JP2010022136A - Dc/dcコンバータの制御装置及び制御方法 - Google Patents
Dc/dcコンバータの制御装置及び制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】DC/DCコンバータの制御装置1は、スイッチング素子をオン/オフさせる降圧制御信号及び昇圧制御信号を生成する電圧制御部2と、デッドタイムのない場合にリアクトル53に流れるべきリアクトル電流の一周期の平均電流値を演算するリアクトル電流演算部3と、降圧制御信号及び昇圧制御信号をリアクトル電流演算部3が演算した平均電流値に基づいてデッドタイム補償演算を行うデッドタイム補償演算部4とを備える。デッドタイム補償演算部4は、デッドタイムのない場合に流れるべきリアクトル電流値を5通りに分類して、それぞれデッドタイム補償値を決定する。
【選択図】 図1
Description
ここで、右辺第一項のうち(Vin/Vout )は、演算結果の上限値を1とする。また、出力電圧検出値Vout に代えて、出力電圧指令値Vt を用いてもよい。
ILMN =(VHI/VLO)・Iout-e …(2)
式(2)として、リアクトル電流推定値ILMN (一周期の平均値)が求まる。
但し、(VHI/VLO)は、演算結果の下限値を1とする。
分類1は、一周期中で、リアクトル電流値がすべて0以下である分類とし、
分類2は、一周期中で、リアクトル電流値が負から正に変化後、電流が最大値になり、再び正から負に戻るまでの時間が、デッドタイム時間以下である分類とし、
分類3は、一周期中で、リアクトル電流値が正と負に変化している範囲で、分類2と分類4の範囲を除いた分類とし、
分類4は、一周期中で、リアクトル電流値が正から負に変化後、電流が最小値になり、再び負から正に戻るまでの時間が、デッドタイム時間以下である分類とし、
分類5は、一周期中で、リアクトル電流値がすべて0以上である分類とする。
分類1と分類2との境界点71は、デッドタイムのない場合に流れるべきリアクトル電流値が、一周期の中で、リアクトル電流値がすべて0以下である状態と、リアクトル電流値が負から正に変化後、電流が最大値になり、再び正から負に戻るまでの時間が、デッドタイム時間以下である状態との閾値である。リアクトル電流のピーク・ツ・ピークをILpp とすると、その2分の1の値である。
ILpp =VLO・Tc・(VHI−VLO)/(L・VHI) …(3)
ここで、TcはPWMのキャリア周期を代入する。よって、
境界点71の閾値=−ILpp/2 …(4)
式(4)となる。
分類3と分類4との境界点73は、デッドタイムのない場合に流れるべきリアクトル電流値が、リアクトル電流値が正から負に変化後、電流が最小値になり、再び負から正に戻るまでの時間が、デッドタイム時間以上である状態と、デッドタイム時間以下になったときの閾値である。この境界点73の閾値は、式(6)となる。
分類4と分類5の間の点74は、デッドタイムのない場合に流れるべきリアクトル電流値が、一周期の中で正から負に変化後、電流が最小値になり、再び負から正に戻るまでの時間が、デッドタイム時間以下である状態と、リアクトル電流値がすべて0以上である状態となる時の閾値である。この境界点74の閾値は、式(7)となる。
デッドタイム補償演算部4の補正値演算部41は、上記で求めた境界点71,72,73,74のそれぞれの閾値と、リアクトル電流演算部3で求めたデッドタイムのない場合に流れるべきリアクトル電流の一周期の平均値ILMN とを比較して、補正値演算部41は、補正値Derr を以下のように出力する。
分類3となった場合は、Derr =0を出力する。
分類4となった場合は、ILMN に比例して、Derr を0からDdに向かって変化させて出力する。
分類5となった場合は、Derr =Ddを出力する。
本実施例によれば、出力電圧の現在値と前回値の差分を求めるハードウェアである出力電圧差分検出部を備えたことにより、微分項の高分解能化による制御安定性が向上し、高分解能なAD変換器が不要になるという効果がある。
dIL/dt=(1/L)・(D1・Vin−D2・Vout) …(9)
より、両辺にTc時間分の積分を行うと、Tc時間のリアクトル電流変化分をΔIL とすると、
ΔIL =(Tc/L)・{VL(T)+VL(T+Tc)}/2 …(11)
これに実際のリアクトル電流値と加算して、デッドタイムのない場合のリアクトル電流値ILMN を推定することが可能となる。
こうして求まったデッドタイムのないリアクトル電流推定値ILMN を利用して、5分類に沿った補正値Derr を補正値演算部41で算出する。
…(13)
となる。
となる。
尚、ILMN の値は実施例2、3の求め方で求めてもよい。
分類3’となった場合は、Derr =0を出力する。
分類5’となった場合は、Derr =Ddを出力する。
ここで出力されたDerr は、切換判定部26で昇圧か降圧かの判定を行った後、セレクタ25によって選択された降圧制御信号D1cに加算して制御出力D1を出力し、同様に昇圧制御信号D2cに減算して制御出力D2を出力する。
2 電圧制御部
3 リアクトル電流演算部
4 デッドタイム補償演算部
5 デッドタイム生成部
6 PWM信号発生部
Claims (3)
- 直列に接続された第一スイッチング素子及び第二スイッチング素子と、
第一スイッチング素子に逆並列に接続された第一ダイオードと、
第二スイッチング素子に逆並列に接続された第二ダイオードと、
第一スイッチング素子と第二スイッチング素子との接続点に接続されたリアクトルと、
を備え、第一充放電手段と第二充放電手段との間で双方向に電圧変換を行うDC/DCコンバータの制御装置であって、
第一スイッチング素子及び第二スイッチング素子をオン/オフさせる降圧制御信号及び昇圧制御信号を生成する電圧制御手段と、
デッドタイムのない場合に前記リアクトルに流れるべきリアクトル電流の一周期の平均電流値を演算するリアクトル電流演算手段と、
前記降圧制御信号及び昇圧制御信号を前記リアクトル電流演算手段が演算した平均電流値に基づいてデッドタイム補償演算を行うデッドタイム補償演算手段と、
を備え、
前記デッドタイム補償演算手段は、
前記デッドタイムのない場合に流れるべきリアクトル電流値を5通りに分類して、それぞれデッドタイム補償値を決定し、
第1分類は、一周期中で、リアクトル電流値がすべて0以下である分類とし、
第2分類は、一周期中で、リアクトル電流値が負から正に変化後、電流が最大値になり、再び正から負に戻るまでの時間が、デッドタイム時間以下である分類とし、
第3分類は、一周期中で、リアクトル電流値が正と負に変化している範囲で、分類2と分類4の範囲を除いた分類とし、
第4分類は、一周期中で、リアクトル電流値が正から負に変化後、電流が最小値になり、再び負から正に戻るまでの時間が、デッドタイム時間以下である分類とし、
第5分類は、一周期中で、リアクトル電流値がすべて0以上である分類とし、
前記電圧制御部の出力である降圧制御信号をD1c、昇圧制御信号をD2cとし、デッドタイム補償デューティをDerr、デッドタイムデューティをDd、デッドタイムのない場合に流れるべきリアクトル電流の一周期の平均値をILMN とし、デッドタイム補償後の降圧制御信号をD1、昇圧制御信号をD2としたときに、
D1 = D1c + Derr
D2 = D2c − Derr
の式によりデッドタイムを補償し、
Derrは、前記分類毎に、
第1分類において、Derr=−Ddとし、
第2分類において、Derrは、平均電流値ILMN に比例した値とし、
第3分類において、Derr=0とし、
第4分類において、Derrは、平均電流値ILMN に比例した値とし、
第5分類において、Derr=Ddとした、
ことを特徴とするDC/DCコンバータの制御装置。 - 直列に接続された第一スイッチング素子及び第二スイッチング素子と、
第一スイッチング素子に逆並列に接続された第一ダイオードと、
第二スイッチング素子に逆並列に接続された第二ダイオードと、
第一スイッチング素子と第二スイッチング素子との接続点に接続されたリアクタンスと、
を備え、第一充放電手段と第二充放電手段との間で電圧変換を行うDC/DCコンバータの制御装置であって、
第一スイッチング素子及び第二スイッチング素子をオン/オフさせる降圧制御信号及び昇圧制御信号を生成する電圧制御手段と、
デッドタイムのない場合に前記リアクトルに流れるべきリアクトル電流の一周期の平均電流値を演算するリアクトル電流演算手段と、
前記降圧制御信号及び昇圧制御信号を前記リアクトル電流演算手段が演算した平均電流値に基づいてデッドタイム補償演算を行うデッドタイム補償演算手段と、
を備え、
前記デッドタイム補償演算手段は、
前記デッドタイムのない場合に流れるべきリアクトル電流値を3通りに分類して、それぞれデッドタイム補償値を決定し、
第1’分類は、一周期中で、リアクトル電流値がすべて0以下である分類とし、
第3’分類は、一周期中で、リアクトル電流値が正と負に変化している範囲の分類とし、
第5’分類は、一周期中で、リアクトル電流値がすべて0以上である分類とし、
前記電圧制御部の出力である降圧制御信号をD1c、昇圧制御信号をD2cとし、デッドタイム補償デューティをDerr、デッドタイムデューティをDd、デッドタイム補償後の降圧制御信号をD1、昇圧制御信号をD2としたときに、
D1 = D1c + Derr
D2 = D2c − Derr
の式によりデッドタイムを補償し、
Derrは、前記分類毎に、
第1’分類において、Derr=−Ddとし、
第3’分類において、Derr=0とし、
第5’分類において、Derr=Ddとした、
ことを特徴とするDC/DCコンバータの制御装置。 - 直列に接続された第一スイッチング素子及び第二スイッチング素子と、
第一スイッチング素子に逆並列に接続された第一ダイオードと、
第二スイッチング素子に逆並列に接続された第二ダイオードと、
第一スイッチング素子と第二スイッチング素子との接続点に接続されたリアクトルと、
を備え、第一充放電手段と第二充放電手段との間で電圧変換を行うDC/DCコンバータの制御方法であって、
デッドタイムのない場合に前記リアクトルに流れるべきリアクトル電流の一周期の平均電流値を演算するリアクトル電流演算過程と、
前記スイッチング素子のオン/オフを制御する降圧制御信号及び昇圧制御信号を前記リアクトル電流演算手段が演算した電流値に基づいてデッドタイム補償演算を行うデッドタイム補償演算過程と、
を備え、
前記デッドタイム補償演算過程は、
前記デッドタイムのない場合に流れるべきリアクトル電流値を5通りに分類して、それぞれデッドタイム補償値を決定し、
第1分類は、一周期中で、リアクトル電流値がすべて0以下である分類とし、
第2分類は、一周期中で、リアクトル電流値が負から正に変化後、電流が最大値になり、再び正から負に戻るまでの時間が、デッドタイム時間以下である分類とし、
第3分類は、一周期中で、リアクトル電流値が正と負に変化している範囲で、分類2と分類4の範囲を除いた分類とし、
第4分類は、一周期中で、リアクトル電流値が正から負に変化後、電流が最小値になり、再び負から正に戻るまでの時間が、デッドタイム時間以下である分類とし、
第5分類は、一周期中で、リアクトル電流値がすべて0以上である分類とすることを特徴とするDC/DCコンバータの制御方法。
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