JPH09285005A - Dc−dcコンバータ - Google Patents
Dc−dcコンバータInfo
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- input power
- power supplies
- switches
- output
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power 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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
路図。
【図4】従来の方法による多入力電源の回路図。
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。
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8086703A JPH09285005A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | Dc−dcコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8086703A JPH09285005A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | Dc−dcコンバータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09285005A true JPH09285005A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=13894302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8086703A Withdrawn JPH09285005A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | Dc−dcコンバータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09285005A (ja) |
Cited By (6)
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 |
WO2018066064A1 (ja) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | 株式会社島津製作所 | 高電圧電源装置 |
JP2019205321A (ja) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 直流電圧変換回路、及び電源システム |
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 |
-
1996
- 1996-04-09 JP JP8086703A patent/JPH09285005A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
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 |
WO2018066064A1 (ja) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | 株式会社島津製作所 | 高電圧電源装置 |
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 |
JP2019205321A (ja) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 直流電圧変換回路、及び電源システム |
WO2019225418A1 (ja) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 直流電圧変換回路、及び電源システム |
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 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |