JPH09285005A - Dc−dcコンバータ - Google Patents

Dc−dcコンバータ

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Publication number
JPH09285005A
JPH09285005A JP8086703A JP8670396A JPH09285005A JP H09285005 A JPH09285005 A JP H09285005A JP 8086703 A JP8086703 A JP 8086703A JP 8670396 A JP8670396 A JP 8670396A JP H09285005 A JPH09285005 A JP H09285005A
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JP
Japan
Prior art keywords
input power
power supplies
switches
output
input
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8086703A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Shigemizu
哲郎 重水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP8086703A priority Critical patent/JPH09285005A/ja
Publication of JPH09285005A publication Critical patent/JPH09285005A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/76Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】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コンバータを提供する。 【解決手段】インダクタンスLと、複数の直流入力電源
E1 ,E2 および出力回路E0 と、複数の直流入力電源
E1 ,E2 を直列に接続する複数のスイッチS1,S2
と、これらスイッチS1 ,S2 を所定周期で順次ON−
OFF制御する制御手段とを有し、ON−OFF制御に
よりインダクタンスLに誘起する電圧を整流して出力と
して取出すことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、太陽電
池と風力発電機等からの複数の出力を加算して単一体の
安定出力を得るためのDC−DCコンバータに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】太陽電池と風力発電機等の相補的な電源
を組み合わせて、天候に左右されない安定な電力を得る
方法が試みられている。この場合従来は、複数の電力源
を一つにまとめるため、図4に示すような回路が使用さ
れている。
【0003】図4において、E1 およびE2 は、例えば
太陽電池と風力発電機による独立電源であり、これらの
電源E1 ,E2 はダイオードD1 ,D2 を介してバック
アップ用の蓄電池Bおよび負荷Rに電力が供給されるよ
うになっている。
【0004】このような回路構成であるので、これらの
電源E1 ,E2 の電圧が蓄電池Bの電圧E3 より高い場
合は、これらの電源からの電力は負荷Rに供給されると
ともに、余剰の電力は蓄電池Bに充電されて有効に利用
される。
【0005】しかし、電源E1 ,E2 の一方または双方
が蓄電池Bの電圧E3 より低い場合は、低い方の電力は
全く利用されないで無駄になる。この無駄を無くすた
め、それぞれの電源E1 ,E2 に対してDC−DCコン
バータを設ければ、その欠点を除くことができるが、そ
の代わり回路が複雑になり電源コストが高くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記した
ような問題を解決するためになされたもので、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コンバータの提供をその目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明のDC−DCコ
ンバータは、インダクタンスと、複数の直流入力電源お
よび出力回路と、複数の直流入力電源を直列に接続する
複数のスイッチと、これらスイッチを所定周期で順次O
N−OFF制御する制御手段とを有し、ON−OFF制
御により出力回路に対応した巻線に誘起する電圧を整流
して出力として取出すことを特徴としている。このよう
に構成することにより、各入力電源の出力電力に対する
貢献度は各入力電源のON時間比率を選ぶことで、各々
入力電源の貢献度が決定される。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施の形態について説明する。図1はこの発明の原
理を説明するための本実施形態における二入力電源の原
理回路図であり、図2は本実施形態の動作説明図であ
る。
【0009】図1において、E1 ,E2 はそれぞれ第
1,第2の入力電源で、例えば、太陽電池、風力発電機
等の独立電源である。なおE1 ,E2 これら電源の電圧
値をも表している。
【0010】D1 ,D2 は入力電源E1 ,E2 への逆方
向電流を阻止するダイオードで、S1 ,S2 は入力電源
E1 ,E2 の電流を断続するスイッチ、このスイッチS
1 ,S2 は機械的なものでも半導体等によるスイッチで
も良い。
【0011】Lはインダクタンスである。また、Dは還
流ダイオード、Cは整流された脈流を平滑して負荷Rに
供給するためのコンデンサである。
【0012】また同図において、I1 ,I2 ,I0 はそ
れぞれ入力電源E1 ,E2 の入力電流および負荷Rに流
れる出力電流である。図2に示す動作タイミングにおい
て、Ts はスイッチS1 ,S2 のスイッチング周期で、
本実施形態ではスイッチS1 ,S2 のスイッチング周期
Ts を約20KHZの同一周波数に選んでいる。
【0013】Ton1 ,Ton2 は、それぞれスイッチS1
とS2 のON時間で、これらのON時間は同図(a)と
(b)に示すように相互のON時間Ton1 とTon2 が重
なり合わないように設定されている。
【0014】また、Toff はスイッチング周期Ts の中
でスイッチS1 ,S2 の何れもONしていないOFF時
間であり、つまり、Toff =Ts −(Ton1 +Ton2 )
で表せる。
【0015】これらの条件に基づいた出力電圧E0 およ
び入力電流Il,I2 は、内部抵抗が小さく無視できる
場合は、それぞれ次の各式で表せる。 E0 ={(P1 −E1 )+(P2 ・E2 )) …(1) I1 =(P1 ・E0 )/(R) …(2) I2 =(P2 ・E0 )/(R) …(3) 但し、P1 =Ton1 /Ts P2=Ton 2 /Ts とする。
【0016】(2),(3)式から、入力電流I1 ,I
2 はともに、それぞれのスイッチS1 ,S2 のON時間
を調整することで制御できることが分かる。すなわち、
スイッチS1 ,S2 のON時間Ton1 ,Ton2を制御する
だけで、入力量を制御できる。
【0017】本実施形態では、図2(a)(b)に示す
ように、スイッチS1 がOFFした時、スイッチS2 を
ONするようにして、全体として同図(c)に示すよう
に、一周期Ts の間でTon1 +Ton2 が一体となったO
N時間になるように構成している。
【0018】このように構成することで、入力電源E1
からはTon1 時間に入力電流I1 が流れ込み、一方、入
力電源E2 からはTon2 時間に入力電流I2 流れ込ん
で、これらが合わさって合算され、一周期Ts の中でそ
れぞれの入力電流I1 ,I2 が一体的な一次電流とな
り、この一次電流で励磁された磁束によってOFF時問
Toff の間にインダクタンスLに電圧が誘起される。
【0019】本実施形態において、Ton1 およびTon2は
入力電源E1 ,E2 のそれぞれの電源容量と負荷容量の
兼ね合いから決定される。例えば、入力電源E1 の電源
が負荷に対して充分な容量を持っていれば、入力電源E
2 が関与するTon2 は小さくてすみ、入力電源E1 に対
するTon1 の制御のみで出力電圧E0 を制御できる。し
かし、入力電源E1 の電源の容量が小さければTon1 の
値が大きくならないうちに、入力電源E1 から取り出し
得る許容電流を越えてしまうので、入力電源E2 からの
電流供給が必要になる。
【0020】また、インダクタンスLにエネルギーを蓄
えている時間Ton1 +Ton2 とエネルギーを負荷側に放
出している時間Toff との比率は1程度、つまりON時
間Ton1 +Ton2 と周期Ts との比率は0.5前後が、
良い制御性を得るために好ましいが、負荷や電源の特性
や容量によっては、この比率を変化させても良い。
【0021】また、Ton1 とTon2 との関係は、例え
ば、Ton1 を入力電源E1 から最大出力を取り出し得る
ように選び、Ton2 で供給する入力電源E2 からの電力
で、出力電圧E0 を一定に制御する方法もとれる。
【0022】本実施形態では、二入力電源の場合を説明
したが、図3に示すように多数入力電源にも拡張して実
施できる。なお、この発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、要旨を変更しない範囲で変形して実施
できる。
【0023】
【発明の効果】この発明によれば、供給量が変動する電
源、例えば自然エネルギー発電などの場合で、一種類の
電源では種々の自然条件から充分な出力を得ることが期
待できないような場合、相補的な複数電源を合算して負
荷に供給したいときに、多くの電源から簡単な構成で供
給を受けることができるので、装置構成の上でも、経済
的にも極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の原理を説明するための実施形態にお
ける原理回路図。
【図2】同実施形態の動作を説明するスイッチングのタ
イムチャート。
【図3】この発明を多入力に拡張した実施形態の原理回
路図。
【図4】従来の方法による多入力電源の回路図。
【符号の説明】
E1 ,E2 ,EM …入力電源およびその電圧、E0 …出
力電圧、D1 ,D2 ,DM …ダイオード、S1 ,S2 ,
SM …スイッチ、L…インダクタンス、C…コンデン
サ、R…負荷抵抗、I1 …入力電源E1 の電流、I2 …
入力電源E2 の電流、I0 …負荷Rに流れる出力電流。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インダクタンスと、 複数の直流入力電源および出力回路と、 前記複数の直流入力電源を直列に接続する複数のスイッ
    チと、 これらスイッチを所定周期で順次ON−OFF制御する
    制御手段とを有し、 ON−OFF制御により前記インダクタンスに誘起する
    電圧を整流して出力として取出すことを特徴としたDC
    −DCコンバータ。
JP8086703A 1996-04-09 1996-04-09 Dc−dcコンバータ Withdrawn JPH09285005A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000033451A1 (en) * 1998-12-01 2000-06-08 Bjarne Jensen Dc/dc converter with multiple inputs
JP2015216719A (ja) * 2014-05-08 2015-12-03 富士通株式会社 給電装置、給電制御方法、及び、基地局装置
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CN112054678A (zh) * 2020-08-28 2020-12-08 苏州浪潮智能科技有限公司 一种基于输入电压对服务器电源进行优化的系统及方法
JP2021509249A (ja) * 2017-12-30 2021-03-18 日本テキサス・インスツルメンツ合同会社 デュアル入力充電器のためのコンデンサ平衡ドライバ回路

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