JP2006288070A - Dc-dc converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンバータの動作状態に応じた最適な過電流保護、過熱保護を可能にすると同時に制御部の回路を簡素化・小型化を可能としたDC−DCコンバータに関するものである。 The present invention relates to a DC-DC converter that enables optimum overcurrent protection and overheat protection according to the operating state of the converter, and at the same time, simplifies and downsizes a circuit of a control unit.
従来、多くのDC−DCコンバータや安定化電源では、過大電流や過熱から回路を保護するために保護回路を設け、そこで定電圧制御と定電流制御を切り替えることで垂下動作を行いう事で回路保護を行っている。 Conventionally, in many DC-DC converters and stabilized power supplies, a protection circuit has been provided to protect the circuit from excessive current and overheating, and there is a circuit by performing a drooping operation by switching between constant voltage control and constant current control. Protected.
しかし、電気自動車用のDC−DCコンバータ等においては、いかなる動作状況においてもコンバータの出力可能な限り最大の電力を取り出せる機能が求められている。 However, a DC-DC converter for an electric vehicle or the like is required to have a function capable of taking out the maximum possible power output from the converter in any operating condition.
従来のコンバータや電源の構成では定電圧制御・定電流制御を行う回路をそれぞれ有することで垂下特性を実現しており、その特性や切替え条件は回路定数により決まるため、一般的にコンバータの周辺が高温の条件下で破損しない条件で回路特性を設定している。そのため、コンバータの周辺が低温の条件下では、コンバータの出力に余裕がある場合でも垂下動作を行い、最大の電力を取り出すことはできなかった。また、前記を考慮し動作条件によって垂下特性の切り替えを実現するためには、使用する垂下特性毎の検出回路および回路を切り替えるための回路が必要となり、装置が煩雑・大型な物となっていた。 In conventional converter and power supply configurations, drooping characteristics are realized by having constant voltage control and constant current control circuits, respectively, and the characteristics and switching conditions are determined by circuit constants. The circuit characteristics are set under conditions that do not cause damage under high temperature conditions. For this reason, under conditions where the temperature around the converter is low, the drooping operation is performed even when there is a margin in the output of the converter, and the maximum power cannot be extracted. In addition, in order to realize the switching of the drooping characteristic depending on the operating conditions in consideration of the above, a detection circuit for each drooping characteristic to be used and a circuit for switching the circuit are necessary, and the apparatus is complicated and large. .
従来のデジタル制御のコンバータについては、特開平11−136938号に開示されているが、図3に示されるように検出された電圧、電流及び温度の値より、制御テーブルからスイッチングのオン時間を読み込んで制御を行うものがあるが、出力電圧の安定化を目的としたものであって、垂下動作を制御する機能は無く、動作状況に応じた最適な垂下動作を提供するものではなかった。
従来の電源やコンバータでは垂下特性の特性や切替え条件は回路定数により決まるため、高温の条件下で破損しない条件で回路特性を設定しているため、低温の条件ではより大きな電力を取り出せるにも拘らず垂下動作を行い、出力可能な最大の電力を取り出すことが困難なものとなっている。本発明ではDC−DCコンバータの動作状況に応じて定電圧制御と電流制御を切替えることで動作状況に応じた最適な垂下特性を実現するものである。
また、CPU内で定電圧制御と電流制御を切替えることで、従来技術では必要であった垂下特性毎の回路を削減し、装置の簡素化・小型化を図ることを可能にするものである。
In conventional power supplies and converters, the characteristics of drooping characteristics and switching conditions are determined by circuit constants, so the circuit characteristics are set under conditions that do not cause damage under high temperature conditions. It is difficult to perform a drooping operation and extract the maximum power that can be output. In the present invention, the optimum drooping characteristic according to the operating condition is realized by switching between constant voltage control and current control according to the operating condition of the DC-DC converter.
In addition, by switching between constant voltage control and current control in the CPU, it is possible to reduce the circuit for each drooping characteristic required in the prior art and to simplify and downsize the apparatus.
本発明は、まず、出力電圧を検出する出力電圧検出部からの出力電圧信号とCPU内部に設定された設定電圧より電圧偏差算出部にて、今回電圧偏差、前回電圧偏差、電圧変化量を求め、パルス幅制御量算出部にてパルス幅の制御量を求める。次に出力電流を検出する出力電流検出部からの出力電流信号とCPU内部に設定された設定電流より電流偏差算出部にて、今回電流偏差、前回電流偏差、電流変化量を求め、パルス幅制御量算出部にてパルス幅の制御量を求める。また、制御方式選択部にて出力電圧検出部、出力電流検出部及び温度を検出する温度検出部からの出力電圧、出力電流、温度より、設定電流値(垂下動作開始電流)を求め、更新を行うと同時に定電圧制御と電流制御(垂下動作状態)の制御モードを判別する。判別した制御モードに応じて、定電圧制御の場合は電圧偏差より求めたパルス幅制御量、電流制御の場合は電流偏差より求めたパルス幅制御量を用いてパルス幅作成部にてパルス幅の更新を行い、スイッチング部にパルスを出力することで、安定した定電圧制御と電流制御(垂下動作)を行うものである。また、前項の制御方式選択部にてそれぞれのコンバータに適応したモード判別式、設定電流値算出式を設定することで、定電圧制御と電流制御を切替える事により、コンバータの動作状態に応じた最適な垂下動作を実現する。 In the present invention, first, the current voltage deviation, the previous voltage deviation, and the voltage change amount are obtained by the voltage deviation calculation unit from the output voltage signal from the output voltage detection unit for detecting the output voltage and the set voltage set in the CPU. Then, the pulse width control amount calculation unit obtains the control amount of the pulse width. Next, the current deviation calculator calculates the current current deviation, previous current deviation, and current change amount from the output current signal from the output current detector that detects the output current and the set current set in the CPU, and pulse width control The amount calculation unit obtains the control amount of the pulse width. In addition, the control method selection unit obtains the set current value (droop operation start current) from the output voltage, output current, and temperature from the output voltage detection unit, output current detection unit, and temperature detection unit that detects temperature, and updates it. At the same time, the control mode of constant voltage control and current control (dripping operation state) is discriminated. Depending on the determined control mode, the pulse width creation unit uses the pulse width control amount obtained from the voltage deviation for constant voltage control and the pulse width control amount obtained from the current deviation for current control. By updating and outputting a pulse to the switching unit, stable constant voltage control and current control (sagging operation) are performed. In addition, by switching between constant voltage control and current control by setting the mode discriminant and setting current value calculation formulas suitable for each converter in the control method selection section in the previous section, the optimum according to the operating state of the converter To achieve a drooping motion.
DC−DCコンバータの温度に応じて制御切替電流を求め、制御を切り替え、設定電流を温度及び出力電圧で更新することで、コンバータの動作状況毎に求められる最適な垂下動作を実現できる。 By obtaining the control switching current according to the temperature of the DC-DC converter, switching the control, and updating the set current with the temperature and the output voltage, it is possible to realize the optimum drooping operation required for each operation state of the converter.
図1は本発明のDC−DCコンバータの一実施形態における構成のブロック図を示す。001は本発明のDC−DCコンバータに接続される外部電源、010は外部負荷である。002は入力電圧平滑部、003はメインスイッチ、004はトランス、005は出力整流平滑部、006は電流検出部、007は電圧検出部、008は温度検出部、009はデジタル制御部であるCPUを示す。また、009CPU内部の構成では、101は出力電流値、102は設定電流値、103は出力電圧値、104は設定電圧値、105は温度値、106は電流偏差量算出部、107は電圧偏差量算出部、108は制御方式選択部、109は第1パルス制御量算出部、110は第2パルス制御量算出部、111は出力パルス作成部、112はパルス出力部を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a DC-DC converter according to the present invention. 001 is an external power source connected to the DC-DC converter of the present invention, and 010 is an external load. 002 is an input voltage smoothing unit, 003 is a main switch, 004 is a transformer, 005 is an output rectification smoothing unit, 006 is a current detection unit, 007 is a voltage detection unit, 008 is a temperature detection unit, and 009 is a digital control unit. Show. In the configuration of the 009 CPU, 101 is an output current value, 102 is a set current value, 103 is an output voltage value, 104 is a set voltage value, 105 is a temperature value, 106 is a current deviation amount calculation unit, and 107 is a voltage deviation amount. The
外部電源001から供給された電圧は、入力電圧平滑部002で平滑化され、メインスイッチ003がCPU009からのパルス信号によりオン/オフ切替えられる事で、トランス004の1次側巻線に印加させ電流を流し、2次側巻線に発生した誘導起電流を出力整流平滑部005で整流、平滑化し、負荷に電圧を出力する。
The voltage supplied from the
上記メインスイッチ003は電界効果トランジスタ(FET)等を用いて構成されており、CPU009の出力パルス信号によって駆動されており、パルス信号のオン時間が長いほどより大きい出力が得られる構成となっている。
The
この実施形態において、電流検出部006で検出した信号はAD変換されて、出力電流101としてCPU009に取り込まれ、一定時間間隔で電流偏差量算出部106にてCPU009に保持されている設定電流102との偏差量I1を算出すると同時に、一定時間前の偏差量として前回電流偏差量I2を演算にて求め、また時間変化量ΔIをΔI=I1−I2にて求める。
In this embodiment, the signal detected by the
そして、求めた電流偏差量I1、前回電流偏差量I2、時間変化量ΔIを用い第1パルス制御量算出部109にて下記PID制御式を用いパルスの制御量ΔDuty1を求める。
ΔDuty1=Kp1×I1+Kd1×ΔI+Ki1×(I1+I2)
Kp1:比例制御の比例定数 Kd1:微分制御の比例定数 Ki1:積分制御の比例定数
Then, using the obtained current deviation amount I1, the previous current deviation amount I2, and the time change amount ΔI, the first pulse control
ΔDuty1 = Kp1 × I1 + Kd1 × ΔI + Ki1 × (I1 + I2)
Kp1: proportional constant of proportional control Kd1: proportional constant of differential control Ki1: proportional constant of integral control
また、電圧検出部007で検出した信号はAD変換されて、出力電圧103としてCPU009に取り込まれ、一定時間間隔で電圧偏差量算出部107にてCPU009に保持されている設定電圧103との偏差量V1を算出すると同時に、一定時間前の偏差量として前回電圧偏差量V2を演算にて求め、また時間変化量ΔVをΔV=V1−V2にて求める。
The signal detected by the
そして、求めた電圧偏差量V1、前回電圧偏差量V2、時間変化量ΔVを用い第2パルス制御量算出部109にて下記PID制御式を用いパルスの制御量ΔDuty2を求める。
ΔDuty2=Kp2×V1+Kd2×ΔV+Ki2×(V1+V2)
Kp2:比例制御の比例定数 Kd2:微分制御の比例定数 Ki2:積分制御の比例定数
Then, using the obtained voltage deviation amount V1, previous voltage deviation amount V2, and time change amount ΔV, the second pulse control
ΔDuty2 = Kp2 × V1 + Kd2 × ΔV + Ki2 × (V1 + V2)
Kp2: Proportional constant for proportional control Kd2: Proportional constant for differential control Ki2: Proportional constant for integral control
今回の実施例では、制御量を求める手法として、前項0013、0015に示したPID制御を用いて行っているが、他の制御式やファジイ制御等の他の制御方式を用いても実現可能である。 In the present embodiment, the PID control shown in the preceding paragraphs 0013 and 0015 is used as a method for obtaining the control amount, but it can be realized by using other control methods and other control methods such as fuzzy control. is there.
次に温度センサにより温度を検出する温度検出部008より温度信号105より制御切替電流Isを求める。
Is=Iset―αT
Iset:0℃時設定電流 α:電流補正係数 T:温度
この制御切替電流Isと出力電流Ioutを比較し、Is≧Ioutならば電圧制御を、Is<Ioutならば電流制御を選択し、設定電流102にIsを入れる。また、図4,5に示した様なフの字垂下動作やヘの字垂下動作を行う場合には、Is=Iset―αT+β(Vout−Vset)とし、βの値を調整することで電流制御時の傾きを設定できる。
Next, the control switching current Is is obtained from the
Is = Iset−αT
Iset: Current set at 0 ° C α: Current correction coefficient T: Temperature This control switching current Is is compared with the output current Iout. If Is ≧ Iout, voltage control is selected, and if Is <Iout, current control is selected. Put Is in 102. 4 and 5, when performing a hoop drooping operation or a hoop drooping operation, Is = Iset−αT + β (Vout−Vset) and current control is performed by adjusting the value of β. You can set the slope of the hour.
前項0013、0015で求めたパルスの制御量ΔDuty1、ΔDuty2及び、0017で選択した制御方式にて、電流制御の場合はDuty=前回Duty+ΔDuty1、電流制御の場合はDuty=前回Duty+ΔDuty2とし、このDutyに応じたパルスをパルス出力部112よりスイッチング部003に出力することで、コンバータの動作状態に応じた最適な垂下動作を実現する。
Pulse control amounts ΔDuty1, ΔDuty2 obtained in the preceding paragraphs 0013 and 0015, and the control method selected in 0017, in the case of current control, Duty = previous duty + ΔDuty1, in the case of current control, Duty = previous duty + ΔDuty2, and according to this duty By outputting the pulse obtained from the pulse output unit 112 to the
本発明はDC−DCコンバータの動作状況に応じて定電圧制御と電流制御を切り替える事を特徴としており、同様の制御は安定化電源やインバータにも用いることができる。 The present invention is characterized in that the constant voltage control and the current control are switched according to the operation state of the DC-DC converter, and the same control can be used for a stabilized power source and an inverter.
001 電源
002 入力電圧平滑部
003 メインスイッチ
004 トランス
005 出力整流平滑部
006 電流検出部
007 電圧検出部
008 温度検出部
009 CPU
010 外部負荷
101 出力電流値
102 設定電流値
103 出力電圧値
104 設定電圧値
105 温度値
106 電流偏差量算出部
107 電圧偏差量算出部
108 制御方式選択部
109 第1パルス制御量算出部
110 第2パルス制御量算出部
111 出力パルス作成部
112 パルス出力部
001
010
Claims (4)
前記デジタル制御部は、定電圧制御と定電流制御の制御方式を選択する制御方式選択部を持ち、かつ出力電圧を検出するための電圧検出部008、出力電流を検出する電流検出部006、温度を検出するための温度検出部007が接続され、
前記制御方式選択部は、前記電圧検出部008、前記電流検出部006、温度検出部007より検出した出力電圧、出力電流、温度条件信号をもとにDC−DCコンバータの動作状態に応じて出力電圧制御・出力電流制御を切替え、出力パルス作成部にて出力パルスを作成して、パルス出力部にてスイッチング部を駆動する出力パルスを出力し、安定した定電圧制御と電流制御(垂下動作)をおこなうことを特徴としたDC−DCコンバータ。 An input filter unit 002 for smoothing the input power supply voltage 001, a switching unit 003, a digital control unit for sending an output pulse for driving the switching unit, and a voltage applied to the primary winding of the transformer by turning on and off the switching unit 003 In the DC-DC converter, the output transformer unit 004 that induces the power to the secondary side and supplies power to the load, and the output voltage smoothing unit 005 that smoothes the power supply voltage output from the output transformer unit 004,
The digital control unit includes a control method selection unit that selects a control method of constant voltage control and constant current control, and includes a voltage detection unit 008 for detecting an output voltage, a current detection unit 006 for detecting an output current, a temperature Is connected to a temperature detection unit 007 for detecting
The control method selection unit outputs an output voltage, an output current, and a temperature condition signal detected by the voltage detection unit 008, the current detection unit 006, and the temperature detection unit 007 according to the operation state of the DC-DC converter. Switching between voltage control and output current control, creating an output pulse at the output pulse creation unit, and outputting an output pulse that drives the switching unit at the pulse output unit, stable constant voltage control and current control (droop operation) The DC-DC converter characterized by performing.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007139116A1 (en) | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for production of cross copolymers, cross copolymers obtained by the process, and use thereof |
JP2008130950A (en) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Denso Corp | Semiconductor device |
US8179114B2 (en) | 2008-05-29 | 2012-05-15 | Fujitsu Limited | Voltage converting device and voltage converting method |
JP5257704B2 (en) * | 2007-10-19 | 2013-08-07 | 株式会社村田製作所 | Switching power supply |
JP2017169412A (en) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 新日本無線株式会社 | Switching control circuit |
US10008854B2 (en) | 2015-02-19 | 2018-06-26 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control |
CN111886789A (en) * | 2018-03-22 | 2020-11-03 | 三菱电机株式会社 | Power conversion device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10225116A (en) * | 1997-02-07 | 1998-08-21 | Sanken Electric Co Ltd | Dc power supply device |
-
2005
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10225116A (en) * | 1997-02-07 | 1998-08-21 | Sanken Electric Co Ltd | Dc power supply device |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007139116A1 (en) | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for production of cross copolymers, cross copolymers obtained by the process, and use thereof |
JP2008130950A (en) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Denso Corp | Semiconductor device |
JP5257704B2 (en) * | 2007-10-19 | 2013-08-07 | 株式会社村田製作所 | Switching power supply |
US8179114B2 (en) | 2008-05-29 | 2012-05-15 | Fujitsu Limited | Voltage converting device and voltage converting method |
US10008854B2 (en) | 2015-02-19 | 2018-06-26 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control |
US10951037B2 (en) | 2015-02-19 | 2021-03-16 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control |
US11355936B2 (en) | 2015-02-19 | 2022-06-07 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control |
JP2017169412A (en) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 新日本無線株式会社 | Switching control circuit |
CN111886789A (en) * | 2018-03-22 | 2020-11-03 | 三菱电机株式会社 | Power conversion device |
EP3771083A4 (en) * | 2018-03-22 | 2021-04-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric power converting device |
US11362580B2 (en) | 2018-03-22 | 2022-06-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device with temperature control |
CN111886789B (en) * | 2018-03-22 | 2024-02-23 | 三菱电机株式会社 | Power conversion device |
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