JPH11187647A - Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびパワーコンディショナ - Google Patents
Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびパワーコンディショナInfo
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- JPH11187647A JPH11187647A JP35488997A JP35488997A JPH11187647A JP H11187647 A JPH11187647 A JP H11187647A JP 35488997 A JP35488997 A JP 35488997A JP 35488997 A JP35488997 A JP 35488997A JP H11187647 A JPH11187647 A JP H11187647A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】広い入力電圧範囲で安定に動作するＤＣ／ＤＣ
コンバータおよびそれを用いたパワーコンディショナを
提供する。 【解決手段】ゲイン可変回路１１を設けて入力電圧Ｖｉ
の変化によるゲイン交点（交さ）周波数におけるゲイン
の変化を打ち消すようにゲインを可変し、これによっ
て、入力電圧Ｖｉの変化によってゲイン交点周波数が、
位相補償の周波数からずれるのを回避して出力電圧ＶO
が振動するのを防止している。
コンバータおよびそれを用いたパワーコンディショナを
提供する。 【解決手段】ゲイン可変回路１１を設けて入力電圧Ｖｉ
の変化によるゲイン交点（交さ）周波数におけるゲイン
の変化を打ち消すようにゲインを可変し、これによっ
て、入力電圧Ｖｉの変化によってゲイン交点周波数が、
位相補償の周波数からずれるのを回避して出力電圧ＶO
が振動するのを防止している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータおよびそれを用いたパワーコンディショナに関し、
さらに詳しくは、太陽光発電システムなどに好適なＤＣ
／ＤＣコンバータおよびパワーコンディショナに関す
る。
ータおよびそれを用いたパワーコンディショナに関し、
さらに詳しくは、太陽光発電システムなどに好適なＤＣ
／ＤＣコンバータおよびパワーコンディショナに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、太陽光発電システムは、図５に
示されるように、太陽電池アレイ３からの直流電力を交
流電力に変換するためのパワーコンディショナ（ソーラ
ーインバータ）２を備えており、系統電源２８と連系し
て負荷２９に交流電力を供給している。このパワーコン
ディショナ２は、図６で示すように太陽電池アレイ３か
らの直流の入力電圧を昇圧チョッパして直流の出力電圧
として出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１0と、このＤＣ
／ＤＣコンバータ１0からの出力電圧を交流に変換する
インバータ回路３０とで構成されている。
示されるように、太陽電池アレイ３からの直流電力を交
流電力に変換するためのパワーコンディショナ（ソーラ
ーインバータ）２を備えており、系統電源２８と連系し
て負荷２９に交流電力を供給している。このパワーコン
ディショナ２は、図６で示すように太陽電池アレイ３か
らの直流の入力電圧を昇圧チョッパして直流の出力電圧
として出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１0と、このＤＣ
／ＤＣコンバータ１0からの出力電圧を交流に変換する
インバータ回路３０とで構成されている。
【０００３】ところで、従来例のＤＣ／ＤＣコンバータ
１0には、図７で示すように構成されているものがあ
る。このＤＣ／ＤＣコンバータ１0は、太陽電池アレイ
３から直流の入力電圧Ｖｉが与えられる入力端子４と、
内部で昇圧した電圧が出力電圧Ｖｏとして与えられる出
力端子５とを有し、トランジスタとかＩＧＢＴなどのス
イッチング素子６をオンオフ制御してリアクトル７に充
電電流を流すと共にリアクトル７の放電電流をダイオー
ド８を介してコンデンサ９に充電させる昇圧チョッパ回
路として動作させる一方、フィードバック制御系として
出力電圧Ｖｏを検出するとともに、これを制御回路１０
にフィードバックさせることで、制御回路１０からは出
力電圧Ｖｏが一定になるようにスイッチング素子６のオ
ンオフを制御する制御信号を出力するようになってい
る。
１0には、図７で示すように構成されているものがあ
る。このＤＣ／ＤＣコンバータ１0は、太陽電池アレイ
３から直流の入力電圧Ｖｉが与えられる入力端子４と、
内部で昇圧した電圧が出力電圧Ｖｏとして与えられる出
力端子５とを有し、トランジスタとかＩＧＢＴなどのス
イッチング素子６をオンオフ制御してリアクトル７に充
電電流を流すと共にリアクトル７の放電電流をダイオー
ド８を介してコンデンサ９に充電させる昇圧チョッパ回
路として動作させる一方、フィードバック制御系として
出力電圧Ｖｏを検出するとともに、これを制御回路１０
にフィードバックさせることで、制御回路１０からは出
力電圧Ｖｏが一定になるようにスイッチング素子６のオ
ンオフを制御する制御信号を出力するようになってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これまで主
流であった多結晶シリコン太陽電池に代わって安価なア
モルファスシリコン太陽電池の普及が今後期待される
が、アモルファス太陽電池では、その電流−電圧特性よ
りＤＣ／ＤＣコンバータへの入力電圧の変化幅が広くな
って昇圧させるべき電圧幅が広くなるが、従来のＤＣ／
ＤＣコンバータを用いたパワーコンディショナにおいて
は、入力電圧が或る範囲を越えたときには、後述のよう
に、フィードバック制御系が不安定になり、ＤＣ／ＤＣ
コンバータの出力電圧Ｖｏが振動することになり、この
振動が規定のレベルを越えると、回路素子を保護するた
めにパワーコンディショナは、自動的に運転を停止して
しまうといった難点があり、このため、より広い入力電
圧範囲で安定に動作するＤＣ／ＤＣコンバータが望まれ
ている。
流であった多結晶シリコン太陽電池に代わって安価なア
モルファスシリコン太陽電池の普及が今後期待される
が、アモルファス太陽電池では、その電流−電圧特性よ
りＤＣ／ＤＣコンバータへの入力電圧の変化幅が広くな
って昇圧させるべき電圧幅が広くなるが、従来のＤＣ／
ＤＣコンバータを用いたパワーコンディショナにおいて
は、入力電圧が或る範囲を越えたときには、後述のよう
に、フィードバック制御系が不安定になり、ＤＣ／ＤＣ
コンバータの出力電圧Ｖｏが振動することになり、この
振動が規定のレベルを越えると、回路素子を保護するた
めにパワーコンディショナは、自動的に運転を停止して
しまうといった難点があり、このため、より広い入力電
圧範囲で安定に動作するＤＣ／ＤＣコンバータが望まれ
ている。
【０００５】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、広い入力電圧範囲で安定に動作するＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータおよびそれを用いたパワーコンディショナ
を提供することを目的とする。
であって、広い入力電圧範囲で安定に動作するＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータおよびそれを用いたパワーコンディショナ
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本件発明者は、
ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏが振動する原因に
ついて鋭意究明し、その結果、後述のように、制御回路
におけるスイッチング素子をオンオフさせるデューティ
Ｄ、あるいは入力電圧Ｖｉが変化すると、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータにおけるゲインＧ（＝出力電圧Ｖｏ／入力電圧
Ｖｉ）の交点周波数が位相補償の周波数からずれてしま
い、ゲイン余裕または位相余裕が減少することに起因す
るとの知見を得、これに基づいて、本発明を完成するに
至ったものである。
ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏが振動する原因に
ついて鋭意究明し、その結果、後述のように、制御回路
におけるスイッチング素子をオンオフさせるデューティ
Ｄ、あるいは入力電圧Ｖｉが変化すると、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータにおけるゲインＧ（＝出力電圧Ｖｏ／入力電圧
Ｖｉ）の交点周波数が位相補償の周波数からずれてしま
い、ゲイン余裕または位相余裕が減少することに起因す
るとの知見を得、これに基づいて、本発明を完成するに
至ったものである。
【０００７】すなわち、本発明は、入力電圧あるいはデ
ューティをフィードバックしてゲイン交点（交さ）周波
数におけるゲインの変化を打ち消すようにゲインを可変
し、あるいは、位相補償する周波数を、ゲイン交点周波
数に合わせるように可変するものであり、これによっ
て、入力電圧あるいはデューティの変化によってゲイン
交点周波数が、位相補償の周波数からずれてゲイン余裕
または位相余裕が減少するのを回避して広い入力電圧範
囲で安定な制御を可能としている。
ューティをフィードバックしてゲイン交点（交さ）周波
数におけるゲインの変化を打ち消すようにゲインを可変
し、あるいは、位相補償する周波数を、ゲイン交点周波
数に合わせるように可変するものであり、これによっ
て、入力電圧あるいはデューティの変化によってゲイン
交点周波数が、位相補償の周波数からずれてゲイン余裕
または位相余裕が減少するのを回避して広い入力電圧範
囲で安定な制御を可能としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】まず、本発明の容易な理解のため
に、従来のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて出力電圧Ｖｏ
が振動する原因が、制御回路におけるスイッチング素子
をオンオフさせるデューティＤ、あるいは入力電圧Ｖｉ
が変化することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける
ゲインＧ（＝出力電圧Ｖｏ／入力電圧Ｖｉ）の交点周波
数が位相補償の周波数からずれてゲイン余裕または位相
余裕が減少することに起因するという点について説明す
る。
に、従来のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて出力電圧Ｖｏ
が振動する原因が、制御回路におけるスイッチング素子
をオンオフさせるデューティＤ、あるいは入力電圧Ｖｉ
が変化することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける
ゲインＧ（＝出力電圧Ｖｏ／入力電圧Ｖｉ）の交点周波
数が位相補償の周波数からずれてゲイン余裕または位相
余裕が減少することに起因するという点について説明す
る。
【０００９】このことについて、まず、このゲイン余裕
と位相余裕とについて説明する必要がある。このゲイン
と位相それぞれ余裕の詳細については、昭晃堂発行の書
籍『自動制御概論［上］』伊藤正美著における第１７８
頁および第１７９頁に記載されて紹介されているように
公知である。
と位相余裕とについて説明する必要がある。このゲイン
と位相それぞれ余裕の詳細については、昭晃堂発行の書
籍『自動制御概論［上］』伊藤正美著における第１７８
頁および第１７９頁に記載されて紹介されているように
公知である。
【００１０】この余裕についての概要を、図８を参照し
て説明すると、図８はゲイン余裕（余有）と位相余裕
（余有）とをボード線図上で表現したものであり、図中
の交点（交さ）周波数ωｃにおいて位相が１８０度にな
るまでどれほどの余裕があるかを示すものが位相余裕
（θ）であり、位相交点の周波数ωｐｈにおいてゲイン
が０（ｄＢ）になるまで、どれほど余裕があるかを示す
ものがゲイン余裕である。この関係を用いることでゲイ
ン余裕、位相余裕を図８の矢印の方向をもって正とすれ
ば、いずれの余裕とも正のときに制御系は安定である。
て説明すると、図８はゲイン余裕（余有）と位相余裕
（余有）とをボード線図上で表現したものであり、図中
の交点（交さ）周波数ωｃにおいて位相が１８０度にな
るまでどれほどの余裕があるかを示すものが位相余裕
（θ）であり、位相交点の周波数ωｐｈにおいてゲイン
が０（ｄＢ）になるまで、どれほど余裕があるかを示す
ものがゲイン余裕である。この関係を用いることでゲイ
ン余裕、位相余裕を図８の矢印の方向をもって正とすれ
ば、いずれの余裕とも正のときに制御系は安定である。
【００１１】こうしたゲイン余裕や位相余裕の条件を満
足するために、位相遅れ補償、位相進み補償など補償要
素を制御系に設けることがある。この補償についても上
記書籍に紹介されているように公知であるが、位相遅れ
補償の概要について説明すると、ゲインが０ｄＢの周波
数のときの位相余裕が十分になるように位相の周波数特
性波形を決定することで位相遅れが補償される。
足するために、位相遅れ補償、位相進み補償など補償要
素を制御系に設けることがある。この補償についても上
記書籍に紹介されているように公知であるが、位相遅れ
補償の概要について説明すると、ゲインが０ｄＢの周波
数のときの位相余裕が十分になるように位相の周波数特
性波形を決定することで位相遅れが補償される。
【００１２】しかしながら、このような位相遅れ補償で
はゲイン交点周波数が一定であることが前提とされてい
る。
はゲイン交点周波数が一定であることが前提とされてい
る。
【００１３】一方、本件発明者は、上述のように、制御
回路におけるスイッチング素子をオンオフさせるデュー
ティＤ、あるいは入力電圧Ｖｉが変化すると、ＤＣ／Ｄ
ＣコンバータにおけるゲインＧ（＝出力電圧Ｖｏ／入力
電圧Ｖｉ）の交点（さ）周波数がずれるということを見
出した。
回路におけるスイッチング素子をオンオフさせるデュー
ティＤ、あるいは入力電圧Ｖｉが変化すると、ＤＣ／Ｄ
ＣコンバータにおけるゲインＧ（＝出力電圧Ｖｏ／入力
電圧Ｖｉ）の交点（さ）周波数がずれるということを見
出した。
【００１４】すなわち、本件発明者は、ＤＣ／ＤＣコン
バータのフィードバック制御系は、スイッチング素子の
ゲートＰＷＭで駆動しているデューティΔＤ（ｓ）を入
力、出力電圧ΔＶｏ（ｓ）を出力とみなすことができ、
したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータのフィードバック制
御系は、ゲインＧをΔＶｏ（ｓ）／ΔＤ（ｓ）で表現で
きる。そして、共振周波数以上の高周波のゲイン（Ｈ
ｉ）の値と直流のゲイン（ＤＣ）の値とは以下の関係が
あることを見いだしたのである。
バータのフィードバック制御系は、スイッチング素子の
ゲートＰＷＭで駆動しているデューティΔＤ（ｓ）を入
力、出力電圧ΔＶｏ（ｓ）を出力とみなすことができ、
したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータのフィードバック制
御系は、ゲインＧをΔＶｏ（ｓ）／ΔＤ（ｓ）で表現で
きる。そして、共振周波数以上の高周波のゲイン（Ｈ
ｉ）の値と直流のゲイン（ＤＣ）の値とは以下の関係が
あることを見いだしたのである。
【００１５】
【数１】
【００１６】
【数２】
【００１７】ただし、Ｄ’＝１−Ｄである。
【００１８】この（数１）では高周波のゲインＧがＤ’
に比例し、（数２）では直流のゲインＧがＤ’に反比例
していることを示している。
に比例し、（数２）では直流のゲインＧがＤ’に反比例
していることを示している。
【００１９】以下、これらの式の導出について説明す
る。
る。
【００２０】先ず、コロナ社発行の書籍『スイッチング
コンバータの基礎』原田耕介、二宮保、顧文建共著の第
５４頁の（４．１７）式、（４．２０）式および第５５
頁の表４．２における昇圧形についての式より、次のよ
うになる。
コンバータの基礎』原田耕介、二宮保、顧文建共著の第
５４頁の（４．１７）式、（４．２０）式および第５５
頁の表４．２における昇圧形についての式より、次のよ
うになる。
【００２１】
【数３】
【００２２】Ｘ＝［ｉL、ＶO］
【００２３】
【数４】
【００２４】
【数５】
【００２５】
【数６】
【００２６】
【数７】
【００２７】上記式を変形して求めるデューティに対す
る出力電圧の関係にすると、以下のようになる。
る出力電圧の関係にすると、以下のようになる。
【００２８】
【数８】
【００２９】ここで、内部抵抗は、以下の通りである。
【００３０】ｒs ：スイッチの内部抵抗 ｒD ：ダイオードの内部抵抗 ｒL :コイルの内部抵抗 ｒ＝Ｄｒs＋Ｄ’ｒD＋ｒL ＺO＝ｒ／Ｄ’2 上記（数８）の式において、全ての内部抵抗は、無視で
きるくらいに小さいと仮定して省略すると、以下のよう
になる。
きるくらいに小さいと仮定して省略すると、以下のよう
になる。
【００３１】
【数９】
【００３２】さらに、周波数が低いときは、ｓはほとん
ど０と見なせ無視できるので、以下のようになる。
ど０と見なせ無視できるので、以下のようになる。
【００３３】
【数１０】
【００３４】したがって、上述の（数２）の式となる。
【００３５】逆に周波数が高いときは、１／ｓはほとん
ど０となり、無視でき、かつ、この内の右辺は、Ｄ’が
十分に大きく無視できると仮定すると、
ど０となり、無視でき、かつ、この内の右辺は、Ｄ’が
十分に大きく無視できると仮定すると、
【００３６】
【数１１】
【００３７】したがって、上述の（数１）の式となる。
【００３８】また、デューティＤと入力電圧Ｖｉの関係
は、上述の書籍の第５３頁の表４．１における昇圧形に
ついての式より、次のようになる。
は、上述の書籍の第５３頁の表４．１における昇圧形に
ついての式より、次のようになる。
【００３９】
【数１２】
【００４０】したがって、 Ｖｉ＝Ｄ’・Ｖｏ 出力電圧Ｖｏは、一定なので、Ｖｉ∝Ｄ’となり、 Ｖｉ∝（１−Ｄ） である。
【００４１】なお、上述の（数１）および（数２）の式
が成立するのはＤＣ／ＤＣコンバータが連続モードにお
ける場合であり、不連続モードにおける場合ではない
が、不連続モードは１次要素であるのでフィードバック
制御系が不安定になることはない。これに対して連続モ
ードでは２次要素のため不安定になりその不安定のまま
フィードバックするとその制御系が発振して出力電圧が
振動するからである。
が成立するのはＤＣ／ＤＣコンバータが連続モードにお
ける場合であり、不連続モードにおける場合ではない
が、不連続モードは１次要素であるのでフィードバック
制御系が不安定になることはない。これに対して連続モ
ードでは２次要素のため不安定になりその不安定のまま
フィードバックするとその制御系が発振して出力電圧が
振動するからである。
【００４２】以上のようにして、本件発明者は、制御回
路におけるスイッチング素子をオンオフさせるデューテ
ィＤ、あるいは入力電圧Ｖｉが変化すると、ＤＣ／ＤＣ
コンバータにおけるゲインＧ（＝出力電圧Ｖｏ／入力電
圧Ｖｉ）の交点周波数がずれるということを見出した。
路におけるスイッチング素子をオンオフさせるデューテ
ィＤ、あるいは入力電圧Ｖｉが変化すると、ＤＣ／ＤＣ
コンバータにおけるゲインＧ（＝出力電圧Ｖｏ／入力電
圧Ｖｉ）の交点周波数がずれるということを見出した。
【００４３】図９を参照して説明すると、上述の（数
１）および（数２）の式に基づき、デューティＤが例え
ば大きくなると低周波のゲインＧは大きくなるが、高周
波のゲインＧは小さくなり、また、デューティＤが例え
ば小さくなると、低周波のゲインＧは小さくなり、高周
波のゲインＧは大きくなる。
１）および（数２）の式に基づき、デューティＤが例え
ば大きくなると低周波のゲインＧは大きくなるが、高周
波のゲインＧは小さくなり、また、デューティＤが例え
ば小さくなると、低周波のゲインＧは小さくなり、高周
波のゲインＧは大きくなる。
【００４４】したがって、ゲイン交点周波数が一定であ
ることを前提とする従来例では、デューティＤが例えば
大きくなると低周波のゲインＧは大きくなるが、高周波
のゲインＧは小さくなり、その結果、最初に設定してい
た位相補償の周波数からゲイン交点周波数が外れ、位相
余裕が低減し、その結果、出力電圧Ｖｏが振動する。ま
た、デューティＤは、図１０で示すように入力電圧Ｖｉ
によっても変化するので、ゲイン交点周波数は入力電圧
Ｖｉによっても変化する。さらに、デューティＤは、図
１１で示すように、負荷抵抗Ｒによっても変化するの
で、ゲイン交点周波数は負荷電流によっても変化する。
ることを前提とする従来例では、デューティＤが例えば
大きくなると低周波のゲインＧは大きくなるが、高周波
のゲインＧは小さくなり、その結果、最初に設定してい
た位相補償の周波数からゲイン交点周波数が外れ、位相
余裕が低減し、その結果、出力電圧Ｖｏが振動する。ま
た、デューティＤは、図１０で示すように入力電圧Ｖｉ
によっても変化するので、ゲイン交点周波数は入力電圧
Ｖｉによっても変化する。さらに、デューティＤは、図
１１で示すように、負荷抵抗Ｒによっても変化するの
で、ゲイン交点周波数は負荷電流によっても変化する。
【００４５】以上のような知見に基づいて、本発明で
は、入力電圧あるいはデューティをフィードバックして
ゲイン交点（交さ）周波数におけるゲインの変化を打ち
消すようにゲインを可変し、あるいは、位相補償する周
波数を、ゲイン交点周波数に合わせるように可変するよ
うにしている。
は、入力電圧あるいはデューティをフィードバックして
ゲイン交点（交さ）周波数におけるゲインの変化を打ち
消すようにゲインを可変し、あるいは、位相補償する周
波数を、ゲイン交点周波数に合わせるように可変するよ
うにしている。
【００４６】以下、その詳細について説明する。
【００４７】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１のＤＣ／ＤＣコンバータ１の回路図であり、図７の
従来例に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
態１のＤＣ／ＤＣコンバータ１の回路図であり、図７の
従来例に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００４８】このＤＣ／ＤＣコンバータ１は、図５の太
陽光発電システムのパワーコンディショナ２のＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータとして使用されるものであり、太陽電池ア
レイ３から直流の入力電圧Ｖｉが与えられる入力端子４
と、内部で昇圧した電圧が出力電圧Ｖｏとして与えられ
る出力端子５とを有し、トランジスタとかＩＧＢＴなど
のスイッチング素子６をオンオフ制御してリアクトル７
に充電電流を流すと共にリアクトル７の放電電流をダイ
オード８を介してコンデンサ９に充電させる昇圧チョッ
パ回路として動作させる一方、フィードバック制御系と
して出力電圧Ｖｏが一定になるようにスイッチング素子
６のオンオフを制御する制御信号を出力する制御回路１
０を有している。
陽光発電システムのパワーコンディショナ２のＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータとして使用されるものであり、太陽電池ア
レイ３から直流の入力電圧Ｖｉが与えられる入力端子４
と、内部で昇圧した電圧が出力電圧Ｖｏとして与えられ
る出力端子５とを有し、トランジスタとかＩＧＢＴなど
のスイッチング素子６をオンオフ制御してリアクトル７
に充電電流を流すと共にリアクトル７の放電電流をダイ
オード８を介してコンデンサ９に充電させる昇圧チョッ
パ回路として動作させる一方、フィードバック制御系と
して出力電圧Ｖｏが一定になるようにスイッチング素子
６のオンオフを制御する制御信号を出力する制御回路１
０を有している。
【００４９】この実施の形態では、入力電圧Ｖｉが変化
することによってゲイン交点周波数が位相補償の周波数
からずれてゲイン余裕または位相余裕が減少して出力電
圧ＶOが振動するのを回避するために、入力電圧Ｖｉを
フィードバックしてゲイン交点周波数におけるゲインの
変化を打ち消すようにゲインを可変するゲイン可変回路
１１を設けている。
することによってゲイン交点周波数が位相補償の周波数
からずれてゲイン余裕または位相余裕が減少して出力電
圧ＶOが振動するのを回避するために、入力電圧Ｖｉを
フィードバックしてゲイン交点周波数におけるゲインの
変化を打ち消すようにゲインを可変するゲイン可変回路
１１を設けている。
【００５０】このゲイン可変回路１１は、入力電圧Ｖｉ
が与えられるバッフア１２と、出力電圧ＶOを入力電圧
Ｖｉで除算する除算器１３とを備えており、この除算器
１３の出力（ＶO／Ｖｉ）を制御回路１０に与えるよう
に構成している。
が与えられるバッフア１２と、出力電圧ＶOを入力電圧
Ｖｉで除算する除算器１３とを備えており、この除算器
１３の出力（ＶO／Ｖｉ）を制御回路１０に与えるよう
に構成している。
【００５１】図７の従来例では、出力電圧ＶOを制御回
路１０にフィードバックしていたのに対して、この実施
の形態では、出力電圧ＶOを入力電圧Ｖｉで除算してフ
ィードバックしており、これによって、入力電圧Ｖｉの
変化によるゲイン交点周波数におけるゲインの変化を打
ち消すようにゲインを可変するものである。
路１０にフィードバックしていたのに対して、この実施
の形態では、出力電圧ＶOを入力電圧Ｖｉで除算してフ
ィードバックしており、これによって、入力電圧Ｖｉの
変化によるゲイン交点周波数におけるゲインの変化を打
ち消すようにゲインを可変するものである。
【００５２】例えば、上述の図９において、入力電圧Ｖ
ｉが大きくなると、デューティＤは、小さくなり、した
がって、ゲイン交点周波数におけるゲインが上がってゲ
イン交点周波数が位相補償の周波数からずれようとする
が、ゲイン可変回路１１によってゲインを下げるので、
ゲイン交点周波数が位相補償の周波数からずれるのを回
避して出力電圧ＶOが振動するのを防止し、また、入力
電圧Ｖｉが小さくなると、デューティＤは、大きくな
り、ゲイン交点周波数におけるゲインが下がってゲイン
交点周波数が位相補償の周波数からずれようとするが、
ゲイン可変回路１１によってゲインを上げるので、ゲイ
ン交点周波数が位相補償の周波数からずれるのを回避し
て出力電圧ＶOが振動するのを防止することができ、こ
れによって、広い入力電圧範囲で安定な制御が可能とな
る。
ｉが大きくなると、デューティＤは、小さくなり、した
がって、ゲイン交点周波数におけるゲインが上がってゲ
イン交点周波数が位相補償の周波数からずれようとする
が、ゲイン可変回路１１によってゲインを下げるので、
ゲイン交点周波数が位相補償の周波数からずれるのを回
避して出力電圧ＶOが振動するのを防止し、また、入力
電圧Ｖｉが小さくなると、デューティＤは、大きくな
り、ゲイン交点周波数におけるゲインが下がってゲイン
交点周波数が位相補償の周波数からずれようとするが、
ゲイン可変回路１１によってゲインを上げるので、ゲイ
ン交点周波数が位相補償の周波数からずれるのを回避し
て出力電圧ＶOが振動するのを防止することができ、こ
れによって、広い入力電圧範囲で安定な制御が可能とな
る。
【００５３】また、パワーコンディショナでは、ＤＣ／
ＤＣコンバータの出力電圧が振動して振幅レベルが、規
定のレベルを越えると回路素子を保護するために自動的
に運転を停止してしまうが、本発明のパワーコンディシ
ョナ２は、この実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ
１を備えているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電
圧の振動を回避できる結果、このような運転の停止を避
けることができ、高効率の発電が可能となる。
ＤＣコンバータの出力電圧が振動して振幅レベルが、規
定のレベルを越えると回路素子を保護するために自動的
に運転を停止してしまうが、本発明のパワーコンディシ
ョナ２は、この実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ
１を備えているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電
圧の振動を回避できる結果、このような運転の停止を避
けることができ、高効率の発電が可能となる。
【００５４】特に、安価なアモルファス太陽電池を接続
しても安定して発電できるので、今後の太陽光発電シス
テムの普及の見地から意義が大きいものである。
しても安定して発電できるので、今後の太陽光発電シス
テムの普及の見地から意義が大きいものである。
【００５５】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図であり、図１の
実施の形態１に対応する部分には、同一の参照符号を付
す。
形態２のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図であり、図１の
実施の形態１に対応する部分には、同一の参照符号を付
す。
【００５６】上述の実施の形態１のゲイン可変回路１１
では、出力電圧ＶOを入力電圧Ｖｉで除算した出力を制
御回路１０にフィードバックしたけれども、この実施の
形態のゲイン可変回路１１1は、入力電圧Ｖｉとオフの
デューティＤ’（＝１−Ｄ）とは、比例関係にあること
を利用し、出力電圧ＶOをオフのデューティＤ’で除算
した出力を制御回路１０にフィードバックするように構
成している。
では、出力電圧ＶOを入力電圧Ｖｉで除算した出力を制
御回路１０にフィードバックしたけれども、この実施の
形態のゲイン可変回路１１1は、入力電圧Ｖｉとオフの
デューティＤ’（＝１−Ｄ）とは、比例関係にあること
を利用し、出力電圧ＶOをオフのデューティＤ’で除算
した出力を制御回路１０にフィードバックするように構
成している。
【００５７】このため、ゲイン可変回路１１1は、制御
回路１０の位相補償回路１４からのオンのデューティＤ
に基づきオフのデューティＤ’を計算する演算回路１５
と、出力電圧ＶOをオフのデューティＤ’で除算する除
算器１３とを備えている。なお、位相補償回路１４およ
びＰＷＭ回路１６は、従来例と同様である。
回路１０の位相補償回路１４からのオンのデューティＤ
に基づきオフのデューティＤ’を計算する演算回路１５
と、出力電圧ＶOをオフのデューティＤ’で除算する除
算器１３とを備えている。なお、位相補償回路１４およ
びＰＷＭ回路１６は、従来例と同様である。
【００５８】この実施の形態では、デューティＤの変化
によるゲイン交点周波数におけるゲインの変化を打ち消
すようにゲインを可変するものであり、例えば、上述の
図９において、デューティＤが、小さくなると、ゲイン
交点周波数におけるゲインが上がってゲイン交点周波数
が位相補償の周波数からずれようとするが、ゲイン可変
回路１１1によってゲインを下げるので、ゲイン交点周
波数が位相補償の周波数からずれるのを回避して出力電
圧ＶOが振動するのを防止し、また、デューティＤが、
大きくなると、ゲイン交点周波数におけるゲインが下が
ってゲイン交点周波数が位相補償の周波数からずれよう
とするが、ゲイン可変回路１１1によってゲインを上げ
るので、ゲイン交点周波数が位相補償の周波数からずれ
るのを回避して出力電圧ＶOが振動するのを防止するこ
とができ、これによって、広い入力電圧範囲で安定な制
御が可能となる。
によるゲイン交点周波数におけるゲインの変化を打ち消
すようにゲインを可変するものであり、例えば、上述の
図９において、デューティＤが、小さくなると、ゲイン
交点周波数におけるゲインが上がってゲイン交点周波数
が位相補償の周波数からずれようとするが、ゲイン可変
回路１１1によってゲインを下げるので、ゲイン交点周
波数が位相補償の周波数からずれるのを回避して出力電
圧ＶOが振動するのを防止し、また、デューティＤが、
大きくなると、ゲイン交点周波数におけるゲインが下が
ってゲイン交点周波数が位相補償の周波数からずれよう
とするが、ゲイン可変回路１１1によってゲインを上げ
るので、ゲイン交点周波数が位相補償の周波数からずれ
るのを回避して出力電圧ＶOが振動するのを防止するこ
とができ、これによって、広い入力電圧範囲で安定な制
御が可能となる。
【００５９】したがって、この実施の形態のＤＣ／ＤＣ
コンバータ１1を備える本発明のパワーコンディショナ
２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１1の出力電圧の振動を回
避できる結果、従来例のように回路素子保護のために運
転を停止するという事態を避けることができ、高効率の
発電が可能となる。
コンバータ１1を備える本発明のパワーコンディショナ
２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１1の出力電圧の振動を回
避できる結果、従来例のように回路素子保護のために運
転を停止するという事態を避けることができ、高効率の
発電が可能となる。
【００６０】（実施の形態３）図３は、本発明の実施の
形態３のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図であり、図２の
実施の形態２に対応する部分には、同一の参照符号を付
す。
形態３のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図であり、図２の
実施の形態２に対応する部分には、同一の参照符号を付
す。
【００６１】上述の各実施の形態では、ゲイン交点周波
数におけるゲインを可変することによってゲイン交点周
波数が、位相補償の周波数からずれるのを回避して出力
電圧ＶOが振動するのを防止するように構成したけれど
も、この実施の形態では、ゲイン交点周波数のずれに応
じて位相補償する周波数を可変してゲイン交点周波数に
合わせるようにしている。
数におけるゲインを可変することによってゲイン交点周
波数が、位相補償の周波数からずれるのを回避して出力
電圧ＶOが振動するのを防止するように構成したけれど
も、この実施の形態では、ゲイン交点周波数のずれに応
じて位相補償する周波数を可変してゲイン交点周波数に
合わせるようにしている。
【００６２】このため、この実施の形態では、制御回路
１０1には、入力電圧Ｖｉをフィードバックし、この入
力電圧Ｖｉに応じて、位相補償する周波数を、ゲイン交
点周波数に合わせるように可変する周波数可変位相補償
回路１７を備えている。
１０1には、入力電圧Ｖｉをフィードバックし、この入
力電圧Ｖｉに応じて、位相補償する周波数を、ゲイン交
点周波数に合わせるように可変する周波数可変位相補償
回路１７を備えている。
【００６３】この周波数可変位相補償回路１７は、例え
ば図４に示されるように、複数のオペアンプ１８〜２
０、コンデンサ２１〜２３、抵抗２４，２５およびスイ
ッチ２６，２７を備えており、フィードバックされる入
力電圧Ｖｉによってスイッチ２６，２７を制御して容量
を可変して時定数を可変することにより、位相補償の周
波数を、ゲイン交点周波数のずれに対応させて可変し、
すなわち、位相補償の周波数をゲイン交点周波数に合わ
せるように可変し、これによって、ゲイン余裕または位
相余裕が減少するのを回避して出力電圧ＶOが振動する
のを防止するものである。
ば図４に示されるように、複数のオペアンプ１８〜２
０、コンデンサ２１〜２３、抵抗２４，２５およびスイ
ッチ２６，２７を備えており、フィードバックされる入
力電圧Ｖｉによってスイッチ２６，２７を制御して容量
を可変して時定数を可変することにより、位相補償の周
波数を、ゲイン交点周波数のずれに対応させて可変し、
すなわち、位相補償の周波数をゲイン交点周波数に合わ
せるように可変し、これによって、ゲイン余裕または位
相余裕が減少するのを回避して出力電圧ＶOが振動する
のを防止するものである。
【００６４】この実施の形態によれば、上述の実施の形
態１と同様に、ゲイン交点周波数が位相補償の周波数か
らずれるのを回避して出力電圧ＶOが振動するのを防止
することができ、これによって、広い入力電圧範囲で安
定な制御が可能となる。
態１と同様に、ゲイン交点周波数が位相補償の周波数か
らずれるのを回避して出力電圧ＶOが振動するのを防止
することができ、これによって、広い入力電圧範囲で安
定な制御が可能となる。
【００６５】また、この実施の形態のＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１2を備える本発明のパワーコンディショナ２は、
ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の振動を回避できる結
果、従来例のような回路素子の保護のための運転の停止
といった事態を避けることができ、高効率の発電が可能
となる。
ータ１2を備える本発明のパワーコンディショナ２は、
ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の振動を回避できる結
果、従来例のような回路素子の保護のための運転の停止
といった事態を避けることができ、高効率の発電が可能
となる。
【００６６】なお、周波数可変位相補償回路１７は、コ
ンデンサの容量に代えて抵抗値を可変してもよく、ある
いは、可変容量コンデンサでアナログ的に容量を可変し
てもよい。
ンデンサの容量に代えて抵抗値を可変してもよく、ある
いは、可変容量コンデンサでアナログ的に容量を可変し
てもよい。
【００６７】また、この実施の形態では、入力電圧Ｖｉ
をフィードバックして位相補償する周波数を可変したけ
れども、本発明の他の実施の形態として、入力電圧Ｖｉ
に代えて、上述の実施の形態２と同様にオフのデューテ
ィＤ’をフィードバックして位相補償する周波数を可変
してもよい。
をフィードバックして位相補償する周波数を可変したけ
れども、本発明の他の実施の形態として、入力電圧Ｖｉ
に代えて、上述の実施の形態２と同様にオフのデューテ
ィＤ’をフィードバックして位相補償する周波数を可変
してもよい。
【００６８】上述の実施の形態では、太陽光発電システ
ムに適用して説明したけれども、本発明のＤＣ／ＤＣコ
ンバータおよびパワーコンディショナは、かかる太陽光
発電システムに限るものではなく、他の分散型電源シス
テムなどにも適用できるのは勿論である。
ムに適用して説明したけれども、本発明のＤＣ／ＤＣコ
ンバータおよびパワーコンディショナは、かかる太陽光
発電システムに限るものではなく、他の分散型電源シス
テムなどにも適用できるのは勿論である。
【００６９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、入力電圧
あるいはデューティをフィードバックしてゲイン交点
（交さ）周波数におけるゲインの変化を打ち消すように
ゲインを可変するので、入力電圧あるいはデューティの
変化によってゲイン交点周波数が、位相補償の周波数か
らずれてゲイン余裕または位相余裕が減少するのを回避
して出力電圧が振動するのを防止し、広い入力電圧範囲
で安定な制御が可能となる。
あるいはデューティをフィードバックしてゲイン交点
（交さ）周波数におけるゲインの変化を打ち消すように
ゲインを可変するので、入力電圧あるいはデューティの
変化によってゲイン交点周波数が、位相補償の周波数か
らずれてゲイン余裕または位相余裕が減少するのを回避
して出力電圧が振動するのを防止し、広い入力電圧範囲
で安定な制御が可能となる。
【００７０】また、入力電圧あるいはデューティをフィ
ードバックして位相補償する周波数を、ゲイン交点周波
数に合わせるように可変するので、入力電圧あるいはデ
ューティの変化によってゲイン交点周波数が、位相補償
の周波数からずれてゲイン余裕または位相余裕が減少す
るのを回避して出力電圧が振動するのを防止し、広い入
力電圧範囲で安定な制御を可能としている。
ードバックして位相補償する周波数を、ゲイン交点周波
数に合わせるように可変するので、入力電圧あるいはデ
ューティの変化によってゲイン交点周波数が、位相補償
の周波数からずれてゲイン余裕または位相余裕が減少す
るのを回避して出力電圧が振動するのを防止し、広い入
力電圧範囲で安定な制御を可能としている。
【００７１】したがって、本発明に係るＤＣ／ＤＣコン
バータを用いた本発明のパワーコンディショナにおいて
は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の振動を回避でき
る結果、従来例のような回路素子保護のための運転の停
止といった事態を避けることができ、高効率の発電が可
能となり、特に、安価なアモルファス太陽電池を接続し
ても安定して発電できるので、今後の太陽光発電システ
ムの普及の見地から意義が大きいものである。
バータを用いた本発明のパワーコンディショナにおいて
は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の振動を回避でき
る結果、従来例のような回路素子保護のための運転の停
止といった事態を避けることができ、高効率の発電が可
能となり、特に、安価なアモルファス太陽電池を接続し
ても安定して発電できるので、今後の太陽光発電システ
ムの普及の見地から意義が大きいものである。
【図１】本発明の実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバ
ータの構成図である。
ータの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバ
ータの構成図である。
ータの構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係るＤＣ／ＤＣコンバ
ータの構成図である。
ータの構成図である。
【図４】図３の周波数可変位相補償回路の構成図であ
る。
る。
【図５】太陽光発電システムの構成図である。
【図６】パワーコンディショナの構成図である。
【図７】従来例のＤＣ／ＤＣコンバータの構成図であ
る。
る。
【図８】ゲイン交点周波数を示すボード線図である。
【図９】デューティの変化によるゲイン交点周波数のず
れを示す図である。
れを示す図である。
【図１０】入力電圧とデューティとの関係を示す図であ
る。
る。
【図１１】負荷抵抗とデューティとの関係を示す図であ
る。
る。
１，１0，１1，１2 ＤＣ／ＤＣコンバータ ２ パワーコンディショナ ６ スイッチング素子 １０ 制御回路 １１，１１1 ゲイン可変回路 １７ 周波数可変位相補償回路
Claims (5)
- 【請求項１】 スイッチング素子のオンオフのデューテ
ィを制御して出力電圧を調整するフィードバック制御回
路を備えるＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、 入力電圧または前記デューティに応じて、フィードバッ
クのゲインを可変するゲイン可変回路を備えることを特
徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項２】 スイッチング素子のオンオフのデューテ
ィを制御して出力電圧を調整するフィードバック制御回
路を備えるＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、 入力電圧または前記デューティに応じて、位相補償する
周波数を可変する周波数可変位相補償回路を備えること
を特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項３】 前記ゲイン可変回路は、ゲイン交点周波
数におけるゲインの変化を打ち消すようにゲインを可変
するものである請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項４】 前記周波数可変位相補償回路は、位相補
償する周波数を、ゲイン交点周波数に合わせるように可
変する請求項２記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項５】 前記請求項１ないし４のいずれかに記載
のＤＣ／ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータ
からの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と
を備えることを特徴とするパワーコンディショナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35488997A JP3418906B2 (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびパワーコンディショナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35488997A JP3418906B2 (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびパワーコンディショナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11187647A true JPH11187647A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3418906B2 JP3418906B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=18440601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35488997A Expired - Lifetime JP3418906B2 (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびパワーコンディショナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3418906B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004304960A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Tdk Corp | 電源装置及びその制御装置 |
| JP2005110468A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Seiko Instruments Inc | 昇降圧スイッチングレギュレータ制御回路及び昇降圧スイッチングレギュレータ |
| SG119293A1 (en) * | 2004-07-07 | 2006-02-28 | Seiko Instr Inc | DC-DC converter circuit |
| US7279870B2 (en) | 2005-10-25 | 2007-10-09 | Fujitsu Limited | DC-DC converter and method of controlling DC-DC converter |
| JP2010130856A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Fujitsu Microelectronics Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ及びｄｃ−ｄｃコンバータの制御回路 |
| JP2011041392A (ja) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | Tdk Corp | スイッチング電源装置、発電機および電力供給装置 |
| KR101186364B1 (ko) * | 2010-03-10 | 2012-09-26 | 오므론 가부시키가이샤 | 전력 변환 장치 및 파워 컨디셔너 |
| JP5368979B2 (ja) * | 2007-06-04 | 2013-12-18 | パナソニック株式会社 | 電源制御装置およびその電源制御装置を有するヒートポンプ装置 |
| JP2014053981A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | スイッチング電源 |
| EP4113808A1 (en) * | 2021-06-30 | 2023-01-04 | Delphi Technologies IP Limited | System and method for regulating output voltage level of a power conditioner |
-
1997
- 1997-12-24 JP JP35488997A patent/JP3418906B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
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| JP2005110468A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Seiko Instruments Inc | 昇降圧スイッチングレギュレータ制御回路及び昇降圧スイッチングレギュレータ |
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| US8618783B2 (en) | 2008-11-28 | 2013-12-31 | Spansion Llc | DC-DC converter with adaptive phase compensation controller |
| JP2010130856A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Fujitsu Microelectronics Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ及びｄｃ−ｄｃコンバータの制御回路 |
| US9252659B2 (en) | 2008-11-28 | 2016-02-02 | Cypress Semiconductor Corporation | DC-DC converter with adaptive phase compensation controller |
| JP2011041392A (ja) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | Tdk Corp | スイッチング電源装置、発電機および電力供給装置 |
| KR101186364B1 (ko) * | 2010-03-10 | 2012-09-26 | 오므론 가부시키가이샤 | 전력 변환 장치 및 파워 컨디셔너 |
| US8462526B2 (en) | 2010-03-10 | 2013-06-11 | Omron Corporation | DC/AC chopper type power converter for non-insulated type power conditioner with gain calibration of measuring circuit |
| JP2014053981A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | スイッチング電源 |
| EP4113808A1 (en) * | 2021-06-30 | 2023-01-04 | Delphi Technologies IP Limited | System and method for regulating output voltage level of a power conditioner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3418906B2 (ja) | 2003-06-23 |
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