(57)【要約】【課題】自然エネルギー発電機の出力における最大電力点を安価な構成で追跡する。【解決手段】本装置は、最大電力点を有する直流電源からの出力電圧を昇圧変換する第１D/Dコンバータと、第1D/Dコンバータの出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第1電圧検出回路と、第1電圧検出回路の出力信号の電圧と第1目標電圧との差に応じて、第1D/Dコンバータに対して定電圧制御を行う第1定電圧制御回路と、第1D/Dコンバータの出力電圧を降圧変換する第2D/Dコンバータと、第2D/Dコンバータの出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第2電圧検出回路と、第2電圧検出回路の出力信号の電圧と第2目標電圧との差に応じて、第2D/Dコンバータに対して定電圧制御を行う第2定電圧制御回路と、第1定電圧制御回路による第1D/Dコンバータの駆動レベルが所定レベル以上になると第2電圧検出回路の出力信号の電圧と第2目標電圧との電位差を強制的に狭める調整回路とを有する。【選択図】図２
2012022480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大電力点を有する直流電源からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ昇圧変換する第１のＤ／Ｄコンバータ回路と、
前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１の電圧検出回路と、
前記第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と第１の目標電圧との差に応じて、前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う第１の定電圧制御回路と、
前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧をＤＣ／ＤＣ降圧変換する第２のＤ／Ｄコンバータ回路と、
前記第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第２の電圧検出回路と、
前記第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と第２の目標電圧との差に応じて、前記第２のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う第２の定電圧制御回路と、
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定レベル以上になると、前記第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と前記第２の目標電圧との電位差を強制的に狭める動作を実施する調整回路と、
を有する電力変換装置。
【請求項２】
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路
をさらに有し、
前記調整回路は、前記駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、前記第２の目標電圧を低下させる動作を行う回路を有する
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路
をさらに有し、
前記調整回路が、
前記第２の電圧検出回路の出力信号の極性を反転させる第１の反転回路と、
前記駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、前記第１の反転回路の出力信号の電圧を引き下げる反転信号調整回路と、
前記反転信号調整回路によって電圧が引き下げられた前記第１の反転回路の出力信号の極性を反転させる第２の反転回路と、
を有する請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
最大電力点を有する直流電源からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ昇圧変換する第１のＤ／Ｄコンバータ回路と、
前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１の電圧検出回路と、
前記第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と第１の目標電圧との差に応じて、前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う定電圧制御回路と、
前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧をＤＣ／ＤＣ降圧変換する第２のＤ／Ｄコンバータ回路と、
前記第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第２の電圧検出回路と、
前記第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と第２の目標電圧との差に応じた定電圧制御のための第１の誤差信号を生成する第１の誤差検出回路と、
前記第２のＤ／Ｄコンバータ回路から出力される電力を蓄電する蓄電池に流れる電流の電流値を検出する蓄電池充電電流検出回路と、
前記蓄電池充電電流検出回路により検出された前記電流値と当該電流値の目標値との差に応じた定電流制御のための第２の誤差信号を生成する第２の誤差検出回路と、
前記第１の誤差信号又は前記第２の誤差信号に応じて前記第２のＤ／Ｄコンバータ回路を駆動する駆動回路と、
前記第１の誤差信号の電圧が前記第２の誤差信号の電圧より高い場合には前記第１の誤差信号を前記駆動回路に出力し、前記第２の誤差信号の電圧が前記第１の誤差信号の電圧以上である場合には前記第２の誤差信号を前記駆動回路に出力する切替回路と、
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定レベル以上になると、前記第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と前記第２の目標電圧との電位差を強制的に狭める動作を実施する調整回路と、
を有する電力変換装置。
【請求項５】
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路
をさらに有し、
前記調整回路は、前記駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、前記第２の目標電圧を低下させる動作を行う回路を有する
請求項４記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路
をさらに有し、
前記調整回路が、
前記第２の電圧検出回路の出力信号の極性を反転させる第１の反転回路と、
前記駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、前記第１の反転回路の出力信号の電圧を引き下げる反転信号調整回路と、
前記反転信号調整回路によって電圧が引き下げられた前記第１の反転回路の出力信号の極性を反転させる第２の反転回路と、
を有する請求項４記載の電力変換装置。
【請求項７】
最大電力点を有する直流電源からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ昇圧変換する第１のＤ／Ｄコンバータ回路と、
前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１の電圧検出回路と、
前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧をＤＣ／ＤＣ降圧変換する第２のＤ／Ｄコンバータ回路と、
前記第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第２の電圧検出回路と、
前記第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と第１の目標電圧との差に応じて、前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う第１の定電圧制御回路と、
前記第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と第２の目標電圧との差に応じて、前記第２のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う第２の定電圧制御回路と、
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定レベル以上になると、前記第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と前記第１の目標電圧との電位差を強制的に狭める動作を実施する調整回路と、
を有する電力変換装置。
【請求項８】
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路
をさらに有し、
前記調整回路は、前記駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、前記第１の目標電圧を低下させる動作を行う回路を有する
請求項７記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路
をさらに有し、
前記調整回路が、
前記第１の電圧検出回路の出力信号の極性を反転させる第１の反転回路と、
前記駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、前記第１の反転回路の出力信号の電圧を引き下げる反転信号調整回路と、
前記反転信号調整回路によって電圧が引き下げられた前記第１の反転回路の出力信号の極性を反転させる第２の反転回路と、
を有する請求項７記載の電力変換装置。
【請求項１０】
最大電力点を有する直流電源からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ昇圧変換する第１のＤ／Ｄコンバータ回路と、
前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１の電圧検出回路と、
前記第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と第１の目標電圧との差に応じて、前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う定電圧制御回路と、
前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧をＤＣ／ＤＣ降圧変換する第２のＤ／Ｄコンバータ回路と、
前記第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第２の電圧検出回路と、
前記第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と第２の目標電圧との差に応じた定電圧制御のための第１の誤差信号を生成する第１の誤差検出回路と、
前記第２のＤ／Ｄコンバータ回路から出力される電力を蓄電する蓄電池に流れる電流の電流値を検出する蓄電池充電電流検出回路と、
前記蓄電池充電電流検出回路により検出された前記電流値と当該電流値の目標値との差に応じた定電流制御のための第２の誤差信号を生成する第２の誤差検出回路と、
前記第１の誤差信号又は前記第２の誤差信号に応じて前記第２のＤ／Ｄコンバータ回路を駆動する駆動回路と、
前記第１の誤差信号の電圧が前記第２の誤差信号の電圧より高い場合には前記第１の誤差信号を前記駆動回路に出力し、前記第２の誤差信号の電圧が前記第１の誤差信号の電圧以上である場合には前記第２の誤差信号を前記駆動回路に出力する切替回路と、
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定レベル以上になると、前記第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と前記第１の目標電圧との電位差を強制的に狭める動作を実施する調整回路と、
を有する電力変換装置。
【請求項１１】
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路
をさらに有し、
前記調整回路は、前記駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、前記第１の目標電圧を低下させる動作を行う回路を有する
請求項１０記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記第１の定電圧制御回路による前記第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路
をさらに有し、
前記調整回路が、
前記第１の電圧検出回路の出力信号の極性を反転させる第１の反転回路と、
前記駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、前記第１の反転回路の出力信号の電圧を引き下げる反転信号調整回路と、
前記反転信号調整回路によって電圧が引き下げられた前記第１の反転回路の出力信号の極性を反転させる第２の反転回路と、
を有する請求項１０記載の電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１乃至３及び請求項７乃至９のいずれか１つの記載の複数の電力変換装置と、
複数の直流電源と、
を有し、
前記複数の直流電源に含まれる一つの直流電源と前記複数の電力変換装置に含まれる一つの電力変換装置とが１対１で接続されており、前記複数の電力変換装置の出力が接続されている
電力システム。
【請求項１４】
請求項１乃至３及び請求項７乃至９のいずれか１つの記載の複数の電力変換装置と、
複数の直流電源と、
を有し、
前記複数の直流電源に含まれる一つの直流電源と前記複数の電力変換装置に含まれる一つの電力変換装置とが１対１で接続されており、
前記電力変換装置の正極側出力を上位の前記電力変換装置の負極側出力に接続し、前記電力変換装置の負極側出力を下位の前記電力変換装置の正極側出力に接続し、最上位の前記電力変換装置の正極側出力を負荷側に接続し、最下位の前記電力変換装置の負極側出力を接地する
電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最大電力点を有する直流電源に対する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１（ａ）に一般的な太陽電池の出力電流−出力電圧特性、図１（ｂ）に出力電流−出力電力特性を示す。図１（ａ）に示すように、太陽電池の出力電圧は、出力電流が増加すると徐々に減少するが、出力電流が所定の値を超えると急激に減少するような特性を有している。このような特性から、図１（ｂ）に示すように、出力電力Ｐ（＝出力電圧Ｖ×出力電流Ｉ）は、出力電流が所定の値になるまでは増加するが、所定の値を超えると急激に減少する。電圧を基準に考えた場合にも、所定の電圧値を超えると急激に出力電力Ｐが減少することになる。
【０００３】
このような特性を有する太陽電池などの直流電源から出力される電力を効率的に利用するためには、電力極大値である最大電力点において蓄電池などの負荷に電力を伝えることが必要となる。すなわち、最大電力点追跡（Maximum Power Point Tracking）制御が必要となり、そのための技術が幾つか存在している。
【０００４】
例えば特開昭６３−５７８０７号には、太陽電池の出力電圧と出力電流を検出し、出力電圧の微分値を利用した最大点追尾方法が開示されている。この技術は、最大電力点での微分値がゼロであることを利用する方法で、現動作点での制御信号に微少変位を与えたときの電圧及び電流を検出し、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換した後、演算により電力の微分値を求め、この電力の微分値がゼロになるように制御する。この技術には、Ａ／Ｄ変換や演算のためにマイコンやＤＳＰ(Digital Signal Processor）が必要となるため、高価となる。
【０００５】
また、特開昭６２−８５３１２号には、いわゆる山登り法での最大電力点追尾方法が開示されている。この方法は、２点の電圧及び電流値を測定し、各点での電力を算出した後、電力値を比較し、電力値が大きい方に制御点を移動して行き、制御点移動方向が交互に上昇下降する点で安定させる制御方法である。この制御方法では、制御点の移動量分、最大電力点を挟んで、変動をし続けることになり、移動量を大きく出来ない。また、移動量を小さくしすぎると、最大電力点付近まで制御点を移動するのに時間がかかり、太陽電池の出力電力特性の変化に追従できなくなってしまう。
【０００６】
さらに、特開平７−０７２９４１号では、３点以上の電圧電流点を検出しそれぞれの電力を算出した後近似式にて最大電力点を推測し、この推測点で制御する方法が開示されている。この方法は、太陽電池の特性変化に従って、３点以上の電圧電流値から各々の電力を算出し、近似式で暫定最大電力点を見つけ出す手法である。しかし、この方法によれば、少なくとも１点の電圧電流点が最大電力点を越えたところの点であり、且つ少なくとも１点の電圧電流点が最大電力点を越えていないところの点である必要がある。従って、このような電圧電流点に制御点を移動させる必要があり、そのための制御回路が複雑且つ高価になる。
【０００７】
また、特開平７−１２９２６４号には、太陽電池の出力電圧と電力変換部の出力電流の変動傾向から動作点位置を検出して最大電力点を追尾する方法が開示されている。この方法では、太陽電池の出力電圧と電力変換部の出力電流の変動傾向から、電力変換部を制御する指令値に対し、ΔＶだけ増減させるため、電力変換部の出力変化量は、デジタル的な変動をすることになる。このことは、太陽電池の、日射量変化等による特性変化に対し、ΔＶが大きければ、電力変換部の出力変化量が大きくなるためばたつきが発生し、ΔＶが小さければ、安定するのに時間がかかることになり、固定のΔＶでは、素早く且つ安定に制御できないという問題がある。また、変動傾向から太陽電池の動作位置を検出した後、指令値を変化させるため、遅延が大きくなり応答性が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−５７８０７号
【特許文献２】特開昭６２−８５３１２号
【特許文献３】特開平７−０７２９４１号
【特許文献４】特開平７−１２９２６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上で述べたように、従来技術には、気象状況等に応じて出力電力が変動する太陽電池や風力発電機などの直流電源の出力における最大電力点を高速に追跡する安価な電力変換装置は開示されていない。
【００１０】
従って、本発明の目的は、一側面において、気象状況等に出力電力が応じて変動する太陽電池や風力発電機などの直流電源の出力における最大電力点を追跡できる安価な電力変換装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、気象状況等に応じて出力電力が変動する太陽電池や風力発電機などの直流電源の出力における最大電力点を高速に追跡できる電力変換装置を提供することである。  
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様に係る電力変換装置は、（Ａ）最大電力点を有する直流電源からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ昇圧変換する第１のＤ／Ｄコンバータ回路と、（Ｂ）第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１の電圧検出回路と、（Ｃ）第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と第１の目標電圧との差に応じて、第１のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う第１の定電圧制御回路と、（Ｄ）第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧をＤＣ／ＤＣ降圧変換する第２のＤ／Ｄコンバータ回路と、（Ｅ）第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第２の電圧検出回路と、（Ｆ）第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と第２の目標電圧との差に応じて、第２のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う第２の定電圧制御回路と、（Ｇ）第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定レベル以上になると、第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と第２の目標電圧との電位差を強制的に狭める動作を実施する調整回路とを有する。
【００１３】
最大電力点を有する直流電源の場合、第１及び第２の定電圧制御回路が直流電源の電力供給能力を超えて電力を引き出そうとして第１及び第２のＤ／Ｄコンバータ回路を駆動すると、第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定レベル以上になっても第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧が低下してしまう。そのため第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧も低下する。そうすると、第１及び第２の電圧検出回路の出力信号の電圧も低下し、上で述べたように調整回路が動作する。調整回路が動作すると、第２の定電圧制御回路は、自らの制御の効果が現れたと判断し、第２のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルを、第１の電圧検出回路からの出力信号の電圧低下前の状態程度に戻してゆく。すなわち、第２のＤ／Ｄコンバータ回路の目標出力電圧が引き下げられたような現象が生じて、それに応じてさらに第２のＤ／Ｄコンバータ回路の目標出力電圧も引き下げられたようになる。そうすると、直流電源から引き出す電力も直流電源の電力供給能力よりも減少するので、第１及び第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧は上昇することになる。このような動作が繰り返されて、最大電力点の追跡が行われる。また、このような回路は、安価な回路素子のみで構成することができる。なお、第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルは供給電力不足になると比較的直ぐに上昇するので、それに応じて調整回路も動作を開始し、最大電力点の高速な追跡が可能となる。
【００１４】
また、Ｄ／Ｄコンバータ回路を２段構成とすることで出力電力が多様に変化するような直流電源に対応することができるようになる。
【００１５】
また、本発明の第１の態様において、第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路をさらに有するようにしてもよい。この場合、上で述べた調整回路は、駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、第２の目標電圧を低下させる動作を行う回路を有するようにしてもよい。簡易な構成で上記調整回路を実現することができる。なお、第２の目標電圧を低下させる動作は、例えば放電回路による放電などによって実現される。また、駆動レベルが所定レベルに達する頻度などに応じて第２の目標電圧を低下させる度合いが決まる場合もある。
【００１６】
さらに、本発明の第１の態様において、第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路をさらに有するようにしてもよい。この場合、上で述べた調整回路が、（Ｇ１）第２の電圧検出回路の出力信号の極性を反転させる第１の反転回路と、（Ｇ２）駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、第１の反転回路の出力信号の電圧を引き下げる反転信号調整回路と、（Ｇ３）反転信号調整回路によって電圧が引き下げられた第１の反転回路の出力信号の極性を反転させる第２の反転回路とを有するようにしてもよい。このようにすれば、第２の電圧検出回路の出力信号の電圧を適切に調整することができるようになる。また、駆動レベルが所定レベルに達する頻度に応じて第１の反転回路の出力信号を引き下げる度合いが決まることもある。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る電力変換装置は、（Ａ）最大電力点を有する直流電源からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ昇圧変換する第１のＤ／Ｄコンバータ回路と、（Ｂ）第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１の電圧検出回路と、（Ｃ）第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と第１の目標電圧との差に応じて、第１のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う定電圧制御回路と、（Ｄ）第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧をＤＣ／ＤＣ降圧変換する第２のＤ／Ｄコンバータ回路と、（Ｅ）第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第２の電圧検出回路と、（Ｆ）第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と第２の目標電圧との差に応じた定電圧制御のための第１の誤差信号を生成する第１の誤差検出回路と、（Ｇ）第２のＤ／Ｄコンバータ回路から出力される電力を蓄電する蓄電池に流れる電流の電流値を検出する蓄電池充電電流検出回路と、（Ｈ）蓄電池充電電流検出回路により検出された電流値と当該電流値の目標値との差に応じた定電流制御のための第２の誤差信号を生成する第２の誤差検出回路と、（Ｉ）第１の誤差信号又は第２の誤差信号に応じて第２のＤ／Ｄコンバータ回路を駆動する駆動回路と、（Ｊ）第１の誤差信号の電圧が第２の誤差信号の電圧より高い場合には第１の誤差信号を駆動回路に出力し、第２の誤差信号の電圧が第１の誤差信号の電圧以上である場合には第２の誤差信号を駆動回路に出力する切替回路と、（Ｋ）第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定レベル以上になると、第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と第２の目標電圧との電位差を強制的に狭める動作を実施する調整回路とを有する。
【００１８】
蓄電池に流れる電流の電流値に関する第２の誤差信号の電圧が第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に関する第１の誤差信号の電圧以上である場合には、直流電源から十分な電力供給がなされており且つ蓄電池に充電を行っている途中であるから、第２の誤差信号に応じて定電流制御を行う。また、第１の誤差信号の電圧より第２の誤差信号の電圧が高い場合には、直流電源からの供給電力が不足しているか、蓄電池が満充電となった場合であり、この場合には第１の誤差信号に応じて定電圧制御を行う。定電圧制御時には、第１の態様のように最大電力点を追跡するように動作するので、より効率的に蓄電池への蓄電が行われるようになる。
【００１９】
また、本発明の第２の態様において、第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路をさらに有するようにしてもよい。この場合、上で述べた調整回路は、駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、第２の目標電圧を低下させる動作を行う回路を有するようにしてもよい。
【００２０】
さらに、本発明の第２の態様において、第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路をさらに有するようにしてもよい。この場合、上で述べた調整回路が、（Ｋ１）第２の電圧検出回路の出力信号の極性を反転させる第１の反転回路と、（Ｋ２）駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、第１の反転回路の出力信号の電圧を引き下げる反転信号調整回路と、（Ｋ３）反転信号調整回路によって電圧が引き下げられた第１の反転回路の出力信号の極性を反転させる第２の反転回路とを有するようにしてもよい。
【００２１】
本発明の第３の態様に係る電力変換装置は、（Ａ）最大電力点を有する直流電源からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ昇圧変換する第１のＤ／Ｄコンバータ回路と、（Ｂ）第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１の電圧検出回路と、（Ｃ）第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧をＤＣ／ＤＣ降圧変換する第２のＤ／Ｄコンバータ回路と、（Ｄ）第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第２の電圧検出回路と、（Ｅ）第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と第１の目標電圧との差に応じて、第１のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う第１の定電圧制御回路と、（Ｆ）第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と第２の目標電圧との差に応じて、第２のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う第２の定電圧制御回路と、（Ｇ）第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定レベル以上になると、第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と第１の目標電圧との電位差を強制的に狭める動作を実施する調整回路とを有する。
【００２２】
第２の定電圧制御回路及び第２のＤ／Ｄコンバータ回路に対して最大電力点追跡のための動作を行わせずに、第１の定電圧制御回路及び第１のＤ／Ｄコンバータ回路に対して最大電力点追跡のための動作を行わせるものである。
【００２３】
なお、本発明の第３の態様において、第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路をさらに有するようにしてもよい。この場合、上で述べた調整回路は、駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、第１の目標電圧を低下させる動作を行う回路を有するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、本発明の第３の態様において、第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路をさらに有するようにしてもよい。この場合、上で述べた調整回路が、（Ｇ１）第１の電圧検出回路の出力信号の極性を反転させる第１の反転回路と、（Ｇ２）駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、第１の反転回路の出力信号の電圧を引き下げる反転信号調整回路と、（Ｇ３）反転信号調整回路によって電圧が引き下げられた第１の反転回路の出力信号の極性を反転させる第２の反転回路とを有するようにしてもよい。
【００２５】
本発明の第４の態様に係る電力変換装置は、（Ａ）最大電力点を有する直流電源からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ昇圧変換する第１のＤ／Ｄコンバータ回路と、（Ｂ）第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１の電圧検出回路と、（Ｃ）第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と第１の目標電圧との差に応じて、第１のＤ／Ｄコンバータ回路に対して定電圧制御を行う定電圧制御回路と、（Ｄ）第１のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧をＤＣ／ＤＣ降圧変換する第２のＤ／Ｄコンバータ回路と、（Ｅ）第２のＤ／Ｄコンバータ回路の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第２の電圧検出回路と、（Ｆ）第２の電圧検出回路の出力信号の電圧と第２の目標電圧との差に応じた定電圧制御のための第１の誤差信号を生成する第１の誤差検出回路と、（Ｇ）第２のＤ／Ｄコンバータ回路から出力される電力を蓄電する蓄電池に流れる電流の電流値を検出する蓄電池充電電流検出回路と、（Ｈ）蓄電池充電電流検出回路により検出された電流値と当該電流値の目標値との差に応じた定電流制御のための第２の誤差信号を生成する第２の誤差検出回路と、（Ｉ）第１の誤差信号又は第２の誤差信号に応じて第２のＤ／Ｄコンバータ回路を駆動する駆動回路と、（Ｊ）第１の誤差信号の電圧が第２の誤差信号の電圧より高い場合には第１の誤差信号を駆動回路に出力し、第２の誤差信号の電圧が第１の誤差信号の電圧以上である場合には第２の誤差信号を駆動回路に出力する切替回路と、（Ｋ）第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定レベル以上になると、第１の電圧検出回路の出力信号の電圧と第１の目標電圧との電位差を強制的に狭める動作を実施する調整回路とを有する。
【００２６】
本発明の第３の態様を、第２の態様のように変形したものである。
【００２７】
なお、本発明の第４の態様において、第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路をさらに有するようにしてもよい。この場合、上で述べた調整回路は、駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、第１の目標電圧を低下させる動作を行う回路を有するようにしてもよい。
【００２８】
さらに、本発明の第４の態様において、第１の定電圧制御回路による第１のＤ／Ｄコンバータ回路の駆動レベルが所定のレベルに到達した場合に、検出信号を出力する駆動レベル検出回路をさらに有するようにしてもよい。この場合、上で述べた調整回路が、（Ｋ１）第１の電圧検出回路の出力信号の極性を反転させる第１の反転回路と、（Ｋ２）駆動レベル検出回路からの検出信号に応じて、第１の反転回路の出力信号の電圧を引き下げる反転信号調整回路と、（Ｋ３）反転信号調整回路によって電圧が引き下げられた第１の反転回路の出力信号の極性を反転させる第２の反転回路とを有するようにしてもよい。
【００２９】
さらに、第１又は第３の態様に係る電力変換装置を複数備え、当該複数の電力変換装置に含まれる一つの電力変換装置と複数の直流電源に含まれる一つの直流電源とが、１対１で接続されており、複数の電力変換装置の出力が接続されている電力システムを採用するようにしても良い。このような電力システムであれば、各直流電源の状況に応じて電力変換制御が行われるようになるので、簡単な構成でシステム全体として効率的に制御が行えるようになる。なお、複数の電力変換装置のそれぞれの出力電流が加算されて、蓄電池や負荷などに供給される。
【００３０】
さらに、第１又は第３の態様に係る電力変換装置を複数備え、当該複数の電力変換装置に含まれる一つの電力変換装置と複数の直流電源に含まれる一つの直流電源とが、１対１で接続されており、電力変換装置の正極側出力を上位の電力変換装置の負極側出力に接続し、電力変換装置の負極側出力を下位の電力変換装置の正極側出力に接続し、最上位の電力変換装置の正極側出力を負荷側に接続し、最下位の電力変換装置の負極側出力を接地するような電力システムを採用するようにしてもよい。このような電力システムであれば、各直流電源の状況に応じて電力変換制御が行われるようになるので、簡単な構成でシステム全体として効率的に制御が行えるようになる。なお、複数の電力変換装置のそれぞれの出力電圧は加算されて、蓄電池や負荷などに供給される。
【００３１】
以下、上で述べた本発明の一側面をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、気象状況等に応じて出力電力が変動する太陽電池や風力発電機などの直流電源の出力における最大電力点を安価に追跡できるようになる。
【００３３】
また、本発明の他の側面によれば、気象状況等に応じて出力電力が変動する太陽電池や風力発電機などの直流電源の出力における最大電力点を高速に追跡できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、太陽電池の特性を表す模式図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図である。
【図３】図３は、第２の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、太陽電池の特性を表す模式図である。
【図５】図５は、第２の実施の形態に係るシステムの動作を説明するための波形図である。
【図６】図６は、第２の実施の形態の実施例に係る回路例を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態の実施例に係る回路例を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施の形態の実施例に係る回路例を示す図である。
【図９】図９（ａ）乃至（ｉ）は、第２の実施の形態の実施例の動作を説明するための波形図である。
【図１０】図１０（ａ）乃至（ｐ）は、第２の実施の形態の実施例の動作を説明するための波形図である。
【図１１】図１１は、駆動レベル検出回路の変形例を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）乃至（ｉ）は、駆動レベル検出回路の変形例を採用した場合の動作を説明するための波形図である。
【図１３】図１３（ａ）乃至（ｐ）は、駆動レベル検出回路の変形例を採用した場合の動作を説明するための波形図である。
【図１４】図１４は、定電圧制御と定電流制御の切り換えについて説明するための図である。
【図１５】図１５は、定電圧制御と定電流制御の切り換えについて説明するための図である。
【図１６】図１６は、第３の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図である。
【図１７】図１７は、第３の実施の形態の実施例に係る回路例を示す図である。
【図１８】図１８は、第３の実施の形態の実施例に係る回路例を示す図である。
【図１９】図１９（ａ）乃至（ｈ）は、第３の実施の形態の回路例の動作を表す波形図である。
【図２０】図２０（ａ）乃至（ｈ）は、第３の実施の形態の回路例の動作を表す波形図である。
【図２１】図２１（ａ）乃至（ｈ）は、第３の実施の形態の回路例の動作を表す波形図である。
【図２２】図２２は、第４の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図である。
【図２３】図２３（ａ）乃至（ｄ）は、第４の実施の形態に係るシステムの動作を説明するための波形図である。
【図２４】図２４は、第４の実施の形態の実施例に係る回路例を示す図である。
【図２５】図２５（ａ）乃至（ｊ）は、第４の実施の形態の実施例に係る回路の動作を表す波形図である。
【図２６】図２６（ａ）及び（ｑ）は、第４の実施の形態の実施例に係る回路の動作を表す波形図である。
【図２７】図２７は、第５の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図である。
【図２８】図２８は、第５の実施の形態の実施例に係る回路例を示す図である。
【図２９】図２９は、第６の実施の形態にかかるシステムの機能ブロック図である。
【図３０】図３０は、第７の実施の形態にかかるシステムの機能ブロック図である。
【図３１】図３１は、第７の実施の形態にかかるシステムの具体的回路例を示す図である。
【図３２】図３２は、第７の実施の形態にかかるシステムの具体的回路例を示す図である。
【図３３】図３３は、第７の実施の形態にかかるシステムの具体的回路例の動作を説明するための図である。
【図３４】図３４は、第７の実施の形態にかかるシステムの具体的回路例の動作を説明するための図である。
【図３５】図３５は、第８の実施の形態にかかるシステムの機能ブロック図である。
【図３６】図３６は、第８の実施の形態にかかるシステムの具体的回路例を示す図である。
【図３７】図３７は、第９の実施の形態にかかるシステムの機能ブロック図である。
【図３８】図３８は、第９の実施の形態にかかるシステムの具体的回路例を示す図である。
【図３９】図３９は、第９の実施の形態にかかるシステムの具体的回路例の動作を説明するための図である。
【図４０】図４０は、第９の実施の形態にかかるシステムの具体的回路例の動作を説明するための図である。
【図４１】図４１は、第１０の実施の形態にかかるシステムの機能ブロック図である。
【図４２】図４２は、複数の太陽電池及び電力変換装置を含む太陽電池システムの一例を示す図である。
【図４３】図４３は、複数の太陽電池及び電力変換装置を含む太陽電池システムの他の例を示す図である。
【図４４】図４４は、複数の太陽電池及び電力変換装置を含む太陽電池システムの他の例を示す図である。
【図４５】図４５は、接続方法を説明するための図である。
【図４６】図４６は、複数の太陽電池及び電力変換装置を含む太陽電池システムの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
［実施の形態１］
図２に、本実施の形態に係る電力変換装置を含むシステムの一例を示す。すなわち、図２に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池１００と、太陽電池１００からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置２００と、電力変換装置２００の出力に接続されている負荷蓄電池３００及び様々な負荷Ａ乃至Ｃなどとを有する。太陽電池１００及び負荷蓄電池３００は、従来と同じである。また、負荷Ａ乃至Ｃは、Ｄ／Ｄコンバータ回路付きの装置やＤ／Ａインバータ回路付きの装置などであり、これらも従来と同じである。なお、太陽電池１００は一例であって、例えば風力発電機などの他の自然エネルギー発電機であってもよい。
【００３６】
電力変換装置２００は、太陽電池１００からの出力直流電圧を昇圧させる昇圧回路部２１０と、昇圧回路部２１０の出力直流電圧を降圧する降圧回路部２２０とを有する。このように２段構成を採用することによって、太陽電池だけではなく最大電力点を有する様々な直流電源でも対応できるようになる。
【００３７】
昇圧回路部２１０は、（Ａ）太陽電池１００からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧する昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２１１と、（Ｂ）昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２１１の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１出力電圧検出回路２１２と、（Ｃ）第１出力電圧検出回路２１２からの出力信号の電圧と第１の目標電圧との差に応じて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２１１に対する定電圧制御を行う第１定電圧制御回路２１３とを有する。
【００３８】
また、降圧回路部２２０は、（Ａ）昇圧回路部２１０からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって降圧する降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２２１と、（Ｂ）降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２２１の出力電圧に応じた出力信号を出力する第２出力電圧検出回路２２２と、（Ｃ）第２出力電圧検出回路２２２からの出力信号の電圧と第２目標電圧との差に応じて、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２２１に対する定電圧制御を行う第２定電圧制御回路２２４と、（Ｄ）第１定電圧制御回路２１３による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２１１の駆動レベルを表す、第１定電圧制御回路２１３からの信号が所定のレベル以上の駆動レベルを示している場合には、第２出力電圧検出回路２２２の出力信号の電圧と第２目標電圧との電位差を強制的に狭める動作を実施する調整回路２２３とを有する。
【００３９】
太陽電池１００のような最大電力点を有する直流電源の場合、第１及び第２定電圧制御回路２１３及び２２４が、太陽電池１００の電力供給能力を超えて電力を引き出そうとして昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２１１及び降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２２１を駆動すると、昇圧回路部２１０及び降圧回路部２２０の出力電圧は低下し始める。そうすると、第１定電圧制御回路２１３は、第１目標電圧と第１出力電圧検出回路２１２の出力信号の電圧との差が広がってくるので、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２１１の駆動レベルを上げるようになる。このような動作が繰り返されると、第１定電圧制御回路２１３による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２１１の駆動レベルが所定レベル以上（例えば最大レベル）になる。第２出力電圧検出回路２２２からの出力信号の電圧も低下するので、第２定電圧制御回路２２４も、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２２１の駆動レベルを上げることになる。
【００４０】
このように第１定電圧制御回路２１３による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２１１の駆動レベルが所定レベル以上になると、調整回路２２３は、第２出力電圧検出回路２２２の出力信号の電圧と第２目標電圧との電位差を強制的に狭める動作を実施する。そうすると、第２定電圧制御回路２２４は、自らの制御の効果が現れたと判断して、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２２１の駆動を、第２出力電圧検出回路２２２からの出力信号の電圧低下前程度の状態に戻す。すなわち、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２２１の目標出力電圧があたかも引き下げられたような現象が生じる。そうすると、昇圧回路部２１０から引き出す電力もその電力供給能力よりも減少するので、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２２１の出力電圧は上昇することになる。さらにこれに連動して、太陽電池１００から引き出す電力もその電力供給能力よりも減少するので、昇圧回路部２１０の昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路２１１の出力電圧が上昇する。
【００４１】
このような動作が繰り返されて、太陽電池１００の最大電力点の追跡が行われる。また、このような電力変換装置は、マイクロプロセッサやＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの高価な素子を用いずに構成できるため、安価に構成できる。
【００４２】
なお、電位差を狭める方法は、いずれか一方を調整する方法の他、両方を調整する方法もある。
【００４３】
［実施の形態２］
図３に、本発明の第２の実施の形態に係るシステムの機能ブロック図を示す。図３に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池１００と、太陽電池１００からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置４００と、電力変換装置４００の出力に接続されている負荷蓄電池３００及び様々な負荷Ａ乃至Ｃなどが接続されている。太陽電池１００及び負荷蓄電池３００は、従来と同じである。また、負荷Ａ乃至Ｃは、Ｄ／Ｄコンバータ回路付きの装置やＤ／Ａインバータ回路付きの装置などであり、これらも従来と同じである。以下の実施の形態でも同様である。なお、太陽電池１００は一例であって、例えば風力発電機などの他の自然エネルギー発電機であってもよい。
【００４４】
電力変換装置４００は、太陽電池１００からの出力直流電圧を昇圧させる昇圧回路部４１０と、昇圧回路部４１０の出力直流電圧を降圧する降圧回路部４２０とを有する。このような２段構成によって、様々な直流電源に対応することができるようになる。
【００４５】
昇圧回路部４１０は、（Ａ）太陽電池１００からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧する昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１と、（Ｂ）昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１出力電圧検出回路４１２と、（Ｃ）第１出力電圧検出回路４１２からの出力信号の電圧と第１の目標電圧Ｖref_1との差に応じて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１に対する定電圧制御を行う第１定電圧制御回路４１３と、（Ｄ）第１定電圧制御回路４１３による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１の駆動レベルを表し且つ昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１のスイッチをオンにする期間を規定するスイッチングパルスのデューティー比が所定値（例えば最大値）に達したことを検出して、例えば検出状況に応じた検出信号を出力する駆動レベル検出回路４１４とを有する。
【００４６】
また、降圧回路部４２０は、（Ａ）昇圧回路部４１０からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって降圧する降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１と、（Ｂ）降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１の出力電圧に応じた出力信号を出力する第２出力電圧検出回路４２２と、（Ｃ）第２出力電圧検出回路４２２からの出力信号の電圧と駆動レベル検出回路４１４からの検出信号に応じて変更された目標電圧Ｖ_Vrefとの差に応じた電圧の誤差信号を出力する誤差検出回路４２３と、（Ｄ）誤差検出回路４２３の出力信号に応じて降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１を駆動する駆動信号発生回路４２４と、（Ｅ）駆動レベル検出回路４１４からの検出信号に応じて第２目標電圧Ｖref_2を低下させることで目標電圧Ｖ_Vrefを生成し、第２出力電圧検出回路４２２の出力電圧Ｖo2_fbと目標電圧Ｖ_Vrefとの差を強制的に狭めさせる目標電圧調整回路４２５とを有する。
【００４７】
なお、第２定電圧制御回路は、誤差検出回路４２３と駆動信号発生回路４２４とを含む。
【００４８】
次に、図４及び図５を用いて、図３に示した電力変換装置４００の動作について説明する。なお、太陽電池１００からの出力電力をＰpv、電力変換装置４００の昇圧回路部４１０の出力電圧をＶ1d_out、出力電力をＰ1d、第１定電圧制御回路４１３から昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１への出力をＤｕｔｙ、第２目標電圧をＶref_2、目標電圧調整回路４２５から誤差検出回路４２３への出力電圧をＶ_Vref、降圧回路部４２０の出力電圧をＶout、出力電力をＰoutと表すものとする。
【００４９】
図４（ａ）は、図１（ｂ）と基本的には同じであり、太陽電池１００の出力電流Ｉと出力電力Ｐの関係を表す図である。もう一度説明すると、電流Ｉpv_maxまでは出力電流Ｉを増加させると出力電力Ｐ自体も増加し、電流Ｉpv_maxにおいて出力電力Ｐは最大電力点Ｐpv_maxとなり、電流Ｉpv_max以上となった場合には出力電力Ｐは急激に減少する。すなわち、電流Ｉpv_max以上となると、出力電力Ｐが急激に減少するというのは、出力電圧Ｖも低下していることを表している。
【００５０】
ここで、電流Ｉpv_maxより大幅に低い電流値に対応する電力点をＡとし、電流Ｉpv_max以上の近傍の電流値に対応する電力点をＢとし、電流Ｉpv_max以下の近傍の電流値に対応する電力点をＣとする。なお、電力点Ｂに完全に一致しないがほぼ同じ電流値の電力点をＢ2、Ｂ3といったように表す。また、電力点Ｃに完全に一致しないがほぼ同じ電流値の電力点をＣ2、Ｃ3といったように表す。さらに、最大電力点Ｐpv_maxを簡単にＭと表すものとする。
【００５１】
なお、図４（ｂ）は、図１（ａ）と全く同じである。
【００５２】
図５（ａ）乃至（ｄ）は、本実施の形態に係る電力変換装置４００の動作を表す。なお、以下で動作を説明するための波形図においては、横軸は時間を表し、縦軸は電圧［Ｖ］を表す。但し、電力の場合にはＷ、デューティー比の場合には％の場合がある。図５（ａ）は、太陽電池１００からの出力電力Ｐpv、昇圧回路部４１０の出力電力Ｐ1d、及び降圧回路部４２０の出力電力Ｐoutの時間変化を表している。なお、昇圧回路部４１０にも降圧回路部４２０にも損失があるので、ほぼＰpv＞Ｐ1d＞Ｐoutの関係が成り立つ。比較のため、最大電力点Ｐpv_maxも示されている。また、図５（ｂ）は、昇圧回路部４１０の出力電圧Ｖ1d_out及び降圧回路部４２０の出力電圧Ｖoutの時間変化を表す。図５（ｃ）は、目標電圧調整回路４２５からの目標電圧Ｖ_Vrefの時間変化を表す。比較のため第２の目標電圧Ｖref_2も示されている。図５（ｄ）は、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１に対する第１定電圧制御回路４１３の出力であるスイッチングパルスのデューティー比Ｄｕｔｙ［％］の時間変化を表す。
【００５３】
まず、太陽電池１００からの出力電力が、電力点Ａより小さい電力から電力点Ａを超えて電力点Ｍに到達するまでについては、電力変換装置４００が通常どおり動作する。簡単に述べれば、昇圧回路部４１０の第１定電圧制御回路４１３は、第１出力電圧検出回路４１２の出力電圧と第１目標電圧Ｖref_1との誤差電圧に応じて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１を駆動して太陽電池１００からの出力電圧を昇圧する。
【００５４】
また、目標電圧調整回路４２５では何もせずに目標電圧Ｖref_2がそのまま誤差検出回路４２３に出力され（図５（ｃ））、Ｖ_Vref＝Ｖref_2である。従って、誤差検出回路４２３は、Ｖ_Vref＝Ｖref_2と第２出力電圧検出回路４２２の出力電圧との差に応じた信号を生成して、当該信号によって駆動信号発生回路４２４は降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１の駆動信号を生成して駆動するようになっている。
【００５５】
但し、電力点Ａを超えて太陽電池１００から電力を引き出そうとすると、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１をそれまでと同じように駆動するだけでは第１出力電圧検出回路４１２の出力電圧が下がってしまう。そこで、第１定電圧制御回路４１３は、図５（ｄ）に示すように、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比を徐々に上げるように動作する。このようにすれば、図５（ｂ）に示すように、電力変換装置４００の出力電圧Ｖoutが一定に維持される。
【００５６】
その後、太陽電池１００から引き出す電力が電力点Ｍに達すると、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、太陽電池１００からの出力電力Ｐpvは急激に低下するので、それにつられて昇圧回路部４１０の出力電圧Ｖ1d_out、出力電力Ｐ1dも低下する。そうすると、やや遅れて、降圧回路部４２０の出力電圧Ｖout、出力電力Ｐoutも低下する。
【００５７】
そうすると、第１定電圧制御回路４１３は、第１出力電圧検出回路４１２の出力電圧と第１目標電圧Ｖref_1との差が大きくなったことを検出して、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比を最大値まで上昇させる。このようにスイッチングパルスのデューティー比が最大値に達すると、駆動レベル検出回路４１４は検出信号を目標電圧調整回路４２５に出力する。これが太陽電池１００から引き出す電力が電力点Ｂに達するあたりまで発生する。なお、検出信号は例えばＤｕｔｙＭａｘに達する頻度に応じた電圧となる。
【００５８】
なお、図５（ａ）に示すように、電力変換装置４００が太陽電池１００から引き出そうとする電力と、太陽電池１００の実際の出力電力Ｐpvとが、電力点Ｂで釣り合うことになる。例えば、検出信号の電圧に応じてＶref_2の引き下げ幅が決まる。
【００５９】
このような状況が発生すると、目標電圧調整回路４２５は、第２目標電圧Ｖref_2から目標電圧Ｖ_Vrefを引き下げるように動作する。これによって、図５（ｃ）に示すように、Ｖ_Vrefが第２目標電圧Ｖref_2から下降する。
【００６０】
そうすると、第２出力電圧検出回路４２２の出力電圧と目標電圧Ｖ_Vrefとの差が小さくなるので、駆動信号発生回路４２４によって駆動される降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１の駆動レベルが下がり、昇圧回路部４１０から引き出そうとする電流が少なくなる。これに応じて、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、電力点Ｂに達した時点以降は、昇圧回路部４１０の出力電圧Ｖ1d_out、出力電力Ｐ1ｄも上昇する。さらに、やや遅れて降圧回路部４２０の出力電圧Ｖout及び出力電力Ｐoutも上昇する。そうすると、第１出力電圧検出回路４１２の出力電圧も上昇するので、第１定電圧制御回路４１３では第１目標電圧Ｖref_1との差が縮小したように見えるので、図５（ｄ）に示すように、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比を引き下げる。そうすると、昇圧回路部４１０においても、太陽電池１００から引き出される電流が減少する。
【００６１】
しかし、目標電圧調整回路４２５からの目標電圧Ｖ_Vrefを引き下げることによって降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１の駆動がより小さくなって太陽電池１００及び昇圧回路部４１０から引き出される電流が少なくなり過ぎてしまうので、出力電力Ｐpvは最大電力点Ｍを過ぎて再度減少する。
【００６２】
一方、目標電圧調整回路４２５による目標電圧Ｖ_Vrefの調整が終了すると、目標電圧Ｖ_Vrefは徐々に上昇する。これに応じて降圧回路部４２０の出力電力Ｖout及び出力電力Ｐoutも徐々に上昇する。これに遅延して、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比も徐々に上昇する。目標電圧Ｖ_Vrefの上昇には時定数（例えばＣＲによる充電の時定数）があり急激に上昇するわけではないので、上でも述べたように出力電力Ｐpvは最大電力点Ｍを過ぎて電力点Ｃに到達してしまう。電力点Ｃでは、太陽電池１００の出力電力Ｐpvと電力変換装置４００が引き出す電力とが釣り合うことになる。
【００６３】
なお、昇圧回路部４１０の出力電圧Ｖ1d_outは、第１定電圧制御回路４１３が一定になるように制御しているので、図５（ｂ）に示すように、次に電力不足となる電力点Ｍに達するまでは一定となる。図５（ｄ）に示すように、昇圧回路部４１０の出力電圧Ｖ1d_outを一定にするために、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比を徐々に上昇させる。
【００６４】
その後、図５（ａ）に示すように、太陽電池１００の出力電力Ｐpvは上昇して再度電力点Ｍに達する。この後の動作は、最初に電力点Ｍに達した後とほぼ同じになる。但し、図５（ｃ）に示すように、目標電圧Ｖ_Vrefは、第２目標電圧Ｖref_2に戻っておらず、降圧回路部４２０の出力電圧Ｖoutも目標値に達していないので、動作としては同じでも目標電圧Ｖ_Vrefの引き下げ幅などは若干異なってくる。このように完全に同じ動作ではないので、電力点ＣではなくＣ1やＣ2、電力点ＢではなくＢ1やＢ2で、図４（ｂ）のカーブ上動作を切り替えることになる。
【００６５】
結局のところ、最大電力点をはさんで電力点Ｂ又はその近傍と電力点Ｃ又はその近傍間を行き来することになる。すなわち、最大電力点追跡が可能となっている。但し、上で述べた動作は、太陽電池１００の発電電力がほぼ一定であることを前提としている。
【００６６】
なお、電力点Ｂと電力点Ｃの差は、出力電力や出力電圧に応じて決まるが、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１などを含む制御系のゲイン調整で調整することができる。すなわち、より最大電力点近傍で動作させることができる。
【００６７】
［実施の形態２の実施例］
図６乃至図８に本実施の形態に係る具体的回路例を示す。
【００６８】
図６は、太陽電池１００の具体的回路例と、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１の具体的回路例と、第１出力電圧検出回路４１２の具体的回路例と、第１定電圧制御回路４１３の具体的回路例とを示している。また、図７は、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１の具体的回路例と、第２出力電圧検出回路４２２の具体的回路例と、蓄電池３００の具体的回路例と、第２定電圧制御回路の誤差検出回路４２３及び駆動信号発生回路４２４の具体的回路例とを示している。さらに、図８は、駆動レベル検出回路４１４の具体的回路例と、目標電圧調整回路４２５の具体的回路例とを示している。
【００６９】
端子Ａ及びＣを介して第１出力電圧検出回路４１２（図６）と降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１（図７）とが接続されている。また、端子Ｄを介して第１定電圧制御回路４１３（図６）と駆動レベル検出回路４１４（図８）とが接続されている。さらに、端子Ｅを介して目標電圧調整回路４２５（図８）と第２定電圧制御回路の誤差検出回路４２３（図７）とが接続されている。
【００７０】
図６における昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１は昇圧チョッパ回路として示されているが、他の方式により太陽電池１００の出力電圧を昇圧するＤ／Ｄコンバータ回路であってもよい。第１定電圧制御回路４１３は、第１出力電圧検出回路４１２の出力電圧Ｖo1_fbと第１目標電圧Ｖref_1との差に応じてスイッチングパルスＰul_1のデューティー比を変化させ、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１の出力電圧を一定になるように制御する。第１定電圧制御回路４１３は、このスイッチングパルスＰul_1のデューティー比に相当する電圧の信号Ａ1_Outを、駆動レベル検出回路４１４に出力する。
【００７１】
降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１は、一例としてハーフブリッジ方式の降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路であり、そのためのドライバＩＣを含む駆動回路が用いられている。また、フルブリッジ方式、プッシュプル方式、フォワード方式、フライバック方式、降圧型チョッパ回路などで、絶縁型、非絶縁型を用途により選択できる。ドライバＩＣを含む駆動回路は、採用された降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路に応じて適宜選択される。
【００７２】
駆動レベル検出回路４１４は、第１定電圧制御回路４１３からの信号Ａ1_Outが、第３の目標電圧Ｖref_3以上になっている、すなわちスイッチングパルスのデューティー比が所定値（例えば最大値。以下、最大値として説明する。）以上になっているかを確認する。駆動レベル検出回路４１４は、デューティー比が所定の最大値以上となる頻度に応じた出力電圧の検出信号Ａ3_O_Aveを目標電圧調整回路４２５に出力する。
【００７３】
目標電圧調整回路４２５においては、通常時には、第２の目標電圧Ｖref_2が電圧誤差検出回路４２３のオペアンプの正極側入力端子に入力されるように、コンデンサＣ１に電荷がチャージされるようになっている。一方、駆動レベル検出回路４１４からの検出信号Ａ3_O_Aveが上昇すると、目標電圧調整回路４２５において三角波ＶＴＷ＿３以上となる期間が発生する場合がある。そうすると、コンパレータの出力電圧ＣＭＰ３＿Ｏがその期間中ハイになり、コンパレータの出力側に設けられているローパスフィルタによって平滑化されるが、ＦＥＴのゲート電圧ＶＧは上昇してＦＥＴがオンになる。このＦＥＴが、オンの期間中コンデンサＣ１から放電されるようになり、目標電圧Ｖ_Vrefは放電の間引き下げられることになる。
【００７４】
次に、図６乃至図８に示した回路の動作を図９及び図１０を用いて説明する。なお、基本的な動作については図５（ａ）乃至（ｄ）で説明したので、ポイントとなる部分だけを説明する。
【００７５】
まず、図５（ａ）の電力点Ａなどにおいて十分太陽電池１００から電力供給が可能である状態における動作を図９（ａ）乃至（ｉ）を用いて説明する。なお、図９（ａ）乃至（ｉ）は、ある短い時間の動作を示しており、図６乃至図８に示した回路の基本的な動作説明を行うための図である。
【００７６】
図９（ａ）は、第１定電圧制御回路４１３の出力であるスイッチングパルスＰul_1を表している。この間、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１の出力電圧に応じた第１出力電圧検出回路４１２の出力電圧Ｖo1_fb（図９（ｂ））は、図中は大げさに示されているが、スイッチングに応じて多少リプルが発生する程度の変動だけである。図９（ｃ）に示すように、このような第１出力電圧検出回路４１２の出力電圧Ｖo1_fbから第１定電圧制御回路４１３のオペアンプによって生成される信号Ａ1_Outは、三角波ＶＴＷ＿１と比較されて、信号Ａ1_Outの電圧の方が高い期間、図９（ａ）に示すようにスイッチングパルスがハイとなる。なお、信号Ａ1_Outの電圧は、スイッチングパルスのデューティー比の所定の最大値に相当する電圧Ｖref_3よりも低いままである（図９（ｃ））。
【００７７】
一方、図９（ｄ）は、駆動信号発生回路４２４の出力Ｐul_2を表しており、図９（ｅ）は、第２出力電圧検出回路４２２の出力電圧Ｖo2_fbを表している。このように、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１の動作周波数は、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１の動作周波数とは異なっている。
【００７８】
上で述べたように、図９（ｃ）に示した第１定電圧制御回路４１３の出力電圧Ａ1_Outは、スイッチングパルスのデューティー比の所定の最大値に相当する電圧Ｖref_3よりも低いままなので、図９（ｇ）に示すように、駆動レベル検出回路４１４の検出信号Ａ3_O_Aveはゼロのままとなる。従って、検出信号Ａ3_O_Aveが目標電圧調整回路４２５に入力されて三角波ＶＴＷ＿３と比較されても、三角波ＶＴＷ＿３を超えることはない。よって、図９（ｈ）に示すように、コンパレータの出力ＣＭＰ３＿Ｏ及びＦＥＴのゲート電圧ＶＧはローのままとなる。そうすると、図９（ｉ）に示すように、目標電圧調整回路４２５の出力電圧である目標電圧Ｖ_Vrefは、初期目標電圧（＝第２目標電圧）Ｖref_2のままとなる。
【００７９】
そうなると、第２定電圧制御回路の電圧誤差検出回路４２３における前段のオペアンプでは、第２出力電圧検出回路４２２の出力電圧Ｖo2_fbと初期目標電圧（＝第２目標電圧）Ｖref_2とが比較され、誤差信号Ａ2_Outが生成される。この誤差信号Ａ2_Outは、駆動信号発生回路４２４において三角波ＶＴＷ＿２と比較され、誤差信号Ａ2_Outの方が電圧が高い期間オンになるパルス波Ｐul_2（図９（ｄ））が生成される。
【００８０】
次に、図１０（ａ）乃至（ｐ）を用いて、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１の出力電圧が低下し始めて、第１出力電圧検出回路４１２の出力電圧Ｖo1_fbも低下し始めた場合の動作について説明する。なお、図１０（ａ）乃至（ｐ）は、本実施の形態の特徴を強調するように描かれているので、実際とは多少異なる部分もある。
【００８１】
図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、太陽電池１００からの電力供給が減少するか最大電力点を超えて電力を引き出そうとすると、第１出力電圧検出回路４１２の出力電圧Ｖo1_fbは下がりだし、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１のＦＥＴのゲート端子に対するスイッチングパルスＰul_1のデューティー比は、例えば最大になる。これは、図１０（ｃ）に示すように、第１定電圧制御回路４１３のオペアンプの出力Ａ1_Outは、上昇して三角波ＶＴＷ＿１よりも高くなる期間が長くなる。
【００８２】
一方、Ａ1_Outが三角波ＶＴＷ＿１よりも高くなる期間があると、図１０（ｄ）に示すように、駆動レベル検出回路４１４のコンパレータの出力はハイになる。駆動レベル検出回路４１４の後段にはローパスフィルタが設けられているので、コンパレータの出力がハイになる頻度が上がると、駆動レベル検出回路４１４の出力である検出信号Ａ3_O_Aveの電圧は徐々に上昇する。
【００８３】
なお、昇圧回路部４１０の出力電圧が低下するため降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１の出力電圧も低下し、図１０（ｆ）に示すように、第２出力電圧検出回路４２２の出力電圧Ｖo2_fbも低下してゆく。従って、目標電圧Ｖ_Vrefと出力電圧Ｖo2_fbとの差は次第に大きくなって行く。なお、図１０（ｅ）は、駆動信号発生回路４２４が出力するスイッチングパルスＰul_2を示しているが、このスイッチングパルスについてもデューティー比は最大となっているものとする。
【００８４】
また、図１０（ｇ）に示すように、第２出力電圧検出回路４２２の出力電圧Ｖo2_fbが低下すると、逆に誤差検出回路４２３の出力信号Ａ2_Outの電圧は上昇し、駆動信号発生回路４２４において三角波ＶＴＷ＿２と比較すると、出力信号Ａ2_Outの電圧の方が三角波ＶＴＷ＿２の電圧より高くなる期間が長くなる。
【００８５】
さらに、図１０（ｄ）に示すように、目標電圧調整回路４２５では、駆動レベル検出回路４１４からの検出信号Ａ3_O_Aveと、三角波ＶＴＷ＿３とを比較する。検出信号Ａ3_O_Aveの方が三角波ＶＴＷ＿３よりも高い期間、図１０（ｈ）に示すように、目標電圧調整回路４２５のコンパレータはハイとなる信号ＣＭＰ３＿Ｏを出力し、目標電圧調整回路４２５の後段のローパスフィルタによってＦＥＴのゲートに印加される電圧ＶＧは、図１０（ｈ）のように多少矩形波をなめらかにしたような波形となる。いずれにせよ、電圧ＶＧによってＦＥＴがオンになると、コンデンサＣ１に蓄積された電荷が放出されるようになるので、ＦＥＴがオンとなっている期間、初期の目標電圧（＝第２目標電圧）から引き下げられて、図１０（ｉ）に示すような目標電圧Ｖ_Vrefが生成される。なお、ＦＥＴがオフになると、電荷がコンデンサＣ１にチャージされるので、目標電圧Ｖ_Vrefは上昇する。但し、図１０（ｉ）に示すように、ＦＥＴがオンになる期間が長くなると、ＦＥＴがオフの期間が短くなって、コンデンサＣ１に電荷を蓄積できず、第２目標電圧Ｖref_2に戻ることができず、全体としても目標電圧Ｖ_Vrefは下がってゆくようになる。
【００８６】
このように目標電圧Ｖ_Vrefが引き下げられれば、図１０（ｊ）に示すように、第２出力電圧検出回路４２２の出力電圧Ｖo2_fbの低下に伴って、目標電圧Ｖ_Vrefは徐々に低下するので、両者の差は狭められたことになる。参考のため、図１０（ｐ）に、Ｖ_Vref−Ｖo2_fbの変化を示している。これを見ると、図１０（ｆ）の様子と比較して差は狭められている。そうすると、第２定電圧制御回路では、出力電圧Ｖo2_fbの低下に応じて駆動レベルを上げた結果、あたかも効果があったようにみえるので駆動レベルを下げることになる。すなわち、図１０（ｋ）に示すように、電圧誤差検出回路４２３の誤差信号Ａ2_Outはやや低下して、三角波ＶＴＷ＿２と比較すると、誤差信号Ａ2_Outの電圧が高くなる期間は短くなる。なお、付加されているダッシュは調整済みを表している。よって、図１０（ｌ）に示すように、駆動信号発生回路４２４の出力であるスイッチングパルスＰul_2のデューティー比は下がってゆくようになる。
【００８７】
そうすると、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１の駆動レベルが下がるので、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１の出力電圧が上昇する。また、第１出力電圧検出回路４１２の出力電圧Ｖo1_fbも、図１０（ｍ）に示すように上昇する。そうすると、図１０（ｎ）に示すように、第１定電圧制御回路４１３のオペアンプの出力Ａ1_Outは低下するので、三角波ＶＴＷ＿１よりも電圧が高くなる期間は短くなる。これに応じて、図１０（ｏ）に示すように、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１のＦＥＴに対するスイッチングパルスＰul_1はデューティー比が低くなる。すなわち、ハイの期間が短くなる。
【００８８】
以上のような動作を行うことで、太陽電池１００の供給電力と電力変換装置４００によって引き出される電力とが早期に釣り合うようになる。その後は、太陽電池１００からの電力供給状態に応じて上で述べたものと同様の動作を繰り返せば、最大電力点を追跡していることになる。
【００８９】
このように高価なプロセッサなどを用いることなく安価な素子のみで最大電力点追跡が可能となる。
【００９０】
なお、上で述べた各回路の構成は一例であって、同様の機能を実現する様々な変形が可能である。
【００９１】
［実施の形態２の実施例の変形］
図８に示した駆動レベル検出回路４１４は、例えば図１１に示すような駆動レベル検出回路４１４ｂに置換することができる。これは、図８の駆動レベル検出回路４１４では、コンパレータを用いた構成を採用しているのに対し、図１１ではオペアンプを用いた構成を採用している。
【００９２】
このような駆動レベル検出回路４１４ｂを採用した場合の動作を、図１２及び図１３を用いて説明する。
【００９３】
図１２は、図９に対応する図であり、異なる点は図１２（ｇ）に現れている。すなわち、駆動レベル検出回路４１４の場合には検出信号Ａ3_O_Aveが目標電圧調整回路４２５に出力されていたが、駆動レベル検出回路４１４ｂの場合には検出信号Ａ3_Outが目標電圧調整回路４２５に出力される。この検出Ａ3_Outは、駆動レベル検出回路４１４ｂの入力信号Ａ1_Outと第３の目標電圧Ｖref_3との差に応じた信号であり、通常時でもゼロは固定されない。但し、目標電圧調整回路４２５において三角波ＶＴＷ＿３と比較されるので、図１２（ｈ）に示すように、結果は図９（ｈ）と同じになる。
【００９４】
図１３は、図１０に対応する図であり、異なる点は図１３（ｄ）に現れている。図１２（ｇ）について述べたように、目標電圧調整回路４２５においては、駆動レベル検出回路４１４ｂの検出信号Ａ3_Outは三角波ＶＴＷ＿３と比較されるが、駆動レベル検出回路４１４ｂへの入力信号Ａ1_Outが上昇しているので、それに応じて検出信号Ａ3_Outも上昇する。従って、三角波ＶＴＷ＿３よりも検出信号Ａ3_Outの方が電圧が高くなる場面が生じている。これ以外の動作は、図１０で説明したものと同じである。
【００９５】
このような回路を採用しても、同様の効果を得ることができる。
【００９６】
［実施の形態３］
図１４（ａ）に、リチウムイオン二次電池の充電方式の一例を示す。図１４（ａ）において、横軸は時間であり、縦軸は充電電圧及び電流を表す。図１４（ａ）から分かるように、充電電流を満充電になるまで一定に制御する。この際、電圧は図示するようなカーブを描きながら上昇する。一方、満充電になると充電電圧を一定となるように制御する。そうすると、充電電流は急激に減少することになる。同様に、図１４（ｂ）に、制御弁式鉛蓄電池の充電方式の一例を示す。図１４（ａ）と同様に、図１４（ｂ）でも、横軸は時間であり、縦軸は充電電圧及び電流を表す。基本的に、鉛蓄電池もリチウムイオン二次電池と同様の方式で充電する。
【００９７】
負荷蓄電池３００のこのような充電方法と太陽電池１００の供給電力状態とを勘案すると、図１５に示すような制御切換を行えば効率的に蓄電を行うことができるようになる。すなわち、太陽電池１００の発電電力が十分である場合（発電電力充足の場合）であって負荷蓄電池３００が満充電状態であれば、定電圧制御を行う。但し、満充電時電圧が電圧制御の目標電圧の場合には最大電力点追跡（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）は動作しない。また、太陽電池１００の発電電力が十分である場合（発電電力充足の場合）であって負荷蓄電池３００が充電中（すなわち充電未完了）であれば、定電流制御を行う。すなわち、太陽電池１００から十分な電力が供給されている場合には、満充電になった場合と満充電でなくなった場合とに、図１５の双方向矢印Ａに示すように制御を切換える。
【００９８】
さらに、太陽電池１００の発電電力が十分ない場合（発電電力不足の場合）であって負荷蓄電池３００が満充電状態であれば、ＭＰＰＴを伴う定電圧制御を行う。また、太陽電池１００の発電電力が十分ない場合（発電電力不足の場合）であって負荷蓄電池３００が充電中（すなわち充電未完了）であれば、ＭＰＰＴを伴う定電圧制御を行う。このように、太陽電池１００の発電電力が十分ない場合（発電電力不足の場合）には、制御の切換えは不要となっている。
【００９９】
しかし、負荷蓄電池３００に対して充電中である場合には、太陽電池１００の発電電力が十分ある場合と十分ない場合とで、図１５の双方向矢印Ｂに示すように制御を切換える。特に、双方向矢印Ｂで示す制御の切換は、充電中であるため適切に切換えることにより、充電が効率よく行われるようになる。
【０１００】
このような制御の切り換えを行うため、本実施の形態では図１６に示すような構成を採用する。
【０１０１】
図１６に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池１００と、太陽電池１００からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置５００と、電力変換装置５００の出力に接続されている負荷蓄電池３００及び様々な負荷Ａ乃至Ｃなどが接続されている。
【０１０２】
電力変換装置５００は、昇圧回路部５１０と降圧回路部５３０とを有する。昇圧回路部５１０は、（Ａ）太陽電池１００からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧する昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５１１と、（Ｂ）昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５１１の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１出力電圧検出回路５１２と、（Ｃ）第１出力電圧検出回路５１２からの出力信号の電圧と第１の目標電圧Ｖref_1との差に応じて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５１１に対する定電圧制御を行う第１定電圧制御回路５１３と、（Ｄ）第１定電圧制御回路５１３による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５１１の駆動レベルを表し且つ昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５１１のスイッチをオンにする期間を規定するスイッチングパルスのデューティー比が所定値（例えば最大値）に達したことを検出して、例えば検出状況に応じて検出信号を出力する駆動レベル検出回路５１４とを有する。
【０１０３】
また、降圧回路部５３０は、（Ａ）昇圧回路部５１０からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって降圧する降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５３１と、（Ｂ）降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５３１の出力電圧に応じた出力信号を出力する第２出力電圧検出回路５３２と、（Ｃ）第２出力電圧検出回路５３２からの出力信号の電圧と第１出力電圧検出回路５１２の検出信号に応じて変更された目標電圧Ｖ_Vrefとの差に応じた電圧の第１の誤差検出信号を出力する電圧誤差検出回路５３７と、（Ｄ）駆動レベル検出回路５１４からの検出信号に応じて第２目標電圧Ｖref_2を低下させることで目標電圧Ｖ_Vrefを生成し、第２出力電圧検出回路５３２の出力電圧Ｖo2_fbと目標電圧Ｖ_Vrefとの差を強制的に狭めさせる目標電圧調整回路５３８と、（Ｅ）負荷蓄電池３００に流れる電流に応じた電圧の出力信号を出力する蓄電池充電電流検出回路５３３と、（Ｆ）蓄電池充電電流検出回路５３３からの出力信号の電圧と予め設定されている目標電流に相当する電圧Ｉ_Vrefとの差に応じた電圧の第２誤差検出信号を出力する電流誤差検出回路５３４と、（Ｇ）電流誤差検出回路５３４からの第２誤差検出信号と電圧誤差検出回路５３７からの第１誤差検出信号とのいずれかをその電圧値に応じて切り換える切換回路５３５と、（Ｈ）切換回路５３５の出力に応じて降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５３１を駆動する駆動信号発生回路５３６とを有する。
【０１０４】
本実施の形態では、図１４に示したような定電流制御を行うべき状態であれば、電流誤差検出回路５３４の第２誤差検出信号の電圧が、電圧誤差検出回路５３７の第１誤差検出信号の電圧以上となる。従って、切換回路５３５は、第２誤差検出信号を駆動信号発生回路５３６に出力する。すなわち、電流誤差検出回路５３４及び駆動信号発生回路５３６の組み合わせで定電流制御が行われ、蓄電池充電電流検出回路５３３において検出される、負荷蓄電池３００に流れる電流が一定になるように動作する。
【０１０５】
一方、図１５に示したような定電圧制御を行うべき状態であれば、電圧誤差検出回路５３７の第１誤差検出信号の電圧が、電流誤差検出回路５３４の第２誤差検出信号の電圧を超えるようになる。従って、切換回路５３５は、第１誤差検出信号を駆動信号発生回路５３６に出力する。すなわち、電圧誤差検出回路５３７、目標電圧調整回路５３８及び駆動信号発生回路５３６の組み合わせで定電圧制御が行われる。定電圧制御が有効化されている場合には、基本的な動作は第２の実施の形態と同じになる。
【０１０６】
このように制御を切り換え、さらに定電圧制御を実施する際には第２の実施の形態と同じようにＭＰＰＴを実施することになるので、効率的に負荷蓄電池３００への充電を行うことができる。
【０１０７】
［実施の形態３の実施例］
本実施の形態に係る具体的回路例を、図１７及び図１８を用いて説明する。なお、図６に示している太陽電池１００は本実施の形態でも同じである。図６の昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１、第１出力電圧検出回路４１２及び第１定電圧制御回路４１３は、本具体的回路例における昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５１１、第１出力電圧検出回路５１２及び第１定電圧制御回路５１３と同じである。また、図８の駆動レベル検出回路４１４及び目標電圧調整回路４２５についてはそのまま採用され、図７の代わりに、図１７及び図１８の回路が採用される。
【０１０８】
図１７に示すように、蓄電池３００及び蓄電池充電電流検出回路５３３は直列に接続されており、端子Ｇを介して蓄電池充電電流検出回路５３３と図１８の電流誤差検出回路５３４とが接続されている。また、端子Ｆを介して第２出力電圧検出回路５３２と図１８の電圧誤差検出回路５３７とが接続されている。また、図１８の駆動信号発生回路５３６は、端子Ｈを介して図１７の降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５３１に接続されている。また、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５３１は、端子Ａ及びＣを介して図６の第１出力電圧検出回路に接続されている。図１８の電圧誤差検出回路５３７に含まれるコンパレータの負極側入力端子は、端子Ｅを介して図８の目標電圧調整回路に接続されている。
【０１０９】
本具体的回路例における切換回路５３５は、電流誤差検出回路５３４の出力と電圧誤差検出回路５３７の出力とをダイオードＯＲする回路である。これによって、電圧の高い方の誤差検出信号を駆動信号発生回路５３６に出力するようになっている。本具体的回路例における目標電圧調整回路５３８は、第１の実施の形態における回路例と同じになっている。また、本具体的回路例において電圧誤差検出回路５３７は、単純に第２出力電圧検出回路５３２の出力電圧Ｖo2_fbと目標電圧調整回路５３８から出力される目標電圧Ｖ_Vrefと大小関係を判定するような回路となっている。電流誤差検出回路５３４も、蓄電池充電電流検出回路５３３の出力Ｖbi_fbと目標電流に相当する電圧Ｉ_Vrefとの大小関係を判定するような回路となっている。
【０１１０】
次に、図１９乃至図２１を用いて、本実施の形態における具体的回路例の動作を説明する。図１９（ａ）乃至（ｈ）は、定電流制御が行われている場合の動作を示す。
【０１１１】
図１９（ａ）及び（ｂ）から分かるように、定電流制御では徐々に電力変換装置５００の出力電圧Ｖo2は上昇する（図１９（ｂ））。図１９（ｂ）では、出力電圧Ｖo2の平均値Ｖo_aveが上昇することも示されている。また、蓄電池充電電流検出回路５３３の出力電圧Ｖbi_fbは、電流誤差検出回路５３４において目標電流に相当する電圧Ｉ_Vrefと比較され、出力電圧Ｖbi_fbはこの電圧Ｉ_Vref以上となっている期間ハイになる矩形波ＣＭＰ＿Ｉが生成される。但し、電流誤差検出回路５３４にはＣＲによるローパスフィルタが含まれているので、電流誤差検出回路５３４の出力信号Ｖfb_Iは図１９（ｅ）に示すような波形になる。矩形波ＣＭＰ＿Ｉのハイの期間が長ければ、出力信号Ｖfb_Iの電圧は高くなる。
【０１１２】
図１９（ｆ）に示すように、第２出力電圧検出回路５３２の出力電圧Ｖo2_fbは、出力電圧Ｖo2に連動して上昇する。しかし、第１出力電圧検出回路５１２の出力は低下せず、駆動レベル検出回路５１４からは検出信号が出力されず、出力電圧Ｖo2_fbが目標電圧Ｖ_Vrefを超える期間は徐々に長くなる。すなわち、図１９（ｇ）に示すように徐々にハイの期間が長くなる矩形波ＣＭＰ＿Ｖが電圧誤差検出回路５３７により生成されるが、図１９（ｄ）で示したＣＭＰ＿Ｉよりもハイの期間は短くなる。従って、電圧誤差検出回路５３７に含まれるローパスフィルタによって平滑化された信号Ｖfb_Vの電圧は、図１９（ｅ）に示すように、電流誤差検出回路５３４からの出力信号Ｖfb_Iの電圧より低くなる。なお、出力電圧Ｖo2_fbと連動して上昇する点については同じである。従って、切換回路５３５は、電流誤差検出回路５３４からの出力信号Ｖfb_Iを図１９（ｈ）に示す信号Ｖfbとして駆動信号発生回路５３６に出力する。
【０１１３】
駆動信号発生回路５３６は、図１９（ｈ）に示すように、三角波ＶＴＷ＿２と信号Ｖfbとを比較して、三角波ＶＴＷ＿２の方が電圧が高い期間にハイになる駆動パルス波Ｐul_2（図１９（ａ））が生成される。
【０１１４】
これに対して蓄電池３００への充電が完了した場合の動作を図２０（ａ）乃至（ｈ）を用いて説明する。なお、図２０（ａ）は、基本的なパルス波Ｐul_2を示しており、定電流制御から定電圧制御への切換が反映されていない。
【０１１５】
図２０（ｂ）に示すように、満充電になるまで電力変換装置５００の出力電圧Ｖo2は上昇し、満充電になると一定になるように制御される。一方、図２０（ｃ）に示すように、蓄電池充電電流検出回路５３３の出力電圧Ｖbi_fbは、満充電になると、低下することになる。そうすると、出力電圧Ｖbi_fbが目標電流に相当する電圧Ｉ_Vrefを超える期間が短くなって、図２０（ｄ）に示す矩形波ＣＭＰ＿Ｉがハイになる期間がなくなってしまう。そのため、電流誤差検出回路５３４のローパスフィルタの出力電圧Ｖfb_Iは、図２０（ｅ）に示すように、急激に低下してゼロになってしまう。
【０１１６】
一方、第１出力電圧検出回路５１２の出力電圧Ｖo1_fbは低下せず、駆動レベル検出回路５１４からは検出信号は出力されていないので、目標電圧Ｖ_Vrefは初期目標電圧（＝第２目標電圧）Ｖref_2のままとなる。但し、図２０（ｆ）に示すように、第２出力電圧検出回路５３２の出力電圧Ｖo2_fbは上昇するので、目標電圧Ｖ_Vrefを超える期間が長くなり、電圧誤差検出回路５３７のコンパレータの出力ＣＭＰ＿Ｖは、図２０（ｇ）に示すように、ハイの期間が長くなって、その後常にハイになってしまう。そうすると、図２０（ｅ）に示すように、電圧誤差検出回路５３７のローパスフィルタで平滑化された電圧Ｖfb_Vは、徐々に上昇し、その後最大値で一定となる。
【０１１７】
従って、図２０（ｅ）に示すように、途中で電流誤差検出回路５３４の出力電圧Ｖfb_Iより電圧誤差検出回路５３７の出力電圧Ｖfb_Vが高くなる。そうすると、図２０（ｈ）に示すように、切換回路５３５は、電圧の高い入力を駆動信号発生回路５３６に出力するので、途中で電圧誤差検出回路５３７の出力電圧Ｖfb_VをＶfbとして駆動信号発生回路５３６に出力するようになる。駆動信号発生回路５３６は、三角波ＶＴＷ＿２と出力電圧Ｖfbとを比較して、三角波ＶＴＷ＿２の方が高い期間がハイとなる矩形波Ｐul_2を生成する。図２０（ｈ）の例では、非常に短い期間のみハイとなる。
【０１１８】
次に、図２１（ａ）乃至（ｈ）を用いて、太陽電池１００からの電力供給が不足してしまうためＭＰＰＴを伴う定電圧制御を実施する場合の動作について説明する。なお、図２１（ａ）は、基本的なパルス波Ｐul_2を示しており、定電流制御から定電圧制御への切換が反映されていない。
【０１１９】
図２１（ｂ）に示すように、電力変換装置５００の出力電圧Ｖo2は、電力不足のため徐々に低下する。同様に、その平均電圧Ｖo_aveも低下する。また、電力不足で太陽電池１００から引き出される電流も低下するため、図２１（ｃ）に示すように、蓄電池充電電流検出回路５３３の出力電圧Ｖbi_fbも徐々に低下する。出力電圧Ｖbi_fbが目標電流に相当する電圧Ｉ_Vrefを常に下回るようになると、図２１（ｃ）に示すように、電流誤差検出回路５３４で生成される矩形波ＣＭＰ＿Ｉもハイになる期間がなくなってしまう。従って、電流誤差検出回路５３４のローパスフィルタで生成される第２誤差検出信号Ｖfb_Iは、矩形波ＣＭＰ＿Ｉがローになってしまうと、それに応じてゼロになってしまう。
【０１２０】
一方、図２１（ｆ）に示すように、第１出力電圧検出回路５１２の出力電圧Ｖo1_fbは電力不足のため低下して、駆動レベル検出回路５１４は検出信号を出力するので、目標電圧調整回路５３８は、目標電圧Ｖ_Vrefを、初期目標電圧（＝第２目標電圧）Ｖref_2から強制的に引き下げるように動作する。第２出力電圧検出回路５３２の出力電圧Ｖo2_fbも低下するので、目標電圧Ｖ_Vrefとの差は小さくなる。但し、本例では、図２１（ｆ）に示すように、目標電圧Ｖ_Vrefよりも出力電圧Ｖo2_fbが高くなるので、電圧誤差検出回路５３７における矩形波ＣＭＰ＿Ｖのハイの期間が長くなって、その後ハイのままになる。そうすると、図２１（ｅ）に示すように、第１誤差検出信号Ｖfb_Vは、第２誤差検出信号Ｖfb_Iより高くなるので、この信号がＶfbとして出力されるようになる。駆動信号発生回路５３６は、三角波ＶＴＷ＿２と出力電圧Ｖfbとを比較して、三角波ＶＴＷ＿２の方が高い期間がハイとなる矩形波Ｐul_2を生成する。図２１（ｈ）の例では、非常に短い期間のみハイとなる。
【０１２１】
以上のような動作を行うことによって、定電流制御から定電圧制御に適切に切り換えが行われるようになる。すなわち、蓄電池３００に効率的に蓄電されるようになる。なお、定電圧制御から定電流制御への切り換えについては、上で述べたものと逆になるので、説明を省略する。
【０１２２】
また、定電圧制御においては、第２の実施の形態と同様にＭＰＰＴが行われるようになる。
【０１２３】
なお、回路例は様々な変形が可能であり、上で述べたような機能を実現できる他の構成を採用することも可能である。
【０１２４】
［実施の形態４］
図２２に本実施の形態に係るシステムの機能ブロック図を示す。図２２に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池１００と、太陽電池１００からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置６００と、電力変換装置６００の出力に接続されている負荷蓄電池３００及び様々な負荷Ａ乃至Ｃなどが接続されている。
【０１２５】
電力変換装置６００は、太陽電池１００からの出力直流電圧を昇圧させる昇圧回路部６１０と、昇圧回路部６１０の出力直流電圧を降圧する降圧回路部６２０とを有する。
【０１２６】
昇圧回路部６１０は、（Ａ）太陽電池１００からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧する昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１と、（Ｂ）昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１出力電圧検出回路６１２と、（Ｃ）第１出力電圧検出回路６１２からの出力信号の電圧Ｖo1_fbと第１の目標電圧Ｖref_1との差に応じて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１に対する定電圧制御を行う第１定電圧制御回路６１３と、（Ｄ）第１定電圧制御回路６１３による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１の駆動レベルを表し且つ昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１のスイッチをオンにする期間を規定するスイッチングパルスのデューティー比が所定値（例えば最大値）に達したことを検出して、例えば検出状況に応じた検出信号を出力する駆動レベル検出回路６１４とを有する。
【０１２７】
また、降圧回路部６２０は、（Ａ）昇圧回路部６１０からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって降圧する降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６２１と、（Ｂ）降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６２１の出力電圧に応じた出力信号Ｖo2_fbを出力する第２出力電圧検出回路６２２と、（Ｃ）第２出力電圧検出回路６２２からの出力信号の電圧Ｖo2_fbを駆動レベル検出回路６１４からの検出信号に応じて変更して調整後信号Ｖof3を生成する検出信号調整回路６２３と、（Ｄ）検出信号調整回路６２３の出力である調整後信号Ｖof3と固定目標電圧Ｖ_Vrefとの差に応じた電圧の検出信号を出力する誤差検出回路６２４と、（Ｅ）誤差検出回路６２４の出力信号に応じて降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６２１を駆動する駆動信号発生回路６２５とを有する。
【０１２８】
検出信号調整回路６２３は、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１に対するスイッチングパルスのデューティー比に相当する電圧の信号が所定のデューティー比（例えば最大値。以下、最大値として説明する。）に相当する電圧を下回っていると駆動レベル検出回路６１４で判定されている間は、第２出力電圧検出回路６２２の出力電圧Ｖo2_fbをそのまま調整後信号Ｖof3として誤差検出回路６２４に出力する。一方、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１に対するスイッチングパルスのデューティー比に相当する電圧の信号がデューティー比最大に相当する電圧を上回るようになったと駆動レベル検出回路６１４で判定されると、第２出力電圧検出回路６２２の出力電圧Ｖo2_fbも低下しているが、検出信号調整回路６２３は、強制的に固定目標電圧Ｖ_Vrefとの差を狭めるように出力電圧Ｖo2_fbを上昇させてＶof3を生成する。これにより、Ｖ_Vrefを上回ることもあるが、差の絶対値は小さくなる。従って、誤差検出回路６２４では、電圧低下に応じて駆動レベルを上げた効果が現れて固定目標電圧Ｖ_Vrefとの差が小さくなったように見えるため、駆動信号発生回路６２５に駆動レベルを下げるような駆動信号を生成させるようになる。これによって、太陽電池１００からの供給電力低下に応じて駆動レベルを調整することができるようになる。
【０１２９】
次に、図２３を用いて、図２２に示した電力変換装置６００の動作について説明する。なお、太陽電池１００からの出力電力をＰpv、電力変換装置６００の昇圧回路部６１０の出力電圧をＶ1d_out、出力電力をＰ1d、第１定電圧制御回路６１３から昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１への出力をＤｕｔｙ、固定目標電圧をＶ_Vref、検出信号調整回路６２３の出力をＶof3、降圧回路部６２０の出力電圧をＶout、出力電力をＰoutと表すものとする。
【０１３０】
図２３（ａ）乃至（ｄ）に、図２２に示した電力変換装置６００の動作を説明するための波形図を示す。図２３（ａ）（ｂ）及び（ｄ）は、第２の実施の形態の場合と同じである。本実施の形態では、上でも述べたように、太陽電池１００から電力を引き出しすぎると、第１出力電圧検出回路６１２の出力電圧Ｖo1_fb、昇圧回路部６１０の出力電圧Ｖ1d_out及び降圧回路部６２０の出力電圧Ｖoutも低下することになる。従って、第２出力電圧検出回路６２２の出力電圧Ｖo2_fbも低下して、それに応じて検出信号調整回路６２３の出力電圧Ｖof3も低下する。しかし、図２３（ｄ）に示すように、スイッチングパルスのデューティー比Ｄｕｔｙ［％］も上昇して例えば最大値に達するようになるので、検出信号調整回路６２３が、第２出力電圧検出回路６２２の出力電圧Ｖo2_fbを強制的に上昇させる。すなわち、図２３（ｃ）に示すように、調整後信号Ｖof3を上昇させて、固定の目標電圧Ｖ_Vrefとの差を狭めることによって、誤差検出回路６２４及び駆動信号発生回路６２５による降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６２１の駆動レベルを低下させるように調整している。このように、太陽電池１００から電力を引き出しすぎるという状況になると、第２出力電圧検出回路６２２の出力電圧Ｖo2_fbを調整して、固定の目標電圧Ｖ_Vrefとの差を狭めるように調整することで、第２の実施の形態と同様に、太陽電池１００の最大電力点を安価な回路素子で追跡させることができるようになる。
【０１３１】
［実施の形態４の実施例］
本実施の形態に係る具体的回路例を、図２４に図６乃至図８との差分の部分のみを示す。図６に示している太陽電池１００は本実施の形態でも同じである。図６の昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１、第１出力電圧検出回路４１２及び第１定電圧制御回路４１３は、本具体的回路例における昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１、第１出力電圧検出回路６１２及び第１定電圧制御回路６１３と同じである。また、図７の降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４２１及び第２出力電圧検出回路４２２は、本具体的回路例における降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６２１及び第２出力電圧検出回路６２２と同じである。それ以外の回路については、図２４に示されている。なお、図７の第２定電圧制御回路の誤差検出回路４２３及び駆動信号発生回路４２４は、図２４に示されている回路に置換される。
【０１３２】
図２４に示すように、図７の第２出力電圧検出回路の出力は、端子Ｊを介して図２４の検出信号調整回路６２３に接続されている。図２４の駆動信号発生回路６２５の出力は、端子Ｋを介して図７の降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路の駆動回路の入力に接続されている。また、駆動レベル検出回路６１４の入力には、端子Ｄを介して図６の第１定電圧制御回路に接続されている。
【０１３３】
駆動レベル検出回路６１４は図８に示した回路と同じである。また、誤差検出回路６２４及び駆動信号発生回路６２５は、検出信号調整回路６２３からの出力Ｖof3について定電圧制御を行う回路である。一方、検出信号調整回路６２３は、コンパレータ又はオペアンプ毎に機能が分かれている。具体的には、左下に示したコンパレータは、駆動レベル検出回路６１４からの検出信号Ａ3_O_Aveと、三角波ＶＴＷ＿３とを比較して、三角波ＶＴＷ＿３の方が電圧が高い期間ハイになるパルス波ＣＭＰ３＿Ｏを生成する。パルス波ＣＭＰ３＿Ｏは、コンパレータの後段に設けられているローパスフィルタで平滑化されてＦＥＴ（Ｓ２）のゲート電圧ＶＧが生成される。このＦＥＴ（Ｓ２）がオンとなっている場合には、コンデンサＣ２には電荷が貯まらない。一方、ＦＥＴ（Ｓ２）がオフになると、その期間だけコンデンサＣ２に電荷が貯まるため、ＦＥＴ（Ｓ２）がオフの期間が長くなると徐々にトランジスタＴのベースに印加される電圧ＶＱＢが上昇する。トランジスタＴは、電圧ＶＱＢが所定電圧以上になると、オンになる。
【０１３４】
一方、第２出力電圧検出回路６２２の出力電圧Ｖo2_fbが入力されるオペアンプ（右上）では、出力電圧Ｖo2_fbを反転させて中間信号Ｖof2を生成する。さらに、もう１つのオペアンプは、中間信号Ｖof2を反転させて、検出信号調整回路６２３の出力Ｖof3を生成する。
【０１３５】
スイッチングパルスのデューティー比が上昇してデューティー比最大に相当する電圧Ｖref_3以上になると駆動レベル検出回路６１４の検出信号Ａ3_O_Aveの電圧も上昇する。そうすると、検出信号Ａ3_O_Aveの電圧が三角波ＶＴＷ＿３を超える期間が長くなり、ＦＥＴ（Ｓ２）のゲート電圧ＶＧも上昇してＦＥＴ（Ｓ２）がオンになると、コンデンサＣ２にも電荷が貯まって、トランジスタＴのベースに印加される電圧ＶＱＢが上昇し、トランジスタＴがオンになる。トランジスタＴがオンになると、トランジスタＴのエミッタは接地されているので、中間信号Ｖof2の電位は、強制的に引き下げられる。このように、トランジスタＴがオンになると、中間信号Ｖof2は強制的に引き下げられる。一方、後段のオペアンプでは、中間信号Ｖof2を反転させるので、トランジスタＴがオンになると、第２出力電圧検出回路６２２の出力電圧Ｖo2_fbは反対に引き上げられて、その結果が出力Ｖof3として得られるようになる。
【０１３６】
次に、本実施例に係る電力変換装置６００の動作を図２５及び図２６を用いて説明する。まず、図５（ａ）の電力点Ａなどにおいて十分太陽電池１００から電力供給が可能である状態における動作を図２５（ａ）乃至（ｊ）を用いて説明する。なお、図２５（ａ）乃至（ｊ）は、ある短い時間の動作を示しており、図２４等に示した回路の基本的な動作説明を行うための図である。
【０１３７】
図２５（ａ）は、第１定電圧制御回路６１３の出力であるスイッチングパルスＰul_1を表している。この間、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１の出力電圧及び当該出力電圧に応じた第１出力電圧検出回路６１２の出力電圧Ｖo1_fb（図２５（ｂ））は、図中は大げさに示されているが、スイッチングに応じて多少リプルが発生する程度の変動だけである。図２５（ｃ）に示すように、このような第１出力電圧検出回路６１２の出力電圧Ｖo1_fbから第１定電圧制御回路６１３のオペアンプによって生成される信号Ａ1_Outは、三角波ＶＴＷ＿１と比較されて、信号Ａ1_Outの電圧の方が高い期間、図２５（ａ）に示すようなスイッチングパルスにおいてハイとなる。
【０１３８】
一方、図２５（ｄ）は、駆動信号発生回路６２５の出力Ｐul_2を表しており、図２５（ｅ）は、第２出力電圧検出回路６２２の出力電圧Ｖo2_fbを表している。このように、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６２１の動作周波数は、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１の動作周波数とは異なっている。
【０１３９】
図２５（ｂ）に示した第１出力電圧検出回路６１２の出力電圧Ｖo1_fbのように低下していない場合には、図２５（ｅ）に示す出力電圧Ｖo2_fbは検出信号調整回路６２３で調整されない。すなわち、駆動レベル検出回路６１４では、スイッチングパルスのデューティー比に相当する出力電圧Ａ1_Outは、デューティー比最大に相当する電圧Ｖref_3を上回ることはないので、図２５（ｈ）に示すように、駆動レベル検出回路６１４の検出信号Ａ3_O_Aveはゼロとなる。そうなると、検出信号Ａ3_O_Aveと三角波ＶＴＷ＿３とが比較されても、検出信号Ａ3_O_Aveは三角波ＶＴＷ＿３よりも電圧が高くなることはないので、図２５（ｉ）及び（ｊ）に示すように、コンパレータの出力ＣＭＰ３＿Ｏ及びＦＥＴのゲート電圧ＶＧはハイのままとなる。そうすると、図２５（ｊ）に示すように、検出信号調整回路６２３のトランジスタＴのベース電圧ＶＱＢは、ゼロのままになる。
【０１４０】
そうなると、検出信号調整回路６２３に入力された第２出力電圧検出回路６２２の出力電圧Ｖo2_fb（図２１（ｆ））は、検出信号調整回路６２３の上段の２つのオペアンプで単純な信号の反転が行われて、図２５（ｆ）に示すように、検出信号調整回路６２３の調整後信号Ｖof3は、ほぼ出力電圧Ｖo2_fbと同じになる。
【０１４１】
誤差検出回路６２４では、調整後信号Ｖof3と固定目標電圧Ｖ_Vrefとが比較され、誤差信号Ａ2_Outが生成される。駆動信号発生回路６２５では、誤差信号Ａ2_Outと三角波ＶＴＷ＿２とが比較され、誤差信号Ａ2_Outの電圧の方が高い期間ハイになる矩形波Ｐul_2が生成される（図２５（ｄ））。
【０１４２】
次に、図２６（ａ）乃至（ｑ）を用いて、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１の出力が低下し始めて、第１出力電圧検出回路６１２の出力電圧Ｖo1_fbも低下し始めた場合の動作について説明する。なお、図２６（ａ）乃至（ｑ）は、本実施の形態の特徴を強調するように描かれているので、実際とは多少異なる部分もある。
【０１４３】
図２６（ａ）及び（ｂ）に示すように、太陽電池１００からの電力供給が減少するか最大電力点を超えて電力を引き出そうとすると、第１出力電圧検出回路６１２の出力電圧Ｖo1_fbは下がりだし、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１のＦＥＴのゲート端子に対するスイッチングパルスＰul_1のデューティー比は、例えば最大になる。これは、図２６（ｃ）に示すように、第１定電圧制御回路６１３のオペアンプの出力Ａ1_Outは、上昇して三角波ＶＴＷ＿１よりも高くなる期間が長くなる。
【０１４４】
一方、昇圧回路部６１０の出力電圧が低下するため降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６２１の出力電圧も低下するため、図２６（ｅ）及び（ｋ）に示すように、第２出力電圧検出回路６２２の出力電圧Ｖo2_fbも低下してゆく。
【０１４５】
図２６（ｃ）について述べたように、スイッチングパルスのデューティー比に相当する出力電圧Ａ1_Outは上昇してゆくので、デューティー比最大に相当する電圧Ｖref_3を超える期間が生ずるようになる。そうすると、図２６（ｄ）に示すように、その期間に駆動レベル検出回路６１４のコンパレータの出力Ａ3_Outはハイになる。すなわち、出力Ａ3_Outがハイになる期間が徐々に長くなり、駆動レベル検出回路６１４の出力Ａ3_O_Aveも上昇するようになる。
【０１４６】
この駆動レベル検出回路６１４の出力Ａ3_O_Aveは、図２６（ｄ）に示すように、検出信号調整回路６２３のコンパレータで三角波ＶＴＷ＿３と比較される。駆動レベル検出回路６１４の出力Ａ3_O_Aveの方が三角波ＶＴＷ＿３よりも高くなると、その期間中図２６（ｉ）に示すように、検出信号調整回路６２３のコンパレータの出力ＣＭＰ３＿Ｏ及びＦＥＴのゲート電圧ＶＧは、ローになる期間が発生する。そうすると、検出信号調整回路６２３のＦＥＴ（Ｓ２）がオフになってコンデンサＣ２に電荷がチャージされはじめて、トランジスタＴのベース電圧ＶＱＢは、図２６（ｊ）に示すように、ＦＥＴ（Ｓ２）がオフの期間は上昇する。ＦＥＴ（Ｓ２）がオフの期間が長くなり頻繁に発生するようになると、トランジスタＴのベース電圧ＶＱＢは、トランジスタＴをオンにする程度まで高くなる。
【０１４７】
なお、検出信号調整回路６２３による出力電圧Ｖo2_fbに対する調整が行われるまでは、図２６（ｇ）に示すように、出力電圧Ｖo2_fbと同じような波形が調整後信号Ｖof3となる。中間信号Ｖof2は、出力電圧Ｖo2_fbを反転させた信号である。誤差検出回路６２４は、固定目標電圧Ｖ_Vrefと調整後信号Ｖof3との誤差信号Ａ2_Outを生成し（図２６（ｈ））、駆動信号発生回路６２５は、三角波ＶＴＷ＿２と誤差信号Ａ2_Outとを比較して、誤差信号Ａ2_Outの電圧が高い期間ハイになる矩形波Ｐul_2が生成される（図２６（ｄ））。
【０１４８】
図２６（ｌ）に示すように、ベース電圧ＶＱＢが上昇してトランジスタＴがオンになり、中間信号Ｖof2が引き下げられると、反対に調整後信号Ｖof3は引き上げられることになる。図２６（ｌ）で丸で示した部分が、中間信号Ｖof2の引き下げ及び調整後信号Ｖof3の引き上げが行われている部分である。これによって、固定目標電圧Ｖ_Vrefと調整後信号Ｖof3の差は、固定目標電圧Ｖ_Vrefと出力電圧Ｖo2_fbとの差よりも狭められている。両者の上下関係は反転することもある。なお、図２６（ｌ）以降の図においてダッシュが付されている記号は、検出信号調整回路６２３の調整の影響を受けていることを表している。
【０１４９】
なお、図２６（ｍ）に示すように、誤差検出回路６２４の出力電圧Ａ2_Outは、三角波ＶＴＷ＿２と比較され、出力電圧Ａ2_Outの方が高い期間中、スイッチングパルスＰul_2がハイになる。
【０１５０】
出力電圧Ｖo2_fbが低下すると、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６２１の駆動レベルを上げて出力電圧Ｖo2_fbを上昇させるように誤差検出回路６２４及び駆動信号発生回路６２５は動作する。しかし上で述べたように、調整後信号Ｖof3と固定目標電圧Ｖ_Vrefとの差を狭めるように検出信号調整回路６２３は動作するので、出力電圧Ｖo2_fbの低下に応じて駆動レベルを上げた結果、あたかも効果があったように見えるので、誤差検出回路６２４及び駆動信号発生回路６２５が駆動レベルを下げるようになる。すなわち、図２６（ｍ）に示すように、誤差検出回路６２４の誤差信号Ａ2_Outはやや低下して、三角波ＶＴＷ＿２と比較すると、誤差信号Ａ2_Outの電圧が高くなる期間は短くなる。
【０１５１】
そうすると、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６２１の駆動レベルが下がるので、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１の出力電圧が上昇する。また、第１出力電圧検出回路６１２の出力電圧Ｖo1_fbも、図２６（ｏ）に示すように上昇する。そうすると、図２６（ｐ）に示すように、第１定電圧制御回路６１３のオペアンプの出力Ａ1_Outは低下するので、三角波ＶＴＷ＿１よりも電圧が高くなる期間は短くなる。これに応じて、図２６（ｑ）に示すように、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路６１１のＦＥＴに対するスイッチングパルスＰul_1はデューティー比が低くなる。すなわち、ハイの期間が短くなる。
【０１５２】
以上のような動作を行うことで、太陽電池１００の供給電力と電力変換装置６００によって引き出される電力とが早期に釣り合うようになる。その後は、太陽電池１００からの電力供給状態に応じて上で述べたものと同様の動作を繰り返せば、最大電力点を追跡していることになる。
【０１５３】
このように高価なプロセッサなどを用いることなく安価な素子のみで最大電力点追跡が可能となる。
【０１５４】
なお、上で述べた各回路の構成は一例であって、同様の機能を実現する様々な変形が可能である。
【０１５５】
［実施の形態５］
第５の実施の形態では、第４の実施の形態を、第３の実施の形態に従った形で変形した構成を採用する。
【０１５６】
本実施の形態に係るシステムは、太陽電池システムであって、図２７に示すように、太陽電池１００と、太陽電池１００からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置７００と、電力変換装置７００の出力に接続されている負荷蓄電池３００及び様々な負荷Ａ乃至Ｃなどが接続されている。
【０１５７】
電力変換装置７００は、昇圧回路部７１０と降圧回路部７３０と有する。昇圧回路部７１０は、（Ａ）太陽電池１００からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧する昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路７１１と、（Ｂ）昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路７１１の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１出力電圧検出回路７１２と、（Ｃ）第１出力電圧検出回路７１２からの出力信号の電圧Ｖo1_fbと第１の目標電圧Ｖref_1との差に応じて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路７１１に対する定電圧制御を行う第１定電圧制御回路７１３と、（Ｄ）第１定電圧制御回路７１３による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路７１１の駆動レベルを表し且つ昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路７１１のスイッチをオンにする期間を規定するスイッチングパルスのデューティー比が所定値（例えば最大値。以下、最大値として説明する。）に達したことを検出して、例えば検出状況に応じて検出信号を出力する駆動レベル検出回路７１４とを有する。
【０１５８】
また、降圧回路部７３０は、（Ａ）昇圧回路部７１０からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって降圧する降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路７３１と、（Ｂ）降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路７３１の出力電圧に応じた出力信号を出力する第２出力電圧検出回路７３２と、（Ｃ）第２出力電圧検出回路７３２からの出力信号の電圧Ｖo2_fbを駆動レベル検出回路７１４からの検出信号Ａ3_O_Aveに応じて変更して調整後信号Ｖof3を生成する電圧検出信号調整回路７３７と、（Ｄ）電圧検出信号調整回路７３７の出力である調整後信号Ｖof3と固定目標電圧Ｖ_Vrefとの差に応じた電圧の検出信号を出力する電圧誤差検出回路７３８と、（Ｅ）負荷蓄電池３００に流れる電流に応じた電圧Ｖbi_fbの出力信号を出力する蓄電池充電電流検出回路７３３と、（Ｆ）蓄電池充電電流検出回路７３３からの出力信号の電圧Ｖbi_fbと予め設定されている目標電流に相当する電圧Ｉ_Vrefとの差に応じた電圧の第２誤差検出信号を出力する電流誤差検出回路７３４と、（Ｇ）電流誤差検出回路７３４の出力信号と電圧誤差検出回路７３８の出力信号とのいずれかをその電圧値に応じて切り換える切換回路７３５と、（Ｈ）切換回路７３５の出力に応じて降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路７３１を駆動する駆動信号発生回路７３６とを有する。
【０１５９】
本実施の形態では、図１５に示したような定電流制御を行うべき状態であれば、電流誤差検出回路７３４の第２誤差検出信号の電圧が、電圧誤差検出回路７３８の第１誤差検出信号の電圧以上となる。従って、切換回路７３５は、第２誤差検出信号を駆動信号発生回路７３６に出力する。すなわち、電流誤差検出回路７３４及び駆動信号発生回路７３６の組み合わせで定電流制御が行われ、蓄電池充電電流検出回路７３３において検出される負荷蓄電池３００に流れる電流が一定になるように動作する。
【０１６０】
一方、図１５に示したような定電圧制御を行うべき状態であれば、電圧誤差検出回路７３８の第１誤差検出信号の電圧が、電流誤差検出回路７３４の第２誤差検出信号の電圧を超えるようになる。従って、切換回路７３５は、第１誤差検出信号を駆動信号発生回路７３６に出力する。すなわち、電圧誤差検出回路７３８、電圧検出信号調整回路７３７及び駆動信号発生回路７３６の組み合わせで定電圧制御が行われる。定電圧制御が有効化されている場合には、基本的な動作は第４の実施の形態と同じになる。
【０１６１】
このように制御を切り換え、さらに定電圧制御を実施する際には第４の実施の形態と同じようにＭＰＰＴを実施することになるので、効率的に負荷蓄電池３００への充電を行うことができる。
【０１６２】
［実施の形態５の実施例］
本実施の形態に係る具体的回路例を、図２８に上で述べた回路例との差分の部分のみを示す。図６に示している太陽電池１００は本実施の形態でも同じである。図６の昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路４１１、第１出力電圧検出回路４１２及び第１定電圧制御回路４１３は、本具体的回路例における昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路７１１、第１出力電圧検出回路７１２及び第１定電圧制御回路７１３と同じである。また、図１７の降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路５３１、第２出力電圧検出回路５３２及び蓄電池充電電流検出回路５３３は、本具体的回路例における降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路７３１、第２出力電圧検出回路７３２及び蓄電池充電電流検出回路７３３と同じである。さらに、図１８の電流誤差検出回路５３４と切換回路５３５と駆動信号発生回路５３６は、本具体的回路例における蓄電池充電電流検出回路７３３と電流検出回路７３４と切換回路７３５と同じである。なお、図１８中の電圧誤差検出回路５３７については、本実施の形態では用いられない。それ以外の回路については、図２８に示されている。
【０１６３】
図２８に示すように、図１７における第２出力電圧検出回路５３２は、端子Ｆを介して、図２８に示した電圧検出信号調整回路７３７と接続されている。また、電圧誤差検出回路７３８は、端子Ｌを介して図１８の切換回路５３５と接続されている。また、駆動レベル検出回路７１４は、端子Ｄを介して図６の第１定電圧制御回路４１３と接続されている。
【０１６４】
図２８に示した駆動レベル検出回路７１４及び電圧検出信号調整回路７３７の動作は、図２４に示した駆動レベル検出回路６１４及び電圧検出信号調整回路６２３と同じである。また、電圧誤差検出回路７３８も、電圧誤差検出回路６３７（図１８）と同じである。従って、これ以上の説明は省略する。
【０１６５】
［実施の形態６］
本実施の形態では、上で述べたような他の実施の形態とは異なり、昇圧回路部と降圧回路部とが独立に動作するようになっている。
【０１６６】
図２９に、本実施の形態に係る電力変換装置を含むシステムの一例を示す。すなわち、図２９に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池１００と、太陽電池１００からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置８００と、電力変換装置８００の出力に接続されている負荷蓄電池３００及び様々な負荷Ａ乃至Ｃなどとを有する。
【０１６７】
電力変換装置８００は、太陽電池１００からの出力直流電圧を昇圧させる昇圧回路部８１０と、昇圧回路部８１０の出力直流電圧を降圧する降圧回路部８２０とを有する。このように２段構成を採用することによって、太陽電池だけではなく最大電力点を有する様々な直流電源でも対応できるようになる。
【０１６８】
昇圧回路部８１０は、（Ａ）太陽電池１００からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧する昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８１１と、（Ｂ）昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８１１の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１出力電圧検出回路８１２と、（Ｃ）第１出力電圧検出回路８１２からの出力信号の電圧と目標電圧Ｖ_Vref（通常時は第１目標電圧Ｖref_1）との差に応じて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８１１に対する定電圧制御を行う第１定電圧制御回路８１３と、（Ｄ）第１定電圧制御回路８１３による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８１１の駆動レベルを表す、第１定電圧制御回路８１３からの信号が所定のレベル以上の駆動レベルを示している場合には、第１出力電圧検出回路８１３の出力信号の電圧と目標電圧Ｖ_Vrefとの電位差を強制的に狭める動作を実施する調整回路８１４とを有する。
【０１６９】
また、降圧回路部８２０は、（Ａ）昇圧回路部８１０からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって降圧する降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８２１と、（Ｂ）降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８２１の出力電圧に応じた出力信号を出力する第２出力電圧検出回路８２２と、（Ｃ）第２出力電圧検出回路８２２からの出力信号の電圧と固定の第２目標電圧Ｖref_2との差に応じて、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８２１に対する定電圧制御を行う第２定電圧制御回路８２３とを有する。本実施の形態における降圧回路部８２０は、通常の定電圧制御によって、昇圧回路部８１０の出力電圧を所定の電圧に降圧するように動作する。
【０１７０】
一方、太陽電池１００のような最大電力点を有する直流電源の場合、第１定電圧制御回路８１３が、太陽電池１００の電力供給能力を超えて電力を引き出そうとして昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８１１を駆動すると、第１定電圧制御回路８１３による制御にも拘わらず昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８１１の出力電圧が低下して、第１出力電圧検出回路８１２の出力信号の電圧も低下する。すなわち、第１定電圧制御回路８１３は、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８１１の駆動レベルを所定のレベル（例えば最大レベル）以上に上げることになる。
【０１７１】
このように第１定電圧制御回路８１３の駆動レベルが所定レベル以上になると、調整回路８１４は、第１出力電圧検出回路８１２の出力信号の電圧と目標電圧Ｖ_Vrefとの電位差を強制的に狭めるように動作する。すなわち、第１目標電圧Ｖref_1を引き下げるか、第１出力電圧検出回路８１２の出力信号の電圧を引き上げる。そうすると、第１定電圧制御回路８１３は、自らの制御の効果が現れたと判断して、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８１１の駆動を、第１出力電圧検出回路８１２の出力信号の電圧低下前程度の状態に戻す。すなわち、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８１１の目標出力電圧があたかも引き下げられたような現象が生じる。そうすると、太陽電池１００から引き出す電力もその電力供給能力よりも減少するので、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路８１１の出力電圧は上昇することになる。
【０１７２】
このような動作が繰り返されて、太陽電池１００の最大電力点の追跡が行われる。また、このような電力変換装置８００は、マイクロプロセッサやＤＳＰなどの高価な素子を用いずに構成できるため、安価に構成できる。
【０１７３】
なお、昇圧回路部８１０が適切に最大電力点追跡を実施しているので、降圧回路部８２０では第２目標電圧Ｖref_2を用いた定電圧制御を行えば、全体として最大電力点追跡が実施されることになる。
【０１７４】
［実施の形態７］
図３０に、本実施の形態に係る電力変換装置を含むシステムの一例を示す。すなわち、図３０に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池１００と、太陽電池１００からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置９００と、電力変換装置９００の出力に接続されている負荷蓄電池３００及び様々な負荷Ａ乃至Ｃなどとを有する。
【０１７５】
電力変換装置９００は、太陽電池１００からの出力直流電圧を昇圧させる昇圧回路部９１０と、昇圧回路部９１０の出力直流電圧を降圧する降圧回路部９２０とを有する。このように２段構成を採用することによって、太陽電池だけではなく最大電力点を有する様々な直流電源でも対応できるようになる。
【０１７６】
昇圧回路部９１０は、（Ａ）太陽電池１００からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧する昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１と、（Ｂ）昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１出力電圧検出回路９１２と、（Ｃ）第１出力電圧検出回路９１２からの出力信号の電圧と目標電圧Ｖ_Vefとの差に応じて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１に対する定電圧制御を行う第１定電圧制御回路９１３と、（Ｄ）第１定電圧制御回路９１３による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の駆動レベルを表し且つ昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１のスイッチをオンにする期間を規定するスイッチングパルスのデューティー比が所定値（例えば最大値）に達したことを検出する駆動レベル検出回路９１４と、（Ｅ）駆動レベル検出回路９１４からの検出信号に応じて第１目標電圧Ｖref_1を低下させることで目標電圧Ｖ_Vrefを生成し、第１出力電圧検出回路９１２の出力電圧Ｖo1_fbと目標電圧Ｖ_Vrefとの差を強制的に狭めさせる目標電圧調整回路９１５とを有する。
【０１７７】
また、降圧回路部９２０は、（Ａ）昇圧回路部９１０からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって降圧する降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９２１と、（Ｂ）降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９２１の出力電圧に応じた出力信号を出力する第２出力電圧検出回路９２２と、（Ｃ）第２出力電圧検出回路９２２からの出力信号の電圧と第２目標電圧Ｖref_2との差に応じて、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９２１に対する定電圧制御を行う第２定電圧制御回路とを有する。本実施の形態における降圧回路部９２０は、通常の定電圧制御によって、昇圧回路部９１０の出力電圧を所定の電圧に降圧するように動作する。
【０１７８】
一方、太陽電池１００のような最大電力点を有する直流電源の場合、第１定電圧制御回路９１３が、太陽電池１００の電力供給能力を超えて電力を引き出そうとして昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１を駆動すると、第１定電圧制御回路９１３による制御にも拘わらず昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の出力電圧が低下して、第１出力電圧検出回路９１２の出力信号の電圧も低下する。これに対して、第１定電圧制御回路９１３は、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比を上昇させて、駆動レベルを所定レベル（例えば最大レベル）以上に上げる。
【０１７９】
このように昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１のスイッチに対するスイッチングパルスのデューティー比が所定値以上になったことを駆動レベル検出回路９１４は検出して、この検出頻度に応じた電圧の検出信号を目標電圧調整回路９１５に出力する。目標電圧調整回路９１５は、駆動レベル検出回路９１４からの検出信号に応じて第１目標電圧Ｖref_1を強制的に引き下げることによって目標電圧Ｖ_Vrefを生成し、第１出力電圧検出回路９１２の出力電圧Ｖo1_fbと目標電圧Ｖ_Vrefとの差を強制的に狭めさせる。
【０１８０】
そうすると、第１定電圧制御回路９１３は、自らの制御の効果が現れたと判断して、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の駆動レベルを、第１出力電圧検出回路９１２の出力信号の電圧低下前程度の状態に戻す。すなわち、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の目標出力電圧があたかも引き下げられたような現象が生じる。そうすると、太陽電池１００から引き出す電力もその電力供給能力よりも減少するので、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の出力電圧は上昇することになる。
【０１８１】
なお、第２の実施の形態においてＶref_2が調整される場合について説明したが、本実施の形態ではＶref_1が調整されることになる。例えば図５（ｃ）において水平の点線がＶref_2となっているが、本実施の形態ではＶref_1が該当する。また、図５（ｃ）における実線は、降圧回路部における目標電圧Ｖ_Vrefの変化を表しているが、本実施の形態では昇圧回路部９１０における目標電圧Ｖ_Vrefの変化に該当する。このように目標電圧Ｖ_Vrefの調整が昇圧回路部９１０において行われ、且つ昇圧回路部９１０において目標電圧Ｖ_Vrefを用いる点が第２の実施の形態との差となる。それ以外については同様の動作となるので、詳細な説明については省略する。
【０１８２】
このような動作が繰り返されて、太陽電池１００の最大電力点の追跡が行われる。また、このような電力変換装置９００は、マイクロプロセッサやＤＳＰなどの高価な素子を用いずに構成できるため、安価に構成できる。
【０１８３】
なお、昇圧回路部９１０が適切に最大電力点追跡を実施しているので、降圧回路部９２０では第２目標電圧Ｖref_2を用いた定電圧制御を行えば、全体として最大電力点追跡が実施されることになる。
【０１８４】
［実施の形態７の実施例］
図３１及び図３２に本実施の形態に係る具体的回路例を示す。
【０１８５】
図３１は、太陽電池１００の具体的回路例と、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の具体的回路例と、第１出力電圧検出回路９１２の具体的回路例と、第１定電圧制御回路９１３の具体的回路例と、駆動レベル検出回路９１４の具体的回路例と、目標電圧調整回路９１５の具体的回路例とを示している。また、図３２は、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９２１の具体的回路例と、第２出力電圧検出回路９２２の具体的回路例と、蓄電池３００の具体的回路例と、第２定電圧制御回路の誤差検出回路９２３及び駆動信号発生回路９２４の具体的回路例とを示している。そして、端子Ｍ及びＮを介して、第１出力電圧検出回路９１２と降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９２１とが接続されている。
【０１８６】
図３１における昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１は昇圧チョッパ回路として示されているが、他の方式により太陽電池１００の出力電圧を昇圧するＤ／Ｄコンバータ回路であってもよい。
【０１８７】
降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９２１は、一例としてハーフブリッジ方式の降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路であり、そのためのドライバＩＣを含む駆動回路が用いられている。また、フルブリッジ方式、プッシュプル方式、フォワード方式、フライバック方式、降圧型チョッパ回路などで、絶縁型、非絶縁型を用途により選択できる。ドライバＩＣを含む駆動回路は、採用された降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路に応じて適宜選択される。
【０１８８】
第１定電圧制御回路９１３は、第１出力電圧検出回路９１２の出力電圧Ｖo1_fbと目標電圧Ｖ_Vrefとの差に応じてスイッチングパルスＰul_1のデューティー比を変化させ、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の出力電圧を一定になるように制御する。また、第１定電圧制御回路９１３は、このスイッチングパルスＰul_1のデューティー比に相当する電圧の信号Ａ1_Outを、駆動レベル検出回路９１４に出力する。
【０１８９】
駆動レベル検出回路９１４は、第１定電圧制御回路９１３からの信号Ａ1_Outが、第３の目標電圧Ｖref_3以上になっている、すなわちスイッチングパルスのデューティー比が所定値（例えば最大値。以下、最大値として説明する。）に達したかを確認する。駆動レベル検出回路９１４は、デューティー比が所定の最大値以上となる頻度に応じた電圧の検出信号ＤＭＣ＿Ｏ２を目標電圧調整回路９１５に出力する。
【０１９０】
目標電圧調整回路９１５においては、通常時には、第１の目標電圧Ｖref_1が第１定電圧制御回路９１３のオペアンプの正極側入力端子に入力されるように、コンデンサＣ３に電荷がチャージされるようになっている。
【０１９１】
一方、第１定電圧制御回路９１３からの信号Ａ1_Outが上昇することによって、駆動レベル検出回路９１４からの検出信号ＤＭＣ＿Ｏ２が上昇すると、目標電圧調整回路９１５において三角波ＶＴＷ＿３以上となる期間が発生する場合がある。そうすると、コンパレータの出力電圧ＤＭＣ２＿Ｏがその期間中ハイになり、コンパレータの出力側に設けられているローパスフィルタによって平滑化されるが、ＦＥＴ（Ｓ３）のゲート電圧ＶＱＧは上昇してＦＥＴ（Ｓ３）がオンになる。このＦＥＴ（Ｓ３）がオンの期間中コンデンサＣ１から放電されるようになり、目標電圧Ｖ_Vrefは放電の間引き下げられることになる。
【０１９２】
このようにして、第１出力電圧検出回路９１２の出力電圧Ｖo1_fbと目標電圧Ｖ_Vrefとの電位差を強制的に狭めている。
【０１９３】
なお、降圧回路部９２０の動作は、通常の定電圧制御と同じであるから説明を省略する。
【０１９４】
次に、図３３及び図３４を用いて、図３１及び図３２で示した回路の動作を説明する。なお、ここではポイントとなる部分だけを説明する。
【０１９５】
まず、図４（ａ）の電力点Ａなどにおいて十分太陽電池１００から電力供給が可能である状態における動作を図３３（ａ）乃至（ｇ）を用いて説明する。なお、図３３（ａ）乃至（ｇ）は、ある短い時間の動作を示しており、図３１及び図３２に示した回路の基本的な動作説明を行うための図である。
【０１９６】
図３３（ａ）は、第１定電圧制御回路９１３の出力であるスイッチングパルスＰul_1を表している。この間、デューティー比はほぼ一定となっており、図３３（ｂ）に示す昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の出力電圧Ｖ1d_outも、図３３（ｃ）に示す第１出力電圧検出回路９１２の出力信号Ｖo1_fbも、図中は大げさに示されているが、スイッチングに応じて多少リプルが発生する程度の変動だけで、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の出力信号Ｖ1d_outの電圧の平均値Ｖo_aveも一定となっている。なお、図３３（ａ）乃至（ｇ）の状態では、駆動レベル検出回路９１４と目標電圧調整回路９１５とは動作しておらず、第１目標電圧Ｖref_1が目標電圧調整回路９１５の出力電圧Ｖ_Vrefとなっている。
【０１９７】
図３３（ｃ）に示すように、第１定電圧制御回路９１３は、Ｖo1_fbとＶ_Vrefの比較を行い、図３３（ｄ）に示すように、Ｖo1_fbとＶ_Vrefとの差を反転させた電圧の出力信号Ａ1_Outを出力する。図３３（ａ）乃至（ｇ）の状態では、この出力信号Ａ1_Outの電圧は、駆動レベル検出回路９１４で基準として用いられ且つデューティー比最大に相当する電圧Ｖref_3より低い電圧となっているので、上で述べたように駆動レベル検出回路９１４と目標電圧調整回路９１５とは動作しない。動作しない状態を図３３（ｅ）乃至（ｇ）に示している。すなわち、出力信号Ａ1_Outの電圧は常にＶref_3より低いので、駆動レベル検出回路９１４のコンパレータの出力側信号ＤＭＣ＿Ｏ1もＤＭＣ＿Ｏ2もゼロのままになる。さらに、目標電圧調整回路９１５のコンパレータで三角波ＶＴＷ_3とＤＭＣ＿Ｏ2とを比較しても、ＤＭＣ＿Ｏ2はゼロのままなので、コンパレータの出力側の信号ＤＭＣ２＿ＯもＶＱＧもゼロのままとなる。そうすると、目標電圧調整回路９１５のＦＥＴ（Ｓ３）はオフのままとなるので、図３３（ｇ）に示すように、コンデンサＣ３の出力電圧Ｖ_Vrefは、直流電源Ｖref_1の第１目標電圧Ｖref_1のままで変化しない。
【０１９８】
次に、図３４（ａ）乃至（ｉ）を用いて、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の出力Ｖ1d_outが低下し始めた場合の動作について説明する。なお、図３４（ａ）乃至（ｉ）は、本実施の形態の特徴を強調するように描かれているので、実際とは多少異なる部分もある。
【０１９９】
上で説明し且つ図３４（ａ）及び（ｂ）に示すように、太陽電池１００からの電力供給が減少するか最大電力点を超えて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１が電力を引き出そうとすると、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１のＦＥＴのゲート端子に対するスイッチングパルスのデューティー比は所定値以上（例えば最大値）となる一方、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の出力Ｖ1d_outは低下してしまう。図３４（ｃ）に示すように、出力Ｖ1d_outが低下すると、第１出力電圧検出回路９１２の出力Ｖo1_fbも低下する。
【０２００】
一方、第１定電圧制御回路９１３は、現在のＶ_Vrefとの差を反転させるため、第１出力電圧検出回路９１２のＶo1_fbが低下するならば、第１定電圧制御回路９１３の出力Ａ1_Outは反対に上昇することになる。そうすると、図３４（ｄ）に示すように、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１のＦＥＴに対するスイッチングの周期の中で、第１定電圧制御回路９１３の出力Ａ1_Outの電圧が、徐々にスイッチングパルスのデューティー比の最大値に相当する電圧Ｖref_3を上回る期間が長くなる。すなわち、図３４（ｅ）に示すように、駆動レベル検出回路９１４のコンパレータの出力ＤＭＣ＿Ｏ1がハイになる期間が徐々に長くなる。さらに、図３４（ｅ）に示すように、駆動レベル検出回路９１４の出力ＤＭＣ＿Ｏ2は、ＤＭＣ＿Ｏ1をローパスフィルタで滑らかにした後の信号であるが、ＤＭＣ＿Ｏ1のオンの時間が長くなるので、徐々に電圧が上昇する。そして、目標電圧調整回路９１５における三角波信号ＶＴＷ_3の電圧よりＤＭＣ＿Ｏ1の電圧が高い期間については、図３４（ｆ）に示すように目標電圧調整回路９１５のコンパレータの出力ＤＭＣ２＿Ｏがハイになる。この信号ＤＭＣ２＿Ｏもローパスフィルタで滑らかにすると、図３４（ｆ）のような信号ＶＱＧが生成される。この信号ＶＱＧにより目標電圧調整回路９１５のＦＥＴ（Ｓ３）のオン／オフが行われるようになる。ＦＥＴ（Ｓ３）がオンになると、コンデンサＣ３から放電されるようになる。従って、放電する時間が長いほど又放電頻度が高いほど、目標電圧Ｖ_Vrefは下がってゆくことになる。図３４（ｆ）に示すように、スイッチングパルスのデューティー比が最大になる頻度（又は割合）が、過去所定期間内において高くなると、信号ＶＱＧが０ではない期間が頻繁に発生すると共に長くなる。それにつれて図３４（ｇ）に示すように、目標電圧Ｖ_Vrefは徐々に下がってゆく。
【０２０１】
上で述べたように、第１出力電圧検出回路９１２の出力Ｖo1_fbの電圧も下がり、さらに目標電圧Ｖ_Vrefも下がってゆくので、第１定電圧制御回路９１３に入力される２つの信号の電位差が狭められることになる。そうすると、図３４（ｈ）に示すように、目標電圧Ｖ_Vrefが下げられた後、第１出力電圧検出回路９１３の出力Ｖo1_fbの電圧と目標電圧Ｖ_Vrefとの差が小さくなるので、第１定電圧制御回路９１２のオペアンプの出力Ａ1_Out（ここでは補正後Ａ1_Out）も、徐々に下がってゆく。そうすると、図３４（ｈ）に示すように、第１定電圧制御回路９１３における三角波ＶＴＷ＿１の電圧より下がる期間が長くなる。これにより、図３４（ｉ）に示すように、スイッチングパルス（補正後Ｐulと表す）のオンの幅が短くなる。すなわち、第１定電圧制御回路９１３からすると、デューティー比を高くし、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１のＦＥＴのオンの期間を長くしてより多くの電力を太陽電池１００から引き出そうとして動作した結果、あたかもこの動作に効果があったように見える。従って、第１出力電圧検出回路９１２の出力Ｖo1_fbの電圧と目標電圧Ｖ_Vrefとの差が小さくなったので、デューティー比を低くしたというものである。
【０２０２】
これによって上で述べたように太陽電池１００から引き出す電力が引き下げられるので、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の出力Ｖ1d_outが上昇するようになる。その後、太陽電池１００から昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１が電力を引き出すように動作すれば、図３４（ｂ）に示すように電圧Ｖ1d_outが下がるようになるので、上で述べたような動作を繰り返すようになる。すなわち、最大電力点を追跡していることになる。
【０２０３】
このように高価なプロセッサなどを用いることなく安価な素子のみで最大電力点追跡が可能となる。
【０２０４】
なお、降圧回路部９２０は、昇圧回路部９１０からの出力電圧Ｖ1d_outを所定の電圧に降圧するように、通常の定電圧制御を実施するだけなので、これ以上説明しない。
【０２０５】
［実施の形態８］
図３５に、本実施の形態に係る電力変換装置を含むシステムの一例を示す。すなわち、図３５に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池１００と、太陽電池１００からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置１０００と、電力変換装置１０００の出力に接続されている負荷蓄電池３００及び様々な負荷Ａ乃至Ｃなどとを有する。
【０２０６】
電力変換装置１０００は、太陽電池１００からの出力直流電圧を昇圧させる昇圧回路部１０１０と、昇圧回路部１０１０の出力直流電圧を降圧する降圧回路部１０２０とを有する。このように２段構成を採用することによって、太陽電池だけではなく最大電力点を有する様々な直流電源でも対応できるようになる。
【０２０７】
昇圧回路部１０１０は、（Ａ）太陽電池１００からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧する昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１０１１と、（Ｂ）昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１０１１の出力電圧に応じた電圧の出力信号を出力する第１出力電圧検出回路１０１２と、（Ｃ）第１出力電圧検出回路１０１２からの出力信号の電圧と目標電圧Ｖ_Vefとの差に応じて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１０１１に対する定電圧制御を行う第１定電圧制御回路１０１３と、（Ｄ）第１定電圧制御回路１０１３による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１０１１の駆動レベルを表し且つ昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１０１１のスイッチをオンにする期間を規定するスイッチングパルスのデューティー比が所定値（例えば最大値）に達したことを検出する駆動レベル検出回路１０１４と、（Ｅ）駆動レベル検出回路１０１４からの検出信号に応じて第１目標電圧Ｖref_1を低下させることで目標電圧Ｖ_Vrefを生成し、第１出力電圧検出回路１０１２の出力電圧Ｖo1_fbと目標電圧Ｖ_Vrefとの差を強制的に狭めさせる目標電圧調整回路１０１５とを有する。
【０２０８】
また、降圧回路部１０２０は、（Ａ）昇圧回路部１０１０からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって降圧する降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１０２１と、（Ｂ）降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１０２１の出力電圧に応じた出力信号を出力する第２出力電圧検出回路１０２２と、（Ｃ）第２出力電圧検出回路１０２２からの出力信号の電圧と第２目標電圧Ｖref_2との差に応じた電圧の第１の誤差検出信号を出力する電圧誤差検出回路１０２７と、（Ｄ）負荷蓄電池３００に流れる電流に応じた電圧の出力信号Ｖbi_fbを出力する蓄電池充電電流検出回路１０２３と、（Ｅ）蓄電池充電電流検出回路１０２３からの出力信号の電圧と予め設定されている目標電流に相当する電圧Ｉ_Vrefとの差に応じた電圧の第２誤差検出信号を出力する電流誤差検出回路１０２４と、（Ｆ）電流誤差検出回路１０２４からの第２誤差検出信号と電圧誤差検出回路１０２７からの第１誤差検出信号とのいずれかをその電圧値に応じて切り換える切換回路１０２５と、（Ｈ）切換回路１０２５の出力に応じて降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１０２１を駆動する駆動信号発生回路１０２６とを有する。
【０２０９】
昇圧回路部１０１０の構成は第７の実施の形態の昇圧回路部９１０と同じであるので、説明を省略する。また、降圧回路部１０２０の構成は、実施の形態３（図１６）とは異なっているが、降圧回路部５３０の最大電力点追跡の機能を除去したものとなっている。すなわち、定電流制御と定電圧制御の切り換えについては第３の実施の形態と同じであり、定電圧制御は単純な定電圧制御となっている。従って、説明を省略する。
【０２１０】
このような電力変換装置１０００を採用することで、最大電力点追跡を行うと共に、負荷蓄電池３００の充電状態及び太陽電池１００の電力供給能力に応じて定電流制御及び定電圧制御を適切に切り換えて、効率よく且つ適切に蓄電を行うことができるようになる。
【０２１１】
［実施の形態８の実施例］
本実施の形態に係る具体的回路例を、図３６を用いて説明する。図３１の昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１、第１出力電圧検出回路９１２、第１定電圧制御回路９１３、駆動レベル検出回路９１４及び目標電圧調整回路９１５は、本実施の形態における昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１０１１、第１出力電圧検出回路１０１２、第１定電圧制御回路１０１３、駆動レベル検出回路１０１４及び目標電圧調整回路１０１５と同じである。本実施の形態では、図３２の代わりに、図３６の降圧回路部１０２０を採用する。
【０２１２】
図３６に示すように、蓄電池３００及び蓄電池充電電流検出回路１０２３は直列に接続されており、端子Ｑを介して蓄電池充電電流検出回路１０２３と電流誤差検出回路１０２４とが接続されている。また、端子Ｐを介して第２出力電圧検出回路１０２２と電圧誤差検出回路１０２７とが接続されている。また、端子Ｍ及びＮを介して降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１０２１は、図３１の第１出力電圧検出回路に接続されている。
【０２１３】
本具体的回路例における切換回路１０２５は、電流誤差検出回路１０２４の出力と電圧誤差検出回路１０２７の出力とをダイオードＯＲする回路である。これによって、電圧の高い方の誤差検出信号を駆動信号発生回路１０２６に出力するようになっている。また、本具体的回路例において電圧誤差検出回路１０２７は、第２出力電圧検出回路１０２２の出力電圧Ｖo2_fbと第２目標電圧Ｖref_2と大小関係を単純に判定するような回路となっている。電流誤差検出回路１０２４も、蓄電池充電電流検出回路１０２３の出力と目標電流に相当する電圧Ｉ_Vrefとの大小関係を単純に判定するような回路となっている。
【０２１４】
上でも述べたように、昇圧回路部１０１０の動作については第７の実施の形態と同じである。また、降圧回路部１０２０の動作については、定常状態であれば図１９に示したものとほぼ同じであり、蓄電池が満充電となった場合の動作についても図２０に示したものとほぼ同じである。太陽電池１００の電力供給能力が不足してきた場合には図２１に示した動作とは異なる部分がある。これは上でも述べたように、最大電力点追跡を降圧回路部１０２０では行わないので、図２１（ｆ）のように、Ｖ_VrefをＶo2_fbの下降に合わせて低下させるような動作は行われない。但し、昇圧回路部１０１０において最大電力点追跡が行われるので、昇圧回路部１０１０の駆動レベルが下がり、出力電圧Ｖ1d_outが上昇するようになれば、後段の降圧回路部１０２０の出力電圧も上昇するようになるので問題はない。
【０２１５】
このような回路であっても第３の実施の形態と同じような効果を得ることができる。
【０２１６】
［実施の形態９］
図３７に、本実施の形態に係る電力変換装置を含むシステムの一例を示す。すなわち、図３７に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池１００と、太陽電池１００からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置１１００と、電力変換装置１１００の出力に接続されている負荷蓄電池３００及び様々な負荷Ａ乃至Ｃなどとを有する。
【０２１７】
電力変換装置１１００は、太陽電池１００からの出力直流電圧を昇圧させる昇圧回路部１１１０と、昇圧回路部１１１０の出力直流電圧を降圧する降圧回路部１１２０とを有する。このように２段構成を採用することによって、太陽電池だけではなく最大電力点を有する様々な直流電源でも対応できるようになる。
【０２１８】
昇圧回路部１１１０は、（Ａ）太陽電池１００からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧する昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１と、（Ｂ）昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１の出力電圧に応じた電圧の出力信号Ｖo1_fbを検出信号調整回路１１１３に出力する第１出力電圧検出回路１１１２と、（Ｃ）駆動レベル検出回路１１１５からの出力に従って第１出力電圧検出回路１１１２からの信号Ｖo1_fbを調整して、調整後検出信号を出力する検出信号調整回路１１１３と、（Ｄ）固定の目標電圧Ｖref_1と検出信号調整回路１１１３からの調整後検出信号の電圧との差に応じて、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１を制御する第１定電圧制御回路１１１４と、（Ｅ）第１定電圧制御回路１１１４から出力され且つ昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１のスイッチのオンオフを指示するスイッチングパルスのデューティー比Ｄutyが所定値（例えば最大値。以下、最大値として説明する。）となっている状態を検出する駆動レベル検出回路１１１５とを有する。
【０２１９】
また、降圧回路部１１２０は、（Ａ）昇圧回路部１１１０からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって降圧する降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１２１と、（Ｂ）降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１２１の出力電圧に応じた出力信号を出力する第２出力電圧検出回路１１２２と、（Ｃ）第２出力電圧検出回路１１２２からの出力信号の電圧と第２目標電圧Ｖref_2との差に応じて、降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１２１に対する定電圧制御を行う第２定電圧制御回路とを有する。本実施の形態における降圧回路部１１２０は、通常の定電圧制御によって、昇圧回路部１１１０の出力電圧を所定の電圧に降圧するように動作する。
【０２２０】
図３７に示した昇圧回路部１１１０の動作は、基本的には第７の実施の形態の昇圧回路部９１０とほぼ同じである。但し、本実施の形態では、目標電圧を調整するのではなく、目標電圧Ｖref_1は固定で、第１出力電圧検出回路１１１２の検出信号の電圧が調整の対象となる。調整の程度は、第７の実施の形態と同様で、スイッチングパルスのデューティー比が最大値となっている状態を所定期間内に検出する頻度（又は割合）に応じて決められる。
【０２２１】
より具体的には、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１が太陽電池１００から電流を引き出しすぎて出力電圧が低下するような状態では、第１定電圧制御回路１１１４により、スイッチングパルスのデューティー比Ｄutyを最大値にして、さらに電圧を引き上げようとする。これに対して、駆動レベル検出回路１１１５は、スイッチングパルスのデューティー比が最大値となっている状態を検出して、検出信号調整回路１１１３に検出信号を出力する。検出信号調整回路１１１３は、スイッチングパルスのデューティー比が最大値となっている状態を所定期間内に検出する頻度（又は割合）に応じて第１出力電圧検出回路１１１２の検出信号Ｖo1_fbの電圧を上昇させて、固定目標電圧Ｖref_1との差を狭める。
【０２２２】
なお、第１定電圧制御回路１１１４による昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１の駆動により太陽電池１００から引き出される電力も低下して、当該電力と太陽電池１００の出力電力とが、図４（ａ）の電力点Ｂで釣り合うことになる。そうすると、電力変換装置１１００の出力電圧Ｖ1d_out及び出力電力Ｐ1dは下げ止まる。
【０２２３】
目標電圧Ｖ_Vrefと調整後検出信号の電圧との差が狭くなると、第１定電圧制御回路１１１４は、スイッチングパルスのデューティー比Ｄutyを最大値から引き下げる。また、調整後検出信号の調整量は、時定数があるので、すぐには０にならないので、徐々に減少することになる。
【０２２４】
このような動作以外の部分は、ほとんど第７の実施の形態と同様である。従って、第７の実施の形態と同様に、最大電力点を安価な回路素子で追跡させることができるようになる。
【０２２５】
なお、最大電力点追跡の動作は図２３で説明したものに類似する。但し図２３（ｃ）においてＶ_Vrefとされているものは第１定電圧制御回路１１１４に入力される固定目標電圧Ｖref_1が該当する。
【０２２６】
［実施の形態９の実施例］
本実施の形態の具体的回路例を、図３８を用いて説明する。なお、降圧回路部１１２０の具体的回路は図３２に示したものと同じである。一方、太陽電池１００、昇圧回路部１１１０の昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１、第１出力電圧検出回路１１１２及び第１定電圧制御回路１１１４の具体的回路例は、図３１に示した太陽電池１００の具体的回路例、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路９１１の具体的回路例、第１出力電圧検出回路９１２の具体的回路例、及び第１定電圧制御回路９１３の具体的回路例と同じである。但し、図３１に示した駆動レベル検出回路９１４及び目標電圧調整回路９１５の代わりに、図３８に示した駆動レベル検出回路１１１５及び検出信号調整回路１１１３が採用される。
【０２２７】
具体的には、端子Ｓを介して第１出力電圧検出回路９１２の出力と検出信号調整回路１１１３の入力とが接続されている。また、端子Ｔを介して検出信号調整回路１１１３の出力は第１定電圧制御回路９１３の入力に接続されている。また、第１定電圧制御回路９１３の出力信号Ａ1_Outについての端子Ｕを介して、第１定電圧制御回路９１３と駆動レベル検出回路１１１５の入力とが接続されている。
【０２２８】
次に、図３９及び図４０を用いて、図３２及び図３８で示した回路の動作の主要部分を説明する。
【０２２９】
まず、図４（ａ）の電力点Ａなどにおいて十分太陽電池１００から電力供給が可能である状態における動作を図３９（ａ）乃至（ｇ）を用いて説明する。なお、図３９（ａ）乃至（ｇ）は、ある短い時間の動作を示しており、図３２及び図３８に示した回路の基本的な動作説明を行うための図である。
【０２３０】
図３９（ａ）は、第１定電圧制御回路１１１４の出力であるスイッチングパルスＰul_1を表している。この間、デューティー比はほぼ一定となっており、図３９（ｂ）に示す昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１の出力電圧Ｖ1d_outも、図３９（ｃ）に示す第１出力電圧検出回路１１１２の出力信号Ｖo1_fbも、図中は大げさに示されているが、スイッチングに応じて多少リプルが発生する程度の変動だけで、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１の出力信号Ｖ1d_outの電圧の平均値Ｖo_aveも一定となっている。なお、図３９（ａ）乃至（ｇ）の状態では、駆動レベル検出回路１１１５と検出信号調整回路１１１３とは動作しておらず、第１出力電圧検出回路１１１２の出力Ｖo1_fbと検出信号調整回路１１１３の出力Ｖof3とはほぼ同じとなっている。
【０２３１】
図３９（ｃ）に示すように、第１定電圧制御回路１１１４は、Ｖo1_fb（≒Ｖof3）とＶref_1の比較を行い、図３９（ｄ）に示すように、Ｖof3とＶref_1との差を反転させた電圧の出力信号Ａ1_Outを出力する。図３９（ａ）乃至（ｇ）の状態では、この出力信号Ａ1_Outの電圧は、駆動レベル検出回路１１１５で基準として用いられ且つデューティー比が最大値に相当する電圧Ｖref_3より低い電圧となっているので、上で述べたように駆動レベル検出回路１１１５と検出信号調整回路１１１３とは動作しない。動作しない状態を図３９（ｅ）乃至（ｇ）に示している。すなわち、出力信号Ａ1_Outの電圧は常にＶref_3より低いので、駆動レベル検出回路１１１５のコンパレータの出力側の信号ＤＭＣ＿Ｏ1もＤＭＣ＿Ｏ2もゼロのままになる。さらに、検出信号調整回路１１１３のコンパレータで三角波ＶＴＷ_3とＤＭＣ＿Ｏ2とを比較しても、ＤＭＣ＿Ｏ2はゼロのままなので、コンパレータの出力側の信号ＤＭＣ２＿ＯもＶＧもハイのままとなる。そうすると、検出信号調整回路１１１３のＦＥＴ（Ｓ４）はオンのままとなるので、図３９（ｆ）に示すように、トランジスタＴ２のベース端子に印加されるコンデンサＣ４の電圧は、トランジスタＴ２をオンにするような電圧にはならず、低いままとなる。
【０２３２】
次に、図４０（ａ）乃至（ｉ）を用いて、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１の出力Ｖ1d_outが低下し始めた場合の動作について説明する。なお、図４０（ａ）乃至（ｉ）は、本実施の形態の特徴を強調するように描かれているので、実際とは多少異なる部分もある。
【０２３３】
上で説明し且つ図４０（ａ）及び（ｂ）に示すように、太陽電池１００からの電力供給が減少するか最大電力点を超えて昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１が電流を引き出そうとすると、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１のＦＥＴのゲート端子に対するスイッチングパルスのデューティー比は最大となる一方、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１の出力Ｖ1d_outは低下してしまう。図４０（ｃ）に示すように、出力Ｖ1d_outが低下すると、第１出力電圧検出回路１１１２の出力Ｖo1_fbも低下する。
【０２３４】
一方、第１定電圧制御回路１１１４は、固定のＶref_1との差を反転させるため、第１出力電圧検出回路１１１２の出力Ｖo1_fbが低下し且つＶof2に対する調整が行われない場合には、検出信号調整回路１１１３の出力Ａ1_Outは反対に上昇することになる。そうすると、図４０（ｄ）に示すように、ＦＥＴに対するスイッチングの周期の中で、第１定電圧制御回路１１１４の出力Ａ1_Outの電圧が、徐々にスイッチングパルスのデューティー比の最大値に相当する電圧Ｖref_3を上回る期間が長くなる。図４０（ｅ）に示すように、駆動レベル検出回路１１１５のコンパレータの出力ＤＭＣ＿Ｏ1がオンになる期間が徐々に長くなる。さらに、図４０（ｅ）に示すように、駆動レベル検出回路１１１５の出力ＤＭＣ＿Ｏ2は、ＤＭＣ＿Ｏ1をローパスフィルタで平滑化した後の信号であるが、ＤＭＣ＿Ｏ1のハイの時間が長くなるので、徐々に電圧が上昇する。
【０２３５】
そして、検出信号調整回路１１１３における三角波信号ＶＴＷ_3の電圧よりＤＭＣ＿Ｏ2の電圧が低い期間については、図４０（ｆ）に示すように検出信号調整回路１１１３のコンパレータの出力ＤＭＣ２＿Ｏがオンになる。この信号ＤＭＣ２＿Ｏもローパスフィルタで平滑化されて信号ＶＱＧ（図示せず）が生成される。この信号ＶＱＧにより検出信号調整回路１１１３のＦＥＴ（Ｓ４）のオン／オフが行われ、ＦＥＴ（Ｓ４）がオンで、コンデンサＣ４から放電される状態が通常である。しかし、スイッチングパルスのデューティー比が最大値になると、ＦＥＴ（Ｓ４）がオフになる期間が長くなると共に頻繁にオフになるようになって、図４０（ｆ）に示すように、トランジスタＴ２のベースに印加される電圧ＶＱＢが上昇するようになる。すなわち、スイッチングパルスのデューティー比が最大になる頻度（又は割合）が過去所定期間内において高くなると、トランジスタＴ２がオンとなる頻度及び期間が長くなり、図４０（ｇ）に薄い実線で示すように検出信号調整回路１１１３のオペアンプの出力電圧Ｖof2が引き下げられる。点線は調整が行われなかった場合のカーブを表す。そうすると、検出信号調整回路１１１３の出力Ｖof3は、反対に上昇することになる。
【０２３６】
一方、目標電圧Ｖref_1は固定であるから、第１定電圧制御回路１１１４に入力される２つの信号の電位差が狭められることになる。そうすると、図４０（ｈ）に示すように、検出信号調整回路１１１３の出力Ｖof3が引き上げられた後、出力Ｖof3の電圧と目標電圧Ｖref_1との差が小さくなるので、第１定電圧制御回路１１１４のオペアンプの出力Ａ1_Out（ここでは補正後Ａ1_Out）も、徐々に下がってゆく。そうすると、図４０（ｈ）に示すように、出力Ａ1_Outは、第１定電圧制御回路１１１４における三角波の電圧ＶＴＷ＿１より下がる期間が長くなる。そうすると、図４０（ｉ）に示すように、スイッチングパルス（補正後Ｐul_1と表す）のハイの幅が短くなる。すなわち、第１定電圧制御回路１１１４からすると、デューティー比を高くして、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１のＦＥＴのオンの期間を長くして、より多くの電力を太陽電池１００から引き出そうとして動作した結果、あたかもこの動作に効果があったようにみえる。従って、検出信号調整回路１１１３の出力Ｖof3の電圧と目標電圧Ｖref_1との差が小さくなったので、デューティー比を低くしたというものである。
【０２３７】
これによって上で述べたように太陽電池１００から引き出す電力が引き下げられるので、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１の出力Ｖ1d_outが上昇するようになる。その後、太陽電池１００から昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１１１１が電力を引き出すように動作すれば、図４０（ｂ）に示すように電圧Ｖ1d_outが下がるようになるので、上で述べたような動作を繰り返すようになる。すなわち、最大電力点を追跡していることになる。
【０２３８】
このように高価なプロセッサなどを用いることなく安価な素子のみで最大電力点追跡が可能となる。
【０２３９】
［実施の形態１０］
図４１に、本実施の形態に係る電力変換装置を含むシステムの一例を示す。すなわち、図４１に示すシステムは、太陽電池システムであって、太陽電池１００と、太陽電池１００からの出力に対して電力変換を行う電力変換装置１２００と、電力変換装置１２００の出力に接続されている負荷蓄電池３００及び様々な負荷Ａ乃至Ｃなどとを有する。
【０２４０】
電力変換装置１２００は、太陽電池１００からの出力直流電圧を昇圧させる昇圧回路部１２１０と、昇圧回路部１２１０の出力直流電圧を降圧する降圧回路部１２２０とを有する。このように２段構成を採用することによって、太陽電池だけではなく最大電力点を有する様々な直流電源でも対応できるようになる。
【０２４１】
昇圧回路部１２１０は、（Ａ）太陽電池１００からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって昇圧する昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１２１１と、（Ｂ）昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１２１１の出力電圧に応じた電圧の出力信号を検出信号調整回路１２１３に出力する第１出力電圧検出回路１２１２と、（Ｃ）駆動レベル検出回路１２１５からの出力に従って第１出力電圧検出回路１２１２からの検出信号を調整して、調整後検出信号を出力する検出信号調整回路１２１３と、（Ｄ）固定の目標電圧Ｖref_1と検出信号調整回路１２１３からの調整後検出信号の電圧との差に応じて、昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１２１１を制御する第１定電圧制御回路１２１４と、（Ｅ）第１定電圧制御回路１２１４から出力され且つ昇圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１２１１のスイッチのオンオフを指示するスイッチングパルスのデューティー比が所定値（例えば最大値。以下、最大値として説明する。）となっている状態を検出する駆動レベル検出回路１２１５とを有する。
【０２４２】
また、降圧回路部１２２０は、（Ａ）昇圧回路部１２１０からの出力電圧をＤＣ／ＤＣ変換によって降圧する降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１２２１と、（Ｂ）降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１２２１の出力電圧に応じた出力信号を出力する第２出力電圧検出回路１２２２と、（Ｃ）第２出力電圧検出回路１２２２からの出力信号の電圧と第２目標電圧Ｖref_2との差に応じた電圧の第１の誤差検出信号を出力する電圧誤差検出回路１２２７と、（Ｄ）負荷蓄電池３００に流れる電流に応じた電圧の出力信号Ｖbi_fbを出力する蓄電池充電電流検出回路１２２３と、（Ｅ）蓄電池充電電流検出回路１２２３からの出力信号Ｖbi_fbの電圧と予め設定されている目標電流に相当する電圧Ｉ_Vrefとの差に応じた電圧の第２誤差検出信号を出力する電流誤差検出回路１２２４と、（Ｆ）電流誤差検出回路１２２４からの第２誤差検出信号と電圧誤差検出回路１２２７からの第１誤差検出信号とのいずれかをその電圧値に応じて切り換える切換回路１２２５と、（Ｈ）切換回路１２２５の出力に応じて降圧Ｄ／Ｄコンバータ回路１２２１を駆動する駆動信号発生回路１２２６とを有する。
【０２４３】
昇圧回路部１２１０の動作については、実施の形態９に示したものと同様である。降圧回路部１２２０の動作については、実施の形態８で述べたものと同じである。従って、説明を省略する。また、昇圧回路部１２１０の具体的回路例も、実施の形態９の実施例に示したものと同じであり、降圧回路部１２２０の具体的回路例も、実施の形態８で述べたものと同じである。従って、動作と共に説明を省略する。
【０２４４】
［実施の形態１１］
第１、第２、第４、第６、第７及び第９の実施の形態に係る電力変換装置（蓄電池充電電流検出回路を用いない電力変換装置）は、例えば図４２のように用いることができる。図４２の例では、５つの太陽電池の各々に、電力変換装置を接続する。そして、全ての電力変換装置の全ての出力は、コンデンサ２００１と、負荷蓄電池２００３と、ＤＣ／ＡＣインバータ回路やＤＣ／ＤＣコンバータ回路などの様々な負荷に接続される。
【０２４５】
１つの大きな太陽電池に対して１つの電力変換装置を接続するような構成では、当該太陽電池の一部分だけ影などにより出力が低下した場合、当該太陽電池の出力電力カーブが複雑になるため、最大電力点の追跡が難しくなる。しかし、図４２に示すように、太陽電池をある程度の大きさに分割して、各太陽電池に電力変換装置を接続して、各々で最大電力点を追跡するようにすれば、一部の太陽電池の出力電力が低下したりしても、その太陽電池に合わせて担当の電力変換装置が出力電力を引き下げるように動作する。すなわち、全体としても最大電力点に追従することが容易になり、全体として効率の良いシステムが得られるようになる。  
【０２４６】
太陽電池の出力電圧が高電圧（例えば、開放電圧が３００Ｖ度設定）、出力電流が低電流（例えば、短絡電流１Ａ程度設定）の場合は、図４２のように接続することが好ましい。図４２の例では、負荷蓄電池２００３に供給される電流Ｉo_Dは、全ての電力変換装置の出力電流の和になる。すなわち、Ｉo_D＝Ｉo_D1＋Ｉo_D2＋Ｉo_D3＋Ｉo_D4＋Ｉo_D5となる。一方、出力電圧Ｖo_Dは一定である。
【０２４７】
Ｄ／Ｄコンバータ回路の出力電圧を４００Ｖとしたいとき、約１．５乃至２倍程度の昇圧比として図４２のように接続することで、総電力は大きく取り出せることになるとともに、Ｄ／Ｄコンバータ回路を効率の良い領域で使用することが出来る。
【０２４８】
さらに、図４３に示すように、各電力変換装置の出力にダイオードのカソードを接続し、全てのダイオードの全てのアノードを接続することによって、システムの電力変換装置の出力をダイオードＯＲ回路で接続するようにしても良い。
【０２４９】
また、図４４に示すような構成も可能である。すなわち、コンデンサ２００１及び負荷蓄電池２００３などに接続されている電力変換装置＿１を最上位として、負極側端子が接地されている電力変換装置＿５を最下位とした時、最上位及び最下位の電力変換装置を除く電力変換装置の正極側出力を上位の電力変換装置の負極側出力に接続し、電力変換装置の負極側出力を下位の電力変換装置の正極側出力に接続し、最上位の電力変換装置の正極側出力をコンデンサ２００１等に接続し、最下位の電力変換装置の負極側出力を接地する。図４５に一部を示すように、電力変換装置の第２出力電圧検出回路の端子Ｘを正極側端子とし、第２出力電圧検出回路の端子Ｙを負極側端子としている。
【０２５０】
太陽電池の出力電圧が低電圧（例えば、開放電圧が３０Ｖ程度の設定）、出力電流が高電流（例えば、短絡電流１０Ａ程度設定）の場合は、図４４に示すように接続することが好ましい。図４４の例では、負荷蓄電池２００３に供給される電圧Ｖo_Dは、全ての電力変換装置の出力電圧の和となる。すなわち、Ｖo_D＝Ｖo_D1＋Ｖo_D2＋Ｖo_D3＋Ｖo_D4＋Ｖo_D5となる。一方、出力電流Ｉo_Dは一定である。
【０２５１】
また、Ｄ／Ｄコンバータ回路の出力電圧を４００Ｖとしたいときは、Ｄ／Ｄコンバータ回路を約１．５乃至２倍程度の昇圧比として、電力変換回路を１０直列程度にすることで、目標電圧を得ることができる。Ｄ／Ｄ昇圧比を低くすることができるため、効率の良い領域で使用することが出来る。
【０２５２】
さらに、図４６に示すように、図４４に示した回路の各電力変換装置の負極側端子にダイオードのアノードを接続し、正極側端子にカソードを接続するような構成を採用するようにしても良い。
【０２５３】
上では太陽電池と電力変換装置の組み合わせを５つ利用する例を示したが、個数は５に限定されるものではない。
【０２５４】
当然ながら太陽電池は一例であり、風力発電機など他の自然エネルギーからの発電機にも適用できる。さらに、風力発電機や太陽電池などを複合的に用いるシステムにおいても適用可能である。
【０２５５】
以上本発明の実施の形態を説明したが、同様の機能を実現する他の回路例を採用することもできる。
【符号の説明】
【０２５６】
１００  太陽電池
２００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００  電力変換装置
３００  負荷蓄電池
【図１】
2012022480.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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