電力系統(tǒng)和控制設(shè)備的制造方法
【專利說明】電力系統(tǒng)和te.制設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于2014年7月18日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2014-148135并且要求其優(yōu)先權(quán)；通過引用的方式將該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容合并在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]這里所描述的實(shí)施例特別涉及一種電力系統(tǒng)和一種控制設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]通常來(lái)說，電力系統(tǒng)是已知的，其中根據(jù)流向設(shè)備的電流(負(fù)載電流)，利用線性調(diào)節(jié)器或者開關(guān)調(diào)節(jié)器來(lái)控制針對(duì)設(shè)備的電力供應(yīng)。
[0005]但是在僅利用電流的量值來(lái)選擇開關(guān)調(diào)節(jié)器或線性調(diào)節(jié)器的配置中，有時(shí)會(huì)經(jīng)歷效率下降，并且可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)電功率的適當(dāng)降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)目的是提供一種能夠通過適當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)電力節(jié)省的電力系統(tǒng)和控制設(shè)備。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，一種電力系統(tǒng)包括線性調(diào)節(jié)器、步降開關(guān)調(diào)節(jié)器以及控制器。線性調(diào)節(jié)器向負(fù)載供應(yīng)電力。步降開關(guān)調(diào)節(jié)器向負(fù)載供應(yīng)電力?；诰€性調(diào)節(jié)器和步降開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入電壓并且基于代表流向負(fù)載的電流的負(fù)載電流，控制器實(shí)施控制以從線性調(diào)節(jié)器和開關(guān)調(diào)節(jié)器之一向負(fù)載供應(yīng)電力。
[0008]根據(jù)前面描述的電力系統(tǒng)，可以通過適當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)電力節(jié)省。
【附圖說明】
[0009]圖1是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電力系統(tǒng)的示例性配置的圖示；
[0010]圖2是示出了根據(jù)所述實(shí)施例的電壓測(cè)量器的示例性配置的圖示；
[0011]圖3是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的電壓測(cè)量器的示例性配置的圖示；
[0012]圖4是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的電壓測(cè)量器的示例性配置的圖示；
[0013]圖5是示出了根據(jù)所述實(shí)施例的負(fù)載電流測(cè)量器的示例性配置的圖示；
[0014]圖6是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的負(fù)載電流測(cè)量器的示例性配置的圖示；
[0015]圖7是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的負(fù)載電流測(cè)量器的示例性配置的圖示；
[0016]圖8是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的負(fù)載電流測(cè)量器的示例性配置的圖示；
[0017]圖9是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的負(fù)載電流測(cè)量器的示例性配置的圖示；
[0018]圖10是示出了根據(jù)所述實(shí)施例的控制器的示例性功能配置的圖示；
[0019]圖11是示出了根據(jù)所述實(shí)施例的效率確定器的示例性配置的圖示；
[0020]圖12是示出了根據(jù)所述實(shí)施例的效率計(jì)算器的示例性配置的圖示；
[0021 ] 圖13是示出了根據(jù)所述實(shí)施例的對(duì)應(yīng)性信息的一個(gè)實(shí)例的圖示；
[0022]圖14是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的控制器的示例性配置的圖示；
[0023]圖15是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的控制器的示例性配置的圖示；
[0024]圖16是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的控制器的示例性配置的圖示；
[0025]圖17是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的控制器的示例性配置的圖示；
[0026]圖18是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的控制器的示例性配置的圖示；
[0027]圖19是用于解釋由根據(jù)所述實(shí)施例的控制器實(shí)施的操作的一個(gè)實(shí)例的流程圖；
[0028]圖20是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的電力系統(tǒng)的示例性配置的圖示；
[0029]圖21是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的電力系統(tǒng)的示例性配置的圖示；
[0030]圖22是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的電力系統(tǒng)的示例性配置的圖示；以及
[0031]圖23是示出了根據(jù)一個(gè)修改實(shí)例的電力系統(tǒng)的示例性配置的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將參照附圖詳細(xì)描述一個(gè)實(shí)施例。
[0033]圖1是示出了向負(fù)載(負(fù)載電路)200供應(yīng)電力的電力系統(tǒng)100的示例性配置的圖示。如圖1中所示，電力系統(tǒng)100包括電力供應(yīng)裝置10、電壓測(cè)量器11、線性調(diào)節(jié)器12、開關(guān)調(diào)節(jié)器13、切換器14、負(fù)載電流測(cè)量器15以及控制器16。
[0034]電力供應(yīng)裝置10是用于供應(yīng)電力的源，并且例如可以是光電池(太陽(yáng)能電池板)。但是這并非唯一可能的情況。在這里假設(shè)電力供應(yīng)裝置10具有其中輸出電壓會(huì)根據(jù)情況而波動(dòng)的配置。
[0035]電壓測(cè)量器11測(cè)量電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓。在這里，電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓被輸入到線性調(diào)節(jié)器12和開關(guān)調(diào)節(jié)器13。在圖1所示出的實(shí)例中，電壓測(cè)量器11被安裝在線性調(diào)節(jié)器12和開關(guān)調(diào)節(jié)器13之前的一級(jí)；同時(shí)電壓測(cè)量器11被安裝在電力供應(yīng)裝置10之前的一級(jí)。
[0036]圖2是示出了根據(jù)所述實(shí)施例的電壓測(cè)量器11的示例性配置的圖示。在圖2所示出的實(shí)例中，電壓測(cè)量器11包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(其在后文中被稱作“ADC”) 20，其響應(yīng)于來(lái)自控制器16的請(qǐng)求把電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且向控制器16通知轉(zhuǎn)換結(jié)果(測(cè)量電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓的測(cè)量結(jié)果)。舉例來(lái)說，控制器16可以請(qǐng)求ADC 20周期性地測(cè)量電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓。
[0037]與此同時(shí)，例如圖3中所示，電壓測(cè)量器11還可以包括保持由ADC 20獲得的測(cè)量結(jié)果的保持器30。在這種情況下，所述配置例如可以是使得ADC 20周期性地測(cè)量電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓，并且把測(cè)量結(jié)果寫入到保持器30中。在這種配置中，每當(dāng)ADC 20實(shí)施測(cè)量時(shí)，就更新由保持器30保持的測(cè)量結(jié)果。隨后，在可能必要的情況下，控制器16可以讀取由保持器30保持的值。
[0038]或者，例如圖4中所示，電壓測(cè)量器11可以包括ADC 20和比較器40。如果由ADC20獲得的測(cè)量結(jié)果超出閾值或者落到閾值以下，則比較器40向控制器16通知由ADC 20獲得的測(cè)量結(jié)果。因此，在圖4所示出的實(shí)例中，當(dāng)電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓波動(dòng)到較大程度時(shí)，向控制器16通知測(cè)量電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓的測(cè)量結(jié)果。
[0039]回到參照?qǐng)D1的解釋，線性調(diào)節(jié)器12向負(fù)載200供應(yīng)電力，并且將電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓步降到預(yù)定電壓值。在所述實(shí)施例中，線性調(diào)節(jié)器12將電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓步降到負(fù)載200所需的(預(yù)定)電壓值。線性調(diào)節(jié)器12代表利用電阻器之類的元件導(dǎo)致輸入電壓中的電壓降并且獲得所期望的輸出電壓的調(diào)節(jié)器。在這里，線性調(diào)節(jié)器12具有與已知的線性調(diào)節(jié)器完全相同的配置(其有時(shí)也被稱作“串聯(lián)調(diào)節(jié)器”)。
[0040]開關(guān)調(diào)節(jié)器13向負(fù)載200供應(yīng)電力，并且把電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓步降到預(yù)定電壓值。在所述實(shí)施例中，開關(guān)調(diào)節(jié)器13把電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓步降到負(fù)載200所需的(預(yù)定)電壓值。開關(guān)調(diào)節(jié)器13代表關(guān)于通過控制開關(guān)元件的開/關(guān)時(shí)間的比值(占空比)所獲得的輸入電壓的方波實(shí)施平滑并且獲得所期望的輸出電壓的調(diào)節(jié)器。在這里，開關(guān)調(diào)節(jié)器13具有與已知的開關(guān)調(diào)節(jié)器完全相同的配置。
[0041]在控制器16的控制下，切換器14在從線性調(diào)節(jié)器12向負(fù)載200供應(yīng)電力的狀態(tài)與從開關(guān)調(diào)節(jié)器13向負(fù)載200供應(yīng)電力的狀態(tài)之間進(jìn)行切換。在所述實(shí)施例中，切換器14能夠在以下兩個(gè)狀態(tài)之間進(jìn)行切換:線性調(diào)節(jié)器12連接到負(fù)載電流測(cè)量器15，負(fù)載電流測(cè)量器15又連接到負(fù)載200，并且由線性調(diào)節(jié)器12步降的電壓被供應(yīng)給負(fù)載200的狀態(tài)(也就是開關(guān)調(diào)節(jié)器13未連接到負(fù)載電流測(cè)量器15的狀態(tài))；以及開關(guān)調(diào)節(jié)器13連接到負(fù)載電流測(cè)量器15，負(fù)載電流測(cè)量器15又連接到負(fù)載200，并且由開關(guān)調(diào)節(jié)器13步降的電壓被供應(yīng)給負(fù)載200的狀態(tài)(也就是線性調(diào)節(jié)器12未連接到負(fù)載電流測(cè)量器15的狀態(tài))。在圖1所示出的實(shí)例中，切換器14包括第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2。
[0042]第一開關(guān)SW1被布置在線性調(diào)節(jié)器12與負(fù)載電流測(cè)量器15之間。第二開關(guān)SW2被布置在開關(guān)調(diào)節(jié)器13與負(fù)載電流測(cè)量器15之間。在其中第一開關(guān)SW1被開通并且第二開關(guān)SW2被關(guān)斷的狀態(tài)中，從線性調(diào)節(jié)器12向負(fù)載200供應(yīng)電力。另一方面，在其中第一開關(guān)SW1被關(guān)閉并且第二開關(guān)SW2被開啟的狀態(tài)中，從開關(guān)調(diào)節(jié)器13向負(fù)載200供應(yīng)電力。
[0043]第一開關(guān)SW1以及第二開關(guān)SW2例如可以利用雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、溝槽M0S輔助雙極型模式(trench-MOS-assisted bipolar_mode)FET、光電晶體管、靜電感應(yīng)晶體管、功率雙極型晶體管、逆導(dǎo)晶閘管、柵極輔助關(guān)斷晶閘管、柵極輔助開通晶閘管、柵極換向關(guān)斷晶閘管、光觸發(fā)晶閘管或者雙向晶閘管來(lái)配置。
[0044]對(duì)于第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2的開/關(guān)控制由控制器16實(shí)施。在所述實(shí)施例中，在實(shí)施設(shè)定以從線性調(diào)節(jié)器12向負(fù)載200供應(yīng)電力的情況下(也就是說在實(shí)施控制以從線性調(diào)節(jié)器12向負(fù)載200供應(yīng)電力的情況下)，控制器16實(shí)施控制以開通第一開關(guān)SW1并且關(guān)斷第二開關(guān)SW2。其結(jié)果是，線性調(diào)節(jié)器12與負(fù)載電流測(cè)量器15連接，從而把由線性調(diào)節(jié)器12步降的電壓供應(yīng)給負(fù)載200。另一方面，在實(shí)施設(shè)定以從開關(guān)調(diào)節(jié)器13向負(fù)載200供應(yīng)電力的情況下(也就是說在實(shí)施控制以從開關(guān)調(diào)節(jié)器13向負(fù)載200供應(yīng)電力的情況下)，控制器16實(shí)施控制以關(guān)斷第一開關(guān)SW1并且開通第二開關(guān)SW2。其結(jié)果是，開關(guān)調(diào)節(jié)器13與負(fù)載電流測(cè)量器15連接，從而把由開關(guān)調(diào)節(jié)器13步降的電壓供應(yīng)給負(fù)載200。雖然將在后面詳細(xì)描述，但是在所述實(shí)施例中，控制器16基于由電壓測(cè)量器11測(cè)量的電力供應(yīng)裝置10的輸出電壓并且基于由負(fù)載電流測(cè)量器15測(cè)量的負(fù)載電流來(lái)控制切換器14。
[0045]負(fù)載電流測(cè)量器15測(cè)量代表流向負(fù)載200的電流的負(fù)載電流