JPH06309047A - Solar battery power source - Google Patents

Solar battery power source

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JPH06309047A
JPH06309047A JP5094623A JP9462393A JPH06309047A JP H06309047 A JPH06309047 A JP H06309047A JP 5094623 A JP5094623 A JP 5094623A JP 9462393 A JP9462393 A JP 9462393A JP H06309047 A JPH06309047 A JP H06309047A
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solar cell
inverter
voltage
output
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雄二 福田
Katsuharu Suzuki
勝春 鈴木
Ryuzo Hagiwara
龍蔵 萩原
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  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To simplify a control circuit, to reduce the cost of a device and to improve the reliability as to the solar battery power source which converts the DC electric power outputted from a solar battery into AC electric power and outputs it. CONSTITUTION:The solar battery power source 1 has the solar battery PV, a converter 11 which converts the output of the solar battery into DC electric power having a different voltage, and an inverter 12 which converts the DC electric power outputted by the converter 11 into AC electric power; and the switching circuit 21 of the converter is controlled with pulses whose duty ratio is fixed and pulse width modulation control is performed for the switching circuit 31 of the inverter 12 so as to hold the input voltage to the inverter 12 constant.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池から出力され
る直流電力を交流電力に変換して出力する太陽電池電源
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell power source for converting DC power output from a solar cell into AC power and outputting the AC power.

【0002】[0002]

【従来の技術】太陽電池電源は、照明システム、ソーラ
ーエアコンシステム、又は電力系統との連系システムな
ど、各種のシステムに利用され、システムの省エネルギ
ー化に大きく貢献している。太陽電池の発電電力は太陽
の日射量に応じて大きく変動するので、太陽電池電源に
おいては、その影響をできるだけ少なくして太陽電池の
発電電力を効率よく交流電力に変換するための制御が行
われている。
2. Description of the Related Art Solar cell power sources are used in various systems such as lighting systems, solar air conditioner systems, or systems that are connected to a power system, and greatly contribute to energy saving of the systems. The power generated by the solar cell fluctuates greatly according to the amount of solar radiation from the sun.Therefore, in the solar cell power supply, control is performed to reduce the effect as much as possible and to efficiently convert the power generated by the solar cell into AC power. ing.

【0003】図4は従来の太陽電池電源80の構成を示
すブロック図である。太陽電池電源80は、太陽電池P
V、太陽電池PVの出力する直流電圧V1(例えば10
0V)を昇圧して電圧V2(例えば200V)の直流電
力を出力するDC/DCコンバータ81、及びDC/D
Cコンバータ81の出力する直流電力を電圧V3(例え
ば100Vrms)の交流電力に変換するインバータ1
2から構成されている。
FIG. 4 is a block diagram showing the structure of a conventional solar cell power supply 80. The solar battery power source 80 is the solar battery P.
V, DC voltage V1 output from the solar cell PV (for example, 10
DC / DC converter 81 for boosting 0V) to output DC power of voltage V2 (for example, 200V), and DC / D
Inverter 1 for converting the DC power output from the C converter 81 into AC power of voltage V3 (for example, 100 Vrms)
It consists of two.

【0004】DC/DCコンバータ81は、MOSFE
TやIGBTなどのスイッチング素子と昇圧用のトラン
スなどを用いて構成されるスイッチング回路21、及び
スイッチング回路21を制御するためのPWM制御回路
92を有している。
The DC / DC converter 81 is a MOSFET.
It has a switching circuit 21 configured by using switching elements such as T and IGBT and a transformer for boosting, and a PWM control circuit 92 for controlling the switching circuit 21.

【0005】DC/DCコンバータ81においては、太
陽電池PVの発電電力をできるだけ効率よく利用するた
めに、太陽電池PVの最適動作点に近い電圧(ここでは
100V)となるように、PWM制御回路92による入
力電圧一定制御が行われている。
In the DC / DC converter 81, in order to use the generated power of the solar cell PV as efficiently as possible, the PWM control circuit 92 is set to a voltage close to the optimum operating point of the solar cell PV (here, 100 V). The constant input voltage is controlled by.

【0006】つまり、太陽電池PVの出力特性の一例を
示す図3において、太陽電池PVへの日射量が変動する
と太陽電池PVの出力特性は曲線CV1〜3のごとく変
化する。これらの曲線CV1〜3において、出力電力が
最大となる点(最適動作点)はP1〜3のように変化す
るので、DC/DCコンバータ81においては、日射量
が変動した場合であっても太陽電池PVが常に最適動作
点P1〜3で動作するように最大電力追尾制御を行うこ
とが望ましい。しかし、図3からも理解できるように、
最適動作点P1〜3における電圧(最適動作電圧)の変
化は小さいので、制御回路の簡単化のために、最適動作
電圧の変動範囲内における中央近辺の一定の電圧(例え
ば100V)となるように入力電圧一定制御が行われて
いるのである。
That is, in FIG. 3 showing an example of the output characteristics of the solar cell PV, the output characteristics of the solar cell PV change as curves CV1 to 3 when the amount of solar radiation to the solar cell PV changes. In these curves CV1 to CV3, the point at which the output power becomes maximum (the optimum operating point) changes like P1 to P3. Therefore, in the DC / DC converter 81, even if the amount of solar radiation fluctuates, It is desirable to perform the maximum power tracking control so that the battery PV always operates at the optimum operating points P1 to P3. However, as you can see from Figure 3,
Since the change in the voltage (optimal operating voltage) at the optimal operating points P1 to P3 is small, the voltage should be constant near the center (for example, 100V) within the variation range of the optimal operating voltage for the sake of simplification of the control circuit. The input voltage constant control is performed.

【0007】インバータ12は、DC/DCコンバータ
81と同様なスイッチング素子を用いて構成されるスイ
ッチング回路31、及びスイッチング回路31を制御す
るためのPWM制御回路34を有している。インバータ
12においては、出力電流を可変することによって、そ
の入力電圧V2及び出力電圧V3を一定とするような制
御が行われている。
The inverter 12 has a switching circuit 31 formed by using switching elements similar to those of the DC / DC converter 81, and a PWM control circuit 34 for controlling the switching circuit 31. The inverter 12 is controlled so that the input voltage V2 and the output voltage V3 thereof are constant by varying the output current.

【0008】次に従来の太陽電池電源80の動作を説明
する。まず、太陽電池PVの出力特性が曲線CV2とな
るような日射量であったとする。DC/DCコンバータ
81は、入力電圧V1が一定の値(100V)となるよ
うにPWM制御を行い、これによって太陽電池PVが動
作点aで動作しているとする。このとき、DC/DCコ
ンバータ81が無負荷であると仮定した場合には、その
出力電圧V2はPWM制御で決められるデューティ比
(Ton/T)に基づいて次の(1)式のように決ま
る。
Next, the operation of the conventional solar cell power source 80 will be described. First, it is assumed that the amount of solar radiation is such that the output characteristic of the solar cell PV becomes the curve CV2. It is assumed that the DC / DC converter 81 performs PWM control so that the input voltage V1 has a constant value (100V), whereby the solar cell PV is operating at the operating point a. At this time, if it is assumed that the DC / DC converter 81 has no load, the output voltage V2 thereof is determined by the following equation (1) based on the duty ratio (Ton / T) determined by the PWM control. .

【0009】 V2=(Ns/Np)×V1×(Ton/T) ……(1) 但し、Ns/Npはトランスの巻き数比である。しか
し、実際にはDC/DCコンバータ81の負荷としてイ
ンバータ12が接続されているので、インバータ12に
よって出力電圧V2が一定の値(200V)となるよう
にパルス幅の可変制御(PWM制御)が行われ、その電
圧V2を維持すべくDC/DCコンバータ81からイン
バータ12に電流が供給される。なお、ここで述べたよ
うに、「PWM制御」の語句を、電圧を維持又は可変す
るためにパルス幅を可変制御するという意味に用いるこ
とがある。
V2 = (Ns / Np) × V1 × (Ton / T) (1) where Ns / Np is the transformer winding ratio. However, since the inverter 12 is actually connected as the load of the DC / DC converter 81, the variable pulse width control (PWM control) is performed by the inverter 12 so that the output voltage V2 becomes a constant value (200V). The DC / DC converter 81 supplies a current to the inverter 12 to maintain the voltage V2. As described herein, the term “PWM control” may be used to mean that the pulse width is variably controlled in order to maintain or change the voltage.

【0010】このような状態において、日射量が低下
し、太陽電池PVの出力特性が曲線CV2から曲線CV
3に変化したとする。DC/DCコンバータ81が何ら
の制御を行わない場合には、太陽電池PVの動作点はa
点からb点に移行するが、入力電圧一定制御が行われて
いるので、動作点は曲線CV3上のb1点となる。これ
はDC/DCコンバータ81がインピーダンス変換器と
して作用しているためである。
In such a state, the amount of solar radiation decreases, and the output characteristics of the solar cell PV change from the curve CV2 to the curve CV.
Suppose it changed to 3. When the DC / DC converter 81 does not perform any control, the operating point of the solar cell PV is a
Although the point shifts to the point b, the operating point is the point b1 on the curve CV3 because the constant input voltage control is performed. This is because the DC / DC converter 81 acts as an impedance converter.

【0011】そうすると、入力電圧一定制御によるパル
ス幅の変化により、DC/DCコンバータ81の出力電
圧V2が当然に変化しようとする。DC/DCコンバー
タ81は、DC/DCコンバータ81の出力電圧V2が
変化しないようにPWM制御を行う。このとき、DC/
DCコンバータ81の側から見るとインバータ12は負
荷となっているのであるが、インバータ12がPWM制
御を行うことによってインバータ12のインピーダンス
は変化することになる。インバータ12のインピーダン
スの変化はDC/DCコンバータ81の入力電圧V1を
変化させることになるため、DC/DCコンバータ81
もまたPWM制御を行う。このことによりまたDC/D
Cコンバータ81の出力電圧V2が変化するため、イン
バータもPWM制御を行う。
Then, the output voltage V2 of the DC / DC converter 81 will naturally change due to the change in the pulse width due to the constant input voltage control. The DC / DC converter 81 performs PWM control so that the output voltage V2 of the DC / DC converter 81 does not change. At this time, DC /
When viewed from the side of the DC converter 81, the inverter 12 is a load, but the impedance of the inverter 12 changes when the inverter 12 performs PWM control. Since the change in the impedance of the inverter 12 changes the input voltage V1 of the DC / DC converter 81, the DC / DC converter 81
Also performs PWM control. This also allows DC / D
Since the output voltage V2 of the C converter 81 changes, the inverter also performs PWM control.

【0012】以上の一連の動作を繰り返すことによっ
て、DC/DCコンバータ81及びインバータ12の制
御は最終的に収束し、上述した一定の電圧を維持した状
態で安定する。
By repeating the above series of operations, the control of the DC / DC converter 81 and the inverter 12 finally converges, and is stabilized in the state where the above-mentioned constant voltage is maintained.

【0013】また、日射量が増加し、太陽電池PVの出
力特性が曲線CV2から曲線CV1に変化した場合に
は、上述と同様に動作点がc1点となるようにPWM制
御が行われる。
When the amount of solar radiation increases and the output characteristic of the solar cell PV changes from the curve CV2 to the curve CV1, the PWM control is performed so that the operating point becomes the point c1 as described above.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
においては、DC/DCコンバータ81とインバータ1
2とにおいて、それぞれ個別にPWM制御が行われてい
た。そのため、それぞれにおいて複雑なPWM制御回路
92,34が独立して必要となり、全体の回路が複雑と
なって部品点数が増大する結果となり、装置のコストダ
ウン及び信頼性の向上を図る上で問題となっていた。
As described above, in the conventional case, the DC / DC converter 81 and the inverter 1 are used.
In 2 and 2, PWM control was individually performed. Therefore, complicated PWM control circuits 92 and 34 are required separately for each of them, resulting in a complicated overall circuit and an increase in the number of components, which is a problem in reducing the cost and improving the reliability of the device. Was becoming.

【0015】本発明は、このような問題に鑑み、制御回
路を簡単化し、装置のコストダウン及び信頼性の向上を
図ることを目的とする。
In view of such problems, it is an object of the present invention to simplify the control circuit, reduce the cost of the device and improve the reliability.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る装
置は、上述の課題を解決するため、太陽電池、前記太陽
電池の出力を異なる電圧の直流電力に変換するDC/D
Cコンバータ、及び前記DC/DCコンバータの出力す
る直流電力を交流電力に変換するインバータを有してな
る太陽電池電源において、前記DC/DCコンバータの
スイッチング素子が、デューティ比の固定されたパルス
によって制御され、前記インバータのスイッチング素子
に対して、前記インバータへの入力電圧を一定とするよ
うにパルス幅変調制御が行われるように構成される。
In order to solve the above-mentioned problems, an apparatus according to the invention of claim 1 is a solar cell, and a DC / D for converting the output of the solar cell into DC power of different voltage.
In a solar cell power supply having a C converter and an inverter that converts DC power output from the DC / DC converter into AC power, a switching element of the DC / DC converter is controlled by a pulse with a fixed duty ratio. The pulse width modulation control is performed on the switching element of the inverter so that the input voltage to the inverter is constant.

【0017】請求項2の発明に係る装置は、前記DC/
DCコンバータのスイッチング素子が、デューティ比の
固定されたパルスによって制御され、前記インバータの
スイッチング素子に対して、前記DC/DCコンバータ
から入力される電力の大きさを最大とするするための最
大電力追尾を行うようにパルス幅変調制御が行われるよ
うに構成される。
The apparatus according to the invention of claim 2 is the DC /
The switching element of the DC converter is controlled by a pulse having a fixed duty ratio, and the maximum power tracking for maximizing the magnitude of the power input from the DC / DC converter to the switching element of the inverter is performed. The pulse width modulation control is performed so as to perform.

【0018】[0018]

【作用】DC/DCコンバータのスイッチング素子がデ
ューティ比の固定されたパルスによって制御されるの
で、DC/DCコンバータの入力電圧と出力電圧との比
(昇圧比)が一定となる。
Since the switching element of the DC / DC converter is controlled by the pulse having the fixed duty ratio, the ratio (step-up ratio) between the input voltage and the output voltage of the DC / DC converter becomes constant.

【0019】インバータにおいて、入力電圧一定制御が
行われた場合には、インバータの入力電圧すなわちDC
/DCコンバータの出力電圧は一定に維持され、その結
果DC/DCコンバータの入力電圧は一定に維持され
る。
When the input voltage constant control is performed in the inverter, the input voltage of the inverter, that is, DC
The output voltage of the / DC converter is kept constant, so that the input voltage of the DC / DC converter is kept constant.

【0020】インバータにおいて、最大電力追尾制御が
行われた場合には、DC/DCコンバータへ入力される
電力が最大になるように制御され、その結果、太陽電池
が最適動作点で動作するように制御される。
In the inverter, when the maximum power tracking control is performed, the power input to the DC / DC converter is controlled to be maximum, and as a result, the solar cell operates at the optimum operating point. Controlled.

【0021】[0021]

【実施例】図1は本発明に係る太陽電池電源1の構成を
示すブロック図である。図1に示す太陽電池電源1にお
いて、図4に示す太陽電池電源80との最も大きな相違
点は、DC/DCコンバータ11の制御回路22であ
る。なお、図1において、図4で説明した要素と同一の
作用を有する要素には同一の符号を付して説明を省略し
又は簡略化する。
1 is a block diagram showing the configuration of a solar cell power supply 1 according to the present invention. In the solar cell power supply 1 shown in FIG. 1, the biggest difference from the solar cell power supply 80 shown in FIG. 4 is the control circuit 22 of the DC / DC converter 11. In FIG. 1, elements having the same actions as those described with reference to FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

【0022】太陽電池電源1は、太陽電池PV、太陽電
池PVの出力する直流電圧V1を昇圧して電圧V2の直
流電力を出力するDC/DCコンバータ11、及びDC
/DCコンバータ11の出力する直流電力を電圧V3の
交流電力に変換するインバータ12から構成されてい
る。
The solar cell power source 1 includes a solar cell PV, a DC / DC converter 11 for stepping up a DC voltage V1 output from the solar cell PV and outputting a DC power of a voltage V2, and a DC.
The DC / DC converter 11 includes an inverter 12 for converting DC power output from the / DC converter 11 into AC power having a voltage V3.

【0023】DC/DCコンバータ11は、スイッチン
グ回路21、及びスイッチング回路21を制御するため
の制御回路22を有している。制御回路22は、スイッ
チング回路21に対し、デューティ比Rdが一定の値に
固定されたパルス信号S1を出力する。制御回路22か
ら出力されるパルス信号S1のデューティ比Rdが一定
であることによって、上述の(1)式から明らかなよう
に、DC/DCコンバータ11の入力電圧V1と出力電
圧V2との比(昇圧比)が一定となる。インバータ12
においては、入力電圧V2及び出力電圧V3を一定とす
るような制御が行われている。
The DC / DC converter 11 has a switching circuit 21 and a control circuit 22 for controlling the switching circuit 21. The control circuit 22 outputs to the switching circuit 21 a pulse signal S1 in which the duty ratio Rd is fixed to a constant value. Since the duty ratio Rd of the pulse signal S1 output from the control circuit 22 is constant, the ratio of the input voltage V1 and the output voltage V2 of the DC / DC converter 11 (( Boost ratio) becomes constant. Inverter 12
In the above, control is performed so that the input voltage V2 and the output voltage V3 are constant.

【0024】したがって、太陽電池PVの出力電圧V1
は、DC/DCコンバータ11によって、デューティ比
Rdにより決定される昇圧比の電圧V2に昇圧され、イ
ンバータ12に入力される。インバータ12は、入力電
圧V2を一定に維持するように制御されているので、D
C/DCコンバータ11の出力電圧V2は一定に維持さ
れ、結局、DC/DCコンバータ11の入力電圧V1は
一定に維持される。そのため、太陽電池PVの出力電圧
V1は一定となり、太陽電池PVは常に最適動作点に近
い電圧で動作する。
Therefore, the output voltage V1 of the solar cell PV is
Is boosted to a voltage V2 having a boosting ratio determined by the duty ratio Rd by the DC / DC converter 11 and input to the inverter 12. Since the inverter 12 is controlled to keep the input voltage V2 constant, D
The output voltage V2 of the C / DC converter 11 is kept constant, and eventually the input voltage V1 of the DC / DC converter 11 is kept constant. Therefore, the output voltage V1 of the solar cell PV becomes constant, and the solar cell PV always operates at a voltage close to the optimum operating point.

【0025】このように、太陽電池電源1では、太陽電
池PVの出力電圧を一定とするように動作し、その結
果、太陽電池PVを常に最適動作点の近辺で動作させて
その発電電力を有効に利用することができる。しかも、
制御回路22はデューティ比Rdが一定のパルス信号S
1を出力すればよいから、その回路構成が極めて簡単で
あり、コストダウンと信頼性の向上を図ることができ
る。また、制御回路22は日射量又は負荷などの変化に
対して何らの応答をも行う必要がなく、PWM制御回路
32によって全体の制御が行われることになるから、制
御が一本化され制御の応答性が向上する。
As described above, the solar cell power source 1 operates so that the output voltage of the solar cell PV is constant, and as a result, the solar cell PV is always operated in the vicinity of the optimum operating point and its generated power is effective. Can be used for. Moreover,
The control circuit 22 uses the pulse signal S with a constant duty ratio Rd.
Since only 1 should be output, the circuit configuration is extremely simple, and cost reduction and reliability improvement can be achieved. Further, the control circuit 22 does not have to make any response to changes in the amount of solar radiation or the load, and the PWM control circuit 32 performs the entire control. Therefore, the control is unified and the control is performed. Responsiveness is improved.

【0026】図2は本発明に係る他の実施例の太陽電池
電源1aの構成を示す回路図である。なお、回路は簡略
化してある。太陽電池電源1aは、太陽電池PV、DC
/DCコンバータ11a、及びインバータ12aから構
成されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a solar cell power source 1a according to another embodiment of the present invention. The circuit is simplified. The solar battery power source 1a is a solar battery PV, DC
It is composed of a / DC converter 11a and an inverter 12a.

【0027】DC/DCコンバータ11aは、スイッチ
ング回路21a及び制御回路22aを有しており、イン
バータ12aは、スイッチング回路31a及びPWM制
御回路32aを有している。
The DC / DC converter 11a has a switching circuit 21a and a control circuit 22a, and the inverter 12a has a switching circuit 31a and a PWM control circuit 32a.

【0028】スイッチング回路21aは、2つのトラン
ジスタQ1,Q2、コンデンサC1、トランスT1、ダ
イオードD1,D2、リアクトルL1、コンデンサC2
などからなっている。
The switching circuit 21a includes two transistors Q1 and Q2, a capacitor C1, a transformer T1, diodes D1 and D2, a reactor L1 and a capacitor C2.
Etc.

【0029】制御回路22aは、デューティ比Rdが一
定のパルス列を発生する発振器51、及び発振器51か
らのパルス列に基づいてトランジスタQ1,Q2をスイ
ッチング駆動するための2つのパルス信号S1を出力す
るドライバ52からなっている。
The control circuit 22a outputs an oscillator 51 which generates a pulse train having a constant duty ratio Rd, and a driver 52 which outputs two pulse signals S1 for switching and driving the transistors Q1 and Q2 based on the pulse train from the oscillator 51. It consists of

【0030】スイッチング回路31aは、電圧検出用の
2つの抵抗R1,R2、ブリッジ形に接続された4つの
トランジスタQ3〜Q6、抵抗R3,R4、リアクトル
L2、コンデンサC3などからなっている。PWM制御
回路32aは、電圧設定用の2つの抵抗R5,R6、差
動増幅器53、乗算器54、バンドパスフィルタ55、
ハイパスフィルタ56、比較器57、ドライバ58、絶
縁用トランス59などからなっている。
The switching circuit 31a includes two resistors R1 and R2 for voltage detection, four transistors Q3 to Q6 connected in a bridge, resistors R3 and R4, a reactor L2, a capacitor C3 and the like. The PWM control circuit 32a includes two resistors R5 and R6 for voltage setting, a differential amplifier 53, a multiplier 54, a bandpass filter 55,
It comprises a high-pass filter 56, a comparator 57, a driver 58, an insulating transformer 59 and the like.

【0031】したがって、ドライバ52からのパルス信
号S1によってトランジスタQ1,Q2が交互に所定の
時間だけオンし、それに応じて、太陽電池PVの出力に
よりトランスT1の一次側に互いに逆向きの電流が流れ
る。トランスT1の二次側にはトランスT1の巻き数比
Ns/Npに応じて昇圧された電圧が発生し、これがダ
イオードD1,D2によって整流され、リアクトルL1
及びコンデンサC2によって平滑される。
Therefore, the transistors Q1 and Q2 are alternately turned on for a predetermined time by the pulse signal S1 from the driver 52, and in response thereto, currents in opposite directions flow to the primary side of the transformer T1 by the output of the solar cell PV. . On the secondary side of the transformer T1, a voltage boosted according to the winding number ratio Ns / Np of the transformer T1 is generated, which is rectified by the diodes D1 and D2, and the reactor L1.
And smoothed by the capacitor C2.

【0032】コンデンサC2の両端に生じた直流電圧V
2は、トランジスタQ3〜Q6のスイッチングによって
交流電圧に変換され、リアクトルL2及びコンデンサC
3からなるフィルタを通って出力される。
DC voltage V generated across the capacitor C2
2 is converted into an AC voltage by the switching of the transistors Q3 to Q6, and the reactor L2 and the capacitor C
It is output through a filter consisting of 3.

【0033】このとき、インバータ12aに入力される
直流電圧V2が抵抗R1,R2により検出され、インバ
ータ12aから出力される交流電圧の波形が抵抗R3,
R4及び絶縁用トランス59などにより検出される。検
出された入力電圧V2は、差動増幅器53に入力され、
抵抗R5,R6により設定された設定電圧との差分に応
じた電圧が差動増幅器53から出力される。この差電圧
は、検出された交流電圧波形と乗算器54によって乗算
され、乗算器54から電流指令値として出力される。そ
して、ハイパスフィルタ56を通って比較器57に入力
され、ここで三角波と比較されてパルス幅変調が行われ
る。そして、ドライバ58から、トランジスタQ3〜Q
6をスイッチング駆動するためのパルス信号S2として
出力される。
At this time, the DC voltage V2 input to the inverter 12a is detected by the resistors R1 and R2, and the waveform of the AC voltage output from the inverter 12a is the resistance R3.
It is detected by R4 and the transformer 59 for insulation. The detected input voltage V2 is input to the differential amplifier 53,
A voltage according to the difference from the set voltage set by the resistors R5 and R6 is output from the differential amplifier 53. This differential voltage is multiplied by the detected AC voltage waveform by the multiplier 54, and output from the multiplier 54 as a current command value. Then, it is passed through a high-pass filter 56 and input to a comparator 57, where it is compared with a triangular wave and pulse width modulation is performed. Then, from the driver 58, the transistors Q3 to Q
6 is output as a pulse signal S2 for switching driving.

【0034】つまり、インバータ12aは、その入力電
圧V2と設定電圧との差が零になるように入力電圧一定
制御を行う。このようなインバータ12aの制御動作は
公知である。
That is, the inverter 12a performs constant input voltage control so that the difference between the input voltage V2 and the set voltage becomes zero. Such control operation of the inverter 12a is known.

【0035】ここで、太陽電池PVの出力特性が図3に
おける曲線CV2となるような日射量であったとする。
DC/DCコンバータ11aでは、パルス信号S1のデ
ューティ比Rdが一定であるから、入力電圧V1と出力
電圧V2との比(昇圧比)は一定である。したがって、
コンデンサC2の両端には、入力電圧V1を昇圧比に応
じて昇圧された電圧V2が発生する。インバータ12a
は、その電圧V2を一定の値に維持するようにPWM制
御(入力電圧一定制御)を行う。PWM制御により、D
C/DCコンバータ11aから見たインバータ12aの
インピーダンスが変化する。
Here, it is assumed that the output characteristic of the solar cell PV is such that the amount of solar radiation is such that the curve CV2 in FIG. 3 is obtained.
In the DC / DC converter 11a, since the duty ratio Rd of the pulse signal S1 is constant, the ratio (step-up ratio) between the input voltage V1 and the output voltage V2 is constant. Therefore,
A voltage V2 generated by boosting the input voltage V1 according to the boosting ratio is generated across the capacitor C2. Inverter 12a
Performs PWM control (input voltage constant control) so as to maintain the voltage V2 at a constant value. By PWM control, D
The impedance of the inverter 12a viewed from the C / DC converter 11a changes.

【0036】このような状態において、日射量が低下
し、太陽電池PVの出力特性が曲線CV2から曲線CV
3に変化したとする。DC/DCコンバータ11aにお
けるデューティ比Rdが一定であるため動作点がa点か
らb点に移行しようとするが、仮にそうなった場合には
DC/DCコンバータ11aの出力電圧V2も低下する
ことになるため、インバータ12aはそれを低下させず
に一定に維持するようにPWM制御を行う。このPWM
制御によってインバータ12aのインピーダンスが高く
なり、DC/DCコンバータ11aの入力電圧V1、す
なわち太陽電池PVの動作点はb点ではなくb1点とな
る。
In such a state, the amount of solar radiation decreases and the output characteristics of the solar cell PV change from the curve CV2 to the curve CV.
Suppose it changed to 3. Since the duty ratio Rd in the DC / DC converter 11a is constant, the operating point tries to shift from the point a to the point b. However, if that happens, the output voltage V2 of the DC / DC converter 11a also decreases. Therefore, the inverter 12a performs PWM control so as to maintain it constant without lowering it. This PWM
By the control, the impedance of the inverter 12a becomes high, and the input voltage V1 of the DC / DC converter 11a, that is, the operating point of the solar cell PV becomes the point b1 instead of the point b.

【0037】つまり、インバータ12aにおいて入力電
圧一定制御が行われており、DC/DCコンバータ11
aにおいて昇圧比が一定となる制御が行われているの
で、結果的にDC/DCコンバータ11aの入力電圧V
1が一定となるような制御が行われ、太陽電池PVの動
作電圧が一定となる。
That is, the input voltage constant control is performed in the inverter 12a, and the DC / DC converter 11 is controlled.
Since the step-up ratio is controlled to be constant at a, the input voltage V of the DC / DC converter 11a is consequently increased.
Control is performed so that 1 becomes constant, and the operating voltage of the solar cell PV becomes constant.

【0038】このように、太陽電池電源1aでは、太陽
電池PVの出力電圧V1を一定とするように動作し、そ
の結果、太陽電池PVを常に最適動作点の近辺で動作さ
せてその発電電力を有効に利用することができる。しか
も、制御回路22aは発振器51及びドライバ52によ
る簡単な回路構成でよいから、部品点数が減少し、コス
トダウンと信頼性の向上を図ることができる。
As described above, the solar cell power source 1a operates so that the output voltage V1 of the solar cell PV is constant, and as a result, the solar cell PV is always operated in the vicinity of the optimum operating point to generate its generated power. It can be used effectively. Moreover, since the control circuit 22a may have a simple circuit configuration including the oscillator 51 and the driver 52, the number of parts can be reduced, and the cost and the reliability can be improved.

【0039】上述の実施例において、例えばインバータ
12aの出力電圧V3を200Vrmsとした場合に
は、インバータ12aの入力電圧V2は400V程度必
要である。したがって、DC/DCコンバータ11aの
昇圧比を「2」とした場合には太陽電池PVの出力電圧
V1が200V程度あればよい。
In the above embodiment, for example, when the output voltage V3 of the inverter 12a is 200 Vrms, the input voltage V2 of the inverter 12a needs to be about 400V. Therefore, when the step-up ratio of the DC / DC converter 11a is "2", the output voltage V1 of the solar cell PV may be about 200V.

【0040】上述の実施例においては、インバータ1
2,12aが入力電圧一定制御を行うものについて説明
したが、これに代えて、DC/DCコンバータ11,1
1aから入力される電力の大きさを最大とするするため
の最大電力追尾制御を行うようにしてもよい。このよう
にすると、インバータ12,12aの最大電力追尾制御
のみによって、日射量の変動による太陽電池PVの出力
特性の変化にかかわらず太陽電池PVの動作点を常に最
適動作点に維持することができる。
In the above embodiment, the inverter 1
2 and 12a have been described as performing constant input voltage control, but instead of this, DC / DC converters 11 and 1
The maximum power tracking control for maximizing the magnitude of the power input from 1a may be performed. By doing so, the operating point of the solar cell PV can always be maintained at the optimum operating point regardless of the change in the output characteristic of the solar cell PV due to the fluctuation of the amount of solar radiation, only by the maximum power tracking control of the inverters 12 and 12a. .

【0041】上述の実施例において、太陽電池PV、D
C/DCコンバータ11,11a、及びインバータ1
2,12aの回路構成、素子の種類などは、本発明の主
旨に沿って種々変更することができる。
In the above embodiment, the solar cells PV, D
C / DC converters 11 and 11a and inverter 1
The circuit configurations of 2, 12a, the types of elements, and the like can be variously changed in accordance with the gist of the present invention.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によると、制御回路が簡単化さ
れ、装置のコストダウン及び信頼性の向上を図ることが
できる。
According to the present invention, the control circuit can be simplified, and the cost of the device can be reduced and the reliability can be improved.

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

【図1】本発明に係る太陽電池電源の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a solar cell power source according to the present invention.

【図2】本発明に係る他の実施例の太陽電池電源の構成
を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a solar cell power source according to another embodiment of the present invention.

【図3】太陽電池の出力特性の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of output characteristics of a solar cell.

【図4】従来の太陽電池電源の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional solar cell power supply.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a 太陽電池電源 11,11a DC/DCコンバータ 12,12a インバータ 21 スイッチング回路(DC/DCコンバータのスイ
ッチング素子) 31 スイッチング回路(インバータのスイッチング素
子) Q1,Q2 トランジスタ(DC/DCコンバータのス
イッチング素子) Q3,Q4,Q5,Q6 トランジスタ(インバータの
スイッチング素子) PV 太陽電池
1, 1a Solar cell power supply 11, 11a DC / DC converter 12, 12a Inverter 21 Switching circuit (switching element of DC / DC converter) 31 Switching circuit (switching element of inverter) Q1, Q2 Transistor (switching element of DC / DC converter) ) Q3, Q4, Q5, Q6 Transistors (switching elements of inverters) PV solar cells

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】太陽電池、前記太陽電池の出力を異なる電
圧の直流電力に変換するDC/DCコンバータ、及び前
記DC/DCコンバータの出力する直流電力を交流電力
に変換するインバータを有してなる太陽電池電源におい
て、 前記DC/DCコンバータのスイッチング素子が、デュ
ーティ比の固定されたパルスによって制御され、 前記インバータのスイッチング素子に対して、前記イン
バータへの入力電圧を一定とするようにパルス幅変調制
御が行われ、 てなることを特徴とする太陽電池電源。
1. A solar cell, comprising a DC / DC converter for converting the output of the solar cell into DC power of different voltage, and an inverter for converting the DC power output by the DC / DC converter into AC power. In a solar cell power supply, a switching element of the DC / DC converter is controlled by a pulse having a fixed duty ratio, and a pulse width modulation is performed on the switching element of the inverter so that an input voltage to the inverter is constant. A solar cell power supply characterized by being controlled.
【請求項2】太陽電池、前記太陽電池の出力を異なる電
圧の直流電力に変換するDC/DCコンバータ、及び前
記DC/DCコンバータの出力する直流電力を交流電力
に変換するインバータを有してなる太陽電池電源におい
て、 前記DC/DCコンバータのスイッチング素子が、デュ
ーティ比の固定されたパルスによって制御され、 前記インバータのスイッチング素子に対して、前記DC
/DCコンバータから入力される電力の大きさを最大と
するするための最大電力追尾を行うようにパルス幅変調
制御が行われ、 てなることを特徴とする太陽電池電源。
2. A solar cell, a DC / DC converter for converting the output of the solar cell into DC power of different voltage, and an inverter for converting the DC power output by the DC / DC converter into AC power. In the solar cell power supply, the switching element of the DC / DC converter is controlled by a pulse with a fixed duty ratio, and the DC of the switching element of the inverter is controlled.
The solar cell power supply is characterized in that pulse width modulation control is performed so as to perform maximum power tracking to maximize the amount of power input from the DC converter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100614570B1 (en) * 1998-03-30 2006-10-24 산요덴키가부시키가이샤 Power supply unit
US7612283B2 (en) 2002-07-09 2009-11-03 Canon Kabushiki Kaisha Solar power generation apparatus and its manufacturing method
CN101877548A (en) * 2009-04-28 2010-11-03 新疆新能源股份有限公司 Three-phase four-leg inverter used for photovoltaic grid-connected power generation and photovoltaic grid-connected power generation system
JP2012010531A (en) * 2010-06-28 2012-01-12 Sharp Corp Dc power distribution system

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