor bank, (7) is the load, (8) ~
(11) is a pulse width controlled switching power conversion stage;
(12) is an error detector, and (13) is a stage number switch for sequentially operating the N pulse width controlled switching power conversion stages.

太陽電池アレーは、N個に分割されており。The solar cell array is divided into N pieces.

(1)は第1段目の太陽電池アレーを、(2)は第2段
目の太陽電池アレーを、(3)は第に段目の太陽電池ア
レーを(l≦に≦N)、 (4)は第N段目の太陽電池
アレーを示す。電源供給バス(5)の電圧(VBus)
は、誤差検出器(12)に入力され、従来の技術と同様
に、誤差検出信号(7) (V、、、)が出力される。
(1) represents the first stage solar cell array, (2) represents the second stage solar cell array, (3) represents the second stage solar cell array (l≦≦N), ( 4) shows the Nth stage solar cell array. Voltage of power supply bus (5) (VBus)
is input to the error detector (12), and an error detection signal (7) (V, , , ) is output as in the conventional technique.

この誤差検出信号(■。、、?)は、すでに(1)式で
示した様に V*rr”G+ X (K+ X VBug−Vr、r
)       (1)で与えられる。
This error detection signal (■.,,?) is expressed as V*rr"G+X (K+X VBug-Vr, r
) is given by (1).

この誤差検出信号(ア)  (V、、、)を受けて1段
数切換器(13)は誤差検出信号(ア) (V、、、)
すなわち、バス電圧(Vaug)に応じて順次スイッチ
ング電力変換段(8)〜(11)を動作させるための制
御信号(イ)〜(オ)を出力する。
In response to this error detection signal (A) (V,,,), the one-stage number switch (13) outputs an error detection signal (A) (V,,,)
That is, control signals (a) to (e) for sequentially operating the switching power conversion stages (8) to (11) in accordance with the bus voltage (Vaug) are output.

第2図に、誤差検出信号(ア) (V、、、)およびバ
ス電圧(vBus)に応じて、スイッチング電力変換段
の第1段〜第N段への制御信号(イ)〜(オ)が変化し
て行く様子を示す。
Fig. 2 shows control signals (A) to (O) to the first to Nth stages of the switching power conversion stage according to the error detection signal (A) (V, , , ) and the bus voltage (vBus). shows how it changes.

第2図において横軸は誤差検出信号(ア) (V、、、
)およびVlltllを示し、縦軸は制御信号のレベル
を示す。制御信号(イ)〜(才)はスイッチング電力変
換段(8)〜(11)内の各パルス幅制御回路に入力さ
れる。第2図の制御信号のレベルにおいて、(夕)で示
した破線はパルス幅制御(PWM)においてオン・デュ
ーティが0%となるレベルを、(チ)で示した破線はパ
ルス幅制御(PWM)においてオン・デューティは10
0%となるレベルを示す。
In Figure 2, the horizontal axis is the error detection signal (A) (V,...
) and Vlltll, and the vertical axis shows the level of the control signal. The control signals (A) to (C) are input to each pulse width control circuit in the switching power conversion stages (8) to (11). Regarding the control signal levels in Figure 2, the dashed line marked (even) is the level at which the on-duty is 0% in pulse width control (PWM), and the broken line marked (ch) is the level at which the on-duty is 0% in pulse width control (PWM). On duty is 10 in
Indicates the level of 0%.

(り)と (チ)の間の制御信号のレベルではパルス幅
制御(PWM)のオン・デューティが0%〜100%の
間で変化し、(夕)より低い側のレベルではスイッチン
グ電力変換段がオフとなり、(チ)より高い側のレベル
ではスイッチング電力変換段がオン(常に導通)状態と
なる。
At control signal levels between (ri) and (h), the pulse width control (PWM) on-duty changes between 0% and 100%, and at lower levels (event), the switching power conversion stage changes. is off, and at a level higher than (h), the switching power conversion stage is on (always conductive).

バス電圧(Vsug)がVIIM ’〜Vat、 ’ノ
間テ&i 、 スイッチング電力変換段第1段(8)へ
の制御信号(イ)のみが、パルス幅制御の領域(オン・
デューティが0〜100%で変化する)にあり、他の段
の制御信号は全て(夕)のレベルよりも低いレベルにあ
り、他のスイッチング電力変換段はオフとなる。
When the bus voltage (Vsug) is between VIIM' and Vat,', only the control signal (a) to the first stage (8) of the switching power conversion stage is in the pulse width control region (on and
(duty varies from 0 to 100%), the control signals of the other stages are all at a level lower than the (evening) level, and the other switching power conversion stages are turned off.

ハス電圧(Vaull)がVllll”〜vIIL”の
間では、スイッチング電力変換段第2段(9)への制御
信号(つ)のみが、パルス幅制御の領域にあり、第1段
の制御信号(イ)は(チ)のレベルよりも高く第1段の
スイッチング電力変換段(8)はオンとなり、第3段〜
第N段への制御信号(1)〜(オ)は(夕)のレベルよ
りも低く、第3段〜第N段のスイッチング電力変換段(
10)〜(11)はオフとなっている。
When the lotus voltage (Vaull) is between Vllll'' and vIIL'', only the control signal (two) to the second stage (9) of the switching power conversion stage is in the pulse width control region, and the control signal (two) of the first stage is in the range of pulse width control. A) is higher than the level of (H), and the first switching power conversion stage (8) is turned on, and the third stage ~
The control signals (1) to (O) to the Nth stage are lower than the level of (Y), and the control signals (1) to (O) to the Nth stage are lower than the level of (Y), and the control signals (1) to (O) to the Nth stage to the switching power conversion stage (
10) to (11) are off.

同様にして、バス電圧(V!ILIIりが”/mu””
VaL’(7)間では、スイッチング電力変換段第に段
(lO)への制御信号(1)のみが、パルス幅制御領域
にあり、第1段〜第に一1段の制御信号は(チ)のレベ
ルよりも高く第1段〜第に一1段のスイッチング電力変
換段はオンとなり、第に+1段〜第N段の制御信号は(
夕)のレベルよりも低く、第に+1段〜第N段のスイッ
チング電力変換段はオフとなっている。
Similarly, the bus voltage (V!
Between VaL'(7), only the control signal (1) to the switching power conversion stage (lO) is in the pulse width control region, and the control signals for the first to eleventh stages are (chi). ), the switching power conversion stages from the 1st stage to the 11th stage are turned on, and the control signals from the +1st stage to the Nth stage become (
(evening), and the +1st to Nth switching power conversion stages are turned off.

サラニ、 ハス電圧(Vaus)がVmH”〜VW+t
、’の間では、スイッチング電力変換段第N段(11)
への制御信号C才)のみが、パルス幅制御領域にあり、
第1段〜第N−1段への制御信号は全て(チ)のレベル
よりも高く、第1段〜第N−1段のスイッチング電力変
換段は全てオンとなっている。
Sarani, Hass voltage (Vaus) is VmH”~VW+t
, ', the Nth switching power conversion stage (11)
Only the control signal C) is in the pulse width control region,
The control signals from the first stage to the N-1th stage are all higher than the level (H), and the switching power conversion stages from the first stage to the N-1th stage are all turned on.

以上の様にして誤差検出信号+7) (V、r、)およ
びバス電圧(Vsus)に応じて、各パルス幅制御型ス
イッチング電力段の動作状態が順次変化する様子を示し
たものが第3図である。バス電圧■、′〜VB+、、’
の間が、バス電圧レギュレーション領域となる。
Figure 3 shows how the operating state of each pulse width controlled switching power stage changes sequentially according to the error detection signal +7) (V, r, ) and the bus voltage (Vsus) as described above. It is. Bus voltage■,'~VB+,,'
The area between is the bus voltage regulation region.

第4図は、スイッチング電力段の第に段(10)でパル
ス幅制御を行っているときの、各スイッチング電力段の
出力電流を示したものである。I1は第1段(8)の出
力電流を、I2は第2段(9)の出力電流を、Ikは第
に段(10)の出力電流を、工、は第N段(11)の出
力電流を示す。Is、Iz。
FIG. 4 shows the output current of each switching power stage when pulse width control is performed in the first stage (10) of the switching power stages. I1 is the output current of the first stage (8), I2 is the output current of the second stage (9), Ik is the output current of the first stage (10), and is the output of the Nth stage (11). Indicates current. Is, Iz.

−・・、Ik−1はスイッチング電力変換段がオン(常
に導通状態)のため直流電流となっている。
--, Ik-1 is a direct current because the switching power conversion stage is on (always in a conductive state).

■、はスイッチング電力変換段(lO)がパルス幅制御
のスイッチングを行っているので、リップル分を含んだ
直流電流である。工。3.−・・ INはスイッチング
電力変換段がオフのため、ゼロとなっている。
Since the switching power conversion stage (lO) performs switching under pulse width control, (2) is a DC current that includes a ripple component. Engineering. 3. --- IN is zero because the switching power conversion stage is off.

このように、スイッチングを行っているのは第に段目の
スイッチング電力変換段(10)のみである。
In this way, only the first switching power conversion stage (10) performs switching.

各太陽電池アレー(1)〜(4)の発生電流を18とし
く説明の便宜上、各太陽電池アレーの出力電流を等しく
したが一般性を失うものではない。)、負荷電流を工、
と表わし、第に段目がパルス幅制御を行っているときは
For convenience of explanation, the generated current of each solar cell array (1) to (4) is assumed to be 18, and the output current of each solar cell array is made equal, but without losing generality. ), calculate the load current,
When the first stage performs pulse width control,

である。Ikは+  ILの大小に応じてO””’ I
 sの間で変化する。
It is. Ik is + O""' I depending on the size of IL
Varies between s.

スイッチング電力変換段(8)〜(11)での損失は。The losses in the switching power conversion stages (8) to (11) are as follows.

第1段〜第に一1段での各損失は、オン電圧×I8第に
段での損失は、最大、オン電圧xオン・デューティ+ス
イッチング損失 第に+1段〜第N段での各損失は、ゼロであり、特にス
イッチング損失を発生するのは第に段のみであり、全体
の損失が低く抑えられ、かつ、第に段でのスイッチング
損失に寄与する電流も最大重、なので、このスイッチン
グ損失も低(抑えられる。
Each loss in the 1st stage to the 11th stage is on-voltage x I8 The loss in the 1st stage is the maximum, on-voltage x on-duty + switching loss + each loss in the 1st to Nth stage is zero, and in particular, only the first stage generates switching loss, so the overall loss is kept low, and the current that contributes to the switching loss in the first stage is also the largest, so this switching Losses are also low (reduced).

また、ノイズ発生に寄与するのも、第に段でのスイッチ
ング電流値(はぼ出力電流Il、に等しい)のみであり
、最大工、以下であるため、ノイズ発生も小さい。
Furthermore, only the switching current value in the first stage (which is approximately equal to the output current Il) contributes to noise generation, which is less than the maximum value, so noise generation is also small.

なお、スイッチング電力変換段の何段目がパルス幅制御
のスイッチングを行うかは、負荷(7)の大小、太陽電
池アレー(1)〜(4)の発生電流の大小に応じて変化
する。何段目がパルス幅制御のスイッチングを行うかは
(4)式によるが、バス電圧(VSυ、)がレギュレー
ション電圧幅のどこにバランスするかおよび負荷の大小
、太陽電池発生電流の大小との関係を示したのが第5図
である。
Note that which switching power conversion stage performs pulse width control switching changes depending on the magnitude of the load (7) and the magnitude of the current generated by the solar cell arrays (1) to (4). The equation (4) determines which stage performs pulse width control switching, but it also depends on where the bus voltage (VSυ, ) is balanced in the regulation voltage width and its relationship with the magnitude of the load and the magnitude of the current generated by the solar cell. This is shown in FIG.

第5図において、第1象限はスイッチング電力変換段の
負荷側への供給段数、バス電圧(Vsug) 。
In FIG. 5, the first quadrant represents the number of switching power conversion stages supplying to the load side and the bus voltage (Vsug).

負荷(7)の大小、太陽電池発生電流(1)〜(4)の
大小の関係を示し、第2象限はバス電圧(■。、)と誤
差検出信号(ア) (V、、、、)との関係を、第3.
4象限は段数切換器におけるスイッチング電力変換段の
動きを示す。
It shows the relationship between the magnitude of the load (7) and the solar cell generated currents (1) to (4), and the second quadrant shows the bus voltage (■.,) and the error detection signal (A) (V,,,,) The relationship with
The four quadrants show the movement of the switching power conversion stages in the stage number switch.

たとえば、第に段がパルス幅制御を行なっているとき、
負荷(7)の特性は(え)であり、バス電圧がPkに保
たれてバランスしている。
For example, when the first stage is performing pulse width control,
The characteristic of load (7) is (e), and the bus voltage is maintained at Pk and balanced.

ここで、負荷(7)の抵抗値が小さくなり、負荷電漆工
、が増大し、負荷特性が(り)の特性にむかって変化す
ると、パルス幅制御を行う段が、第N段の方向へ移動す
る。
Here, when the resistance value of the load (7) decreases, the load voltage increases, and the load characteristic changes toward the characteristic (ri), the stage that performs pulse width control shifts toward the Nth stage. Moving.

やがて NXl5=IL  となるほど負荷電流が増大
したときには、第N段目がパルス幅制御を行ない、バス
電圧動作点はPMとなり、バス電圧はレギュレーション
下限のvBL″′となる。
When the load current increases to the extent that NXl5=IL, the Nth stage performs pulse width control, the bus voltage operating point becomes PM, and the bus voltage becomes vBL''', the lower limit of regulation.

なお、太陽電池アレーの発生電流(Is)が低下したと
きにも、動作点PkはPNの方向に移動する。
Note that even when the current (Is) generated by the solar cell array decreases, the operating point Pk moves in the direction of PN.

逆に、負荷(7)の抵抗値が太き(なり、負荷電漆工、
が減少し負荷特性が(力)の特性にむかって変化すると
、パルス幅制御を行う段が、第1段の方向へ移動する やがて、ILが0〜工、の間となったときには、第1段
目がパルス幅制御を行ない、バス電圧動作点はPlとな
り、バス電圧はレギュレーション上限のv、′に近づく
On the other hand, the resistance value of load (7) is thick (load electric lacquer,
When IL decreases and the load characteristics change toward (force) characteristics, the stage that performs pulse width control moves in the direction of the first stage. The first stage performs pulse width control, the bus voltage operating point becomes Pl, and the bus voltage approaches the regulation upper limit v,'.

次に、この発明の第2の電力制御装置の一実施例を第6
図を用いて説明する。第6図において。
Next, a sixth embodiment of the second power control device of the present invention will be described.
This will be explained using figures. In FIG.

(1)〜(4) 、  f5)〜(7) 、  (12
)、  (13)は第1図と同一の機能をもつものであ
り、 (14)〜(17)はオン・オフ用スイッチであ
る。
(1) to (4), f5) to (7), (12
) and (13) have the same functions as those in FIG. 1, and (14) to (17) are on/off switches.

第1図に示した第1の電力制御装置と同様にして、誤差
検出器(12)は、(1)式で示される誤差検出信号(
ア)  (V、r、)を出力し1段数切換器(13)は
誤差検出信号(ア) (V、、、)に応じて、順次オン
・オフ用スイッチを動作させるための制御信号(す)〜
(セ)を出力する。
Similar to the first power control device shown in FIG. 1, the error detector (12) receives an error detection signal (
A) (V, r,) is output, and the one-stage number switch (13) outputs a control signal (all )~
(ce) is output.

この第2の電力制御装置では、制御信号は単にオン・オ
フ用スイッチ(14)〜(17)を駆動できる2値性の
ものでよい。
In this second power control device, the control signal may be a binary signal that can simply drive the on/off switches (14) to (17).

第7図に誤差検出信号(ア) (V、、、)およびバス
電圧(VBus)に応じて、オン・オフ用スイッチの制
御信号を変化させ、オン・オフ用スイッチが順次変化す
る様子を示す。
Figure 7 shows how the on/off switch control signal is changed according to the error detection signal (A) (V, , ) and the bus voltage (VBus), and the on/off switch changes sequentially. .

電子制御するオン・オフ用スイッチを順次変化させて行
く方法は、第1の電力制御装置と同じである。ただし、
各膜内での電力段の動作が異なっており、これを以下に
説明する。
The method of sequentially changing the electronically controlled on/off switch is the same as that of the first power control device. however,
The operation of the power stages within each membrane is different and is explained below.

第7図で第に段目のオン・オフ用スイッチが制御動作を
行っているときには、バス電圧(Vsug)がVB)l
’に上昇するとオン・オフ用スイッチ(6)はオフし、
やがて、バス電圧が下降し■、Lkに達すると再びオン
・オフ用スイッチ(6)はオンし、バス電圧を上昇させ
る。
In FIG. 7, when the on/off switch in the 1st stage is performing a control operation, the bus voltage (Vsug) is VB)l
', the on/off switch (6) turns off,
Eventually, the bus voltage decreases, and when it reaches Lk, the on/off switch (6) is turned on again, raising the bus voltage.

この繰り返しによるリミットサイクル動作の制御が行わ
れる。
Limit cycle operation is controlled by repeating this process.

各太陽電池アレー(1)〜(4)の発生電流を工。Calculate the current generated by each solar cell array (1) to (4).

とじ、負荷電流をrLと表わし、第に段目がリミットサ
イクル動作を行っているときにはが成立する。
, the load current is expressed as rL, and the following holds true when the first stage is performing limit cycle operation.

ただし、第8図にオン・オフ用スイッチの第に段(16
)がリミットサイクル動作を行っているときの、各オン
・オフ用スイッチの出力電流を示す。
However, Fig. 8 shows the stage (16) of the on/off switch.
) shows the output current of each on/off switch when it is performing limit cycle operation.

1、、 I2.  ・・・* Ik−1は、オン・オフ
用スイッチがオンとなっているため工、に等しい直流電
流となる。■、は、スイッチがオン・オフのリミット・
サイクル動作を繰り返しているので、波高値工、のパル
ス電流となる。ここで、Imのうち。
1,, I2. ...* Ik-1 is a direct current equal to , since the on/off switch is on. ■、The switch is on/off limit/
Since the cycle operation is repeated, it becomes a pulse current with a high peak value. Here Im out.

aIK分だけが負荷(7)側に供給されているので、オ
ン・オフ用スイッチ(16)がオンしている期間には、
 (1−α)Ik分の電流がコンデンサ・バンク(6)
を充電しバス電圧(Vmus)がV!IN’に上昇して
いく。また、オン・オフ用(16)がオフしている期間
には、α工、分の電流がコンデンサ・バンク(6)より
放電し負荷(7)側へ供給され、バス電圧はVIL’に
下降して行(。
Since only aIK is supplied to the load (7) side, while the on/off switch (16) is on,
(1-α) The current for Ik is the capacitor bank (6)
is charged and the bus voltage (Vmus) becomes V! It rises to IN'. In addition, during the period when the on/off (16) is off, the current for α is discharged from the capacitor bank (6) and is supplied to the load (7), and the bus voltage drops to VIL'. and go (.

第8図の工、のパルス電流のオン時間で、とオフ時間て
2は負荷抵抗に依存するパラメータαと太陽電池アレー
発生電流I3によって決定されることを以下に示す。
It will be shown below that the on-time and off-time of the pulse current shown in FIG. 8 are determined by the parameter α that depends on the load resistance and the solar cell array generated current I3.

となり、負荷抵抗に依存するパラメータα(第に段目が
動作しているときに、第に段目の太陽電池アレー発生電
流のうち負荷側に供給する電流の割合)と太陽電池アレ
ーの発生電流工、により決定される。
The parameter α that depends on the load resistance (the ratio of the current supplied to the load side of the current generated by the solar cell array in the 1st stage when the 1st stage is operating) and the generated current of the solar battery array Determined by engineering.

このようにして、リミットサイクル動作による制御等に
おいては、オン・オフ用スイッチの動作段とコンデンサ
バンク(6)の充放電によるバス電圧(Vsus)への
伝達関数は。
In this way, in control by limit cycle operation, etc., the transfer function to the bus voltage (Vsus) due to the operation stage of the on/off switch and charging/discharging of the capacitor bank (6) is as follows.

したがって、リミットサイクル制御の動作周波数(f)
は。
Therefore, the operating frequency (f) of limit cycle control
teeth.

1+RC5 ただしR:負荷抵抗(7)の抵抗値 Sニラプラス変換におけるS関数 C:コンデンサバンク(6)の容量 となり、−次形となる。これはオン・オフ用スイッチ(
14)〜(I7)内にインダクタを含んでいないので、
二次の極を発生しないからである。
1+RC5 where R: resistance value of load resistor (7) S function in Niraplus conversion C: capacitance of capacitor bank (6), and has the -order form. This is the on/off switch (
14) to (I7) do not include inductors, so
This is because no secondary pole is generated.

電圧制御系全体の一巡伝達関数は、(9)式におが容易
に形成される。したがって、安定な電圧制御系を容易に
得ることができる。
The loop transfer function of the entire voltage control system is easily formed by equation (9). Therefore, a stable voltage control system can be easily obtained.

なお、オン・オフ用スイッチの何段目が、負荷(7)の
大小、太陽電池アレー(1)〜(4)の発生電流の大小
に応じて、動作を行うかは(5)式により、バス電圧、
負荷電流の大小、太陽電池発生電流の大小、オン・オフ
スイッチの動作段との関係を示す図は第5図と同一にな
る。
In addition, which stage of the on/off switch operates depending on the magnitude of the load (7) and the magnitude of the current generated by the solar cell arrays (1) to (4) is determined by equation (5). bus voltage,
The diagram showing the relationship between the magnitude of the load current, the magnitude of the current generated by the solar cell, and the operating stage of the on/off switch is the same as FIG. 5.

[発明の効果] 以上のように、この発明における第1の電力制御装置お
よび第2の電力制御装置では太陽電池アレー全体をN個
に分割し、その各々の太陽電池アレーにパルス幅制御型
スイッチング電力段またはオン・オフ用スイッチを接続
し、バス電圧制御のために、1個のパルス幅制御型スイ
ッチング電力段またはオン−オフ用スイッチのみをスイ
ッチング動作させているので、電力段およびスイッチで
のスイッチング損失が軽減され、かつスイッチングされ
る電流も分割された1個の太陽電池アレー発生電流以下
であるので小さ(ノイズの発生が小さいの効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, in the first power control device and the second power control device of the present invention, the entire solar cell array is divided into N pieces, and pulse width control type switching is applied to each of the solar cell arrays. Since the power stage or on/off switch is connected and only one pulse width controlled switching power stage or on/off switch is operated for bus voltage control, the power stage and switch Switching loss is reduced, and the switching current is smaller than the current generated by one divided solar cell array, so it is small (it has the effect of reducing noise generation).

さらに9分割された1個の太陽電池アレーまたはスイッ
チング電力段、オン・オフ用スイッチで故障が発生して
も、他の太陽電池アレー、スイッチング電力段、オン・
オフ用スイッチにより電力が有効に負荷側に供給され、
信頼度の高い電力制御装置が得られるの効果がある。
Furthermore, even if a failure occurs in one solar cell array divided into nine parts, a switching power stage, or an on/off switch, other solar cell arrays, switching power stages, or on/off switches
Power is effectively supplied to the load side by the off switch,
This has the effect of providing a highly reliable power control device.

また、第2の電力制御装置では、オン・オフ用スイッチ
内にインダクタを含まずリミットサイクル制御を行って
いるので、電圧制御系の一巡伝達関数が安定な一次形を
得やすいの効果がある。
Furthermore, since the second power control device performs limit cycle control without including an inductor in the on/off switch, it has the effect of easily obtaining a stable linear transfer function of the voltage control system.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の第1の電力制御装置の一実施例の構
成を示すブロック図、第2図は第1の電力制御装置の段
数切換器の動作を説明図、第3図は第1の電力制御装置
のスイッチング電力変換段の動作説明図、第4図は第1
の電力制御装置のスイッチング電力変換段の出力電流の
波形を示す図、第5図は第1および第2の電力制御装置
のバス電圧、負荷特性、太陽電池発生電流、電力変換段
の動作段の関係を示す図、第6図はこの発明の第2の電
力制御装置の一実施例の構成を示すブロック図、第7図
は第2の電力制御装置のオン・オフ用スイッチの動作説
明図、第8図は第2の電力制御装置のオン・オフ用スイ
ッチの出力電流の波形を示す図、第9図は従来の電力制
御装置の構成を示すブロック図である。 (11〜(4)は太陽電池アレー、(5)は電源供給バ
ス、(6)はコンデンサバンク、(7)は負荷。 (8)〜(11)はパルス幅制御型スイッチング電力変
換段、 (12)は誤差検出器、 (13)は段数切換
器。 (■4)〜(17)はオン・オフ用スイッチ、(ア)は
誤差検出信号、(イ)〜(オ)は制御信号、(力)〜(
り)は負荷特性、(す)〜(セ)は制御信号、 C9)
  (チ)は信号レベルである。 なお9図中、同一符号は同 を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the first power control device of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the stage number switch of the first power control device, and FIG. Figure 4 is an explanatory diagram of the operation of the switching power conversion stage of the power control device.
Figure 5 shows the waveform of the output current of the switching power conversion stage of the power control device. 6 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the second power control device of the present invention, FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of the on/off switch of the second power control device, FIG. 8 is a diagram showing the waveform of the output current of the on/off switch of the second power control device, and FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the conventional power control device. (11 to (4) are solar cell arrays, (5) is a power supply bus, (6) is a capacitor bank, and (7) is a load. (8) to (11) are pulse width controlled switching power conversion stages, ( 12) is an error detector, (13) is a stage number switcher. (■4) to (17) are on/off switches, (A) is an error detection signal, (A) to (O) are control signals, ( Power)~(
ri) is the load characteristic, (su) to (ce) are the control signals, C9)
(h) is the signal level. In addition, in FIG. 9, the same reference numerals indicate the same.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)太陽電池アレーから電力を供給する装置において
、太陽電池アレーがN個の並列アレーから成り、各太陽
電池アレーの出力にはN個のパルス幅制御型のスイッチ
ング電力変換段の入力が各々接続され、上記N個のスイ
ッチング電力変換段の出力は電源供給バスに接続され、
上記電源供給バスにはコンデンサ・バンクと負荷が接続
され、上記電源供給バスの電圧は誤差検出器に入力され
、上記誤差検出器出力は段数切換器に入力され、上記段
数切換器は上記N個のパルス幅制御型のスイッチング電
力変換段を上記バス電圧に応じて順次動作させるための
N個の制御信号を出力し、上記N個の制御信号を各々上
記N個のパルス幅制御型のスイッチング電力段に入力し
、各パルス幅制御型のスイッチング電力段が担当するバ
ス電圧制御範囲内では各スイッチング電力段のオン・デ
ューティを0%から100%の間で変化させることを特
徴とする太陽電池電力制御装置。
(1) In a device that supplies power from a solar cell array, the solar cell array consists of N parallel arrays, and the output of each solar cell array is connected to the input of N pulse width controlled switching power conversion stages. and the outputs of the N switching power conversion stages are connected to a power supply bus;
A capacitor bank and a load are connected to the power supply bus, the voltage of the power supply bus is input to an error detector, the output of the error detector is input to a stage number switch, and the stage number switch is connected to the N number of stages. outputs N control signals for sequentially operating the pulse width controlled switching power conversion stages according to the bus voltage, and outputs the N control signals to respectively operate the N pulse width controlled switching power conversion stages. solar cell power input to the switching power stage and changing the on-duty of each switching power stage between 0% and 100% within the bus voltage control range handled by each pulse width controlled switching power stage. Control device.
(2)太陽電池アレーから電力を供給する装置において
、太陽電池アレーがN個の並列アレーから成り、各太陽
電池アレーの出力にはN個のオン・オフ用スイッチの入
力が各々接続され、上記N個のオン・オフ用スイッチの
出力は電源供給バスに接続され、上記電源供給バスには
コンデンサ・バンクと負荷が接続され、上記電源供給バ
スの電圧は誤差検出器に入力され、上記誤差検出器出力
は段数切換器に入力され、上記段数切換器は上記N個の
オン・オフ用スイッチを上記バス電圧に応じて順次動作
させるためのN個の制御信号を出力し、上記N個の制御
信号を各々上記N個のオン・オフ用スイッチに入力し、
各オン・オフ用スイッチが担当するバス電圧制御範囲内
では各オン・オフ用スイッチをオン・オフのリミット・
サイクル動作を行わせることを特徴とする太陽電池電力
制御装置。
(2) In a device that supplies power from a solar cell array, the solar cell array consists of N parallel arrays, the output of each solar cell array is connected to the input of N on/off switches, and the above The outputs of the N on/off switches are connected to a power supply bus, a capacitor bank and a load are connected to the power supply bus, and the voltage of the power supply bus is input to an error detector, which detects the error. The stage number switcher outputs N control signals for sequentially operating the N on/off switches in accordance with the bus voltage, and the N number of control signals Input the signals to each of the above N on/off switches,
Within the bus voltage control range that each on/off switch is responsible for, each on/off switch can be set to the on/off limit.
A solar battery power control device characterized by performing cycle operation.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003333757A (en) * 2002-05-14 2003-11-21 Sony Corp Power source apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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