专利名称：直流电源供电系统的制作方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及一种直流电源供电系统(system)，其使用由交流电源以及自然能(natural energy)发出直流电力的发电机构。
背景技术：
例如就太阳能发电系统而言，太阳能电池(solar cell)的输出受到天气的影响较大，且夜晚无法发电，因此将太阳能电池与商用交流电源加以组合，利用商用交流电源来弥补所述不稳定性，以对电气设备供给稳定的电力。例如，当日照充分时，从太阳能电池进行电力供给，当日照不足而太阳能电池的输出电压下降时，从商用交流电源进行电力的供给。而且，将商用交流电压调整为与太阳能电池的最大电力点的电压大致相等的电压，当日照充分时，从太阳能电池进行电力供给，当日照不足而太阳能电池的输出下降时， 从太阳能电池供给最大电力，同时从商用电源补给短缺的电力。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利特开平5-199676号公报专利文献2 日本专利特开平5-108176号公报在将太阳能电池与商用交流电源组合而成的电源的情况下，当日照不足而太阳能电池的输出电压下降时，仅从商用交流电源向负载供给电力，由太阳能电池发出的电力未得到活用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种廉价的直流电源供电系统，其在利用商用交流电源和自然能这两者来供给直流电源的系统中，即使在发电量少时也能够有效地利用自然能。本发明的实例的直流电源供电系统包括直流电压电源，利用商用交流电源来输出规定电压；变动电压电源，利用自然能来发电，并输出变动的电压；以及防逆流用元件， 对于所述直流电压电源以及变动电压电源，将输出侧彼此同极性地并联连接，并将由所述直流电压电源以及变动电压电源获得的电力供给至负载，且，所述变动电压电源在其输出电压越低于从所述直流电压电源输出的所述规定电压而发电量越少时，向所述负载间歇性地供给电力。(发明的效果)本发明能够提供一种廉价的直流电源供电系统，其在利用商用交流电源和自然能这两者来供给直流电源的系统中，即使在发电量少时也能够有效地利用自然能。
[图1]表示本发明的第1实例的直流电源供电系统的概略电路图。[图2](a)是从全波整流装置输出的全波整流电压Vl的波形图，(b)是从DC-DC转换电路输出的固定的直流电压的波形图，(c)是从DC-DC转换电路输出的直流电压的波形图，(d)是输出到共用的输出端子间的直流电压的波形图。[图3]表示DC-DC转换电路的输出电压相对于输入电压的变化的相关图。[图4](a)是设定值的电压波形图，(b)是输出到共用的输出端子间的直流电压V4 的波形图。[图5]表示照明器具的电源装置的概略电路图。[图6]表示DC-DC转换电路的输出电压相对于输入电压的变化的其他相关图。[图7]表示本发明的第2实例的直流电源供电系统的概略电路图。[图8]表示太阳能电池的电流(左纵轴)_电压(横轴)特性和输出(右纵轴)_电压(横轴)特性的图。
具体实施例方式以下，参照附图来详细说明本发明的一实施方式。在本发明中，发电机构是由自然能发出直流电力，直流-直流(Direct current-Direct current,DC-DC)转换电路对从所述发电机构输出的直流电压进行升压或降压。在来自所述DC-DC转换电路的直流电压为从全波整流装置输出的全波整流电压Vl 以上的期间内，将从所述发电机构输出的直流电力供给至负载。此处，所述发电机构发出的直流电力不论其发电量如何，均供给至负载侧。实例1图1至图6表示本发明的第1实例，是用于说明直流电源供电系统的图。在图1中，直流电源供电系统1包括全波整流装置2、作为发电机构的太阳能电池 3、DC-DC转换电路4、防逆流用元件fe、5b以及作为负载的多个照明器具6与作为电压检测机构的输出电压检测电路7，该直流电源供电系统1是将全波整流装置2与太阳能电池3组合而构成。全波整流装置2包含全波整流器，其输入端子经由噪声滤波器(noise filter)电路8而连接于输入端子9a、9b。输入端子9a、9b连接于商用交流电源Vs。噪声滤波器电路 8具有共模扼流圈(common mode choke coil)Tl。全波整流装置2的负极输出端子经由电容器(condenser) Cl而连接于地线(earth) E。全波整流装置2对从商用交流电源Vs经由噪声滤波器电路8而提供的交流电压例如AC200V(额定电压)进行全波整流。该全波整流电压Vl如图2 (a)所示，最大值为观2乂。在图1中，太阳能电池3是未图示的多个太阳能电池彼此串联或串并联连接而成， 由作为自然能的太阳光发出电力，并输出所发出的直流电力。太阳能电池3的输出侧连接于DC-DC转换电路4。DC-DC转换电路4的输入侧连接于太阳能电池3的输出侧，将从太阳能电池3输出的直流电力予以输入。而且，DC-DC转换电路4的输出侧以彼此成同极性的方式而并联连接于全波整流装置2的输出侧。S卩，DC-DC转换电路4的正极输出端子经由二极管(diode)5 而连接于全波整流装置2的正极输出侧以及输出端子10a，负极输出端子经由电阻R6而连接于全波整流装置2的负极输出侧以及输出端子10b。全波整流装置2的正极输出端子经由二极管恥而连接于输出端子10a，负极输出端子连接于输出端子10b。输出端子10a、10b成为全波整流装置2以及DC-DC转换电路4的共用输出端子。DC-DC转换电路4例如为众所周知的结构的升降压斩波器(chopper)电路，通过场效应晶体管(field effect transistor)Ql、Q2的通断(ON/OFF)动作，对太阳能电池3 的输出电压进行斩波(chopping)以输出直流电压。即，DC-DC转换电路4包括场效应晶体管Ql以及电流再生用的二极管Dl的串联电路，连接于太阳能电池3的输出间；电感器 (inductor)Ll以及场效应晶体管Q2的串联电路，连接于二极管Dl的两端间；以及防逆流用的二极管D2以及平滑用电容器C2的串联电路，连接于场效应晶体管Q2的漏极(drain)、 源极(source)间。场效应晶体管Ql、Q2各自的栅极(gate)连接于控制电路11。DC-DC转换电路4藉由控制电路11在场效应晶体管Ql导通的状态下对场效应晶体管Q2进行通断控制，进行升压斩波器动作，并藉由控制电路11在场效应晶体管Q2断开的状态下对场效应晶体管Ql进行通断控制，进降压斩波器动作。由此，在平滑用电容器C2 的两端产生DC-DC转换电路4的输出直流电压。并且，在DC-DC转换电路4的输入侧，连接着输入电压检测电路12以及输入电流检测电路13。输入电压检测电路12包含电阻Rl以及电阻R2的串联电路，对从太阳能电池 3输出的直流电压(DC-DC转换电路4的输入电压)进行检测。输入电流检测电路13包含电阻R3，基于电阻R3的两端电压来检测从太阳能电池3输出的直流电流(DC-DC转换电路 4的输入电流)。检测到的DC-DC转换电路4的输入电压以及输入电流被输入至控制电路 11。而且，在DC-DC转换电路4的输出侧，连接着作为电压检测机构的输出电压检测电路7以及输出电流检测电路14。输出电压检测电路7包含电阻R4以及电阻R5的串联电路，对从DC-DC转换电路4输出的直流电压(输出电压)进行检测。输出电流检测电路14 包含电阻R6，基于电阻R6的两端间电压来检测从DC-DC转换电路4输出的直流电流(输出电流)。DC-DC转换电路4的输出电压值以及输出电流值被输入至控制电路11。控制电路11根据DC-DC转换电路4的输入电压以及输入电流来运算输入电力，根据DC-DC转换电路4的输出电压以及输出电流来运算输出电力。而且，控制电路11对场效应晶体管Q1、Q2进行通断控制，以使分别运算出的输出电力小于输入电力。这是因为，一旦输出电力大于输入电力，则太阳能电池3的输出电压会降低，转换效率将下降。而且，控制电路11在从太阳能电池3输出的直流电压V2 (DC-DC转换电路4的输入电压)为预先设定的规定值以上时，对场效应晶体管Q1、Q2进行通断控制，以在平滑用电容器C2的两端间产生固定的直流电压。此时，控制电路11将晶体管Q2断开，并调节针对晶体管Ql的通断信号的占空(duty)比，以将DC-DC转换电路4的输出电压控制为固定的直流电压。固定的直流电压被设定为从全波整流装置2输出的全波整流电压Vl (AC200V)的最大值Q82V)以上。此处，如图2(a)所示，固定的直流电压Vb被设定为比最大值Q82V) 稍大的300V。而且，规定值可例如是被设定为如下的下限值，该下限值是太阳能电池3通过充分的日照而充分发电，且作为负载的照明器具6能够通过该发出的电力来动作的直流电压(输出电压)范围的值。控制电路11如图3所示，当从太阳能电池3输出的直流电压V2低于预先设定的规定值Va时，对场效应晶体管Q1、Q2进行通断控制，以使平滑用电容器C2的两端间产生与从太阳能电池3输出的直流电压V2相应的直流电压。例如，随着因日照的下降而从太阳能电池3输出的直流电压V2从规定值Va逐渐下降，平滑用电容器C2的两端间产生从固定的直流电压(300V)开始与输入电压V2(太阳能电池输出电压)成正比地下降的直流电压。相反地，随着当日照上升时从太阳能电池3输出的直流电压V2逐渐增加，在平滑用电容器C2 的两端间产生与输入电压(太阳能电池输出电压)正比地增加的直流电压V3。S卩，DC-DC 转换电路4以下述方式进行动作，S卩，当日照不够充分而发电量少时，输出相对于从太阳能电池3输出的直流电压V2而逐渐成正比地增减的直流电压，当日照充分而从太阳能电池3 输出的直流电压V2为规定值Va以上时，输出固定的直流电压(300V)。而且，控制电路11在输出电压检测电路7检测到的输出电压V3为预先设定的设定值Vc以下时，停止场效应晶体管Ql、Q2的通断动作，停止来自DC-DC转换电路4的输出电压(直流电压)V3的输出。设定值Vc被设定为大幅低于所述固定的直流电压Vb (300V) 的电压值，如图4(a)所示，设定值Vc是例如被设定为接近OV的DC50V。由此，DC-DC转换电路4相对于从太阳能电池3输出的直流电压V2，输出从设定值(50V)到固定的直流电压 (300V)为止的电压。防逆流用元件如、恥为二极管，各自的阴极(cathode)侧共同连接，在比输出端子 10a、IOb更靠近全波整流装置2侧以及DC-DC转换电路4侧，分别连接于全波整流装置2的正极输出端子侧以及DC-DC转换电路4的正极输出端子侧。防逆流用元件如、恥阻止输出电流的逆流。如此，防逆流用元件5ajb将全波整流装置2与DC-DC转换电路4 (太阳能电池3) 予以结合。输出端子10a、10b为全波整流装置2以及DC-DC转换电路4的共用的输出端。 防逆流用元件fe、5b的阴极侧均连接于输出端子10a，输出端子IOb连接于全波整流装置2 以及DC-DC转换电路4的负极输出端子。作为负载的照明器具6是使发光二极管15呈面状排列。多个照明器具6连接于输出端子10a、10b间。在照明器具6的内部，配设有图5所示的电源装置16，该电源装置 16是形成为，输入规定范围的电压例如250V 330V，并对发光二极管15供给规定电流以对发光二极管15点灯。发光二极管15通过点灯而放射出可见光，例如白色光。在照明器具6的至少1个上，连接着传感器(sensor)装置17。该传感器装置16 例如为人感传感器或照度传感器等。并且，电源装置16对应于传感器装置17的动作来对发光二极管15点灯/熄灯或调光点灯。电源装置16如图5所示，是具有降压斩波器电路18而构成，该降压斩波器电路18 被输入直流电压且可响应电压的变动。降压斩波器电路18具有二极管D3以及场效应晶体管Q3的串联电路，连接于电源装置16的输入端子10c、10d ；以及电感器L2以及平滑用电容器C3的串联电路，连接于二极管D3，且场效应晶体管Q3由控制电路20来进行通断控制。平滑用电容器C3的两端连接于电源装置16的输出端子21a、21b。在该输出端子21a、 21b上，并联连接着多个LED电路22。LED电路22是将多个发光二极管15串联连接而形成。并且，在输入端子10c、IOd间连接着电容器C4。电容器C4的负极侧经由电容器 C5而连接于地线E。而且，在降压斩波器电路18的平滑用电容器C3的负极侧以及输出端子21b间，连接着电源装置16的输出电流检测电路23。输出电流检测电路23包含电阻R7， 通过电阻R7的两端间产生的电压来检测流经发光二极管15的电流，并输出至控制电路20。在控制电路20上连接着传感器装置17。输入端子10c、IOd连接于全波整流装置2以及DC-DC转换电路4的共用的输出端子10a、10b。并且，对输入端子10c、10d间，输入从全波整流装置2输出的全波整流电压 Vl (最大值观2力以及从DC-DC转换电路4输出的直流电压V3的二极管或输出电压。艮口， 对输入端子10c、10d间，供给全波整流电压Vl与转换电路4的输出直流电压V3中的较高的电压。该二极管或输出电压由降压斩波器电路18转换为适合于LED电路22的电压。艮口， 控制电路20对降压斩波器电路18的场效应晶体管Q3进行通断控制，以使恒电流流经发光二极管15，进而使平滑用电容器C3的两端间产生恒电压例如DC90V。而且，控制电路20对应于传感器装置17的动作来对发光二极管15点灯/熄灯或调光点灯。接下来，阐述本发明的第1实例的作用。在图1中，当接通商用交流电源Vs(AC200V)时，从全波整流装置2向输出端子 10a、IOb间输出图2 (a)所示的全波整流电压VI。而且，当太阳能电池3通过太阳光的日照来发电时，向输出端子10a、IOb间输出从DC-DC转换电路4输出的直流电压V3。并且，在从DC-DC转换电路4输出的直流电压V3为从全波整流装置2输出的全波整流电压Vl以上的期间内，将从DC-DC转换电路4输出的直流电压V3输入至作为负载的照明器具6，在从 DC-DC转换电路4输出的直流电压V3低于从全波整流装置2输出的全波整流电压Vl的期间，将从全波整流装置2输出的全波整流电压Vl输入至照明器具6。照明器具6的电源装置16对发光二极管15供给恒电流。藉此，对发光二极管15点灯，从照明器具6射出可见光，例如白色光。当太阳光的日照充分而太阳能电池3的输出电压V2达到规定值Va以上的电压时，DC-DC转换电路4如图2(b)所示，输出电压值不会发生变动的固定的直流电压 Vb(300V)。由于该固定的直流电压Vb比从全波整流装置2输出的全波整流电压Vl的最大值Q82V)大，因此照明器具6被输入该固定的直流电压Vb。照明器具6藉由太阳能电池3 发出的电力来进行动作。并且，当太阳光的日照弱而从太阳能电池3输出低于规定值Va的直流电压时， DC-DC转换电路4输出与从太阳能电池3输出的直流电压V2相应的直流电压。即，DC-DC 转换电路4如图3所示，与因日照弱造成的从太阳能电池3输出的直流电压V2的下降成比例地使输出电压V3下降。而且，当日照弱而从DC-DC转换电路4输出的直流电压V3为从全波整流装置2输出的全波整流电压Vl的最大值082V)以下时，在输出端子10a、10b间产生全波整流电压 Vl与从DC-DC转换电路4输出的直流电压V3的二极管或输出电压被输入至照明器具6。例如，如图2(c)所示，当从DC-DC转换电路4输出140V的直流电压时，在输出端子10a、10b 间产生图2 (d)所示的二极管或输出电压V4。在从DC-DC转换电路4输出的直流电压V3低于从全波整流装置2输出的全波整流电压Vl的期间Ta内，将全波整流电压Vl输入至照明器具6。在从DC-DC转换电路4输出的直流电压V3为全波整流电压Vl以上的期间Tb内，将从DC-DC转换电路4输出的直流电压V3输入至照明器具6。S卩，在期间Tb内，对照明器具6供给与太阳能电池3发出的电力量相应的直流电力，在此期间，从商用交流电源Vs向全波整流装置2输入的输入电力(输入电流)被削减。这样，即使在日照弱的情况下，也能有效地利用太阳光能。
进而，当太阳光的日照弱而从太阳能电池3输出的直流电压V2变低，从而从DC-DC 转换电路4输出的直流电压V3变为预先设定的设定值Vc以下时，DC-DC转换电路4停止场效应晶体管Q1、Q2的通断动作，使输出电压(直流电压)的输出停止。例如，如图4(a) 所示，DC-DC转换电路4在输出电压V3下降到设定值Vc即50V以下时，停止电压输出。由此，对输出端子10a、10b间，如图4(b)的期间Tb'所示，输出从全波整流装置2输出的全波整流电压VI，对照明器具6输入全波整流电压VI。即使从DC-DC转换电路4输出低于设定值(例如50V)的直流电压，如图4(b)所示，全波整流电压Vl以上的期间Tb'也非常小。即，即使从DC-DC转换电路4输出低于设定值Vc的直流电压，太阳能电池3发出的直流电力也非常小。因而，此时即使将来自DC-DC转换电路4的直流电力供给至作为负载的照明器具6，太阳能的利用效率也较低，停止DC-DC 转换电路4的驱动电力对于能量消耗效率更有利。而且，DC-DC转换电路4通常在输出电压为规定电压Vc (例如50V)以下时动作会变得不稳定。要使DC-DC转换电路4在该规定电压Vc以下的输出电压区域内也能稳定地动作，必须仔细且精度良好地进行场效应晶体管Ql、Q2的通断控制，从而要耗费成本。因此，DC-DC转换电路4较佳的构成为，在从规定电压Vc到固定的直流电压(300V)的范围内输出直流电压。如上所述，DC-DC转换电路4对输出端子10a、10b间输出相对于从太阳能电池3输出的直流电压而逐渐增减的直流电压，并且对作为负载的照明器具6供给太阳能电池3发出的直流电力而不论其电力量如何。详细而言，除了 DC-DC转换电路4的输出电压为设定值Vc(50V)以下的情况以外，不论日照量如何，均对负载供给太阳能。因而，能够将由太阳能电池3发出的电力，即太阳(自然)能，有效地供给至照明器具6。其结果，能够实现直流电源供电系统1中的商用交流电源Vs的省电。而且，由于采用了将全波整流装置2以及 DC-DC转换电路4并联连接的简单结构，因此能够廉价地形成直流电源供电系统1。并且，DC-DC转换电路4的最大输出为固定的直流电压(300V)，因此即使日照变强而太阳能电池3的发电量变得相当大，也能够防止有过电压输入至照明器具6。而且，DC-DC转换电路4是形成为，当输出的直流电压为预先设定的设定值Vc以下时停止电压输出，因此能够避免从太阳能电池3输出的直流电压小时的不稳定的调整， 且能够防止电路结构的高功能化。由此，能够廉价地构成直流电源供电系统1。另外，直流电源供电系统1也可兼用作为防逆流用元件的防逆流用二极管fe、5b 和全波整流装置2的二极管以及DC-DC转换电路4的二极管D2而构成。而且，DC-DC转换电路4如图6所示般形成为，相对于输入电压，即从太阳能电池 3输出的直流电压V2，输出超过300V而逐渐增减的直流电压V3。此时，有时会对负载供给高于固定的直流电压(例如DC300V)而超过允许范围的直流电压，但只要构成为在负载侧调整该直流电压即可。实例2图7是表示本发明的第2实例的直流电源供电系统30的概略电路图。直流电源供电系统30具有直流电源电路32、作为发电机构的太阳能电池3、作为选择机构的第1防逆流用元件34以及第2防逆流用元件35、多个照明器具36、平滑滤波器电路37、作为电压检测机构的电压检测电路38以及作为升压机构的升压电路39，该直流电源供电系统30是将直流电源电路32与太阳能电池3组合而构成。直流电源电路32由全波整流电路40以及升压斩波器电路41形成。全波整流电路40是具有全波整流器42、噪声滤波器电路43以及电容器Cll而形成。噪声滤波器电路 43是具有变压器(transformeiOTll而形成。并且，全波整流器42的输入端子经由噪声滤波器电路43而连接于商用交流电源Vs。在全波整流器42的输出端子间连接着电容器Cl 1。 电容器Cll的低电位侧经由电容器C12而连接于地线E。全波整流器42对来自商用交流电源Vs的交流电压，例如AC100V，进行全波整流， 并将该全波整流电压输出至电容器Cll的两端间。电容器Cll是作为噪声滤波器用而发挥功能，其电容值例如设定为0. 47 μ F0升压斩波器电路41是通过场效应晶体管Qll的通断动作来对全波整流电路40的输出电压进行斩波，以输出规定的直流电压，且该升压斩波器电路41由众所周知的结构所形成。即，升压斩波器电路41是具有以下部分而构成电感器Lll以及场效应晶体管Qll 的串联电路，连接于全波整流器42的输出端子间；二极管Dll以及平滑用电容器C13的串联电路，连接于场效应晶体管Qll的漏极以及源极间；以及电压检测电路48，包含电阻Rll 以及电阻R12。场效应晶体管Qll的栅极连接于第1控制电路44。电压检测电路48的检测电压被供给至第1控制电路44。第1控制电路44控制对场效应晶体管Qll的栅极信号的占空比，以在平滑用电容器C13的两端间产生规定的直流电压例如380V。这样，直流电源电路 32将商用交流电源Vs的交流电压，例如AC100V，转换为规定的直流电压，例如DC380V，并将其输出。太阳能电池3是由多个太阳能电池串联或串并联连接而成，由作为自然能的太阳光发出电力。太阳能电池3的输出端连接着电容器C15，并且连接于升压电路39的输入端。 升压电路39的正侧输出端经由防逆流用元件35而连接于直流电源电路32的输出侧。第1防逆流用元件34以及第2防逆流用元件35分别包含二极管，各自的阴极侧共同连接。第1防逆流用元件34连接于直流电源电路32的高电位侧，第2防逆流用元件 35连接于太阳能电池32的高电位侧。第1防逆流用元件34以及第2防逆流用元件35阻止输出电流发生逆流。全波整流电路40、升压斩波器电路41以及太阳能电池3的低电位侧在节点 (Iiode)B处共同连接。第1防逆流用元件34以及第2防逆流用元件35各自的阴极侧在节点A处共同连接。这样，将直流电源电路32与太阳能电池加以组合，节点A以及节点B成为直流电源电路32以及太阳能电池3的共用的输出端子。在共用的输出端子A以及输出端子B间，产生从直流电源电路32输出的规定的直流电压，例如DC380V，以及从太阳能电池 3侧输出的输出电压中较大的电压。照明器具36是将作为照明负载的发光二极管(LED) 45呈面状排列而成，多个照明器具36连接于所述共用的输出端子A以及输出端子B间。在照明器具36的内部，配设有未图示的电源装置，该电源装置是形成为，输入规定范围的电压例如370V 400V，并对发光二极管45供给规定电流以使发光二极管45点灯。发光二极管45通过点灯而放射出可见光，例如白色光。在照明器具36的至少1个上，连接着传感器装置46。该传感器装置46例如为人感传感器或照度传感器等。并且，电源装置对应于传感器装置46的动作来对发光二极管45 点灯/熄灯或调光点灯。所述共用的输出端子间的电压会对应于该负载变动而发生变动。 即，输入至电源装置的输入电压会发生变动。平滑滤波器电路37包含电感器L12以及电容器C14，电容器C14在所述共用的输出端子间，串联地连接于电感器L12以及输出端子间。平滑滤波器电路37在共用的输出端子间的电压短时间或者急遽变动时，起到抑制该电压变动的作用。即，当共用的输出端子间的电压上升时，电流从共用的输出端子间的高电位侧向低电位侧流至平滑滤波器电路37。 由此，共用的输出端子间的电压上升得到抑制。而且，当共用的输出端子间的电压下降时， 电感器L12中蓄积的电磁能量引起的电流或电容器C14的放电电流从平滑滤波器电路37 流向共用的输出端子间的高电位侧。由此，共用的输出端子间的电压下降得到抑制。对于所述共用的输出端子间的电压发生变动的情况，除了上述照明器具36的负载变动以外，还可例如为来自升压电路39(太阳能电池幻侧的输出变动。即，太阳能电池 3例如在太阳光被云等遮住时，其输出电压将急遽变化。电压检测电路38包含电阻R13以及电阻R14的串联电路，且连接于所述共用的输出端子间，以对在共用的输出端子间产生的电压进行检测。电压检测电路38对来自直流电源电路32的规定直流电压例如DC380V与超过该规定直流电压的升压电路39的输出电压进行检测。另一方面，升压电路39具有电感器L13、场效应晶体管Q12、二极管D12、平滑用电容器C16、电压检测电路49以及第2控制电路47，且是与上述升压斩波器电路41同样地形成。并且，第2控制电路47通过对场效应晶体管Q12进行通断动作，以将太阳能电池3的输出电压升压至数倍至数十倍，并输出至所述共用的输出端子间。而且，第2控制电路47输入电压检测电路38检测到的在所述共用的输出端子间产生的电压，当该电压为规定值以上时，例如DC420V以上，控制场效应晶体管Q12的通断动作，使升压电路39的输出电压降低，以从升压电路39输出低于规定值的直流电压。接下来，阐述本发明的第2实例的作用。当接通商用交流电源Vs时，从直流电源电路32将规定的直流电压，例如DC380V， 从直流电源电路32输出至共用的输出端子A以及输出端子B间。而且，当太阳能电池3通过太阳光的日照来发电时，发出的直流电压经升压电路39升压后，输出至所述共用的输出端子间。将从直流电源电路32输出的规定的直流电压，例如DC380V，以及从太阳能电池3 侧输出的输出电压中的较大的电压输入至照明器具36。在太阳能电池3进行通常的发电时，从升压电路39输出例如DC390V。照明器具36的电源装置对发光二极管45供给规定的电流。由此，对发光二极管45点灯，从照明器具36出射可见光，例如白色光。图8表示太阳能电池3的电流(左纵轴)_电压(横轴)特性与输出(右纵轴)_电压(横轴)特性。电压Vth是可经升压电路39升压后成为规定电压的电压值，例如DC380V， 电压Vp是太阳能电池3的最大电力点电压，即最大电力产生时的输出电压。当接通电源Vs时，第2控制电路47开始升压电路39的动作，电压被供给至C16。 当太阳能电池3的输出电压V5超过Vth时(状态S 1)，升压电路39的输出电压V6达到上述规定电压以上，从升压电路39向照明器具36供给电力。此时，从直流电源电路32朝向照明器具36的电流停止。当日照足够强或者负载36的电力消耗少时，输出电压V5为超过最大电力点电压VP的电压，太阳能电池3可进行动作(状态S2)。当因云等造成日照变弱而输出电压V5逐渐下降并低于Vth时，从直流电源电路32 向照明器具36供给电力。当输出电压V5下降至Vth以下的电压VI时(状态S3)，第2控制电路47停止升压电路39的动作(状态S4)。此时，无电流流经升压电路39，但如果日照继续，则不论日照的强弱如何，太阳能电池3均向电容器C15中蓄积电荷，输出电压V5逐渐上升。当输出电压V5达到例如超过最大电力点电压Vp的规定电压Vh时(状态S5)，第 2控制电路47再次开始升压电路39的动作(状态S6)。此时，输出电压V5为阈值电压Vth 以上，因此从升压电路39向照明器具36供给电力，从直流电源电路32朝向照明器具36的
电流停止。此处，如果日照弱的状态持续下去，则输出电压V5将下降至比阈值电压Vth低的电压VI(状态S3)。于是，第2控制电路47停止升压电路39的动作(状态S4)。一旦如此般日照弱的状态持续下去，则第2控制电路47控制升压电路39的动作，重复状态S2、S3、 S4、S5、S2 ο如上所述，根据本实例，即使在日照弱而经升压电路升压的电压为直流电源电路 32的规定输出电压例如DC380V以下的情况下，也能将太阳能电池的电力间歇性地供给至负载36。因而，能够有效地活用太阳能电池的电力，从而可实现节能动作。另外，即使无电容器C15，本实例的动作也能进行，当然，设置电容器C15能够更有效地活用太阳能。接下来，对本实施方式的平滑滤波器电路37进行说明。在接通电源Vs后，传感器装置46进行动作，当对照明器具36的发光二极管45进行点灯/熄灯或调光点灯时，因该负载变动而在所述共用的输出端子间产生电压变动。当该电压变动为电压上升时，电流从所述输出间的高电位侧经由平滑滤波器电路37而流向低电位侧，当所述电压变动为电压下降时，电流从平滑滤波器电路37侧流向所述共用的输出端子间的高电位侧。由此，所述共用的输出间的电压变动得到抑制。而且，在来自太阳能电池3侧的输出电压高于从直流电源电路32输出的规定的直流电压例如DC380V，且在所述共用的输出端子间产生来自太阳能电池3侧的输出电压时， 例如当太阳光的日照忽强忽弱而来自太阳能电池3侧的输出电压急遽变化时，在所述共用的输出端子间产生急遽的电压变动。针对该电压变动，借助上文说明的平滑滤波器电路37 的作用，所述共用的输出端子间的电压变动得到抑制。如上所述，即使存在照明器具36的负载变动或太阳能电池3侧的输出变动，通过平滑滤波器电路37的上述作用，也能抑制直流电源电路32以及太阳能电池3侧的共用的输出端子间的电压变动，因此能够防止向照明器具36的电源装置输入急遽的电压变化。由此，能够从照明器具36射出稳定的可见光(照明光)。并且，当太阳光的日照进一步变强，从太阳能电池3侧输出的输出电压上升，而所述共用的输出端子间的电压达到规定值例如420V以上时，第2控制电路47控制场效应晶体管Q12的通断动作(减小占空比)，以从升压电路39输出低于规定值的直流电压。由此， 对照明器具36的电源装置输入低于规定值的直流电压。这样，当来自太阳能电池3侧的输出电压达到规定值以上时，能够防止对照明器具36的电源装置输入大幅超过输入的规定范围370V 400V的过电压。由此，能够防止照明器具36的电源装置等的故障或破坏等。
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另外，升压电路39也可形成为，当来自太阳能电池3侧的输出电压达到规定值以上时，完全阻断对所述共用的输出端子间的输出。而且，作为选择机构的第1 二极管D4以及第2 二极管D5也能以兼用作升压斩波器电路41的二极管Dll以及升压电路39的二极管D12的方式，而构成升压斩波器电路41 以及升压电路39。以上的说明为本发明的实施方式，并不限定本发明的装置以及方法，能够容易地实施各种变形例。例如，能够通过上述实施方式中揭示的多个构成要素的适当组合来构成各种发明。而且，本发明能够利用在太阳能发电系统或风力发电系统等利用自然能的发电系统中。
权利要求
1.一种直流电源供电系统，其特征在于包括直流电压电源，利用商用交流电源来输出规定电压； 变动电压电源，利用自然能来发电，并输出变动的电压；以及防逆流用元件，对于所述直流电压电源以及变动电压电源，将输出侧彼此同极性地并联连接，并将由所述直流电压电源以及变动电压电源获得的电力供给至负载，且当所述变动电压电源的输出电压低于从所述直流电压电源输出的所述规定电压时，能够暂时停止从所述变动电压电源向所述负载的电力供给。
2.根据权利要求1所述的直流电源供电系统，其特征在于，所述直流电压源包括全波整流装置，该全波整流装置对所述交流电源的交流电压进行全波整流，所述变动电压电源包括发电机构以及直流-直流转换电路，所述发电机构是从自然能发出直流电力并输出直流电压，所述直流-直流转换电路对从所述发电机构输出的直流电压进行升压或降压，对所述防逆流用元件的输出侧，提供所述全波整流装置输出电压与所述直流-直流转换电路输出电压中的较高的电压。
3.根据权利要求2所述的直流电源供电系统，其特征在于包括 电压检测机构，对所述直流-直流转换电路的输出电压进行检测，所述直流-直流转换电路形成为，当所述电压检测机构检测到的输出电压为预先设定的设定值以下时，停止电压输出。
4.根据权利要求2所述的直流电源供电系统，其特征在于包括 电压检测机构，对所述直流-直流转换电路的输出电压进行检测；以及控制机构，当所述直流-直流转换电路的输出电压超过规定值时，控制所述直流-直流转换电路使该输出电压低于该规定值。
5.根据权利要求1所述的直流电源供电系统，其特征在于，所述直流电压电源包括恒电压电路，该恒电压电路将所述交流电源的交流电压转换成固定直流电压，所述变动电压电源包括 发电机构，由自然能发出电力；升压机构，对所述发出的电力的电压进行升压，并输出至所述防逆流用元件；以及控制机构，控制所述升压机构，以当即使利用所述升压机构来对所述发电机构的输出电压进行升压也满足不了所述固定直流电压时，停止所述升压机构的动作，当所述发电机构的输出电压在升压后达到所述固定直流电压以上的电压时，再次开始所述升压机构的动作。
6.根据权利要求5所述的直流电源供电系统，其特征在于包括平滑滤波器电路，连接于所述防逆流用元件与所述负载之间，对随所述发电机构的输出变动而变化的所述变动电压电源的输出电压变动进行抑制。
全文摘要
本发明实例的直流电源供电系统1包括直流电压电源2，利用商用交流电源来输出规定电压；变动电压电源3、4，利用自然能来发电，并输出变动的电压；以及防逆流用元件5a、5b，对于所述直流电压电源以及变动电压电源，将输出侧彼此同极性地并联连接，并将由所述直流电压电源以及变动电压电源获得的电力供给至负载6。所述变动电压电源3、4在其输出电压越低于从所述直流电压电源2输出的所述规定电压而发电量越少时，对所述负载6间歇性地供给电力。
文档编号H02M3/155GK102484426SQ20108004029
公开日2012年5月30日 申请日期2010年9月24日 优先权日2009年9月30日
发明者北村纪之, 右田幸司, 片野慈子, 笹井敏彦, 长崎文彦, 高桥寿明 申请人:东芝照明技术株式会社