(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギー、風力エネルギー及び／又は水力エネルギーをソース電力に変換させるための第１のソースからの当該ソース電力を、負荷用の負荷電力に変換するデバイスであって、
前記第１のソースからの第１の直流電圧信号を、前記負荷用の第２の直流電圧信号に変換する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータを制御する第１の装置であって、第１の制御電圧信号に応えて、前記第１のコンバータの前記第２の直流電圧信号を調整する、前記第１の装置と、
前記第１の制御電圧信号を提供する第１の回路と、
を含み、
前記第１の制御電圧信号は、最小値以上の振幅を有し、前記第１の制御電圧信号は、前記第１の直流電圧信号の振幅が前記最小値よりも小さい場合であっても、前記最小値以上の振幅を有し、
前記第１の回路は、前記第１の直流電圧信号が低下するに従って振幅が増加する前記第１の制御電圧信号を提供する、デバイス。
【請求項２】
前記第１の制御電圧信号は、前記第１の直流電圧信号から全く導出されないか、又は前記第１の制御電圧信号は、前記第１の直流電圧信号から完全に比例した態様では導出されない、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１のコンバータの入力インピーダンスは、前記第１の制御電圧信号の振幅に比例する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１の制御電圧信号は、前記第１の直流電圧信号の振幅に反比例する振幅を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第１の制御電圧信号は、前記第１の直流電圧信号の振幅の二乗に比例する振幅を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１の装置と前記第１の回路との組み合わせは、相対的に小さい振幅を有する前記第１の直流電圧信号に対し、前記第１のコンバータの入力インピーダンスを増加させるために、前記第１のコンバータの周波数及び／又はターンオン時間を変更する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記第１の装置は、インターリーブされた境界伝導モード力率補正コントローラを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１の装置は更に、力率を調整する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
第２のソースからの第１の交流電圧信号を、第３の直流電圧信号に変換する第２のコンバータと、
前記第２のコンバータを制御する第２の装置であって、前記第２のコンバータの前記第３の直流電圧信号を調整する、前記第２の装置と、
前記第２の直流電圧信号と前記第３の直流電圧信号とを、前記負荷用の負荷信号に組み合わせる第２の回路と、
を更に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
信号のパラメータを検出し、検出結果に応えて、第２の制御電圧信号を前記第２の装置に提供する検出器を更に含む、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
請求項１に記載のデバイスを含み、前記第１のソース及び／又は前記負荷を更に含む、システム。
【請求項１２】
太陽エネルギー、風力エネルギー及び／又は水力エネルギーをソース電力に変換させるための第１のソースからの当該ソース電力を、負荷用の負荷電力に変換するデバイスの方法であって、前記デバイスは、前記第１のソースからの第１の直流電圧信号を、前記負荷用の第２の直流電圧信号に変換する第１のコンバータと、前記第１のコンバータを制御する第１の装置であって、第１の制御電圧信号に応えて、前記第１のコンバータの前記第２の直流電圧信号を調整する、前記第１の装置と、を含み、
前記方法は、
最小値以上の振幅を有する前記第１の制御電圧信号を提供するステップであって、前記第１の制御電圧信号は、前記第１の直流電圧信号の振幅が前記最小値よりも小さい場合であっても、前記最小値以上の振幅を有し、前記第１の直流電圧信号が低下するに従って振幅が増加する、当該ステップを含む、方法。
【請求項１３】
コンピュータ上で実行されると、請求項１２に記載の方法のステップを行う、コンピュータプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータプログラムを記憶して含む、媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１のソースからのソース電力を、負荷用の負荷電力に変換するデバイスに関する。本発明は更に、システム、方法、コンピュータプログラムプロダクト及び媒体に関する。
【０００２】
このようなデバイスの例としては、ブースト変換を有する装置が挙げられる。
【背景技術】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１２／０１７５９５６Ａ１号に、ＤＣ−ＤＣ変換回路の形式の第１のコンバータと、第１のコンバータを制御する制御回路の形式の第１の装置とを含むＤＣ電源供給システムが開示されている。
【０００４】
ＦＡＮ９６１１及びＦＡＮ９６１２といった例えばインターリーブされた境界伝導モード力率補正コントローラといった第１の装置は、一般に知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、改良されたデバイスを提供することを目的とする。本発明は更に、システム、改良された方法、コンピュータプログラムプロダクト及び媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様によれば、太陽エネルギー、風力エネルギー及び／又は水力エネルギーをソース電力に変換させるための第１のソースからの当該ソース電力を、負荷用の負荷電力に変換するデバイスが提供される。当該デバイスは、第１のソースからの第１の直流電圧信号を、負荷用の第２の直流電圧信号に変換する第１のコンバータと、第１のコンバータを制御する第１の装置であって、第１の制御電圧信号に応えて、第１のコンバータの第２の直流電圧信号を調整する当該第１の装置と、第１の制御電圧信号を提供する第１の回路とを含み、第１の制御電圧信号は、最小値以上の振幅を有する。
【０００７】
デバイスは、第１のソースからのソース電力を、負荷用の負荷電力に変換する。第１のソースは、太陽エネルギー、風力エネルギー及び／又は水力エネルギーを、ソース電力に変換させる。デバイスは、参照符号４を介して、米国特許出願公開第２０１２／０１７５９５６Ａ１号においても示されているように、第１のソースからの第１の直流電圧信号を、負荷用の第２の直流電圧信号に変換する第１のコンバータを含む。デバイスは更に、参照符号１１を介して、米国特許出願公開第２０１２／０１７５９５６Ａ１号においても示されているように、第１のコンバータを制御し、第１の制御電圧信号に応えて、第１のコンバータの第２の直流電圧信号を調整する第１の装置も含む。
【０００８】
第１のソースからの第１の直流電圧信号は、太陽エネルギー、風力エネルギー又は水力エネルギーの瞬間的に利用可能な量に依存する。この量は、比較的大きく変動する。したがって、この第１の直流電圧信号の振幅は、相対的に小さい値となりうる。通常、従来技術の場合、参照符号１２を介して、米国特許出願公開第２０１２／０１７５９５６Ａ１号において示されているように、第１の制御電圧信号は、第１の直流電圧信号から完全に比例した方法で導出される。しかし、このような種類の導出は、比較的不都合であると思われるようになってきている。第１の直流電圧信号から完全に比例した方法で導出されると、第１の制御電圧信号の振幅も相対的に小さい値となる場合がある。第１のコンバータの入力インピーダンスが、第１の制御電圧信号の振幅に比例することによって、第１の制御電圧信号の振幅が相対的に小さい値を有すると、第１のコンバータの入力インピーダンスも相対的に小さい値となる。第１のコンバータの入力インピーダンスが相対的に小さい値である場合、第１のソースから第１のコンバータに流れる電流信号の振幅は、相対的に大きい値となる必要がある。第１の直流電圧信号の振幅の相対的に小さい値と、必要な電流信号の相対的に大きい値との組み合わせは、第１のソースが限られた量の電流しか供給できないという事実によって、第１の直流電圧信号の崩壊（破局、つぶれ、collapse）をもたらす。
【０００９】
最小値以上の振幅を有する第１の制御電圧信号を提供する第１の回路が追加されていることによって、第１の直流電圧信号の振幅の値が小さ過ぎることはなくなる。結果として、第１の直流電圧信号は、崩壊しなくなる。これは、大きな改善点及び大きな利点である。
【００１０】
したがって、第１の回路は、第１の制御電圧信号が、第１の直流電圧信号からまったく導出されないか、又は、第１の制御電圧信号が、第１の直流電圧信号から完全に比例する形では導出されないようにデザインされている。
【００１１】
デバイスの一実施形態は、第１の直流電圧信号の振幅が最小値よりも小さい場合であっても、第１の制御電圧信号が、最小値以上の振幅を有することによって規定される。ここでも、第１の制御電圧信号は、第１の直流電圧信号から全く導出されないか、又は、第１の直流電圧信号から完全に比例する形では導出されない。
【００１２】
デバイスの一実施形態は、振幅が、固定の振幅であることによって規定される。場合により、振幅は、固定の振幅であっても、最小値に等しくても、又は、最小値よりも大きくてもよい。これは、単純な実施形態である。
【００１３】
デバイスの一実施形態は、第１の制御電圧信号が、閾値よりも小さい振幅を有する第１の直流電圧信号に対し、固定の振幅を有し、また、第１の制御電圧信号が、閾値よりも大きい振幅を有する第１の直流電圧信号に対し、第１の直流電圧信号の振幅に比例する振幅を有することによって規定される。場合により、第１の領域では、振幅は、最小値以上の固定の振幅を有し、第２の領域では、振幅は、第１の直流電圧信号の振幅に比例していてよい。
【００１４】
デバイスの一実施形態は、第１の制御電圧信号が、第１の直流電圧信号の振幅に反比例する振幅を有することによって規定される。場合により、振幅は、最小値以上である限り、第１の直流電圧信号の振幅に反比例していてよい。
【００１５】
デバイスの一実施形態は、第１の制御電圧信号が、第１の直流電圧信号の振幅の二乗に比例する振幅を有することによって規定される。場合により、振幅は、最小値以上である限り、第１の直流電圧信号の振幅の二乗に比例していてよい。
【００１６】
デバイスの一実施形態は、第１の装置と第１の回路との組み合わせが、相対的に小さい振幅を有する第１の直流電圧信号に対し、第１のコンバータの入力インピーダンスを増加させるために、第１のコンバータの周波数及び／又はターンオン時間を変更することによって規定される。第１の制御電圧信号の振幅が減少されると、第１のコンバータの周波数が減少され、第１のコンバータのターンオン時間が増加される。したがって、第１の装置と第１の回路との組み合わせは、第１の直流電圧信号の崩壊を阻止するために、第１のコンバータの入力インピーダンスが相対的に小さい値となることを、第１のコンバータの周波数が相対的に小さい値になることを阻止することによって、及び／又は、第１のコンバータのターンオン時間が相対的に大きい値になることを阻止することによって、阻止する。これは、例えば第１の制御電圧信号の振幅が、最小値よりも小さい値になることを回避することによって実現される。
【００１７】
デバイスの一実施形態は、第１の装置が、インターリーブされた境界伝導モード力率補正コントローラを含むことによって規定される。
【００１８】
デバイスの一実施形態は、第１の装置が更に、力率を調整することによって規定される。通常は、第１の装置は、力率を調整するオプションを有するが、第１のコンバータが第１の直流電圧信号を第２の直流電圧信号に変換するこの特定の場合では、このオプションは使用されない。
【００１９】
デバイスの一実施形態は、第２のソースからの第１の交流電圧信号を、第３の直流電圧信号に変換する第２のコンバータと、第２のコンバータを制御する第２の装置であって、第２のコンバータの第３の直流電圧信号を調整する、第２の装置と、第２の直流電圧信号と第３の直流電圧信号とを、負荷用の負荷信号に組み合わせる第２の回路とを更に含むことによって規定される。この第２のコンバータ、第２の装置及び第２の回路は、必要な場合にいつでも、主電源といった第２のソースが、第１のソースをサポートできるようにする。
【００２０】
デバイスの一実施形態は、信号のパラメータを検出し、検出結果に応えて、第２の制御電圧信号を第２の装置に提供する検出器を更に含むことによって規定される。好適には、第２のコンバータは、デバイス内の第１及び第２のコンバータからの電力寄与を管理するための信号のパラメータに依存して制御される。したがって、第２のコンバータを介して供給される電力量は、信号のパラメータに依存して適応される。信号のパラメータは、負荷信号のパラメータ、第１のコンバータの入力信号のパラメータ、第１のコンバータの出力信号のパラメータ、第２のコンバータの入力信号のパラメータ及び／又は第２のコンバータの出力信号のパラメータであってよい。各入力信号及び各出力信号は、電圧信号であっても、電流信号であってもよい。
【００２１】
第２の態様によれば、上記デバイスを含み、第１のソース及び／又は負荷を更に含むシステムが提供される。
【００２２】
第３の態様によれば、太陽エネルギー、風力エネルギー及び／又は水力エネルギーをソース電力に変換させるための第１のソースからの当該ソース電力を、負荷用の負荷電力に変換するデバイスの方法が提供される。デバイスは、第１のソースからの第１の直流電圧信号を、負荷用の第２の直流電圧信号に変換する第１のコンバータと、第１のコンバータを制御する第１の装置であって、第１の制御電圧信号に応えて、第１のコンバータの第２の直流電圧信号を調整する当該第１の装置とを含み、当該方法は、最小値以上の振幅を有する第１の制御電圧信号を提供するステップを含む。
【００２３】
第４の態様によれば、コンピュータ上で実行されると、上記方法のステップを行うコンピュータプログラムプロダクトが提供される。
【００２４】
第５の態様によれば、上記コンピュータプログラムプロダクトを記憶して含む媒体が提供される。
【００２５】
本願の見識は、第１の制御電圧信号の振幅の値が、小さ過ぎるべきではないということである。第１の制御電圧信号は、最小値以上の振幅を有するべきであるというのが基本の考えである。
【００２６】
改良されたデバイスを提供するという課題が達成された。デバイスは、より安定し、より広い作業領域を有するという更なる利点がある。
【００２７】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態を参照することにより明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、デバイスの一実施形態を示す。
【図２】図２は、第１の回路の一実施形態を示す。
【図３】図３は、第１の電圧関数を示す。
【図４】図４は、第２の電圧関数を示す。
【図５】図５は、第３の電圧関数を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に、デバイス１０の一実施形態が示される。デバイス１０は、第１のソース１１からのソース電力を、負荷１３用の負荷電力に変換する。第１のソース１１は、太陽エネルギー、風力エネルギー及び／又は水力エネルギーを、ソース電力に変換させる。デバイス１０は、第１のソース１１から第１の直流電圧信号を受け取るために、第１のソース１１の出力部に結合されている入力部と、第２の直流電圧信号を提供するための出力部とを有する第１のコンバータ２１を含む。第１の装置３１が、第１のコンバータ２１を制御し、第１の制御電圧信号に応えて、第１のコンバータ２１の第２の直流電圧信号を調整する。したがって、第１の装置３１の制御出力部が、第１のコンバータ２１の制御入力部に結合されている。第１の回路４１が、第１の制御電圧信号を提供する。したがって、第１の回路４１の制御出力部が、第１の装置３１の制御入力部に結合されている。この第１の制御電圧信号は、最小値以上の振幅を有し、相対的に小さい振幅を有する場合の第１の直流電圧信号の崩壊を阻止する。
【００３０】
単なる例として、第１の制御電圧信号は、第１の直流電圧信号の振幅が、最小値よりも小さい場合でも、当該最小値以上の振幅を有してもよい。
【００３１】
第１の装置３１は、ＦＡＮ９６１１及びＦＡＮ９６１２といった例えばインターリーブされた境界伝導モード力率補正コントローラ又は任意の他の種類の境界伝導モードコントローラを含む。第１の装置３１は更に、異なる環境において使用された場合に、力率を調整する。一例として、ＦＡＮ９６１２について、制御入力部は、ｖ−ｉｎとも知られているチップのピン番号１０（pin-number-ten）である。
【００３２】
最小値の場合、第１のコンバータ２１の出力部は、負荷１３の入力部に結合され、第２の直流電圧信号が負荷１３に提供される。より拡張された場合、デバイス１０は更に、第２のソース１２から第１の交流電圧信号を受け取るために、第２のソース１２の出力部に結合されている入力部と、第３の直流電圧信号を提供するための出力部とを有する第２のコンバータ２２を含む。第２の装置３２が、第２のコンバータ２２を制御し、第２のコンバータ２２の第３の直流電圧信号を調整する。したがって、第２の装置３２の制御出力部が、第２のコンバータ２２の制御入力部に結合されている。第２の回路４２が、第２の直流電圧信号と第３の直流電圧信号とを、負荷１３用の負荷信号に組み合わせる。したがって、第２の回路４２の第１の入力部は、第１のコンバータ２１の出力部に結合され、第２の回路４２の第２の入力部は、第２のコンバータ２２の出力部に結合され、第２の回路４２の出力部は、負荷１３の入力部に結合されている。第２の回路４２は、例えば２つのダイオードを含むが、或いは、２つの抵抗器又は任意の他の種類の組み合わせ回路を含んでもよい。第１のダイオードは、第１のコンバータ２１の出力部のうちの１つを、負荷１３の入力部のうちの１つに結合し、第２のダイオードは、第２のコンバータ２２の出力部のうちの１つを、負荷１３の入力部のうちの当該１つに結合し、他の出力部及び入力部は、互いに直接に結合されている。デバイス１０は更に、信号のパラメータを検出し、また、検出結果に応えて、第２の制御電圧信号を第２の装置３２に提供する検出器５２を含む。したがって、検出器５２の出力部は、第２の装置３２の制御入力部に結合されている。
【００３３】
第２のコンバータ２２、第２の装置３２及び第２の回路４２は、必要な場合にいつでも、主電源といった第２のソース１２が、第１のソース１１をサポートできるようにする。好適には、第２のコンバータ２２は、デバイス１０内の第１のコンバータ２１及び第２のコンバータ２２からの電力寄与を管理するための信号のパラメータに依存して制御される。したがって、第２のコンバータ２２を介して供給される電力量は、信号のパラメータに依存して適応される。信号のパラメータは、負荷信号のパラメータ、第１のコンバータ２１の入力信号のパラメータ、第１のコンバータ２１の出力信号のパラメータ、第２のコンバータ２２の入力信号のパラメータ及び／又は第２のコンバータ２２の出力信号のパラメータであってよい。これらの全ての可能なパラメータのうち、図１では、ほんの一例として、第１のコンバータ２１の入力信号のパラメータの検出及び負荷信号のパラメータの検出が示されている。
【００３４】
図２に、第１の回路４１の一実施形態が示されている。第１の回路４１は、接地と電圧源との間に直列に結合されている２つの抵抗器を含む。両抵抗器間の相互接続は、固定の振幅を有する第１の制御電圧信号を提供するために、第１の装置３１の制御入力部に結合されている。したがって、この場合、第１の回路４１は、第１のソース１１から第１のコンバータ２１に渡された第１の直流電圧信号に関する情報を必要としない。
【００３５】
図３に、第１の電圧関数が示されている（横軸：第１の直流電圧信号、縦軸：第１の制御電圧信号）。この第１の制御電圧信号は、閾値よりも小さい振幅を有する第１の直流電圧信号については固定の振幅を有する。第１の制御電圧信号は、閾値よりも大きい振幅を有する第１の直流電圧信号については、第１の直流電圧信号の振幅に比例した振幅を有する。
【００３６】
図４に、第２の電圧関数が示されている（横軸：第１の直流電圧信号、縦軸：第１の制御電圧信号）。この第１の制御電圧信号は、第１の直流電圧信号の振幅に、ここでは非線形に反比例する振幅を有する。
【００３７】
図５に、第３の電圧関数が示されている（横軸：第１の直流電圧信号、縦軸：第１の制御電圧信号）。この第１の制御電圧信号は、第１の直流電圧信号の振幅の二乗に比例する振幅を有する。
【００３８】
第１の制御電圧信号が、最小値以上の振幅を有する限り、第１の回路４１を介して、多くの他の電圧関数が実現できる。このことを別の表現で説明すると、一般に、第１の装置３１と第１の回路４１との組み合わせは、相対的に小さい振幅を有する第１の直流電圧信号に対し、第１のコンバータ２１の入力インピーダンスを増加させるために、第１のコンバータ２１の周波数及び／又はターンオン時間を変更する。より具体的には、第１の制御電圧信号の振幅が減少されると、第１のコンバータの周波数が減少され、第１のコンバータのターンオン時間が増加される。したがって、第１の装置と第１の回路との組み合わせは、第１の直流電圧信号の崩壊を阻止するために、第１のコンバータの入力インピーダンスが相対的に小さい値となることを、第１のコンバータの周波数が相対的に小さい値になることを阻止することによって、及び／又は、第１のコンバータのターンオン時間が相対的に大きい値になることを阻止することによって、阻止する。これは、例えば第１の制御電圧信号の振幅が、最小値よりも小さい値になることを回避することによって実現される。
【００３９】
まとめるに、デバイス１０は、太陽／風力／水力エネルギーを受け取る第１のソース１１からのソース電力を、負荷１３用の負荷電力に変換する。デバイス１０は、第１のソース１１からの第１の直流電圧信号を負荷１３用の第２の直流電圧信号に変換する第１のコンバータ２１と、第１のコンバータ２１を制御し、第１の制御電圧信号に応えて、第２の直流電圧信号を調整する第１の装置３１と、第１の制御電圧信号を提供する第１の回路４１とを含む。相対的に小さい振幅を有する場合に、第１の直流電圧信号の崩壊を阻止するために、第１の制御電圧信号は、最小値以上の振幅を有する。第１の制御電圧信号の振幅は、固定されていても、始めは固定されて次に第１の直流電圧信号の振幅に比例しても、又は、第１の直流電圧信号の振幅の二乗に反比例／比例していてもよい。
【００４０】
本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示かつ説明されたが、このような例示及び説明は、例示であって、限定と解釈されるべきではない。本発明は、開示されている実施形態に限定されない。開示されている実施形態に対する他の変形態様は、図面、開示内容及び従属請求項を検討することにより、請求項に係る発明を実施する当業者には理解されかつ実施可能である。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定しているものと解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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