(57)【要約】電力供給システム（１）は、垂下特性を持つ交流発電機（２）と、交流発電機（２）の交流出力を直流に変換する整流部（３）と、交流発電機（２）から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷（５）と、整流部（３）と負荷（５）との間に設けられた制御部（４）とから構成され、制御部（４）は交流発電機（２）の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機（２）を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂下特性を持つ交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、前記交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、前記整流部と前記負荷との間に設けられた制御部とから構成され、前記制御部は前記交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように前記交流発電機を制御する電力供給システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記交流発電機の出力電圧を前記負荷の電圧から出発し、時間の経過とともに前記交流発電機の出力電圧および出力電力が増加し、一定の電圧に収束するように制御する請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記交流発電機の出力電圧を０Ｖから出発し、時間の経過とともに前記交流発電機の出力電圧および出力電力が増加し、一定の電圧に収束するように制御する請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記交流発電機の出力電圧を前記制御部の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御する請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記整流部の出力電圧を低下させて前記負荷に供給する直流電圧変換部を備え、前記直流電圧変換部の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御する請求項１、請求項２または請求項４の何れか１項に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記整流部の出力電圧を上昇させて前記負荷に供給する直流電圧変換部を備え、前記直流電圧変換部の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御する請求項１、請求項３または請求項４の何れか１項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記整流部の出力電圧を低下もしくは上昇させて前記負荷に供給する直流電圧変換部を備え、前記直流電圧変換部の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御する請求項１、請求項３または請求項４の何れか１項に記載の電力供給システム。
【請求項８】
垂下特性を持つ交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、前記交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、前記整流部と前記負荷との間に設けられた制御部とから構成され、前記制御部は、前記交流発電機の運転状態に対応する出力電圧と出力電力の関係を記憶している制御回路を備え、前記交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックして、前記交流発電機の運転状態における前記交流発電機の出力電圧と出力電力の関係を予測して、前記交流発電機の出力電圧を、前記負荷の負荷電力が前記交流発電機の運転状態における前記交流発電機の最大出力電力より小さいときは、前記負荷の負荷電力と前記交流発電機の出力電力が等しくなる電圧から出発し、前記負荷の負荷電力が前記交流発電機の運転状態における前記交流発電機の最大出力電力より高いときは、前記交流発電機の出力電力が最大となる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御する電力供給システム。
【請求項９】
前記交流発電機の運転状態を表すパラメータは、前記交流発電機の回転数である請求項８に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
前記交流発電機の運転状態を表すパラメータは、前記交流発電機の界磁電流である請求項８に記載の電力供給システム。
【請求項１１】
垂下特性を持つ交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、前記交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、前記整流部と前記負荷との間に設けられた制御部とから構成され、前記制御部は、前記交流発電機の発電機情報を制御回路に記憶し、前記交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックすることで、前記交流発電機の最大出力電力となる電圧Ｖｍを求め、前記発電機の出力電圧をこの電圧Ｖｍ以下の電圧の範囲内で、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御する電力供給システム。
【請求項１２】
前記制御部は、前記整流部の出力電圧を低下させて前記負荷に供給する直流電圧変換部を備え、前記交流発電機の出力電圧を前記負荷の電圧から出発し、前記直流電圧変換部の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御する請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１３】
前記制御部は、前記整流部の出力電圧を上昇させて前記負荷に供給する直流電圧変換部を備え、前記交流発電機の出力電圧を０Ｖから出発し、前記直流電圧変換部の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御する請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１４】
前記制御部は、前記整流部の出力電圧を低下もしくは上昇させて前記負荷に供給する直流電圧変換部を備え、前記交流発電機の出力電圧を０Ｖから出発し、前記直流電圧変換部の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御する請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流発電機によって発電される電力を、蓄電デバイスを有する負荷に供給する電力供給システムに関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
交流発電機が発電した電力を、蓄電デバイスを有する負荷に供給する電力供給システムにおいて、負荷の増加に伴い出力電圧が減少して出力電力が増加し、最大電力動作点で最大となり、さらに出力電圧を減少させると出力電力が減少する垂下特性を有する交流発電機と、交流発電機の出力電圧を調節する制御部としてＤＣ／ＤＣコンバータを備え、交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電流よりも低電流側、すなわち最大電力動作点に対応する出力電圧よりも高電圧側で交流発電機が動作するように制御する電力供給システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。    
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１１５６２９号公報（段落［００１４］〜［００２０］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１開示の電力供給システムでは、第１の課題として、負荷無限大に対応する交流発電機が出力しうる最大電圧から出発し、最大電力動作点に対応する出力電圧よりも高電圧側で交流発電機が動作するように制御していたため、制御部の入力電圧は交流発電機が出力しうる最大電圧まで対応しなければならないとの問題点があった。
また、第２の課題として、必ず交流発電機の開放電圧から連続的に制御部の入力電圧を変化させているため収束に時間がかかり、常に電力比較をしながら制御を行っており、電力比較を行うためには交流発電機のリップル電流をローパスフィルタなどで取り除かなければならず、負荷変動に対する制御部の入力電圧の応答性を上げることができないという問題点があった。  【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、制御部の入力電圧を低くするために、交流発電機の出力電圧を低く抑えることができる電力供給システムを提供すること、もしくは制御部の入力電圧の収束が早い電力供給システムを提供すること、もしくは負荷変動に対する制御部の入力電圧の応答性を上げることを目的とする。    
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機を制御するものである。 【０００７】
この発明に係る電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は、交流発電機の運転状態に対応する出力電圧と出力電力の関係を記憶している制御回路を備え、交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックして、交流発電機の運転状態における交流発電機の出力電圧と出力電力の関係を予測して、交流発電機の出力電圧を、負荷の負荷電力が交流発電機の運転状態における交流発電機の最大出力電力より小さいときは、負荷の負荷電力と交流発電機の出力電力が等しくなる電圧から出発し、負荷の負荷電力が交流発電機の運転状態における交流発電機の最大出力電力より高いときは、交流発電機の出力電力が最大となる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように交流発電機を制御するものである。【０００８】
この発明に係る電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は、交流発電機の発電機情報を制御回路に記憶し、交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックすることで、交流発電機の最大出力電力となる電圧Ｖｍを求め、発電機の出力電圧をこの電圧Ｖｍ以下の電圧の範囲内で、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように交流発電機を制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機を制御するものであるため、交流発電機の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる。 【００１０】
この発明に係る電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は、交流発電機の運転状態に対応する出力電圧と出力電力の関係を記憶している制御回路を備え、交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックして、交流発電機の運転状態における交流発電機の出力電圧と出力電力の関係を予測して、交流発電機の出力電圧を、負荷の負荷電力が交流発電機の運転状態における交流発電機の最大出力電力より小さいときは、負荷の負荷電力と交流発電機の出力電力が等しくなる電圧から出発し、負荷の負荷電力が交流発電機の運転状態における交流発電機の最大出力電力より高いときは、交流発電機の出力電力が最大となる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように交流発電機を制御するものであるため、制御部の最低電圧や最大電圧以外の電圧からも制御を開始できるので、収束点に近い電圧から制御を開始して、収束までの時間を短くすることができる。【００１１】
この発明に係る電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は、交流発電機の発電機情報を制御回路に記憶し、交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックすることで、交流発電機の最大出力電力となる電圧Ｖｍを求め、発電機の出力電圧をこの電圧Ｖｍ以下の電圧の範囲内で、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように交流発電機を制御するものであるため、負荷変動に対する制御部の入力電圧の応答性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１の電力供給システムに係るシステム構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の電力供給システムに係る交流発電機の出力電圧−出力電力特性図である。
【図３】この発明の実施の形態１の電力供給システムに係る制御部の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１の電力供給システムに係る制御部の制御フローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２の電力供給システムに係る制御部の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３の電力供給システムに係る制御部の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４の電力供給システムに係る制御部の制御フローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態７の電力供給システムに係るシステム構成図である。
【図９】この発明の実施の形態７の電力供給システムに係る交流発電機の出力電圧−出力電力特性図である。
【図１０】この発明の実施の形態７の電力供給システムに係る制御部の制御フローチャート（前半部）である。
【図１１】この発明の実施の形態７の電力供給システムに係る制御部の制御フローチャート（後半部）である。
【図１２】この発明の実施の形態１０の電力供給システムに係る交流発電機の出力電圧−出力電力特性図である。
【図１３】この発明の実施の形態１０の電力供給システムに係る制御部の制御フローチャート（前半部）である。
【図１４】この発明の実施の形態１０の電力供給システムに係る制御部の制御フローチャート（後半部）である。
【図１５】この発明の実施の形態１３の電力供給システムに係る制御部の制御フローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態１６の電力供給システムに係る制御部の制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
実施の形態１は、蓄電デバイスを有する負荷と、負荷に発電する電力を供給する垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で交流発電機が動作するように制御する制御部を備えた電力供給システムに関するものである。
以下、本願発明の実施の形態１の構成、動作について、電力供給システムのシステム構成図である図１、交流発電機の出力電圧−出力電力特性図である図２、制御部の構成図である図３、制御部の制御フローチャートである図４に基づいて説明する。
【００１４】
まず、本願発明の実施の形態１に係る電力供給システム１の構成について、図１のシステム構成図に基づいて説明する。
電力供給システム１は、交流発電機２と、交流発電機２の交流出力を直流に変換するための整流部３と、この整流部３の出力の直流を調整し蓄電デバイスを有する負荷５へ供給するための制御部４から構成されている。ここで、制御部４の入力電圧をＶｉｎ、出力電圧をＶｏｕｔと定義する。
交流発電機２は、出力電圧と出力電力に関して、図２の垂下特性を有する。すなわち、交流発電機２は、負荷の増加に伴い出力電圧が減少して（Ｖ４→Ｖ３→Ｖ２）出力電力が増加し、出力電圧Ｖ２で最大電力動作点の最大電力（Ｐｍａｘ）となり、さらに出力電圧を減少させると（Ｖ２→Ｖ１）出力電力が減少する特性を有する。
また、実施の形態１では、制御部４の入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を調整する直流電圧変換部として、例えばＤＣ／ＤＣコンバータを想定している。
【００１５】
実施の形態１においては、制御部４の直流電圧変換部の例として、図３に示す降圧チョッパ１２と制御回路１３から構成される制御部１１を使用する。
降圧チョッパ１２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１（以降、トランジスタという）、ダイオードＤ１、コイルＬ１およびコンデンサＣ１、Ｃ２から構成される。
また、降圧チョッパ１２の出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流Ｉｏｕｔは制御回路１３に入力されており、降圧チョッパ１２の出力電力ＰｏｕｔはＶｏｕｔ×Ｉｏｕｔで計算できる。
【００１６】
降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（１）で表せる。
Ｖｉｎ＝（Ｔ／ｔｏｎ）Ｖｏｕｔ        （１）
【００１７】
実施の形態１において、降圧チョッパ１２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
ここで、ｔｍｉｎは、後述するが、ｔｏｎが取り得る下限値である。
【００１８】
次に、本願発明の実施の形態１に係る電力供給システム１の動作、機能について図４のフローチャートを用いて説明する。
なお、説明および図を簡潔にするため、降圧チョッパ１２の入力電圧ＶｉｎはＶｉｎ、出力電圧ＶｏｕｔはＶｏｕｔ、出力電流ＩｏｕｔはＩｏｕｔ、出力電力ＰｏｕｔはＰｏｕｔ、駆動周期ＴをＴと適時記載する。
降圧チョッパ１２の出力電圧Ｖｏｕｔの目標電圧をＶｒｅｆとし、Ｐｏｕｔの１制御周期前のＰｏｕｔをＰｏｕｔ−１と定義する。
【００１９】
ステップＳ１では、ｔｏｎにＴを代入している。これによって、式（１）によりＶｉｎが降圧チョッパ１２で制御できる最低の電圧であるＶｏｕｔからスタートする。ステップＳ１からステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、ＶｏｕｔとＩｏｕｔを取得し、ステップＳ３で降圧チョッパ１２の出力電力Ｐｏｕｔを算出している。Ｐｏｕｔは、交流発電機２の出力電力とほぼ同じ値である。ステップＳ３からステップＳ４に進む。
【００２０】
ステップＳ４では、Ｐｏｕｔと１制御周期前のＰｏｕｔであるＰｏｕｔ−１との大小を比較している。Ｐｏｕｔ−１よりＰｏｕｔが大きかった場合、ステップＳ５に進み、ＰｏｕｔよりＰｏｕｔ−１が大きかった場合、ステップＳ６に進む。
ステップＳ５とステップＳ６では、どちらも前回の制御周期でｔｏｎを短くしたかどうかを判定している。
ここで、ｔｄｏｗｎが１のときは、前回ｔｏｎを短くしている。ｔｄｏｗｎが０のときは、前回ｔｏｎを長くしている。
【００２１】
ステップＳ４でＰｏｕｔがＰｏｕｔ−１より大きく、ステップＳ５でｔｄｏｗｎ＝１、すなわち前回の制御周期でｔｏｎを短くした場合と、ステップＳ４でＰｏｕｔ−１がＰｏｕｔより大きく、ステップＳ６でｔｄｏｗｎ＝１ではない、すなわち前回の制御周期でｔｏｎを長くした場合は、Ｖｉｎが図２のＶ２より低い電圧で推移しているため、ステップＳ７に進む。
【００２２】
ステップＳ７では、ＶｏｕｔがＶｏｕｔの目標電圧Ｖｒｅｆよりも小さいかどうかを判定している。ＶｏｕｔがＶｒｅｆより小さい場合、Ｐｏｕｔを大きくするために、ステップＳ８に進む。ＶｏｕｔがＶｒｅｆより大きい場合、Ｐｏｕｔを小さくするために、ステップＳ９に進む。
【００２３】
ステップＳ４でＰｏｕｔがＰｏｕｔ−１より大きく、ステップＳ５でｔｄｏｗｎ＝１ではない、すなわち前回の制御周期でｔｏｎを長くした場合と、ステップＳ４でＰｏｕｔ−１がＰｏｕｔより大きく、ステップＳ６でｔｄｏｗｎ＝１すなわち前回の制御周期でｔｏｎを短くした場合は、Ｖｉｎが図２のＶ２より高い電圧で推移しているため、Ｖｉｎが図２のＶ２より低い電圧で推移するように、ステップＳ９に進む。
【００２４】
ステップＳ８では、ｔｏｎを短くしているため、Ｖｉｎは大きくなる。ステップＳ８からステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０では、ステップＳ８でｔｏｎを短くしたので、ｔｄｏｗｎに１を代入している。ステップＳ１０からステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、ｔｏｎがｔｏｎの下限値ｔｍｉｎより小さいかどうかを判定している。ｔｏｎに下限値を設けないと、Ｖｉｎは際限なく大きくなっていくため、この判定が必要である。
ｔｏｎがｔｍｉｎより短い場合、ステップＳ１４に進む。ｔｏｎがｔｍｉｎより長い場合、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１４では、ｔｏｎにｔｍｉｎを代入している。ステップＳ１４からステップＳ１６に進む。
【００２５】
ステップＳ９では、ｔｏｎを長くしている。これによって、Ｖｉｎは小さくなる。ステップＳ９からステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、ステップＳ９でｔｏｎを長くしたのでｔｄｏｗｎに０を代入している。ステップＳ１１からステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３では、ｔｏｎがＴより大きいかどうかを判定している。ｔｏｎに上限値を設けないと、ｔｏｎがＴより大きくなっていくので、ステップＳ１３を設ける必要がある。
ｔｏｎがＴより長い場合、ステップＳ１５に進む。ｔｏｎがＴより短い場合、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１５では、ｔｏｎにＴを代入している。ステップＳ１５からステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、Ｐｏｕｔ−１にＰｏｕｔを代入している。ステップＳ１６からステップＳ２に戻る。
【００２６】
ステップＳ７〜Ｓ９の処理を実行することで、制御部４の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御が行われるため、交流発電機２の出力電圧は、負荷５の電圧から出発し、図２のＶ２がＶｏｕｔ以上の場合、時間の経過とともに交流発電機２の出力電圧および出力電力が増加し、一定の電圧に収束する。
【００２７】
実施の形態１に係る電力供給システム１では、整流部３と制御部４を別の分離した構成として説明したが、整流部を制御部に含めた構成とすることもできる。
【００２８】
以上説明したように、実施の形態１に係る電力供給システム１では、制御部１１、すなわち降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎが、出力電圧Ｖｏｕｔから出発して、図２のＶ２がＶｏｕｔ以上の場合は、図２のＶ２以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。この場合、交流発電機２の出力電圧は、負荷５の電圧から出発し、時間の経過とともに交流発電機２の出力電圧および出力電力が増加し、一定の電圧に収束する。また、図２のＶ２がＶｏｕｔより小さい場合は、Ｖｏｕｔによって決まる出力電力を交流発電機２に発電させることができる。
したがって、実施の形態１に係る電力供給システム１は、制御部が交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機を制御するため、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【００２９】
また、実施の形態１に係る電力供給システム１では、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【００３０】
実施の形態２．
実施の形態２の電力供給システムは、昇圧チョッパを用いて制御部４を構成したものである。
【００３１】
実施の形態２に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態１に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図１である。
図５は、実施の形態２に係る電力供給システムの制御部の構成図である。図５において、図３と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
【００３２】
実施の形態２においては、制御部４の直流電圧変換部の例として、図５に示す昇圧チョッパ２２と制御回路２３から構成される制御部２１を使用する。
昇圧チョッパ２２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１（以降、トランジスタという）、ダイオードＤ１、コイルＬ１およびコンデンサＣ１、Ｃ２から構成される。
また、昇圧チョッパ２２の出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流Ｉｏｕｔは制御回路２３に入力されており、昇圧チョッパ２２の出力電力ＰｏｕｔはＶｏｕｔ×Ｉｏｕｔで計算できる。
【００３３】
昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（２）で表せる。
Ｖｉｎ＝（１−ｔｏｎ／Ｔ）Ｖｏｕｔ      （２）
【００３４】
実施の形態２において、昇圧チョッパ２２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【００３５】
本願発明の実施の形態２に係る電力供給システムは、実施の形態１で説明した図４のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態２に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
【００３６】
ステップＳ１では、ｔｏｎにＴを代入している。これによって、式（２）によりＶｉｎは０となり、昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎは０Ｖからスタートする。
ステップＳ２以降の説明は、実施の形態１と同じであり、ステップＳ７〜Ｓ９の処理を実行することで、制御部４の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御が行われるため、交流発電機２の出力電圧は、０Ｖから出発し、時間の経過とともに交流発電機２の出力電圧および出力電力が増加し、一定の電圧に収束する。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態２に係る電力供給システムでは、制御部２１、すなわち昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎが０Ｖから出発して、図２のＶ２以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに交流発電機２の出力電圧および出力電力が増加し、一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態２に係る電力供給システムは、制御部が交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機を制御するため、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【００３８】
また、実施の形態２に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より低い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【００３９】
実施の形態３．
実施の形態３の電力供給システムは、昇降圧チョッパを用いて制御部４を構成したものである。
【００４０】
実施の形態３に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態１に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図１である。
図６は、実施の形態３に係る電力供給システムの制御部の構成図である。図６において、図３と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
【００４１】
実施の形態３においては、制御部４の直流電圧変換部の例として、図６に示す昇降圧チョッパ３２と制御回路３３から構成される制御部３１を使用する。
昇降圧チョッパ３２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２（以降、トランジスタという）、ダイオードＤ１、Ｄ２、コイルＬ１およびコンデンサＣ１、Ｃ２から構成される。
昇降圧チョッパ３２においては、トランジスタＱ１、Ｑ２は同時にオンまたはオフするように制御される。
また、昇降圧チョッパ３２の出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流Ｉｏｕｔは制御回路３３に入力されており、昇降圧チョッパ３２の出力電力ＰｏｕｔはＶｏｕｔ×Ｉｏｕｔで計算できる。
【００４２】
昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎの関係は式（３）で表せる。
Ｖｉｎ＝（Ｔ／ｔｏｎ−１）Ｖｏｕｔ    （３）
【００４３】
実施の形態３において、昇降圧チョッパ３２を用いて、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【００４４】
本願発明の実施の形態３に係る電力供給システムは、実施の形態１で説明した図４のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態３に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
【００４５】
ステップＳ１では、ｔｏｎにＴを代入している。これによって、式（３）によりＶｉｎは０となり、昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎは０Ｖからスタートする。
ステップＳ２以降の説明は、実施の形態１と同じであり、ステップＳ７〜Ｓ９の処理を実行することで、制御部４の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御が行われるため、交流発電機２の出力電圧は、０Ｖから出発し、時間の経過とともに交流発電機２の出力電圧および出力電力が増加し、一定の電圧に収束する。
【００４６】
以上説明したように、実施の形態３に係る電力供給システムでは、制御部３１、すなわち昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎが０Ｖから出発して、図２のＶ２以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに交流発電機２の出力電圧および出力電力が増加し、一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態３に係る電力供給システムは、制御部が交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機を制御するため、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【００４７】
また、実施の形態３に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲と低い範囲の両方で調整できるため、設計の自由度が増すとともに蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【００４８】
実施の形態４．
実施の形態４の電力供給システムは、実施の形態１の電力供給システムと、制御部４の構成は同じであるが、制御開始時点において、降圧チョッパの入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔからではなく、制御部４の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発するものである。
【００４９】
実施の形態４に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態１に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図１である。また、制御部の構成図は図３であり、降圧チョッパ１２を使用する。
降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（１）で表せる。
【００５０】
実施の形態４において、降圧チョッパ１２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【００５１】
次に、本願発明の実施の形態４に係る電力供給システムの動作、機能について図７のフローチャートを用いて、実施の形態１〜３と異なる部分を中心に説明する。
なお、説明および図を簡潔にするため、降圧チョッパ１２の入力電圧ＶｉｎはＶｉｎ、出力電圧ＶｏｕｔはＶｏｕｔ、出力電流ＩｏｕｔはＩｏｕｔ、出力電力ＰｏｕｔはＰｏｕｔ、駆動周期ＴをＴと適時記載する。
降圧チョッパ１２の出力電圧Ｖｏｕｔの目標電圧をＶｒｅｆとし、Ｐｏｕｔの１制御周期前のＰｏｕｔをＰｏｕｔ−１と定義する。
【００５２】
図４のフローチャートと図７のフローチャートでは、以下の点が異なる。
図４のステップＳ１では、ｔｏｎの初期値としてＴを設定しているが、図７のステップＳ１７では、ｔｏｎの初期値にｔｓ１を代入している。ここで、ｔｓ１は式（１）のｔｏｎに代入して得られるＶｉｎが、図２のＶ４もしくは降圧チョッパの定格電圧より低い電圧になる時間に設定する。
また、図４のステップＳ５、ステップＳ６、およびステップＳ７の処理が図７では、ステップＳ５、ステップＳ６、ステップＳ７、およびステップＳ１８になっている。
【００５３】
ステップＳ１７では、ｔｏｎの初期値にｔｓ１を代入した後、ステップＳ２に進む。
次にステップＳ４からステップＳ８、またはステップＳ９までの流れについて説明する。
ステップＳ４でＰｏｕｔがＰｏｕｔ−１より大きく、ステップＳ５でｔｄｏｗｎ＝１であるか、またはステップＳ４でＰｏｕｔがＰｏｕｔ−１より小さく、ステップＳ６でｔｄｏｗｎ＝１ではない場合は、Ｖｉｎが図２のＶ２より低い電圧で降圧チョッパが動作している。このため、ステップＳ７でＶｏｕｔがＶｒｅｆより低い場合、Ｓ８に進みｔｏｎを短くして、Ｖｉｎを高くして交流発電機２の発電電力を上げるようにする。
逆に、ＶｏｕｔがＶｒｅｆより高い場合、Ｓ９に進みｔｏｎを長くして、Ｖｉｎを低くして交流発電機２の発電電力を下げるようにする。
【００５４】
ステップＳ４でＰｏｕｔがＰｏｕｔ−１より小さく、ステップＳ６でｔｄｏｗｎ＝１であるか、ステップＳ４でＰｏｕｔがＰｏｕｔ−１より大きく、ステップＳ５でｔｄｏｗｎ＝１ではない場合は、Ｖｉｎが図２のＶ２より高い電圧で降圧チョッパが動作している。このため、ステップＳ１８でＶｏｕｔがＶｒｅｆより低い場合、Ｓ９に進みｔｏｎを長くして、Ｖｉｎを高くして交流発電機２の発電電力を上げるようにする。
逆に、ＶｏｕｔがＶｒｅｆより高い場合、Ｓ８に進みｔｏｎを短くして、Ｖｉｎを低くして交流発電機２の発電電力を下げるようにする。その他のステップについては、図４のフローチャートと同じである。
【００５５】
ステップＳ７、Ｓ１８、Ｓ８〜Ｓ９の処理を実行することで、制御部４の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御が行われるため、交流発電機２の出力電圧は、制御部４の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
【００５６】
実施の形態４において、降圧チョッパ１２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、Ｖｉｎがｔｓ１を式（１）のｔｏｎに代入した値から出発して、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎ以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力のいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【００５７】
以上説明したように、実施の形態４に係る電力供給システムでは、制御部１１、すなわち降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎがｔｓ１を式（１）のｔｏｎに代入して得られる制御部４の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発して、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎ以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態４に係る電力供給システムは、制御部が交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機を制御するため、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【００５８】
また、実施の形態４に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【００５９】
実施の形態５．
実施の形態５の電力供給システムは、実施の形態２の電力供給システムと、制御部４の構成は同じであるが、制御開始時点において、昇圧チョッパの入力電圧Ｖｉｎが０Ｖからではなく、制御部４の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発するものである。
【００６０】
実施の形態５に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態２に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図１である。また、制御部の構成図は図５であり、昇圧チョッパ２２を使用する。
昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（２）で表せる。
【００６１】
実施の形態５において、昇圧チョッパ２２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【００６２】
本願発明の実施の形態５に係る電力供給システムは、実施の形態４で説明した図７のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態５に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態４と異なる部分のみ説明する。
【００６３】
図７のステップＳ１７では、ｔｏｎの初期値にｔｓ１を代入している。ここで、ｔｓ１は式（２）のｔｏｎに代入して得られるＶｉｎが、図２のＶ４もしくは昇圧チョッパの定格電圧より低い電圧になる時間に設定する。
その他のステップについては、実施の形態４と同じであり、交流発電機２の出力電圧は、制御部４の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
【００６４】
以上説明したように、実施の形態５に係る電力供給システムでは、制御部２１、すなわち昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎがｔｓ１を式（２）のｔｏｎに代入して得られる制御部４の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発して、図２のＶ２以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態４に係る電力供給システムは、制御部が交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機を制御するため、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【００６５】
また、実施の形態５に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より低い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【００６６】
実施の形態６．
実施の形態６の電力供給システムは、実施の形態３の電力供給システムと、制御部４の構成は同じであるが、制御開始時点において、昇降圧チョッパの入力電圧Ｖｉｎが０Ｖからではなく、制御部４の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発するものである。
【００６７】
実施の形態６に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態３に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図１である。また、制御部の構成図は図６であり、昇降圧チョッパ３２を使用する。
昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎの関係は式（３）で表せる。
【００６８】
実施の形態６において、昇降圧チョッパ３２を用いて、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【００６９】
本願発明の実施の形態６に係る電力供給システムは、実施の形態４で説明した図７のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態６に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態４と異なる部分のみ説明する。
【００７０】
図７のステップＳ１７では、ｔｏｎの初期値にｔｓ１を代入している。ここで、ｔｓ１は式（３）のｔｏｎに代入して得られるＶｉｎが、図２のＶ４もしくは昇降圧チョッパの定格電圧より低い電圧になる時間に設定する。
その他のステップについては、実施の形態４と同じであり、交流発電機２の出力電圧は、制御部４の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
【００７１】
以上説明したように、実施の形態６に係る電力供給システムでは、制御部３１、すなわち昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎがｔｓ１を式（３）のｔｏｎに代入して得られる制御部４の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発して、図２のＶ２以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態６に係る電力供給システムは、制御部が交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機を制御するため、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【００７２】
また、実施の形態６に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲と低い範囲の両方で調整できるため、設計の自由度が増すとともに蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【００７３】
実施の形態７．
実施の形態７は、交流発電機の運転状態（回転数ｒｐｍ）に対応する出力電圧−出力電力特性を予測することで、実施の形態４の電力供給システムよりも、交流発電機の運転状態を考慮した調整ができ、また負荷電力を取り込むことで、より制御部の入力電圧の収束を早めることができる電力供給システムに関するものである。
以下、本願発明の実施の形態７の構成、動作について、電力供給システムのシステム構成図である図８、交流発電機の運転状態を表す回転数をパラメータとした出力電圧−出力電力特性図である図９、制御部の制御フローチャートである図１０（前半部）および図１１（後半部）に基づいて説明する。なお、制御部の構成は実施の形態４で説明した図３と同じであり、降圧チョッパ１２を使用する。
【００７４】
まず、本願発明の実施の形態７に係る電力供給システム４１の構成について、図８のシステム構成図に基づいて説明する。図８において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
【００７５】
電力供給システム４１の構成が、電力供給システム１の構成と異なる点は、交流発電機２の回転数ｒｐｍと負荷５の負荷電力Ｐｌｏａｄが、制御回路４２に入力されていることである。
制御部４としては、降圧チョッパ１２を使用するため、降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（１）で表せる。
なお、図８の制御回路４２と図３の制御回路１３は統合して１つの制御回路としてもよいし、別々の制御回路としてもよい。
【００７６】
次に、交流発電機２の運転状態を表す回転数をパラメータとした出力電圧−出力電力特性図である図９について説明する。図９において、特性曲線Ｒ１は低速回転時、特性曲線Ｒ２は中速回転時、Ｒ３は高速回転時の出力電圧−出力電力特性を示す。
最大電力となる電圧および出力電力が０になる開放電圧は、低速回転時の方が高速回転時に比べて、低電圧側に移動し、最大電力も小さくなる。
【００７７】
実施の形態７において、降圧チョッパ１２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【００７８】
次に、本願発明の実施の形態７に係る電力供給システム４１の動作、機能について図１０、図１１のフローチャートを用いて、図７のフローチャートとの差異を中心に説明する。
なお、説明および図を簡潔にするため、降圧チョッパ１２の入力電圧ＶｉｎはＶｉｎ、出力電圧ＶｏｕｔはＶｏｕｔ、出力電流ＩｏｕｔはＩｏｕｔ、出力電力ＰｏｕｔはＰｏｕｔ、駆動周期ＴをＴ、交流発電機２の回転数ｒｐｍをｒｐｍ、負荷５の負荷電力ＰｌｏａｄをＰｌｏａｄと適時記載する。また、降圧チョッパ１２の出力電圧Ｖｏｕｔの目標電圧をＶｒｅｆとし、Ｐｏｕｔの１制御周期前のＰｏｕｔをＰｏｕｔ−１と定義する。
【００７９】
図１０、図１１のフローチャートにおいて、図７のフローチャートにないステップは、ステップＳ１９からステップＳ２８である。
ステップＳ１９では、交流発電機２の回転数ｒｐｍと負荷電力Ｐｌｏａｄを取得する。負荷５は蓄電デバイスを有するため、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄは、必ずしも一致しないため、負荷電力Ｐｌｏａｄを取得する。
ステップＳ２０では、交流発電機２の回転数ｒｐｍにおける出力電圧−出力電力特性を予測する。このとき、制御回路４２には、交流発電機２の運転状態を表す回転数ｒｐｍと出力電圧−出力電力特性の関係を算出できる計算式等を記憶しているものとする。
【００８０】
ステップＳ２１では、負荷電力Ｐｌｏａｄが回転数ｒｐｍにおける発電できる最大電力Ｐｍａｘより小さいかどうかを判定する。負荷電力Ｐｌｏａｄが回転数ｒｐｍにおける発電できる最大電力Ｐｍａｘより小さい場合、ステップＳ２２に進む。負荷電力Ｐｌｏａｄが回転数ｒｐｍにおける発電できる最大電力Ｐｍａｘより大きい場合、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２２では、ステップＳ２０で予測した交流発電機２の回転数ｒｐｍにおける出力電圧−出力電力特性から、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎを算出する。ステップＳ２２からステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３では、ステップＳ２１で求めた制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎを式（１）に代入して、トランジスタＱ１のオン時間ｔｓ２を算出する。ステップＳ２３からステップＳ２６に進む。
ステップＳ２４では、ステップＳ２０で予測した交流発電機２の回転数ｒｐｍにおける出力電圧−出力電力特性から、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎを算出する。ステップＳ２４からステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で求めた制御部４の出力電力ＰｏｕｔとＰｍａｘが等しくなるＶｉｎを式（１）に代入して、トランジスタＱ１のオン時間ｔｓ２を算出する。ステップＳ２５からステップＳ２６に進む。
【００８１】
ステップＳ２６では、ｔｓ２がｔｍｉｎより大きいかどうかを判別する。ｔｓ２がｔｍｉｎより大きい場合、ステップＳ２７に進む。ｔｓ２がｔｍｉｎより小さい場合、ステップＳ２８に進む。
ステップＳ２７では、ｔｏｎにｔｓ２を代入している。ステップＳ２７からステップＳ２に進む。
ステップＳ２８では、ｔｏｎにｔｍｉｎを代入している。ステップＳ２８からステップＳ２に進む。
【００８２】
以上説明した各ステップの処理により、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎとなるｔｓ２からスタートさせることができる。
その後は、図７のフローチャートと同じであり、交流発電機２の出力電圧は、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
【００８３】
以上説明したように、実施の形態７に係る電力供給システムでは、制御部１１、すなわち降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎが制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎの電圧から出発して、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎ以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態７に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【００８４】
また、実施の形態７に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の出力電圧に対する出力電力の特性を予測し、制御部の最低電圧や最大電圧以外の電圧からも制御を開始できるので、収束点に近い電圧から制御を開始して、収束までの時間を短くすることができる。具体的には、実施の形態７に係る電力供給システムでは、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎの電圧から出発しているため、Ｖｉｎの収束を早くできる効果がある。
【００８５】
さらに、実施の形態７に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【００８６】
なお、実施の形態７に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【００８７】
実施の形態８．
実施の形態８は、交流発電機の運転状態（回転数ｒｐｍ）に対応する出力電圧−出力電力特性を予測することで、実施の形態５の電力供給システムよりも、運転状態を考慮した調整ができ、また負荷電力を取り込むことで、より制御部の入力電圧の収束を早めることができる電力供給システムに関するものである。
【００８８】
実施の形態８に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態５に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図８である。また、制御部の構成図は図５であり、昇圧チョッパ２２を使用する。
昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（２）で表せる。
【００８９】
実施の形態８において、昇圧チョッパ２２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【００９０】
本願発明の実施の形態８に係る電力供給システムは、実施の形態７で説明した図１０、図１１のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態８に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態７と異なる部分のみ説明する。
【００９１】
ステップＳ２３で、ステップＳ２１で求めた制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎを式（２）に代入して、トランジスタＱ１のオン時間ｔｓ２を算出する。
また、ステップＳ２５では、ステップＳ２４で求めた制御部４の出力電力ＰｏｕｔとＰｍａｘが等しくなるＶｉｎを式（２）に代入して、トランジスタＱ１のオン時間ｔｓ２を算出する。
その他のステップについては、実施の形態７と同じであり、交流発電機２の出力電圧は、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
【００９２】
以上説明したように、実施の形態８に係る電力供給システムでは、制御部２１、すなわち昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎが制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるｔｓ２から出発して、最大電力となる電圧（図２のＶ２に相当）以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態８に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【００９３】
また、実施の形態８に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の出力電圧に対する出力電力の特性を予測し、制御部の最低電圧や最大電圧以外の電圧からも制御を開始できるので、収束点に近い電圧から制御を開始して、収束までの時間を短くすることができる。具体的には、実施の形態８に係る電力供給システムでは、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎの電圧から出発しているため、Ｖｉｎの収束を早くできる効果がある。
【００９４】
さらに、実施の形態８に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より低い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【００９５】
なお、実施の形態８に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【００９６】
実施の形態９．
実施の形態９は、交流発電機の運転状況（回転数ｒｐｍ）に対応する出力電圧−出力電力特性を予測することで、実施の形態６の電力供給システムよりも、発電機の運転状況を考慮した調整ができ、また負荷電力を取り込むことで、より制御部の入力電圧の収束を早めることができる電力供給システムに関するものである。
【００９７】
実施の形態９に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態６に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図８である。また、制御部の構成図は図６であり、昇降圧チョッパ３２を使用する。
昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（３）で表せる。
【００９８】
実施の形態９において、昇降圧チョッパ３２を用いて、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【００９９】
本願発明の実施の形態９に係る電力供給システムは、実施の形態７で説明した図１０、図１１のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態９に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態７と異なる部分のみ説明する。
【０１００】
ステップＳ２３で、ステップＳ２１で求めた制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎを式（３）に代入して、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｓ２を算出する。
また、ステップＳ２５では、ステップＳ２４で求めた制御部４の出力電力ＰｏｕｔとＰｍａｘが等しくなるＶｉｎを式（３）に代入して、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｓ２を算出する。
その他のステップについては、実施の形態７と同じであり、交流発電機２の出力電圧は、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
【０１０１】
以上説明したように、実施の形態９に係る電力供給システムでは、制御部３１、すなわち昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎが制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるｔｓ２から出発して、最大電力となる電圧（図２のＶ２に相当）以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態９に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【０１０２】
また、実施の形態９に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の出力電圧に対する出力電力の特性を予測し、制御部の最低電圧や最大電圧以外の電圧からも制御を開始できるので、収束点に近い電圧から制御を開始して、収束までの時間を短くすることができる。具体的には、実施の形態９に係る電力供給システムでは、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎの電圧から出発しているため、Ｖｉｎの収束を早くできる効果がある。
【０１０３】
さらに、実施の形態９に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲と低い範囲の両方で調整できるため、設計の自由度が増すとともに蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【０１０４】
なお、実施の形態９に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【０１０５】
実施の形態１０．
実施の形態１０は、交流発電機の運転状態を表す回転数ｒｐｍに加えて、さらに界磁電流Ｉｆを制御部に取り込むことで、界磁電流が必要な交流発電機であるオルタネータにも対応できる制御部に降圧チョッパを使用した電力供給システムに関するものである。
【０１０６】
以下、本願発明の実施の形態１０の構成、動作について、電力供給システムのシステム構成図である図８、交流発電機の界磁電流をパラメータとした出力電圧−出力電力特性図である図１２、制御部の制御フローチャートである図１３（前半部）および図１４（後半部）に基づいて説明する。なお、制御部の構成は実施の形態７で説明した図３と同じであり、降圧チョッパ１２を使用する。
【０１０７】
まず、本願発明の実施の形態１０に係る電力供給システムの構成は、実施の形態７のシステム構成（図８）と同じである。
【０１０８】
実施の形態７では、交流発電機２から運転状態を表す回転数ｒｐｍが制御回路４２に入力されていたが、本実施の形態１０では、交流発電機２から運転状態を表す回転数ｒｐｍに加えて、さらに界磁電流Ｉｆが制御回路４２に入力されている。
なお、本実施の形態１０では、交流発電機２として、界磁電流が必要な交流発電機であるオルタネータを想定している。
制御部４としては、降圧チョッパ１２を使用するため、降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（１）で表せる。
【０１０９】
次に、交流発電機２の運転状態を表す界磁電流をパラメータとした出力電圧−出力電力特性図である図１２について説明する。図１２において、特性曲線Ｆ１は界磁電流小時、Ｆ２は界磁電流大時の出力電圧−出力電力特性を示す。
最大電力となる電圧、出力電力が０になる開放電圧は、界磁電流の大きさで変化しないが、交流発電機２が発電できる最大電力は、界磁電流が小さい場合、界磁電流が大きい場合に比較して小さくなる。
【０１１０】
実施の形態１０において、降圧チョッパ１２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【０１１１】
次に、本願発明の実施の形態１０に係る電力供給システム４１の動作、機能について図１３、図１４のフローチャートを用いて、図１０、図１１のフローチャートとの差異を中心に説明する。
なお、説明および図を簡潔にするため、降圧チョッパ１２の入力電圧ＶｉｎはＶｉｎ、出力電圧ＶｏｕｔはＶｏｕｔ、出力電流ＩｏｕｔはＩｏｕｔ、出力電力ＰｏｕｔはＰｏｕｔ、駆動周期ＴをＴ、交流発電機２の回転数ｒｐｍをｒｐｍ、負荷５の負荷電力ＰｌｏａｄをＰｌｏａｄと適時記載する。また、降圧チョッパ１２の出力電圧Ｖｏｕｔの目標電圧をＶｒｅｆとし、Ｐｏｕｔの１制御周期前のＰｏｕｔをＰｏｕｔ−１と定義する。
【０１１２】
図１３、図１４のフローチャートにおいて、図１０、図１１のフローチャートとの違いは、図１０、図１１のステップＳ１９、Ｓ２０が図１３、図１４のステップＳ２９、Ｓ３０に代わったことである。
ステップＳ２９では、交流発電機２の回転数ｒｐｍと負荷５の負荷電力Ｐｌｏａｄに加えて、交流発電機２の界磁電流Ｉｆも一緒に取得している。
また、ステップＳ３０では、交流発電機２の回転数ｒｐｍに加えて、交流発電機２の界磁電流Ｉｆも含めて交流発電機２の出力電圧−出力電力特性を予測している。
なお、制御回路４２には、交流発電機２の回転数ｒｐｍおよび界磁電流Ｉｆと出力電圧−出力電力特性の関係を算出できる計算式等を記憶しているものとする。
ステップＳ２９、Ｓ３０以外、図１０、図１１のフローチャートの各ステップの処理と変わらず、交流発電機２の出力電圧は、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
ステップＳ２３やステップＳ２５でｔｓ２を算出するときは、式（１）を使用しており、これにより、界磁電流を必要とする交流発電機２においても制御部４の入力電圧Ｖｉｎの収束を早くすることができる。
【０１１３】
以上説明したように、実施の形態１０に係る電力供給システムでは、制御部１１、すなわち降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎが制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるｔｓ２から出発して、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎ以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態１０に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【０１１４】
また、実施の形態１０に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の出力電圧に対する出力電力の特性を予測し、制御部の最低電圧や最大電圧以外の電圧からも制御を開始できるので、収束点に近い電圧から制御を開始して、収束までの時間を短くすることができる。具体的には、実施の形態１０に係る電力供給システムでは、交流発電機２が界磁電流を必要とするオルタネータに対しても適用可能であり、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎの電圧から出発しているため、Ｖｉｎの収束を早くできる効果がある。
【０１１５】
さらに、実施の形態１０に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【０１１６】
なお、実施の形態１０に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【０１１７】
実施の形態１１．
実施の形態１１は、交流発電機の運転状態を表す回転数ｒｐｍに加えて、さらに界磁電流Ｉｆを制御部に取り込むことで、界磁電流が必要な交流発電機であるオルタネータにも対応できる制御部に昇圧チョッパを使用した電力供給システムに関するものである。
【０１１８】
実施の形態１１に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態１０に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図８である。また、制御部の構成は、実施の形態８と同じ図５であり、昇圧チョッパ２２を使用する。
昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（２）で表せる。
【０１１９】
実施の形態１１において、昇圧チョッパ２２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【０１２０】
本願発明の実施の形態１１に係る電力供給システムは、実施の形態１０で説明した図１３、図１４のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態１１に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態１０と異なる部分のみ説明する。
【０１２１】
ステップＳ２３やステップＳ２５でｔｓ２を算出するときは、式（２）を使用しており、これにより、界磁電流を必要とする交流発電機２においても制御部４の入力電圧Ｖｉｎの収束を早くすることができる。
これ以外は、実施の形態１０のフローチャートの各ステップの処理と変わらず、交流発電機２の出力電圧は、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
【０１２２】
以上説明したように、実施の形態１１に係る電力供給システムでは、制御部２１、すなわち昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎが制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるｔｓ２から出発して、最大電力となる電圧（図２のＶ２に相当）以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態１１に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【０１２３】
また、実施の形態１１に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の出力電圧に対する出力電力の特性を予測し、制御部の最低電圧や最大電圧以外の電圧からも制御を開始できるので、収束点に近い電圧から制御を開始して、収束までの時間を短くすることができる。具体的には、実施の形態１１に係る電力供給システムでは、交流発電機２が界磁電流を必要とするオルタネータに対しても適用可能であり、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎの電圧から出発しているため、Ｖｉｎの収束を早くできる効果がある。
【０１２４】
さらに、実施の形態１１に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より低い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【０１２５】
なお、実施の形態１１に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【０１２６】
実施の形態１２．
実施の形態１２は、交流発電機の運転状態を表す回転数ｒｐｍに加えて、さらに界磁電流Ｉｆを制御部に取り込むことで、界磁電流が必要な交流発電機であるオルタネータにも対応できる制御部に昇降圧チョッパを使用した電力供給システムに関するものである。
【０１２７】
実施の形態１２に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態１０に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図８である。また、制御部の構成は、実施の形態９と同じ図６であり、昇降圧チョッパ３２を使用する。
昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎの関係は式（３）で表せる。
【０１２８】
実施の形態１２において、昇降圧チョッパ３２を用いて、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【０１２９】
本願発明の実施の形態１２に係る電力供給システムは、実施の形態１０で説明した図１３、図１４のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態１２に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態１０と異なる部分のみ説明する。
【０１３０】
ステップＳ２３やステップＳ２５でｔｓ２を算出するときは、式（３）を使用しており、これにより、界磁電流を必要とする交流発電機２においても制御部４の入力電圧Ｖｉｎの収束を早くすることができる。
これ以外は、実施の形態１０のフローチャートの各ステップの処理と変わらず、交流発電機２の出力電圧は、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
【０１３１】
以上説明したように、実施の形態１２に係る電力供給システムでは、制御部３１、すなわち昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎが制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるｔｓ２から出発して、最大電力となる電圧（図２のＶ２に相当）以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態１２に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【０１３２】
また、実施の形態１２に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の出力電圧に対する出力電力の特性を予測し、制御部の最低電圧や最大電圧以外の電圧からも制御を開始できるので、収束点に近い電圧から制御を開始して、収束までの時間を短くすることができる。具体的には、実施の形態１２に係る電力供給システムでは、交流発電機２が界磁電流を必要とするオルタネータに対しても適用可能であり、制御部４の出力電力Ｐｏｕｔと負荷電力Ｐｌｏａｄが等しくなるＶｉｎの電圧から出発しているため、Ｖｉｎの収束を早くできる効果がある。
【０１３３】
さらに、実施の形態１２に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲と低い範囲の両方で調整できるため、設計の自由度が増すとともに、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【０１３４】
なお、実施の形態１２に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【０１３５】
実施の形態１３．
実施の形態１３は、交流発電機の発電機情報から最大出力電力となる電圧を求めて、この電圧に基づき制御を行う制御部に降圧チョッパを使用した電力供給システムに関するものである。
以下、本願発明の実施の形態１３の構成、動作について、電力供給システムのシステム構成図である図８、制御部の制御フローチャートである図１５に基づいて説明する。なお、制御部の構成は実施の形態７で説明した図３と同じであり、降圧チョッパ１２を使用する。
【０１３６】
実施の形態１０では、交流発電機２から運転状態を表す回転数ｒｐｍが制御回路４２に入力されていたが、本実施の形態１３では、交流発電機２の発電機情報である極対数、誘起電圧定数を制御部４にあらかじめ記憶しておき、さらに交流発電機２から運転状態を表す発電機情報である回転数ｒｐｍが制御回路４２に入力されている。  
制御部４としては、降圧チョッパ１２を使用するため、降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（１）で表せる。
【０１３７】
交流発電機は、回転数、誘起電圧定数、極対数の発電機情報があれば、交流発電機２の最大出力電力となる電圧を計算で求めることができる。ただし、温度や固体ばらつきなどの影響で交流発電機２の最大出力電力となる電圧の計算値と実際の値に若干のずれは生じる。
なお、 本実施の形態１３では、交流発電機の最大出力電力となる電圧を計算する発電機情報として、回転数、誘起電圧定数、極対数を使用しているが、他の発電機情報を使用してもよい。
【０１３８】
この降圧チョッパの制御のフローチャートは図１５である。
ステップＳ４１では、ｔｏｎにＴを代入している。これによって、式（１）によりＶｉｎが降圧チョッパ１２で制御できる最低の電圧であるＶｏｕｔからスタートする。
ステップＳ４２では、交流発電機２の回転数ｒｐｍを取得する。
ステップＳ４３では、交流発電機２の最大出力電力となる電圧Ｖｍを求める。Ｖｍは図２のＶ２と近い値になる。
ここで、ｐは交流発電機２の極対数、φは交流発電機２の誘起電圧定数を示す。交流発電機２の特性や負荷の特性によっては、この式が変わることがある。
【０１３９】
ステップＳ４４では、制御部４の入力電圧Ｖｉｎが交流発電機２の最大出力電力となる電圧Ｖｍ以上かどうかを判定している。制御部４の入力電圧Ｖｉｎが交流発電機２の最大出力電力となる電圧Ｖｍ以上であれば、ステップＳ４５に進む。制御部４の入力電圧Ｖｉｎが交電圧Ｖｍより小さければ、制御部４の入力電圧Ｖｉｎを低くするためにステップＳ４９に進む。
ステップＳ４５では、制御部４の出力電圧Ｖｏｕｔが制御部４の出力電圧の目標値Ｖｒｅｆより小さいかどうかを判定している。制御部４の出力電圧Ｖｏｕｔが制御部４の出力電圧の目標値Ｖｒｅｆより小さければ、制御部４の入力電圧Ｖｉｎを高くするためにステップＳ４６に進む。制御部４の出力電圧Ｖｏｕｔが目標値Ｖｒｅｆより大きければ、制御部４の入力電圧Ｖｉｎを低くするためにステップＳ４９に進む。
【０１４０】
ステップＳ４６では、制御部４の入力電圧Ｖｉｎを高くするためにトランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを短くしている。
ステップＳ４７とステップＳ４８では、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎがトランジスタＱ１のオン時間の最小値ｔｍｉｎを下回らないようにしている。
ステップＳ４９では、制御部４の入力電圧Ｖｉｎを低くするためにトランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを長くしている。
ステップＳ５０とステップＳ５１では、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎがスイッチング周期Ｔを上回らないようにしている。
こうすることで、ＶｉｎがＶｏｕｔから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷の電力と同じ電力か交流発電機２が発電できる最大電力かｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力のどれかを交流発電機２に発電させる降圧チョッパが得られる。
【０１４１】
以上説明したように、実施の形態１３に係る電力供給システムでは、制御部１１、すなわち降圧チョッパ１２の入力電圧ＶｉｎがＶｏｕｔから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷の電力と同じ電力か交流発電機２が発電できる最大電力かｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力のどれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
したがって、実施の形態１３に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【０１４２】
また、実施の形態１３に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の最大発電電力に対する出力電圧を予測するため、負荷変動に対する制御部の入力電圧の応答性を上げることができる。
【０１４３】
さらに、実施の形態１３に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【０１４４】
なお、実施の形態１３に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【０１４５】
実施の形態１４．
実施の形態１４は、交流発電機の発電機情報から最大出力電力となる電圧を求めて、この電圧に基づき制御を行う制御部に昇圧チョッパを使用した電力供給システムに関するものである。
【０１４６】
実施の形態１４に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態１３に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図８である。また、制御部の構成は、実施の形態８と同じ図５であり、昇圧チョッパ２２を使用する。
昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（２）で表せる。
【０１４７】
実施の形態１４において、昇圧チョッパ２２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【０１４８】
本願発明の実施の形態１４に係る電力供給システムは、実施の形態１３で説明した図１５のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態１４に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態１３と異なる部分のみ説明する。
【０１４９】
ステップＳ４１では、ｔｏｎにＴを代入している。これによって、式（２）によりＶｉｎは０となり、昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎは０Ｖからスタートする。
ステップＳ４２以降の説明は、実施の形態１３のフローチャートの各ステップの処理と変わらない。
【０１５０】
以上の処理により、Ｖｉｎが０Ｖから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷の電力と同じ電力か交流発電機が発電できる最大電力かｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力のどれかを交流発電機に発電させる昇圧チョッパが得られる。
【０１５１】
以上説明したように、実施の形態１４に係る電力供給システムでは、制御部２１、すなわち昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎが０Ｖから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
したがって、実施の形態１４に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【０１５２】
また、実施の形態１４に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の最大発電電力に対する出力電圧を予測するため、負荷変動に対する制御部の入力電圧の応答性を上げることができる。
【０１５３】
さらに、実施の形態１４に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より低い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【０１５４】
なお、実施の形態１４に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【０１５５】
実施の形態１５．
実施の形態１５は、交流発電機の発電機情報から最大出力電力となる電圧を求めて、この電圧に基づき制御を行う制御部に昇降圧チョッパを使用した電力供給システムに関するものである。
【０１５６】
実施の形態１５に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態１３に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図８である。また、制御部の構成は、実施の形態９と同じ図６であり、昇降圧チョッパ３２を使用する。
昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎの関係は式（３）で表せる。
【０１５７】
実施の形態１５において、昇降圧チョッパ３２を用いて、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【０１５８】
本願発明の実施の形態１５に係る電力供給システムは、実施の形態１３で説明した図１３、図１４のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態１５に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態１３と異なる部分のみ説明する。
【０１５９】
ステップＳ４１では、ｔｏｎにＴを代入している。これによって、式（３）によりＶｉｎは０となり、昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎは０Ｖからスタートする。  
ステップＳ４２以降の説明は、実施の形態１３のフローチャートの各ステップの処理と変わらない。
【０１６０】
以上の処理により、Ｖｉｎが０Ｖから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷の電力と同じ電力か交流発電機が発電できる最大電力かｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力のどれかを交流発電機に発電させる昇降圧チョッパが得られる。
【０１６１】
以上説明したように、実施の形態１５に係る電力供給システムでは、制御部３１、すなわち昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎが０Ｖから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態１５に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【０１６２】
また、実施の形態１５に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の最大発電電力に対する出力電圧を予測するため、負荷変動に対する制御部の入力電圧の応答性を上げることができる。
【０１６３】
さらに、実施の形態１５に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲と低い範囲の両方で調整できるため、設計の自由度が増すとともに、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【０１６４】
なお、実施の形態１５に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【０１６５】
実施の形態１６．
実施の形態１６は、交流発電機の発電機情報から最大出力電力となる電圧を求めて、ＰＩＤ制御を行う制御部に降圧チョッパを使用した電力供給システムに関するものである。
以下、本願発明の実施の形態１６の構成、動作について、電力供給システムのシステム構成図である図８、制御部の制御フローチャートである図１６に基づいて説明する。なお、制御部の構成は実施の形態７で説明した図３と同じであり、降圧チョッパ１２を使用する。
【０１６６】
実施の形態１６では、交流発電機２の発電機情報である極対数、誘起電圧定数を制御部４にあらかじめ記憶し、さらにＰＩＤ制御に必要な制御定数を算出するための発電機情報を記憶しておき、交流発電機２から運転状態を表す発電機情報である回転数ｒｐｍが制御回路４２に入力されている。  
制御部４としては、降圧チョッパ１２を使用するため、降圧チョッパ１２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（１）で表せる。
【０１６７】
交流発電機をＰＩＤ制御するためには、比例項Ｐ、積分項Ｉ、および微分項Ｄが必要であるが、これらは交流発電機の発電機情報である比例項ゲインＫｐ、積分項ゲインＫｉ、および微分項ゲインＫｄから求めることができる。
したがって、交流発電機２の発電機情報（比例項ゲインＫｐ、積分項ゲインＫｉ、微分項ゲインＫｄ）を制御部４に記憶しておく。
なお、 本実施の形態１６では、交流発電機２をＰＩ制御で制御する場合の例について説明する。
【０１６８】
この降圧チョッパの制御のフローチャートは図１６である。
ステップＳ４１では、ｔｏｎにＴを代入している。これによって、式（１）によりＶｉｎが降圧チョッパ１２で制御できる最低の電圧であるＶｏｕｔからスタートする。
ステップＳ４２では、交流発電機２の回転数ｒｐｍを取得する。
ステップＳ４３では、交流発電機２の最大出力電力となる電圧Ｖｍを求める。Ｖｍは図２のＶ２と近い値になる。  
【０１６９】
ステップＳ４４では、制御部４の入力電圧Ｖｉｎが交流発電機２の最大出力電力となる電圧Ｖｍ以上かどうかを判定している。制御部４の入力電圧Ｖｉｎが交流発電機２の最大出力電力となる電圧Ｖｍ以上であれば、ステップＳ５２に進む。制御部４の入力電圧Ｖｉｎが交電圧Ｖｍより小さければ、制御部４の入力電圧Ｖｉｎを低くするためにステップＳ４９に進む。
ステップＳ４９では、制御部４の入力電圧Ｖｉｎを低くするためにトランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを長くしている。
【０１７０】
ステップＳ５２では、制御部４の出力電圧Ｖｏｕｔと制御部４の出力電圧の目標値のＶｒｅｆの偏差であるＶｄｅｆを求める。
ステップＳ５３では、ＶｄｅｆからＰＩ制御の比例項Ｐ（Ｋｐ×Ｖｄｅｆ）を求める。  ステップＳ５４では、ＶｄｅｆからＰＩ制御の積分項Ｉ（Ｉ＋Ｋｉ×Ｖｄｅｆ）を求める。
ステップＳ５５では、比例項Ｐと積分項ＩからＱ１のオン時間ｔｏｎ（Ｐ＋Ｉ）を求める。
ステップＳ４７とステップＳ４８およびステップＳ５０とステップＳ５１の処理でｔｏｎがｔｍｉｎからＴの間に収まるようにしている。
【０１７１】
以上の処理で、ＶｉｎがＶｏｕｔから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷の電力と同じ電力か交流発電機２が発電できる最大電力かｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力のどれかを交流発電機２に発電させる降圧チョッパが得られる。
【０１７２】
なお、本実施の形態１６では、ＰＩ制御を用いたが、ＰＩＤ制御を用いることができる。この場合、微分項Ｄは、Ｄ＝Ｋｄ×（Ｖｄｅｆ（ｎ）−Ｖｄｅｆ（ｎ−１））で求めることができ、この場合ステップＳ５５は、（ｔｏｎ←Ｐ＋Ｉ＋Ｄ）となる。
ここで、Ｖｄｅｆ（ｎ−１）  は、前回のＶｄｅｆを表す。
【０１７３】
以上説明したように、実施の形態１６に係る電力供給システムでは、制御部１１、すなわち降圧チョッパ１２の入力電圧ＶｉｎがＶｏｕｔから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷の電力と同じ電力か交流発電機２が発電できる最大電力かｔｍｉｎを式（１）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力のどれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
したがって、実施の形態１６に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【０１７４】
また、実施の形態１６に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の最大発電電力に対する出力電圧を予測するため、負荷変動に対する制御部の入力電圧の応答性を上げることができる。
【０１７５】
さらに、実施の形態１６に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【０１７６】
なお、実施の形態１６に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【０１７７】
実施の形態１７．
実施の形態１７は、交流発電機の発電機情報から最大出力電力となる電圧を求めて、ＰＩＤ制御を行う制御部に昇圧チョッパを使用した電力供給システムに関するものである。
【０１７８】
実施の形態１７に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態１６に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図８である。また、制御部の構成は、実施の形態８と同じ図５であり、昇圧チョッパ２２を使用する。
昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎの関係は式（２）で表せる。
【０１７９】
実施の形態１７において、昇圧チョッパ２２を用いて、トランジスタＱ１のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【０１８０】
本願発明の実施の形態１７に係る電力供給システムは、実施の形態１６で説明した図１６のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態１７に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態１６と異なる部分のみ説明する。
【０１８１】
ステップＳ４１では、ｔｏｎにＴを代入している。これによって、式（２）によりＶｉｎは０となり、昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎは０Ｖからスタートする。
ステップＳ４２以降の説明は、実施の形態１６のフローチャートの各ステップの処理と変わらない。
【０１８２】
以上の処理により、Ｖｉｎが０Ｖから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷の電力と同じ電力か交流発電機が発電できる最大電力かｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力のどれかを交流発電機に発電させる昇圧チョッパが得られる。
【０１８３】
以上説明したように、実施の形態１７に係る電力供給システムでは、制御部２１、すなわち昇圧チョッパ２２の入力電圧Ｖｉｎが０Ｖから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（２）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。
したがって、実施の形態１７に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【０１８４】
また、実施の形態１７に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の最大発電電力に対する出力電圧を予測するため、負荷変動に対する制御部の入力電圧の応答性を上げることができる。
【０１８５】
さらに、実施の形態１７に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より低い範囲で調整できるため、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【０１８６】
なお、実施の形態１７に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【０１８７】
実施の形態１８．
実施の形態１８は、交流発電機の発電機情報から最大出力電力となる電圧を求めて、ＰＩＤ制御を行う制御部に昇降圧チョッパを使用した電力供給システムに関するものである。
【０１８８】
実施の形態１８に係る電力供給システムのシステム構成図は、実施の形態１６に係る電力供給システムのシステム構成図と同じ図８である。また、制御部の構成は、実施の形態９と同じ図６であり、昇降圧チョッパ３２を使用する。
昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、駆動周期Ｔ、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎの関係は式（３）で表せる。
【０１８９】
実施の形態１８において、昇降圧チョッパ３２を用いて、トランジスタＱ１、２のオン時間ｔｏｎを変化させて、昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎを調節することで、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力Ｐｏｕｔのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。
【０１９０】
本願発明の実施の形態１８に係る電力供給システムは、実施の形態１６で説明した図１６のフローチャートに基づいて動作する。実施の形態１８に係る電力供給システムの動作、機能の説明については、実施の形態１６と異なる部分のみ説明する。
【０１９１】
ステップＳ４１では、ｔｏｎにＴを代入している。これによって、式（３）によりＶｉｎは０となり、昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎは０Ｖからスタートする。  
ステップＳ４２以降の説明は、実施の形態１６のフローチャートの各ステップの処理と変わらない。
【０１９２】
以上の処理により、Ｖｉｎが０Ｖから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷の電力と同じ電力か交流発電機が発電できる最大電力かｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力のどれかを交流発電機に発電させる昇降圧チョッパが得られる。
【０１９３】
以上説明したように、実施の形態１８に係る電力供給システムでは、制御部３１、すなわち昇降圧チョッパ３２の入力電圧Ｖｉｎが０Ｖから出発して、図２のＶ２に近い値のＶｍ以下の電圧の範囲で、負荷５の電力と同じ電力か、交流発電機２が発電できる最大電力か、ｔｍｉｎを式（３）のｔｏｎに代入したときのＶｉｎの値によって決まる出力電力かのいずれかを交流発電機２に発電させることができる。また、交流発電機２の出力電圧は、時間の経過とともに一定の電圧に収束する。したがって、実施の形態１８に係る電力供給システムは、交流発電機２の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる効果がある。
【０１９４】
また、実施の形態１８に係る電力供給システムでは、交流発電機の発電状態をフィードバックして交流発電機の最大発電電力に対する出力電圧を予測するため、負荷変動に対する制御部の入力電圧の応答性を上げることができる。
【０１９５】
さらに、実施の形態１８に係る電力供給システムでは、交流発電機２の出力電圧を負荷５の蓄電デバイスの電圧より高い範囲と低い範囲の両方で調整できるため、設計の自由度が増すとともに、蓄電デバイスの過充電、過放電を防ぐことができる。
【０１９６】
なお、実施の形態１８に係る電力供給システムでは、交流発電機２の発電電力が最大となる電圧より低電圧側で動作させているが、高電圧側でも同様の制御が可能である。
【０１９７】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
この発明は、交流発電機によって発電される電力を、蓄電デバイスを有する負荷に供給するシステムに関するものであり、電力供給システムに広く適用できる。  
【図１】
2012160846.tif 000003
【図２】
2012160846.tif 000004
【図３】
2012160846.tif 000005
【図４】
2012160846.tif 000006
【図５】
2012160846.tif 000007
【図６】
2012160846.tif 000008
【図７】
2012160846.tif 000009
【図８】
2012160846.tif 000010
【図９】
2012160846.tif 000011
【図１０】
2012160846.tif 000012
【図１１】
2012160846.tif 000013
【図１２】
2012160846.tif 000014
【図１３】
2012160846.tif 000015
【図１４】
2012160846.tif 000016
【図１５】
2012160846.tif 000017
【図１６】
2012160846.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月18日(2013.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂下特性を持つ交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、前記交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、前記整流部と前記負荷との間に設けられた制御部とから構成され、前記制御部は前記交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように前記交流発電機を制御し、前記交流発電機の出力電圧を前記制御部の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御する電力供給システム。
【請求項２】
垂下特性を持つ交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、前記交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、前記整流部と前記負荷との間に設けられた制御部とから構成され、前記制御部は、前記交流発電機の運転状態に対応する出力電圧と出力電力の関係を記憶している制御回路を備え、前記交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックして、前記交流発電機の運転状態における前記交流発電機の出力電圧と出力電力の関係を予測して、前記交流発電機の出力電圧を、前記負荷の負荷電力が前記交流発電機の運転状態における前記交流発電機の最大出力電力より小さいときは、前記負荷の負荷電力と前記交流発電機の出力電力が等しくなる電圧から出発し、前記負荷の負荷電力が前記交流発電機の運転状態における前記交流発電機の最大出力電力より高いときは、前記交流発電機の出力電力が最大となる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御する電力供給システム。
【請求項３】
前記交流発電機の運転状態を表すパラメータは、前記交流発電機の回転数である請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記交流発電機の運転状態を表すパラメータは、前記交流発電機の界磁電流である請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項５】
垂下特性を持つ交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、前記交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、前記整流部と前記負荷との間に設けられた制御部とから構成され、前記制御部は、前記交流発電機の発電機情報を制御回路に記憶し、前記交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックすることで、前記交流発電機の最大出力電力となる電圧Ｖｍを求め、前記交流発電機の出力電圧をこの電圧Ｖｍ以下の電圧の範囲内で、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御し、前記交流発電機の出力電圧を前記制御部の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御する電力供給システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記交流発電機の出力電圧を前記負荷の電圧から出発し、時間の経過とともに前記交流発電機の出力電圧および出力電力が増加し、一定の電圧に収束するように制御する請求項１または請求項５に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記交流発電機の出力電圧を０Ｖから出発し、時間の経過とともに前記交流発電機の出力電圧および出力電力が増加し、一定の電圧に収束するように制御する請求項１または請求項５に記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記整流部の出力電圧を低下させて前記負荷に供給する直流電圧変換部を備え、前記直流電圧変換部の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記整流部の出力電圧を上昇させて前記負荷に供給する直流電圧変換部を備え、前記直流電圧変換部の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御する請求項１から請求項５、または請求項７のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記整流部の出力電圧を低下もしくは上昇させて前記負荷に供給する直流電圧変換部を備え、前記直流電圧変換部の出力電圧が目標電圧と一致するようにフィードバック制御する請求項１から請求項５、または請求項７のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る第１の電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機を制御し、交流発電機の出力電圧を制御部の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る第２の電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は、交流発電機の運転状態に対応する出力電圧と出力電力の関係を記憶している制御回路を備え、交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックして、交流発電機の運転状態における交流発電機の出力電圧と出力電力の関係を予測して、交流発電機の出力電圧を、負荷の負荷電力が交流発電機の運転状態における交流発電機の最大出力電力より小さいときは、負荷の負荷電力と交流発電機の出力電力が等しくなる電圧から出発し、負荷の負荷電力が交流発電機の運転状態における交流発電機の最大出力電力より高いときは、交流発電機の出力電力が最大となる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように交流発電機を制御するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る第３の電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は、交流発電機の発電機情報を制御回路に記憶し、交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックすることで、交流発電機の最大出力電力となる電圧Ｖｍを求め、交流発電機の出力電圧をこの電圧Ｖｍ以下の電圧の範囲内で、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように交流発電機を制御し、交流発電機の出力電圧を制御部の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明に係る第１の電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧で動作するように交流発電機を制御し、交流発電機の出力電圧を制御部の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御するものであるため、交流発電機の出力電圧を所定の電圧以下に抑えることが可能となり、制御部に低耐圧のスイッチング素子を使用でき、制御部を小型化および低損失化できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明に係る第２の電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は、交流発電機の運転状態に対応する出力電圧と出力電力の関係を記憶している制御回路を備え、交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックして、交流発電機の運転状態における交流発電機の出力電圧と出力電力の関係を予測して、交流発電機の出力電圧を、負荷の負荷電力が交流発電機の運転状態における交流発電機の最大出力電力より小さいときは、負荷の負荷電力と交流発電機の出力電力が等しくなる電圧から出発し、負荷の負荷電力が交流発電機の運転状態における交流発電機の最大出力電力より高いときは、交流発電機の出力電力が最大となる電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように交流発電機を制御するものであるため、制御部の最低電圧や最大電圧以外の電圧からも制御を開始できるので、収束点に近い電圧から制御を開始して、収束までの時間を短くすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明に係る第３の電力供給システムは、垂下特性を持つ交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流に変換する整流部と、交流発電機から電力の供給を受ける蓄電デバイスを有する負荷と、整流部と負荷との間に設けられた制御部とから構成され、制御部は、交流発電機の発電機情報を制御回路に記憶し、交流発電機の運転状態を表すパラメータをフィードバックすることで、交流発電機の最大出力電力となる電圧Ｖｍを求め、交流発電機の出力電圧をこの電圧Ｖｍ以下の電圧の範囲内で、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように交流発電機を制御し、交流発電機の出力電圧を制御部の定格入力電圧以下の所定の電圧から出発し、時間の経過とともに一定の電圧に収束するように制御するものであるため、負荷変動に対する制御部の入力電圧の応答性を上げることができる。
【国際調査報告】
2012160846.tif 000019
2012160846.tif 000020
2012160846.tif 000021