高出力インピーダンス発電素子用電力変換回路の入力インピーダンス時分割変調制御方式の提案

摘要

本論文では、出力インピーダンスの高い発電素子から電力変換を行う回路システムの実用的な制御方式を提案する。従来の制御回路方式では、出力電力が最大となるように電力変換回路の入力電圧（これは発電素子の出力電圧に等しい）を設定していた。現実には、この動作点電圧が制御回路の動作下限より低くなる場合がある。本論文では、電力変換回路の負荷となる回路システムの必要な動作電圧V_(PP)が仕様として与えられたときに、出力電圧がV_(PP)に達しておらず、かつ入力電圧が所定電圧V_(DD)以上となっている条件でのみ、電力変換回路を動作させることによってシステムの安定動作を実現した。この制御によって電力変換回路の入力インピーダンスZ_(CPin)は、動作中は低く、入力端の電源コンデンサC_(DD)より低インピーダンスで電力を入力し、非動作時はZ_(CPin)は高く、高い発電素子の出力インピーダンスでC_(DD)を充電する。この時分割変調制御によって1)動作点電圧を回路の動作下限電圧より常に高く、2)発電素子から最大電力を取り出し、3)出力電圧をターゲット電圧に制御することができる。提案回路システムを1VCM0Sで設計・試作し動作の検証を行ったところ、開放電圧Voc=0.9V、出力インピーダンスR_(TEG)=400ΩのTEGから50μW@2.5Vの電力変換が行えることを確認した。