JPH06319269A - 定電力昇降圧形コンバータを用いた電池発電システム - Google Patents
定電力昇降圧形コンバータを用いた電池発電システムInfo
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- JPH06319269A JPH06319269A JP5047583A JP4758393A JPH06319269A JP H06319269 A JPH06319269 A JP H06319269A JP 5047583 A JP5047583 A JP 5047583A JP 4758393 A JP4758393 A JP 4758393A JP H06319269 A JPH06319269 A JP H06319269A
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発電用電池の発電電圧の大小に関わらず任意
の電力を負荷や系統に伝送でき、しかも回路構成が簡単
で小形、軽量の電池発電システムを提供すること。 【構成】 発電用電池ＥＳと系統ｅａｃ間に定電力昇降
圧形インバータ１を接続する。 【効果】 回路構成が極めて簡単で、小型、軽量化が達
成できるため信頼性が高く、低コストな電池発電システ
ムが実現できる。
の電力を負荷や系統に伝送でき、しかも回路構成が簡単
で小形、軽量の電池発電システムを提供すること。 【構成】 発電用電池ＥＳと系統ｅａｃ間に定電力昇降
圧形インバータ１を接続する。 【効果】 回路構成が極めて簡単で、小型、軽量化が達
成できるため信頼性が高く、低コストな電池発電システ
ムが実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄電池や燃料電池ある
いは太陽電池等から交流系統に電力を伝送するための電
池発電システムに関する。
いは太陽電池等から交流系統に電力を伝送するための電
池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電池発電システムにおいては、そ
のシステムのインタフェース回路として電圧形あるいは
電流形のインバータあるいはチョッパ（以下、インバー
タおよびチョッパを総称してコンバータという）が用い
られている。
のシステムのインタフェース回路として電圧形あるいは
電流形のインバータあるいはチョッパ（以下、インバー
タおよびチョッパを総称してコンバータという）が用い
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電池発電システ
ムでは、電池の発電電圧が連系する蓄電池あるいは交流
系統の電圧より高くないと、円滑に電力を負荷や系統に
伝送できない。この場合、円滑な電力の伝送を可能とす
るためには余分に昇圧形チョッパを必要とし、回路構成
が複雑となる。また、系統との連系時には連系用リアク
トルを必要とし、さらに、系統と絶縁する場合には変圧
器が必要となるが、この変圧器を小型にするためには、
余分に高周波コンバータが必要となるなど、回路構成の
複雑化、信頼性の低下、装置の体積、重量の増大化、コ
ストの上昇を招く等の問題があった。
ムでは、電池の発電電圧が連系する蓄電池あるいは交流
系統の電圧より高くないと、円滑に電力を負荷や系統に
伝送できない。この場合、円滑な電力の伝送を可能とす
るためには余分に昇圧形チョッパを必要とし、回路構成
が複雑となる。また、系統との連系時には連系用リアク
トルを必要とし、さらに、系統と絶縁する場合には変圧
器が必要となるが、この変圧器を小型にするためには、
余分に高周波コンバータが必要となるなど、回路構成の
複雑化、信頼性の低下、装置の体積、重量の増大化、コ
ストの上昇を招く等の問題があった。
【０００４】本発明は、発電用電池の発電電圧の大小に
かかわらず任意の電力を負荷や系統に伝送可能で、しか
も小型の磁心で絶縁でき、連系用リアクトルを必要とし
ない、回路構成が簡単で信頼性の高い、電池発電システ
ムを提供することを目的としている。
かかわらず任意の電力を負荷や系統に伝送可能で、しか
も小型の磁心で絶縁でき、連系用リアクトルを必要とし
ない、回路構成が簡単で信頼性の高い、電池発電システ
ムを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、昇降圧形インバータや昇降圧形チョッパ（昇降圧形
ＤＣ−ＤＣコンバータあるいはフライバックコンバータ
ともいう）等の昇降圧形コンバータを、コンバータを構
成しているリアクトルに流れる電流が、コンバータのス
イッチが導通する毎に常にゼロより流れ始めるように制
御して、即ち、リアクトル電流不連続モードで動作する
ように制御して、定電力昇降圧コンバータを得、この定
電力昇降圧形コンバータを発電用電池と系統間のインタ
フェース回路として用いる。また、発電用電池と系統間
を絶縁する必要がある場合には、前記コンバータのリア
クトルに２次巻線を設け、２次側より出力を得る。
め、昇降圧形インバータや昇降圧形チョッパ（昇降圧形
ＤＣ−ＤＣコンバータあるいはフライバックコンバータ
ともいう）等の昇降圧形コンバータを、コンバータを構
成しているリアクトルに流れる電流が、コンバータのス
イッチが導通する毎に常にゼロより流れ始めるように制
御して、即ち、リアクトル電流不連続モードで動作する
ように制御して、定電力昇降圧コンバータを得、この定
電力昇降圧形コンバータを発電用電池と系統間のインタ
フェース回路として用いる。また、発電用電池と系統間
を絶縁する必要がある場合には、前記コンバータのリア
クトルに２次巻線を設け、２次側より出力を得る。
【０００６】
【作用】昇降圧形コンバータをリアクトル電流不連続モ
ードで動作させることにより、コンバータのスイッチが
導通する毎にコンバータに供給された電力は、負荷の大
小にかかわらず全て負荷に伝送され、定電力特性が得ら
れる。従って、この定電力昇降圧形コンバータを電池発
電システムのインタフェース回路として用いれば、コン
バータの出力電圧は系統電圧にロックされ、連系用リア
クトルを接続することなく、電池の発生電力は全て負荷
および系統に伝送される。
ードで動作させることにより、コンバータのスイッチが
導通する毎にコンバータに供給された電力は、負荷の大
小にかかわらず全て負荷に伝送され、定電力特性が得ら
れる。従って、この定電力昇降圧形コンバータを電池発
電システムのインタフェース回路として用いれば、コン
バータの出力電圧は系統電圧にロックされ、連系用リア
クトルを接続することなく、電池の発生電力は全て負荷
および系統に伝送される。
【０００７】
【実施例】図１は交流系統に電力を供給する場合の本発
明による電池発電システムの回路構成図である。１は絶
縁方式の定電力昇降圧形インバータ回路である。インダ
クタＬＦおよびコンデンサＣＦより構成される低域フィ
ルタは電池ＥＳ の出力電流Ｉｓが連続波形となるよう
に接続している。
明による電池発電システムの回路構成図である。１は絶
縁方式の定電力昇降圧形インバータ回路である。インダ
クタＬＦおよびコンデンサＣＦより構成される低域フィ
ルタは電池ＥＳ の出力電流Ｉｓが連続波形となるよう
に接続している。
【０００８】図２に示すように、系統電圧ｅａｃと同相
の正弦波入力信号ｖｉとキャリヤ信号ｖｃとの比較によ
って得たＰＷＭ信号ｖＧ１およびｖＧ２をスイッチＱ１
およびＱ２のゲートに、また、入力信号ｖｉと同期した
矩形波信号ｖＧ１’およびｖＧ２’をスイッチＱ１’お
よびＱ２’のゲートにそれぞれ印加し、二つの１次側リ
アクトルＬ１に流れる電流、従って、それらの和の電流
ｉＤ１が、常にゼロより立ち上がるリアクトル電流不連
続モードで昇降圧形インバータを動作させることによ
り、昇降圧された交流出力電圧ｖｏが得られ、その出力
は定電力特性を示す。この定電力昇降圧形インバータ１
を発電用電池ＥＳと負荷ＺＬおよび系統ｅａｃ間に接続
し電池発電システムを構成する。
の正弦波入力信号ｖｉとキャリヤ信号ｖｃとの比較によ
って得たＰＷＭ信号ｖＧ１およびｖＧ２をスイッチＱ１
およびＱ２のゲートに、また、入力信号ｖｉと同期した
矩形波信号ｖＧ１’およびｖＧ２’をスイッチＱ１’お
よびＱ２’のゲートにそれぞれ印加し、二つの１次側リ
アクトルＬ１に流れる電流、従って、それらの和の電流
ｉＤ１が、常にゼロより立ち上がるリアクトル電流不連
続モードで昇降圧形インバータを動作させることによ
り、昇降圧された交流出力電圧ｖｏが得られ、その出力
は定電力特性を示す。この定電力昇降圧形インバータ１
を発電用電池ＥＳと負荷ＺＬおよび系統ｅａｃ間に接続
し電池発電システムを構成する。
【０００９】インバータ１の変調率ａ（＝基準信号ｖｉ
の最大値Ｖｉｍ／キャリヤ信号ｖｃの最大値Ｖｃｍ）を
変えることにより、回路の損失を無視すれば、任意の電
力ＰＳ＝ＰＯを発電用電池ＥＳから負荷ＺＬおよび系統
ｅａｃに伝送できる。
の最大値Ｖｉｍ／キャリヤ信号ｖｃの最大値Ｖｃｍ）を
変えることにより、回路の損失を無視すれば、任意の電
力ＰＳ＝ＰＯを発電用電池ＥＳから負荷ＺＬおよび系統
ｅａｃに伝送できる。
【００１０】図３は定電力昇降圧形チョッパ２と従来の
インバータ３を用いて、電池ＥＳと交流系統間を連系し
た場合の電池発電システムの回路構成図である。インダ
クタＬＦおよびコンデンサＣＦより構成される低域フイ
ルタは発電用電池ＥＳの出力電流Ｉｓが連続波形となる
ように接続している。
インバータ３を用いて、電池ＥＳと交流系統間を連系し
た場合の電池発電システムの回路構成図である。インダ
クタＬＦおよびコンデンサＣＦより構成される低域フイ
ルタは発電用電池ＥＳの出力電流Ｉｓが連続波形となる
ように接続している。
【００１１】図４に示すように昇降圧形チョッパ回路の
半導体スイッチＱを、直流の基準信号Ｖｉとキャリヤ信
号ｖｃとの比較によって得たＰＷＭゲート信号ｖＧで駆
動し、リアクトルＬに流れる電流が常にゼロより立ち上
がるリアクトル電流不連続モードで、昇降圧形チョッパ
回路を動作させることにより定電力特性が得られる。こ
の定電力昇降圧形チョッパ２の出力端子に従来方式のイ
ンバータ３を接続し、これを負荷ＺＬおよび系統ｅａｃ
間に接続し、電池発電システムを構成する。
半導体スイッチＱを、直流の基準信号Ｖｉとキャリヤ信
号ｖｃとの比較によって得たＰＷＭゲート信号ｖＧで駆
動し、リアクトルＬに流れる電流が常にゼロより立ち上
がるリアクトル電流不連続モードで、昇降圧形チョッパ
回路を動作させることにより定電力特性が得られる。こ
の定電力昇降圧形チョッパ２の出力端子に従来方式のイ
ンバータ３を接続し、これを負荷ＺＬおよび系統ｅａｃ
間に接続し、電池発電システムを構成する。
【００１２】チョッパ２の時比率Ｄ（＝スイッチＱのオ
ン時間Ｔ１／キャリヤ信号ｖｃの周期Ｔｃ）を変えるこ
とにより、回路の損失を無視すれば、任意の電力ＰＳ＝
ＰＯを負荷ＺＬおよび系統ｅａｃに伝送できる。
ン時間Ｔ１／キャリヤ信号ｖｃの周期Ｔｃ）を変えるこ
とにより、回路の損失を無視すれば、任意の電力ＰＳ＝
ＰＯを負荷ＺＬおよび系統ｅａｃに伝送できる。
【００１３】なお、図１および図３では、スイッチング
素子として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いてい
るが、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴあるいはＧＴ
Ｏ等を使用しても本発明は実現できる。
素子として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いてい
るが、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴあるいはＧＴ
Ｏ等を使用しても本発明は実現できる。
【００１４】また、絶縁形定電力昇降圧形インバータと
して、そのリアクトルの１次側に一つの巻線を、２次側
に二つの巻線を用いて絶縁した回路を用いても本発明を
実現できる。
して、そのリアクトルの１次側に一つの巻線を、２次側
に二つの巻線を用いて絶縁した回路を用いても本発明を
実現できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載される効果を奏する。
ているため、以下に記載される効果を奏する。
【００１６】電池の発電電圧の大小に関わらず任意の電
力を負荷や系統に伝送できる。
力を負荷や系統に伝送できる。
【００１７】そして、系統の周波数に比べ、定電力昇降
圧形コンバータのキャリヤ信号の周波数を極めて高く設
定できるため、定電力昇降圧形コンバータのリアクトル
が小型となり、発電用電池と負荷や系統間の絶縁が小型
の磁心で達成でき、キャリヤ信号の周波数を高くすれば
磁心はさらに小型化される。
圧形コンバータのキャリヤ信号の周波数を極めて高く設
定できるため、定電力昇降圧形コンバータのリアクトル
が小型となり、発電用電池と負荷や系統間の絶縁が小型
の磁心で達成でき、キャリヤ信号の周波数を高くすれば
磁心はさらに小型化される。
【００１８】さらに、交流系統と連系する際には、連系
用リアクトルを必要としない。
用リアクトルを必要としない。
【００１９】以上の結果、従来の方式に比べ、回路構成
が極めて簡単となり、装置の重量、体積が小さくなり、
コストの低減化が計れる。
が極めて簡単となり、装置の重量、体積が小さくなり、
コストの低減化が計れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】絶縁形定電力昇降圧形インバータを用いた電池
発電システムの回路構成図である。
発電システムの回路構成図である。
【図２】絶縁形定電力昇降圧形インバータ回路の動作を
説明するための波形図である。
説明するための波形図である。
【図３】絶緑形定電力昇降圧形チョッパと従来のインバ
ータを用いた電池発電システムの回路構成図である。
ータを用いた電池発電システムの回路構成図である。
【図４】絶縁形定電力昇降圧形チョッパ回路の動作を説
明するための波形図である。
明するための波形図である。
１：絶縁形定電力昇降圧形インバータ回路、 ２：絶縁
形定電力昇降圧形チョッパ回路、 ３：従来のインバー
タ、ＥＳ：発電用電池、 ｅａｃ：交流系統電圧、 Ｐ
Ｓ：発電用電池ＥＳの出力電力、 ＰＯ：定電力昇降圧
形コンバータの出力電力、 ＬＦ：インダクタ、 Ｃ
Ｆ：コンデンサ、ＺＬ：負荷、 ＬまたはＬ１：リアク
トル、 ＱまたはＱ１またはＱ１’またはＱ２またはＱ
２’：半導体スイッチング素子、 ｉＤ：リアクトルＬ
に流れる電流、 ｉＤＩ：リアクトルＬ１に流れる電
流、 ｖｉ：定電力昇降圧形インバータ１の基準信号、
Ｖｉｍ：定電力昇降圧形インバータ１の基準信号ｖｉ
の最大値、 ａ：変調率Ｖｉ：定電力昇降圧形チョッパ
２の基準電圧、 ｖｃ：キャリヤ信号、 Ｖｃｍ：キャ
リヤ信号の最大値、ｖＧ１またはｖＧ１’またはｖＧ２
またはｖＧ２’：半導体スイッチング素子Ｑ１またはＱ
１’またはＱ２またはＱ２’のＰＷＭゲート信号、ｖ
Ｇ：半導体スイッチング素子ＱのＰＷＭゲート信号、
ｆｉ：系統の周波数、 ｆｃ：キャリヤ信号ｖｃの周波
数ｆｃ、Ｔ１：定電力昇降圧形チョッパ２のスイッチＱ
の導通時間、 Ｔｃ：キャリヤ信号ｖｃの周期
形定電力昇降圧形チョッパ回路、 ３：従来のインバー
タ、ＥＳ：発電用電池、 ｅａｃ：交流系統電圧、 Ｐ
Ｓ：発電用電池ＥＳの出力電力、 ＰＯ：定電力昇降圧
形コンバータの出力電力、 ＬＦ：インダクタ、 Ｃ
Ｆ：コンデンサ、ＺＬ：負荷、 ＬまたはＬ１：リアク
トル、 ＱまたはＱ１またはＱ１’またはＱ２またはＱ
２’：半導体スイッチング素子、 ｉＤ：リアクトルＬ
に流れる電流、 ｉＤＩ：リアクトルＬ１に流れる電
流、 ｖｉ：定電力昇降圧形インバータ１の基準信号、
Ｖｉｍ：定電力昇降圧形インバータ１の基準信号ｖｉ
の最大値、 ａ：変調率Ｖｉ：定電力昇降圧形チョッパ
２の基準電圧、 ｖｃ：キャリヤ信号、 Ｖｃｍ：キャ
リヤ信号の最大値、ｖＧ１またはｖＧ１’またはｖＧ２
またはｖＧ２’：半導体スイッチング素子Ｑ１またはＱ
１’またはＱ２またはＱ２’のＰＷＭゲート信号、ｖ
Ｇ：半導体スイッチング素子ＱのＰＷＭゲート信号、
ｆｉ：系統の周波数、 ｆｃ：キャリヤ信号ｖｃの周波
数ｆｃ、Ｔ１：定電力昇降圧形チョッパ２のスイッチＱ
の導通時間、 Ｔｃ：キャリヤ信号ｖｃの周期
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 定電力昇降圧形コンバータを用いた電
池発電システム
池発電システム
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄電池や燃料電池ある
いは太陽電池等から負荷や系統に電力を伝送するための
電池発電システムに関する。
いは太陽電池等から負荷や系統に電力を伝送するための
電池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電池発電システムにおいては、そ
のシステムのインタフェース回路として電圧形あるいは
電流形のインバータあるいはチョッパが用いられてい
る。
のシステムのインタフェース回路として電圧形あるいは
電流形のインバータあるいはチョッパが用いられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】従来の電池発電システ
ムでは、電池の発電電圧が連系する蓄電池あるいは交流
系統の電圧より高くないと、円滑に電力を負荷や系統に
伝送できない。この場合、円滑な電力の伝送を可能とす
るためには余分に昇圧形チョッパを必要とし、回路構成
が複雑となる。また、交流系統との連系時には連系用リ
アクトルを必要とし、さらに、系統と絶縁する場合には
変圧器が必要となるが、この変圧器を小型にするために
は、余分に高周波インバータが必要となるなど、回路構
成の複雑化、信頼性の低下、装置の体積、重量の増大
化、コストの上昇を招く等の問題があった。
ムでは、電池の発電電圧が連系する蓄電池あるいは交流
系統の電圧より高くないと、円滑に電力を負荷や系統に
伝送できない。この場合、円滑な電力の伝送を可能とす
るためには余分に昇圧形チョッパを必要とし、回路構成
が複雑となる。また、交流系統との連系時には連系用リ
アクトルを必要とし、さらに、系統と絶縁する場合には
変圧器が必要となるが、この変圧器を小型にするために
は、余分に高周波インバータが必要となるなど、回路構
成の複雑化、信頼性の低下、装置の体積、重量の増大
化、コストの上昇を招く等の問題があった。
【０００４】本発明は、発電用電池の発電電圧の大小に
かかわらず任意の電力を負荷や系統に伝送可能で、しか
も小型の磁心で絶縁でき、連系用リアクトルを必要とせ
ず、回路構成が簡単で信頼性の高い、電池発電システム
を提供することを目的としており、また高力率で交流系
統から負荷へ電力を供給できる機能を有する電池発電シ
ステムを得ることを目的としている。
かかわらず任意の電力を負荷や系統に伝送可能で、しか
も小型の磁心で絶縁でき、連系用リアクトルを必要とせ
ず、回路構成が簡単で信頼性の高い、電池発電システム
を提供することを目的としており、また高力率で交流系
統から負荷へ電力を供給できる機能を有する電池発電シ
ステムを得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、昇降圧形インバータや昇降圧形チョッパあるいは昇
降圧形インバータと昇降圧形チョッパを組み合わせた電
力変換装置等の昇降圧形コンバータを、コンバータを構
成しているリアクトルに流れる電流が、コンバータの主
スイッチ素子が導通する毎に常にゼロより流れ始めるよ
うに制御して、即ち、リアクトル電流不連続モードで動
作するように制御して、定電力昇降圧形コンバータを
得、この定電力昇降圧形コンバータを発電用電池と系統
間のインタフェース回路として用いる。また、発電用電
池と系統間を絶縁する必要がある場合には、前記コンバ
ータのリアクトルに二次巻線を設け、二次側より出力を
得る。
め、昇降圧形インバータや昇降圧形チョッパあるいは昇
降圧形インバータと昇降圧形チョッパを組み合わせた電
力変換装置等の昇降圧形コンバータを、コンバータを構
成しているリアクトルに流れる電流が、コンバータの主
スイッチ素子が導通する毎に常にゼロより流れ始めるよ
うに制御して、即ち、リアクトル電流不連続モードで動
作するように制御して、定電力昇降圧形コンバータを
得、この定電力昇降圧形コンバータを発電用電池と系統
間のインタフェース回路として用いる。また、発電用電
池と系統間を絶縁する必要がある場合には、前記コンバ
ータのリアクトルに二次巻線を設け、二次側より出力を
得る。
【０００６】
【作用】昇降圧形コンバータをリアクトル電流不連続モ
ードで動作させることにより、コンバータの主スイッチ
素子が導通する毎にコンバータに供給された電力は、負
荷の大小にかかわらず全て負荷に伝送され、定電力特性
が得られる。従って、この定電力昇降圧形コンバータを
電池発電システムのインタフェース回路として用いれ
ば、発電用電池の発電電圧の大小に関わらず、また、交
流系統と連系する場合には連系用リアクトルを接続する
ことなく、電池の発生電力は全て負荷や系統に伝送され
る。
ードで動作させることにより、コンバータの主スイッチ
素子が導通する毎にコンバータに供給された電力は、負
荷の大小にかかわらず全て負荷に伝送され、定電力特性
が得られる。従って、この定電力昇降圧形コンバータを
電池発電システムのインタフェース回路として用いれ
ば、発電用電池の発電電圧の大小に関わらず、また、交
流系統と連系する場合には連系用リアクトルを接続する
ことなく、電池の発生電力は全て負荷や系統に伝送され
る。
【０００７】
【実施例】図１は絶縁型の定電力昇降圧形インバータ１
を用いて交流系統ｅａｃと連系し、負荷ＺＬに電力を供
給する場合の本発明による電池発電システムの実施例で
ある。主スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ１’およびＱ２’
として電解効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を用いて
いる。インダクタＬＦおよびコンデンサＣＦより構成さ
れる低域フィルタは電池ＥＳの出力電流Ｉｓが連続波形
となるように接続されている。
を用いて交流系統ｅａｃと連系し、負荷ＺＬに電力を供
給する場合の本発明による電池発電システムの実施例で
ある。主スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ１’およびＱ２’
として電解効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を用いて
いる。インダクタＬＦおよびコンデンサＣＦより構成さ
れる低域フィルタは電池ＥＳの出力電流Ｉｓが連続波形
となるように接続されている。
【０００８】図２に示すように、系統電圧ｅａｃと同相
の正弦波入力信号ｖｉとキャリヤ信号ｖｃとの比較によ
って得たＰＷＭ信号ｖＧ１及びｖＧ２を主スイッチ素子
Ｑ１およびＱ２のゲートに、また、入力信号ｖｉと同期
した矩形波信号ｖＧ１’およびｖＧ２’を主スイッチ素
子Ｑ１’およびＱ２’のゲートにそれぞれ印加し、２つ
の一次側リアクトルＬ１に流れる電流、従って、それら
の和の電流ｉＤ１が、常にゼロより立ち上がるリアクト
ル電流不連続モードで昇降圧形インバータを動作させる
ことにより、昇降圧された交流出力電圧ｖｏが得られ、
その出力は定電力特性を示す。この定電力昇降圧形イン
バータ１を発電用電池ＥＳと負荷ＺＬおよび系統ｅａｃ
間に接続し電池発電システムを構成する。
の正弦波入力信号ｖｉとキャリヤ信号ｖｃとの比較によ
って得たＰＷＭ信号ｖＧ１及びｖＧ２を主スイッチ素子
Ｑ１およびＱ２のゲートに、また、入力信号ｖｉと同期
した矩形波信号ｖＧ１’およびｖＧ２’を主スイッチ素
子Ｑ１’およびＱ２’のゲートにそれぞれ印加し、２つ
の一次側リアクトルＬ１に流れる電流、従って、それら
の和の電流ｉＤ１が、常にゼロより立ち上がるリアクト
ル電流不連続モードで昇降圧形インバータを動作させる
ことにより、昇降圧された交流出力電圧ｖｏが得られ、
その出力は定電力特性を示す。この定電力昇降圧形イン
バータ１を発電用電池ＥＳと負荷ＺＬおよび系統ｅａｃ
間に接続し電池発電システムを構成する。
【０００９】定電力昇降圧形インバータ１の出力電圧ｖ
ｏは、交流系統と連系する事により交流系統電圧ｅａｃ
にロックされ、変調率ａ（＝基準信号ｖｉの最大値Ｖ
ｉｍ／キャリヤ信号ｖｃの最大値Ｖｃｍ）を変えること
により、回路の損失を無視すれば、任意の電力ＰＳ＝Ｐ
Ｏを発電用電池ＥＳから負荷ＺＬや交流系統ｅａｃに伝
送できる。
ｏは、交流系統と連系する事により交流系統電圧ｅａｃ
にロックされ、変調率ａ（＝基準信号ｖｉの最大値Ｖ
ｉｍ／キャリヤ信号ｖｃの最大値Ｖｃｍ）を変えること
により、回路の損失を無視すれば、任意の電力ＰＳ＝Ｐ
Ｏを発電用電池ＥＳから負荷ＺＬや交流系統ｅａｃに伝
送できる。
【００１０】図３は絶縁型の定電力昇降圧形チョッパ２
と通常のインバータ３を用いて、電池ＥＳと交流系統ｅ
ａｃ間を連系した場合の電池発電システムの実施例であ
る。インダクタＬＦおよびコンデンサＣＦより構成され
る低域フィルタは発電用電池ＥＳの出力電流Ｉｓが連続
波形となるように接続している。なお、直流系統のみと
連系する場合には、通常のインバータ３は省くことがで
きる。
と通常のインバータ３を用いて、電池ＥＳと交流系統ｅ
ａｃ間を連系した場合の電池発電システムの実施例であ
る。インダクタＬＦおよびコンデンサＣＦより構成され
る低域フィルタは発電用電池ＥＳの出力電流Ｉｓが連続
波形となるように接続している。なお、直流系統のみと
連系する場合には、通常のインバータ３は省くことがで
きる。
【００１１】昇降圧形チョッパの主スイッチ素子Ｑを、
直流の基準信号とキャリヤ信号との比較によって得た図
４に示すようなゲート信号ｖＧで駆動し、インダクタＬ
に流れる電流ｉＤが常にゼロより立ち上がるリアクトル
電流不連続モードで昇降圧形チョッパを動作させること
により、定電力昇降圧形チョッパ２が得られる。この定
電力昇降圧形チョッパ２の出力端子に通常のインバータ
３を接続し、これを発電用電池ＥＳと負荷ＺＬおよび系
統ｅａｃ間に接続し、電池発電システムを構成する。
直流の基準信号とキャリヤ信号との比較によって得た図
４に示すようなゲート信号ｖＧで駆動し、インダクタＬ
に流れる電流ｉＤが常にゼロより立ち上がるリアクトル
電流不連続モードで昇降圧形チョッパを動作させること
により、定電力昇降圧形チョッパ２が得られる。この定
電力昇降圧形チョッパ２の出力端子に通常のインバータ
３を接続し、これを発電用電池ＥＳと負荷ＺＬおよび系
統ｅａｃ間に接続し、電池発電システムを構成する。
【００１２】定電力昇降圧形チョッパ２の時比率Ｄ（＝
主スイッチ素子Ｑのオン時間Ｔ１／キャリヤ信号ｖｃの
周期Ｔｃ）を変えることにより、回路の損失を無視すれ
ば、任意の電力ＰＳ＝ＰＯを負荷ＺＬおよび系統ｅａｃ
に伝送できる。
主スイッチ素子Ｑのオン時間Ｔ１／キャリヤ信号ｖｃの
周期Ｔｃ）を変えることにより、回路の損失を無視すれ
ば、任意の電力ＰＳ＝ＰＯを負荷ＺＬおよび系統ｅａｃ
に伝送できる。
【００１３】なお、絶縁型の昇降圧形インバータとし
て、そのリアクトルの一次側に１巻線を、二次側に２巻
線を用いて絶縁した図５の回路４を用いても、あるいは
一次側の主スイッチ素子を４個使用するブリッジ方式昇
降圧形インバータを用いても本発明を実現できる。
て、そのリアクトルの一次側に１巻線を、二次側に２巻
線を用いて絶縁した図５の回路４を用いても、あるいは
一次側の主スイッチ素子を４個使用するブリッジ方式昇
降圧形インバータを用いても本発明を実現できる。
【００１４】図６は定電力昇降圧形インバータ４と定電
力昇降圧形チョッパ２を組み合わせた定電力変換装置５
と通常のインバータ３を用いて、電池ＥＳと交流系統ｅ
ａｃ間を連系した電池発電システムの主回路の実施例で
ある。インダクタＬＦ１は交流系統ｅａｃからの電流ｉ
ａｃが連続波形となるように接続している。ダイオード
Ｄ３およびＤ４は主スイッチ素子Ｑ３およびＱ４の逆方
向電流を阻止するために接続しており、主スイッチ素子
Ｑ３およびＱ４がゲートターンオフサイリスタ（ＧＴ
Ｏ）のように逆電流阻止能力と逆耐圧があればダイオー
ドＤ３およびＤ４を必要としない。なお、直流系統のみ
と連系する場合には、従来のインバータ３は省くことが
できる。
力昇降圧形チョッパ２を組み合わせた定電力変換装置５
と通常のインバータ３を用いて、電池ＥＳと交流系統ｅ
ａｃ間を連系した電池発電システムの主回路の実施例で
ある。インダクタＬＦ１は交流系統ｅａｃからの電流ｉ
ａｃが連続波形となるように接続している。ダイオード
Ｄ３およびＤ４は主スイッチ素子Ｑ３およびＱ４の逆方
向電流を阻止するために接続しており、主スイッチ素子
Ｑ３およびＱ４がゲートターンオフサイリスタ（ＧＴ
Ｏ）のように逆電流阻止能力と逆耐圧があればダイオー
ドＤ３およびＤ４を必要としない。なお、直流系統のみ
と連系する場合には、従来のインバータ３は省くことが
できる。
【００１５】図６の電池発電システムでは、主スイッチ
素子Ｑは図４で説明したようにリアクトル電流不連続モ
ードとなるように駆動され、主スイッチ素子Ｑ３および
Ｑ４は、発電用電池ＥＳからの電力ＰＳが負荷ＺＬの消
費電力ＰＬより大きい場合は、図７のように系統電圧ｅ
ａｃと同期した信号ｖＧ３およびｖＧ４でそれぞれ駆動
され、余った電力（ＰＳ−ＰＬ）を交流系統ｅａｃに送
出する。一方、電池Ｅｓの発電電力ＰＳが負荷ＺＬの消
費電力ＰＬより小さい場合は、主スイッチ素子Ｑ、Ｑ３
およびＱ４は、電流ｉＤおよびｉＬ３が共にスイッチン
グ周期毎に常にゼロから始まるリアクトル電流不連続モ
ードとなるように駆動され、不足電力（ＰＬ−Ｐｓ）を
交流系統ｅａｃから得る。
素子Ｑは図４で説明したようにリアクトル電流不連続モ
ードとなるように駆動され、主スイッチ素子Ｑ３および
Ｑ４は、発電用電池ＥＳからの電力ＰＳが負荷ＺＬの消
費電力ＰＬより大きい場合は、図７のように系統電圧ｅ
ａｃと同期した信号ｖＧ３およびｖＧ４でそれぞれ駆動
され、余った電力（ＰＳ−ＰＬ）を交流系統ｅａｃに送
出する。一方、電池Ｅｓの発電電力ＰＳが負荷ＺＬの消
費電力ＰＬより小さい場合は、主スイッチ素子Ｑ、Ｑ３
およびＱ４は、電流ｉＤおよびｉＬ３が共にスイッチン
グ周期毎に常にゼロから始まるリアクトル電流不連続モ
ードとなるように駆動され、不足電力（ＰＬ−Ｐｓ）を
交流系統ｅａｃから得る。
【００１６】この結果、定電力変換装置５が得られ、系
統電圧ｅａｃと電流ｉａｃの位相差は、インダクタＬ
Ｆ１およびコンデンサＣＦ１の値が十分小さければほぼ
ゼロとなり、高力率で系統へ電力を、あるいは系統から
負荷へ電力を伝送できる。
統電圧ｅａｃと電流ｉａｃの位相差は、インダクタＬ
Ｆ１およびコンデンサＣＦ１の値が十分小さければほぼ
ゼロとなり、高力率で系統へ電力を、あるいは系統から
負荷へ電力を伝送できる。
【００１７】なお、図１、図３、図５および図６では、
主スイッチ素子として電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦ
ＥＴ）を用いているが、バイポーラトランジスタ、イン
シュレーテッドゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢ
Ｔ）あるいはＧＴＯ等を使用しても本発明は実現でき
る。
主スイッチ素子として電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦ
ＥＴ）を用いているが、バイポーラトランジスタ、イン
シュレーテッドゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢ
Ｔ）あるいはＧＴＯ等を使用しても本発明は実現でき
る。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載される効果を奏する。
ているため、以下に記載される効果を奏する。
【００１９】電池の発電電圧の大小に関わらず任意の電
力を負荷や系統に伝送できる。
力を負荷や系統に伝送できる。
【００２０】そして、定電力昇降圧形コンバータのキャ
リヤ信号の周波数を極めて高く設定できるため、定電力
昇降圧形コンバータのリアクトルが小型となり、発電用
電池と負荷や系統間の絶縁が小型の磁心で達成できる。
リヤ信号の周波数を極めて高く設定できるため、定電力
昇降圧形コンバータのリアクトルが小型となり、発電用
電池と負荷や系統間の絶縁が小型の磁心で達成できる。
【００２１】また、高力率で交流系統から、あるいは交
流系統に電力が伝送される。
流系統に電力が伝送される。
【００２２】さらに、交流系統と連系する際には、連系
用リアクトルを必要としない。
用リアクトルを必要としない。
【００２３】以上の結果、従来の方式に比べ、回路構成
が極めて簡単となり、装置の重量、体積が小さくなり、
コストの低減化が計れる。
が極めて簡単となり、装置の重量、体積が小さくなり、
コストの低減化が計れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】定電力昇降圧形インバータを用いた電池発電シ
ステムの実施例である。
ステムの実施例である。
【図２】定電力昇降圧形インバータの動作を説明するた
めの波形図例である。
めの波形図例である。
【図３】定電力昇降圧形チョッパと通常のインバータを
用いた電池発電システムの実施例である。
用いた電池発電システムの実施例である。
【図４】定電力昇降圧形チョッパの動作を説明するため
の波形図例である。
の波形図例である。
【図５】３巻線を有する定電力昇降圧形インバータの回
路例である。
路例である。
【図６】定電力昇降圧形チョッパと定電力昇降圧形イン
バータとを組み合わせた定電力変換装置と、通常のイン
バータを用いた電池発電システムの実施例である。
バータとを組み合わせた定電力変換装置と、通常のイン
バータを用いた電池発電システムの実施例である。
【図７】定電力変換装置の動作を説明するための波形図
例である。
例である。
【符号の説明】 １または４：定電力昇降圧形インバータ ２：定電力昇降圧形チョッパ ３：従来のインバータ ５：定電力昇降圧形チョッパと定電力昇降圧形インバー
タとを組み合わせた定電力変換装置 ＥＳ：発電用電池 ｅａｃ：交流系統あるいは交流系統電圧 ｉａｃ：交流系統からの電流 ＬまたはＬ１またはＬ２またはＬ３またはＬＦまたはＬ
Ｆ１：インダクタ ＣＦまたはＣＦ１：コンデンサ ＺＬ：負荷 ＱまたはＱ１またはＱ１’またはＱ２またはＱ２’また
はＱ３またはＱ４：半導体主スイッチ素子 Ｄ３またはＤ４：ダイオード ＰＳ：発電用電池ＥＳの出力電力 ＰＯ：定電力昇降圧形コンバータの出力電力 ＰＬ：負荷の消費電力 ｉＤ：インダクタＬに流れる電流 ｉＤ１：２つのインダクタＬ１に流れる電流 ｉＬ３：２つのインダクタＬ３に流れる電流 ｖｉ：定電力昇降圧形インバータ１の基準信号 Ｖｉｍ：定電力昇降圧形インバータ１の基準信号ｖｉの
最大値 ａ：変調率 ｖｃ：キャリヤ信号 Ｖｃｍ：キャリヤ信号の最大値 ｖＧまたはｖＧ１またはｖＧ１’またはｖＧ２またはｖ
Ｇ２’またはｖＧ３またはｖＧ４：半導体主スイッチ素
子ＱまたはＱ１またはＱ１’またはＱ２またはＱ２’ま
たはＱ３またはＱ４の各ゲート信号 ｆｉ：系統の周波数 ｆｃ：キャリヤ信号ｖｃの周波数ｆｃ Ｔ１：定電力昇降圧形チョッパ２の主スイッチ素子Ｑの
導通時間 Ｔｃ：キャリヤ信号ｖｃの周期
タとを組み合わせた定電力変換装置 ＥＳ：発電用電池 ｅａｃ：交流系統あるいは交流系統電圧 ｉａｃ：交流系統からの電流 ＬまたはＬ１またはＬ２またはＬ３またはＬＦまたはＬ
Ｆ１：インダクタ ＣＦまたはＣＦ１：コンデンサ ＺＬ：負荷 ＱまたはＱ１またはＱ１’またはＱ２またはＱ２’また
はＱ３またはＱ４：半導体主スイッチ素子 Ｄ３またはＤ４：ダイオード ＰＳ：発電用電池ＥＳの出力電力 ＰＯ：定電力昇降圧形コンバータの出力電力 ＰＬ：負荷の消費電力 ｉＤ：インダクタＬに流れる電流 ｉＤ１：２つのインダクタＬ１に流れる電流 ｉＬ３：２つのインダクタＬ３に流れる電流 ｖｉ：定電力昇降圧形インバータ１の基準信号 Ｖｉｍ：定電力昇降圧形インバータ１の基準信号ｖｉの
最大値 ａ：変調率 ｖｃ：キャリヤ信号 Ｖｃｍ：キャリヤ信号の最大値 ｖＧまたはｖＧ１またはｖＧ１’またはｖＧ２またはｖ
Ｇ２’またはｖＧ３またはｖＧ４：半導体主スイッチ素
子ＱまたはＱ１またはＱ１’またはＱ２またはＱ２’ま
たはＱ３またはＱ４の各ゲート信号 ｆｉ：系統の周波数 ｆｃ：キャリヤ信号ｖｃの周波数ｆｃ Ｔ１：定電力昇降圧形チョッパ２の主スイッチ素子Ｑの
導通時間 Ｔｃ：キャリヤ信号ｖｃの周期
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】追加
【補正内容】
【図５】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】追加
【補正内容】
【図６】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】追加
【補正内容】
【図７】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ 8726−5Ｈ
Claims (1)
- 【請求項１】 昇降圧形インバータあるいは昇降圧形チ
ョッパをリアクトル電流不連続モードで動作させ、定電
力昇降圧形インバータ（１）あるいは定電力昇降圧形チ
ョッパ（２）を実現し、この定電力昇降圧形インバータ
（１）あるいは定電力昇降圧形チョッパ（２）を、燃料
電池あるいは太陽電池等の発電用電池（ＥＳ）と交流系
統（ｅａｃ）間を連系するためのインタフェース回路と
して用いた電池発電システム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5047583A JPH06319269A (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 定電力昇降圧形コンバータを用いた電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5047583A JPH06319269A (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 定電力昇降圧形コンバータを用いた電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06319269A true JPH06319269A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=12779281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5047583A Pending JPH06319269A (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 定電力昇降圧形コンバータを用いた電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06319269A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006025543A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Ngk Insulators Ltd | パルス電源 |
| JP2019037077A (ja) * | 2017-08-18 | 2019-03-07 | サンケン電気株式会社 | 電力変換回路及びその制御法 |
-
1993
- 1993-01-27 JP JP5047583A patent/JPH06319269A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006025543A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Ngk Insulators Ltd | パルス電源 |
| JP2019037077A (ja) * | 2017-08-18 | 2019-03-07 | サンケン電気株式会社 | 電力変換回路及びその制御法 |
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