JPH09325801A - 極値制御回路 - Google Patents

極値制御回路

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JPH09325801A
JPH09325801A JP14441996A JP14441996A JPH09325801A JP H09325801 A JPH09325801 A JP H09325801A JP 14441996 A JP14441996 A JP 14441996A JP 14441996 A JP14441996 A JP 14441996A JP H09325801 A JPH09325801 A JP H09325801A
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JP
Japan
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output
circuit
sampling
value
control
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JP14441996A
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Kenji Ando
健志 安藤
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Nitto Kogyo Co Ltd
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Nitto Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な回路構成によって出力信号Vout の最大
値または最小値を追求することができる極値制御回路を
提供する。 【解決手段】適当なサンプリング間隔でコントロール信
号Vcを保持する第一のサンプリングホールド回路2
と、その出力と現在のコントロール信号Vcとを比較し
て変化分ΔVcを演算する第一の比較器3と、適当なサ
ンプリング間隔で出力信号Vout を保持する第二のサン
プリングホールド回路4と、その出力と現在の出力信号
Vout とを比較して変化分ΔVout を演算する第二の比
較器5と、これらの変化分ΔVcとΔVout との掛け算
を行う掛け算器6と、掛け算器6の出力の正負によりコ
ントロール信号Vcを増減させる制御回路7とからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コントロール信号
Vcの変化に対して出力信号Vout が最大値または最小
値を取る系に適用される極値制御回路に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図1に示すように、コントロール信号V
cの変化に対して出力信号Vout が最大値または最小値
を取る系においては、出力信号Vout が最大値または最
小値を取るように系を制御することが求められる場合が
多い。例えば太陽電池発電システムにおいては、図8に
示すように出力電圧によって電力が大きく変化するとい
う特性があり、太陽電池の動作点(図8の特性曲線上に
おける点)を常に最大電力点に一致させるような制御が
求められる。
【0003】このような場合、従来はいわゆる「山登り
方式」による制御が主として用いられている。この「山
登り方式」は、マイコン等によりコントロール信号Vc
を常に微小変化させてその前後の出力信号Vout を測定
し、出力信号Vout が極値に向かう方向にコントロール
信号Vcを移行させて行く制御方式である。ところがこ
の方式ではコントロール信号Vcを常にΔVcだけ移動
していることとなるので、出力信号Vout の変動を避け
ることができず、また制御回路が複雑となってコスト高
を招くという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、簡単な回路構成によって出力信号
Vout の最大値または最小値を追求することができる極
値制御回路を提供するためになされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の極値制御回路は、コントロール信
号Vcの変化に対して出力信号Vout が最大値または最
小値を取る系に適用される極値制御回路であって、適当
なサンプリング間隔でコントロール信号Vcを保持する
第一のサンプリングホールド回路と、このサンプリング
ホールド回路の出力と現在のコントロール信号Vcとを
比較して変化分ΔVcを演算する第一の比較器と、適当
なサンプリング間隔で出力信号Vout を保持する第二の
サンプリングホールド回路と、このサンプリングホール
ド回路の出力と現在の出力信号Vout とを比較して変化
分ΔVout を演算する第二の比較器と、これらの変化分
ΔVcとΔVout との掛け算を行う掛け算器と、この掛
け算器の正負によりコントロール信号Vcを増減させる
制御回路とからなることを特徴とするものである。以下
に本発明をさらに詳細に説明する。
【0006】
【発明の実施の形態】図2は本発明の極値制御回路の回
路図であり、1は制御対象系、Vinはその入力信号、V
out は出力信号、Vcはコントロール信号である。2は
コントロール信号Vcを保持する第一のサンプリングホ
ールド回路であり、適当なサンプリング間隔でコントロ
ール信号Vcを取り込み、その値を保持する。3は第一
の比較器であって、第一のサンプリングホールド回路2
の出力と現在のコントロール信号Vcとを比較して変化
分ΔVcを演算する。
【0007】また、4は第二のサンプリングホールド回
路であり、適当なサンプリング間隔で出力信号Vout を
保持する。その値は第二の比較器5において現在の出力
信号Vout と比較され、変化分ΔVout を演算する。そ
してこれらの変化分ΔVcと変化分ΔVout とは掛け算
器6により掛け算され、その結果Vxは制御回路7に入
力される。
【0008】図3は横軸に時間を取り、縦軸に信号を取
ったグラフである。サンプリングホールド回路は次のサ
ンプリングが行われるまで一定値を保持するので、図3
に示すように信号が増加する過程では現信号がサンプリ
ングホールド信号よりも大きくなり、比較器の出力は正
となる。逆に、信号が減少する過程では現信号がサンプ
リングホールド信号よりも小さくなり、比較器の出力は
負となる。このため、図4に示したサンプリングホール
ド回路と比較器とを組み合わせた回路は、信号の増減の
状況を正確に出力することができ、サンプリングホール
ド時間を適当に設定することにより、極めて遅い変化も
検出することが可能である。
【0009】図5に示すように、コントロール信号Vc
の変化に対して出力信号Vout が最大値を取る系におい
ては、の領域ではΔVc>0、ΔVout >0であるか
ら、Vx=ΔVc×ΔVout >0である。このためVou
t を最大値とするにはΔVc>0のままでよい。次に
の領域ではΔVc>0、ΔVout <0であるから、Vx
<0であり、Vout を最大値とするにはΔVcを<0と
する必要がある。
【0010】また、図6に示すの領域においては、Δ
Vc<0、ΔVout >0であるからVx<0となり、V
out を最大値とするにはΔVc<0のままでよい。更に
の領域においては、ΔVc<0、ΔVout <0である
から、Vx>0である。このためVout を最大値とする
にはΔVc>0とする必要がある。以上をまとめると表
1のとおりとなる。
【0011】
【表1】
【0012】表1に示すように、Vxの符号とコントロ
ール信号Vcの増減を同じとすればVout は極値へ収束
する。そこで、図2の制御回路7により制御対象系1を
制御すれば、Vout が最大値を取るように系を制御する
ことができる。なお、必要に応じて制御回路7に積分要
素や比例積分要素を挿入することができる。また、極
大、極小に応じて極性を適当に選ぶことで、極値制御全
般に適用することができる。
【0013】
【実施例】次に本発明の極値制御回路を太陽電池発電シ
ステムに適用した例を示す。図7において、11は太陽
電池の出力電圧Vpと太陽電池の出力電流Ipとを掛算
することにより太陽電池の電力Pを算出する掛け算器、
12はこの掛け算器11の出力を保持するサンプリング
ホールド回路、13は比較器である。このサンプリング
ホールド回路12は適当なサンプリング間隔で掛け算器
11の出力をサンプリングしてその値Pshを次のサンプ
リング時間まで保持する回路である。そして比較器13
は、サンプリングホールド回路12の出力Pshと太陽電
池の現在の電力Pとを比較し、現在の電力Pの方が大き
ければ+を、現在の電力Pの方が小さければ−を出力す
る。
【0014】また14は太陽電池の出力電圧Vpを適当
なサンプリング間隔で保持するサンプリングホールド回
路であり、15は比較器である。この比較器15は、上
記と同様にサンプリングホールド回路14の出力Vshと
太陽電池の現在の電圧Vpとを比較し、現在の電圧Vp
の方が大きければ+を、現在の電圧Vpの方が小さけれ
ば−を出力する。更に16はこれらの二つの比較器1
3、15の出力の掛け算を行う掛け算器であり、17は
この掛け算器16の出力により比例−積分制御を行うP
I制御回路である。次に上記の最大電力制御回路の動作
を、図8の太陽電池動作特性図を参照しつつ説明する。
【0015】図8は横軸に太陽電池の出力電圧Vpを取
り、縦軸に太陽電池の出力電流Ipと出力電力Pを取っ
たグラフである。前記したと同様、太陽電池の現在の動
作点の位置により掛け算器16の出力は図8中に示すよ
うに変化し、このようにして得られた掛け算器16の出
力Vcは、PI制御回路17に入力される。このPI制
御回路7は入力の積分項と比例項との和を出力するの
で、最大電力点に到達し安定状態となっても、積分項に
相当する制御信号を出力し続ける。
【0016】図9は太陽光発電システムの全体を示す回
路図であり、鎖線で囲んだ部分が図7の本発明の回路に
相当する。図9に示すように、PI制御回路17の出力
である制御信号は系統電圧の全波整流回路18の出力と
掛け算され、次段の比較回路19で三角波と比較されて
回路の主スイッチ20のオンオフを決定するPWM波形
を作成する。
【0017】この太陽光発電システムにおいて、もし現
在の動作点が図8のまたはの経路にあるとすれば、
PI入力信号Vcは+となり、特性曲線上では太陽電池
の出力電圧Vpを増加させる必要がある。図8のIp特
性曲線から明らかなようにこのためには太陽電池の出力
電流Ipを減少させる必要がある。そしてこのためには
主スイッチ20のオンオフ比であるONデューティを減
少させねばならない。従ってPI制御回路17にはPI
入力信号Vcが+のときにはPI出力を減少させ、デュ
ーティファクタを減少させる機能を付加しておくものと
する。この結果、動作点が図8のまたはの経路にあ
るときには主スイッチ20は出力電流Ipを減少させ、
従って出力電圧Vpを増加させて太陽電池の動作点を最
大動作点の方向へ移行させる。
【0018】逆に、現在の動作点が図8の、の経路
にあるとすれば、PI入力信号Vcは−となり、特性曲
線上では太陽電池の出力電圧Vpを減少させる必要があ
る。このためにはPI出力を増加させ、デューティファ
クタを増加させて太陽電池の出力電流Ipを増加させ
る。この結果、動作点が図8のまたはの経路にある
ときには主スイッチ20は出力電流Ipを増加させ、従
って出力電圧Vpを減少させて太陽電池の動作点を最大
動作点の方向へ移行させる。
【0019】この実施例によれば、非常に簡単なアナロ
グ回路によって太陽電池の最大電力追従動作を実現する
ことができる。太陽電池の日射量のいかなる変動に対し
ても、インバータ回路21は太陽電池の出力電流を制御
しながら、常に電力系統と連系して運転することとな
る。しかもマイコンを使用して動作点をわずかに移動さ
せながら最大値または最小値を追跡する山登り方式に比
較して、出力変動を小さくできる利点がある。
【0020】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
非常に簡単なアナログ回路によって出力信号Vout の最
大値または最小値を追求することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】制御対象系を示す概念図である。
【図2】本発明の極値制御回路の回路図である。
【図3】サンプリングホールド信号を示すグラフであ
る。
【図4】サンプリングホールド回路と比較器の回路図で
ある。
【図5】Vcの変化に対する出力信号Vout の変化を示
すグラフである。
【図6】Vcの変化に対する出力信号Vout の変化を示
すグラフである。
【図7】実施例の極値制御回路の回路図である。
【図8】太陽電池動作特性図である。
【図9】太陽光発電システムを示す回路図である。
【符号の説明】
1 制御対象系 2 第一のサンプリングホールド回路 3 第一の比較器 4 第二のサンプリングホールド回路 5 第二の比較器 6 掛け算器 7 制御回路 11 掛け算器 12 サンプリングホールド回路 13 比較器 14 サンプリングホールド 15 比較器 16 掛け算器 17 PI制御回路 18 系統電圧の全波整流回路 19 比較回路 20 主スイッチ 21 インバータ回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コントロール信号Vcの変化に対して出
    力信号Vout が最大値または最小値を取る系に適用され
    る極値制御回路であって、適当なサンプリング間隔でコ
    ントロール信号Vcを保持する第一のサンプリングホー
    ルド回路と、このサンプリングホールド回路の出力と現
    在のコントロール信号Vcとを比較して変化分ΔVcを
    演算する第一の比較器と、適当なサンプリング間隔で出
    力信号Vout を保持する第二のサンプリングホールド回
    路と、このサンプリングホールド回路の出力と現在の出
    力信号Vout とを比較して変化分ΔVout を演算する第
    二の比較器と、これらの変化分ΔVcとΔVout との掛
    け算を行う掛け算器と、この掛け算器の正負によりコン
    トロール信号Vcを増減させる制御回路とからなること
    を特徴とする極値制御回路。
JP14441996A 1996-06-06 1996-06-06 極値制御回路 Withdrawn JPH09325801A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011146056A (ja) * 2006-12-26 2011-07-28 Richtek Technology Corp アナログ光発電回路
WO2017018227A1 (ja) * 2015-07-29 2017-02-02 株式会社東芝 最適制御装置、最適制御方法、コンピュータプログラム及び最適制御システム
JP2019148988A (ja) * 2018-02-27 2019-09-05 株式会社東芝 最適制御装置、制御方法及びコンピュータプログラム

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Effective date: 20030902