JP5374210B2 - Dc/dcコンバータおよびそれを用いた給電システム - Google Patents
Dc/dcコンバータおよびそれを用いた給電システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5374210B2 JP5374210B2 JP2009084888A JP2009084888A JP5374210B2 JP 5374210 B2 JP5374210 B2 JP 5374210B2 JP 2009084888 A JP2009084888 A JP 2009084888A JP 2009084888 A JP2009084888 A JP 2009084888A JP 5374210 B2 JP5374210 B2 JP 5374210B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- voltage
- unit
- switch
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
また、かかる構成によれば、DC/DCコンバータは、デューティの幅を制御することで2つのキャパシタの電圧差を低減するように構成したので、例えば、昇圧時には、キャパシタの電圧が小さい方のキャパシタを充電するためのスイッチがオンする時間が長くなるように指令信号のデューティの幅を広げることと、キャパシタの電圧が大きい方のキャパシタを充電するためのスイッチがオンする時間が短くなるように指令信号のデューティの幅を狭くすることのうちの少なくとも一方を行うことで、電圧が小さい方のキャパシタの充電量を、電圧が大きい方のキャパシタの充電量よりも増加できる。つまり、2つのキャパシタの電圧差を低減できる。また、降圧時には、キャパシタの電圧が大きい方のキャパシタから放電するためのスイッチがオンする時間が短くなるように指令信号のデューティの幅を狭くすることと、キャパシタの電圧が小さい方のキャパシタから放電するためのスイッチがオンする時間が長くなるように指令信号のデューティの幅を広げることとのうちの少なくとも一方を行うことで、電圧が大きい方のキャパシタの放電量を電圧が小さい方のキャパシタの放電量よりも増加できる。つまり、2つのキャパシタの電圧差を低減できる。したがって、2つのキャパシタの検出電圧のバランスが均等にならない場合があったとしても、キャパシタ電圧の不平衡を抑制することができる。
また、かかる構成によれば、DC/DCコンバータは、デューティの位相を制御することで2つのキャパシタの電圧差を低減するように構成したので、キャパシタの電圧が大きい方のキャパシタを充電するためのスイッチの指令信号のデューティの位相を遅らせることと、キャパシタの電圧が小さい方のキャパシタを充電するためのスイッチの指令信号のデューティの位相を進ませることのうちの少なくとも一方を行うことで、電圧が小さい方のキャパシタの充電量を電圧が大きい方のキャパシタの充電量よりも増加することができる。また、このようにすることで、電圧が大きい方のキャパシタの放電量を電圧が小さい方のキャパシタの放電量よりも増加することができる。つまり、2つのキャパシタの電圧差を低減できる。したがって、2つのキャパシタの検出電圧のバランスが均等にならない場合があったとしても、キャパシタ電圧の不平衡を抑制することができる。
また、かかる構成によれば、DC/DCコンバータは、デューティの位相を制御することで2つのキャパシタの電圧差を低減するように構成したので、キャパシタの電圧が大きい方のキャパシタを充電するためのスイッチの指令信号のデューティの位相を遅らせることと、キャパシタの電圧が小さい方のキャパシタを充電するためのスイッチの指令信号のデューティの位相を進ませることのうちの少なくとも一方を行うことで、電圧が小さい方のキャパシタの充電量を電圧が大きい方のキャパシタの充電量よりも増加することができる。また、このようにすることで、電圧が大きい方のキャパシタの放電量を電圧が小さい方のキャパシタの放電量よりも増加することができる。つまり、2つのキャパシタの電圧差を低減できる。したがって、2つのキャパシタの検出電圧のバランスが均等にならない場合があったとしても、キャパシタ電圧の不平衡を抑制することができる。
<DC/DCコンバータの概要>
DC/DCコンバータの構成は大別して3種類あり、これらのDC/DCコンバータがキャパシタ電圧の不平衡を抑制し、電圧負荷の偏りを防止するためのデューティ制御方法は大別して2種類ある。まず、3種類の構成は次の通りである。第1実施形態のDC/DCコンバータ3(図1参照)は、2つの直列接続されたキャパシタC1,C2と4つのスイッチSw1〜Sw4とを備えて昇圧および降圧動作が可能な昇降圧タイプである。この昇降圧タイプにおいて、以下では、簡便のために、スイッチSw1〜Sw4が例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子から構成され、そのゲート電圧(スイッチング指令信号)により、オン/オフ時間のデューティを制御するものとする。本実施形態では、波形の幅をデューティの幅とし、この時間をスイッチのオン時間とする。また、スイッチSw1〜Sw4のゲート波形のオン/オフ時間の周期は等しく、スイッチSw1のゲート波形のオン期間とスイッチSw2のゲート波形のオフ期間とが等しく、スイッチSw3のゲート波形のオン期間とスイッチSw4のゲート波形のオフ期間とが等しいものとする(図3(b)および図4(b)参照)。
第1のデューティ制御方法は、キャパシタ電圧の不平衡を検出したときにデューティの幅を変化させるものである。例えば、昇圧時には、2つのスイッチSw2,Sw3のゲート波形のDutyの幅を調節し、一方、降圧時には、2つのスイッチSw1,Sw4のゲート波形のDutyの幅を調節することで、2つの直列接続されたキャパシタC1,C2のそれぞれに印加されている電圧の差分を0にする。ただし、昇圧時と降圧時では、後記するように制御方法を切り替える必要がある。これは、第1実施形態のDC/DCコンバータ3(図1参照)を用いて説明する。
本発明のDC/DCコンバータは、単独で使用できることは勿論であるが、以下では、まず、昇圧時なのか降圧時なのかを判別できる構成を備えた本発明の給電システムの中で第1のデューティ制御方法を行うDC/DCコンバータを詳細に説明し、次いで、このような判別を行わない給電システムの中で第2のデューティ制御方法を行うDC/DCコンバータを同様に説明することとする。
図1に示すように、第1実施形態に係る給電システム1は、回転電機200と電源2との間で電圧変換された直流電力を送電するものであって、電源2と、DC/DCコンバータ3と、電流センサ4と、力行・回生判別部5とを備えている。回転電機200は、例えば、自動車等のモータや発電機である。
DC/DCコンバータ3は、入力されたDC電源電圧Eを変換して回転電機200に出力するものである。
電流センサ4は、回転電機200と電源2との間に流れる直流電流を検出し、検出した電流値を力行・回生判別部5に出力するものである。
DC/DCコンバータ3は、DC電源入力部としての正極側及び負極側入力端子IN1,IN2と、直列に接続された2つのキャパシタC1,C2と、これらキャパシタC1,C2にそれぞれ接続された出力部としての正極側及び負極側出力端子OUT1,OUT2と、スイッチング部6と、制御回路部7とを備えている。なお、キャパシタC1,C2をそれぞれ第1のキャパシタC1、第2のキャパシタC2と呼称する。
スイッチング部6は、例えばIGBT素子から成るフライホイールダイオードD1〜D4付きのスイッチSw1〜Sw4を有し、DC電源入力部とキャパシタC1,C2との間の接続を切り替える。第1実施形態のDC/DCコンバータ3では、スイッチング部6の各スイッチSw1〜Sw4を、それぞれ第1のスイッチSw1、第2のスイッチSw2、第3のスイッチSw3、第4のスイッチSw4と呼称する。
第2のスイッチSw2は、正極側入力端子IN1を、第1のキャパシタC1の負極側及び第2のキャパシタC2の正極側に接続する。
第3のスイッチSw3は、負極側入力端子IN2を、第1のキャパシタC1の負極側及び第2のキャパシタC2の正極側に接続する。
第4のスイッチSw4は、負極側入力端子IN2を、第2のキャパシタC2の負極側及び負極側出力端子OUT2に接続する。
制御回路部7は、出力部から出力される電圧と所定の電圧指令値とに基づいてスイッチング部6に指令するオン/オフ時間のデューティを制御する。
この制御回路部7は、本発明の特徴として、第1のキャパシタC1の電圧VC1と第2のキャパシタC2の電圧VC2との差分を算出し、算出された差分に基づいて第1のキャパシタC1の電圧VC1と第2のキャパシタC2の電圧VC2との電圧差を低減するようにデューティを制御する機能を有している。第1実施形態では、制御回路部7は、デューティの幅を制御することで、第1のキャパシタC1の電圧VC1と第2のキャパシタC2の電圧VC2との電圧差を低減することとした。
電圧差分算出部11は、出力部から出力される電圧Voutと所定の電圧指令値との差分値を算出するものである。
比例積分器12は、比例動作(P)と積分動作(I)を組み合わせたPI制御により、電圧差分算出部11で算出した差分値と基準値とを比較し、電圧Voutを所定の電圧指令値(出力したい電圧値)とするための操作量(第1の操作量という)を算出するものである。ここで算出された操作量は、電圧バランス調整部20のDuty制御部23に出力される。
電圧バランス調整部20は、第1のキャパシタC1の電圧VC1と第2のキャパシタC2の電圧VC2との電圧差分を低減するものであり、第1のローパスフィルタLPF1と、第2のローパスフィルタLPF2と、電圧差分算出部21と、比例積分器22と、Duty制御部(デューティ制御部)23とを備えている。
<基本動作>
Duty制御部23が実行する基本動作は、図11に示す従来のスイッチング制御部113の制御と同様なものである。図1に示す構成により、DC/DCコンバータ3においては、第1のスイッチSw1、第2のスイッチSw2、第3のスイッチSw3、第4のスイッチSw4のオン/オフ制御を調整することにより、昇圧モード(例えば、DC電源電圧Eの1倍〜2倍の間の任意の電圧に昇圧)、導通モード(整流モード)、電源回生モードの3種類の動作モードを実現することができる。動作モードの選択はアプリケーション等によって決められる。本発明を電気自動車に採用する場合、例えば、高速運転時に2倍昇圧モードが用いられ、低速運転時に1倍昇圧モードが用いられる。
Duty制御部23が実行するバランス調整動作は、デューティの幅を変えて2つのキャパシタの電圧差を低減するものである。そのために、第1実施形態の給電システム1において、DC/DCコンバータ3の電圧バランス調整部20は、力行・回生判別部5の出力する力行・回生判別信号に基づいて、第1のキャパシタC1の電圧VC1と第2のキャパシタC2の電圧VC2とのバランスを調整する。
図3を参照して昇圧時の動作の具体例について説明する。
<昇圧時の基本動作の具体例>
制御回路部7がスイッチング部6に供給する各スイッチSw1〜Sw4へのゲート信号(指令信号)は次の通りである。すなわち、スイッチング部6の第1のスイッチSw1へのゲート信号(指令信号)S1は、図3(a)に示すように、昇圧時には常時オフとする。同様に、第4のスイッチSw4へのゲート信号(指令信号)S4も、昇圧時には常時オフとする。また、常時オフとする以外の動作の一例として、SW1=SW2の反転動作(すなわち、SW1がオンのときSW2をオフとする)、SW4=SW3の反転動作として動作させることも可能である。
時刻t0〜時刻t1では、ゲート信号S2が供給されて第2のスイッチSw2がオンすると共に、他のスイッチSw1,Sw3,Sw4はオフしているので、電源2(図1参照)のDC電源電圧Eにより第2のキャパシタC2を充電する電流は次のルート(以下、ルート1という)で流れる。すなわち、ルート1は、「電源2→IN1→インダクタL→接続点31→第2のスイッチSw2→接続点32→接続点41→第2のキャパシタC2→フライホイールダイオードD4→接続点33→IN2→電源2」で示される。このとき、インダクタLに流れるコイル電流ILは、図3(b)に示すように増加するのでインダクタLに磁気エネルギが蓄積される。
昇圧時には、回転電機200の動作状態が力行である。ここで、第1のキャパシタC1の電圧VC1が第2のキャパシタC2の電圧VC2より大きい(VC1>VC2)とする。この場合、第2のキャパシタC2の充電量を第1のキャパシタC1の充電量よりも増加させる。例えば、第2および第3のスイッチSw2,Sw3へのゲート信号S2,S3のうち、ゲート信号S3を変化させずに、ゲート信号S2のDuty(デューティ)の幅を広げることとする。これは、図2に示すSTEP3aのみを行う場合の処理に対応する。
図4を参照して降圧時の動作の具体例について説明する。
<降圧時の基本動作の具体例>
制御回路部7がスイッチング部6に供給する各スイッチSw1〜Sw4へのゲート信号(指令信号)は次の通りである。すなわち、スイッチング部6の第2のスイッチSw2へのゲート信号S2は、図4(a)に示すように、降圧時には常時オフとする。同様に、第3のスイッチSw3へのゲート信号S3も、降圧時には常時オフとする。また、常時オフとする以外の動作の一例として、SW2=SW1の反転動作(すなわち、SW2がオンのときSW1をオフとする)、SW3=SW4の反転動作として動作させることも可能である。
時刻t1〜時刻t2では、ゲート信号S1,S4が供給されて第1および第4のスイッチSw1,Sw4がオンすると共に他のスイッチSw2,Sw3はオフしているので、第1および第2のキャパシタC1,C2から放出される電流は、次のルート(以下、ルート5という)で流れる。すなわち、ルート5は、「第1および第2のキャパシタC1,C2→第1のスイッチSw1→接続点31→インダクタL→IN1→電源2(図1参照)→IN2→接続点33→第4のスイッチSw4→第1および第2のキャパシタC1,C2」で示される。このとき、電源2(図1参照)内部の負荷が第1および第2のキャパシタC1,C2により充電されると共に、インダクタLに磁気エネルギが蓄積される。
降圧時には、回転電機200の動作状態が回生である。ここで、第2のキャパシタC2の電圧VC2が第1のキャパシタC1の電圧VC1より大きい(VC1<VC2)とする。この場合、第2のキャパシタC2の放電量を第1のキャパシタC1の放電量よりも増加させる。例えば、第1および第4のスイッチSw1,Sw4へのゲート信号S1,S4のうち、ゲート信号S4を変化させずに、ゲート信号S1のDuty(デューティ)の幅を狭くすることとする(狭小化する)。言い換えると、ゲート信号S2のDuty(デューティ)の幅を広げることとする。これは、図2に示すSTEP7aのみを行う場合の処理に対応する。
図5に示すように、第2実施形態に係る給電システム1Aは、昇圧時なのか降圧時なのかを判別する構成を備えておらず、電源2と、第2実施形態に係るDC/DCコンバータ3Aとを備えている。以下では、第1実施形態に係る給電システム1および第1実施形態に係るDC/DCコンバータ3と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
図7を参照して昇圧時の動作の具体例について説明する。
<昇圧時の基本動作の具体例>
図7(a)および図7(b)に示すように、制御回路部7Aがスイッチング部6に供給する各スイッチSw1〜Sw4へのゲート信号(指令信号)、また、第1および第2のキャパシタC1,C2の充電動作は、図3(a)および図3(b)を参照して説明したものと同様なので説明を省略する。
昇圧時には、回転電機200の動作状態が力行である。ここで、第1のキャパシタC1の電圧VC1が第2のキャパシタC2の電圧VC2より大きい(VC1>VC2)とする。この場合、第2のキャパシタC2の充電量を第1のキャパシタC1の充電量よりも増加させる。例えば、第2および第3のスイッチSw2,Sw3へのゲート信号S2,S3のうち、ゲート信号S2を変化させずに、ゲート信号S3のDuty(デューティ)の位相を遅らせることとする。これは、図6に示すSTEP12bのみを行う場合の処理に対応する。
図8を参照して降圧時の動作の具体例について説明する。
<降圧時の基本動作の具体例>
図8(a)および図8(b)に示すように、制御回路部7Aがスイッチング部6に供給する各スイッチSw1〜Sw4へのゲート信号(指令信号)、また、第1および第2のキャパシタC1,C2の充電動作は、図4(a)および図4(b)を参照して説明したものと同様なので説明を省略する。
降圧時には、回転電機200の動作状態が回生である。ここで、第1のキャパシタC1の電圧VC1が第2のキャパシタC2の電圧VC2より大きい(VC1>VC2)とする。この場合、第1のキャパシタC2の放電量を第2のキャパシタC2の放電量よりも増加させる。例えば、第1および第4のスイッチSw1,Sw4へのゲート信号S1,S4のうち、ゲート信号S1を変化させずに、ゲート信号S4のDuty(デューティ)の位相を遅らせることとする。言い換えると、ゲート信号S3のDuty(デューティ)の位相を遅らせることとする。これは、昇圧時と全く同様に、図6に示すSTEP12bのみを行う場合の処理に対応する。
図9に示すように、第3実施形態に係る給電システム1Bは、第3実施形態に係るDC/DCコンバータ3Bを備えている点を除いて、図1に示した給電システム1と同じ構成である。以下では、第1実施形態に係る給電システム1および第1実施形態に係るDC/DCコンバータ3と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。DC/DCコンバータ3Bは、スイッチング部6Bの構成が異なる点を除いて、図1に示したDC/DCコンバータ3と同様なものである。スイッチング部6Bは、図1に示したスイッチSw1,Sw4をそれぞれ一般的なダイオードD1,D4に置き換えたものである。
第1のスイッチSw2は、正極側入力端子IN1を、第1のキャパシタC1の負極側及び第2のキャパシタC2の正極側に接続する。
第2のスイッチSw3は、負極側入力端子IN2を、第1のキャパシタC1の負極側及び第2のキャパシタC2の正極側に接続する。
第2のダイオードD4は、負極側入力端子IN2を、第2のキャパシタC2の負極側及び負極側出力端子OUT2に接続する。
図10に示すように、第4実施形態に係る給電システム1Cは、第4実施形態に係るDC/DCコンバータ3Cを備えている点を除いて、図1に示した給電システム1と同じ構成である。以下では、第1実施形態に係る給電システム1および第1実施形態に係るDC/DCコンバータ3と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。DC/DCコンバータ3Cは、スイッチング部6Cの構成が異なる点を除いて、図1に示したDC/DCコンバータ3と同様なものである。スイッチング部6Cは、図1に示したスイッチSw2,Sw3をそれぞれ一般的なダイオードD2,D3に置き換えたものである。
第1のダイオードD2は、正極側入力端子IN1を、第1のキャパシタC1の負極側及び第2のキャパシタC2の正極側に接続する。
第2のダイオードD3は、負極側入力端子IN2を、第1のキャパシタC1の負極側及び第2のキャパシタC2の正極側に接続する。
第2のスイッチSw4は、負極側入力端子IN2を、第2のキャパシタC2の負極側及び負極側出力端子OUT2に接続する。
2 電源
3,3A,3B,3C DC/DCコンバータ
4 電流センサ
5 力行・回生判別部
6,6B,6C スイッチング部
7,7A 制御回路部
11 電圧差分算出部
12 比例積分器
20,20A 電圧バランス調整部
21 電圧差分算出部
22 比例積分器
23,23A Duty制御部(デューティ制御部)
C0 平滑コンデンサ
C1 キャパシタ(第1のキャパシタ)
C2 キャパシタ(第2のキャパシタ)
D1〜D4 ダイオード
IN1,IN2 入力端子
L コイル
LPF1 第1のローパスフィルタ
LPF2 第2のローパスフィルタ
OUT1,OUT2 出力端子
OUT3 出力側中間端子
Sw1〜Sw4 スイッチ
Claims (6)
- DC電源入力部と、直列に接続された第1及び第2のキャパシタと、前記第1及び第2のキャパシタに接続された出力部と、前記DC電源入力部と前記第1及び第2のキャパシタとの間の接続を切り替えるスイッチング部と、前記出力部から出力される電圧と所定の電圧指令値とに基づいて前記スイッチング部に指令する指令信号の波形におけるオン/オフ時間の1周期内のオン期間を示すデューティを制御する制御回路部とを備えたDC/DCコンバータであって、
前記スイッチング部は、
前記DC電源入力部の正極側を、前記第1のキャパシタの正極側及び前記出力部の正極側に接続する第1のスイッチと、
前記DC電源入力部の正極側を、前記第1のキャパシタの負極側及び前記第2のキャパシタの正極側に接続する第2のスイッチと、
前記電源入力部の負極側を、前記第1のキャパシタの負極側及び前記第2のキャパシタの正極側に接続する第3のスイッチと、
前記電源入力部の負極側を、前記第2のキャパシタの負極側及び前記出力部の負極側に接続する第4のスイッチと、を有し、
前記制御回路部は、
動作状態が昇圧と降圧のうちのいずれであるかと、前記第1のキャパシタの電圧と前記第2のキャパシタの電圧のいずれが大きいかとに基づいて、前記第1、第2、第3、第4のスイッチの内、前記指令信号の波形の1周期における前記デューティの時間幅を広げるスイッチ又は前記デューティの時間幅を狭めるスイッチを判断して、前記第1のキャパシタの電圧と前記第2のキャパシタの電圧との電圧差を低減することを特徴とするDC/DCコンバータ。 - DC電源入力部と、直列に接続された第1及び第2のキャパシタと、前記第1及び第2のキャパシタに接続された出力部と、前記DC電源入力部と前記第1及び第2のキャパシタとの間の接続を切り替えるスイッチング部と、前記出力部から出力される電圧と所定の電圧指令値とに基づいて前記スイッチング部に指令する指令信号の波形におけるオン/オフ時間の1周期内のオン期間を示すデューティを制御する制御回路部とを備えたDC/DCコンバータであって、
前記スイッチング部は、
前記DC電源入力部の正極側を、前記第1のキャパシタの正極側及び前記出力部の正極側に接続する第1のダイオードと、
前記DC電源入力部の正極側を、前記第1のキャパシタの負極側及び前記第2のキャパシタの正極側に接続する第1のスイッチと、
前記電源入力部の負極側を、前記第1のキャパシタの負極側及び前記第2のキャパシタの正極側に接続する第2のスイッチと、
前記電源入力部の負極側を、前記第2のキャパシタの負極側及び前記出力部の負極側に接続する第2のダイオードと、を有し、
前記制御回路部は、
前記スイッチング部の前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチにオン/オフ時間を指令することで前記DC電源入力部に印加された直流電圧を昇圧して前記出力部に出力させる制御を行い、
前記第1のキャパシタの電圧と前記第2のキャパシタの電圧のいずれが大きいかに基づいて、前記第1および第2のスイッチの内、前記指令信号の波形の1周期における前記デューティの位相を遅延させるスイッチ又は前記デューティの位相を進ませるスイッチを判断して、前記第1のキャパシタの電圧と前記第2のキャパシタの電圧との電圧差を低減することを特徴とするDC/DCコンバータ。 - DC電源入力部と、直列に接続された第1及び第2のキャパシタと、前記第1及び第2のキャパシタに接続された出力部と、前記DC電源入力部と前記第1及び第2のキャパシタとの間の接続を切り替えるスイッチング部と、前記出力部から出力される電圧と所定の電圧指令値とに基づいて前記スイッチング部に指令する指令信号の波形におけるオン/オフ時間の1周期内のオン期間を示すデューティを制御する制御回路部とを備えたDC/DCコンバータであって、
前記スイッチング部は、
前記DC電源入力部の正極側を、前記第1のキャパシタの正極側及び前記出力部の正極側に接続する第1のスイッチと、
前記DC電源入力部の正極側を、前記第1のキャパシタの負極側及び前記第2のキャパシタの正極側に接続する第1のダイオードと、
前記電源入力部の負極側を、前記第1のキャパシタの負極側及び前記第2のキャパシタの正極側に接続する第2のダイオードと、
前記電源入力部の負極側を、前記第2のキャパシタの負極側及び前記出力部の負極側に接続する第2のスイッチと、を有し、
前記制御回路部は、
前記スイッチング部の前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチにオン/オフ時間を指令することで前記出力部に印加された直流電圧を降圧して前記DC電源入力部に出力させる制御を行い、
前記第1のキャパシタの電圧と前記第2のキャパシタの電圧のいずれが大きいかに基づいて、前記第1および第2のスイッチの内、前記指令信号の波形の1周期における前記デューティの位相を遅延させるスイッチ又は前記デューティの位相を進ませるスイッチを判断して、前記第1のキャパシタの電圧と前記第2のキャパシタの電圧との電圧差を低減することを特徴とするDC/DCコンバータ。 - DC電源入力部と、直列に接続された第1及び第2のキャパシタと、前記第1及び第2のキャパシタに接続された出力部と、前記DC電源入力部と前記第1及び第2のキャパシタとの間の接続を切り替えるスイッチング部と、前記出力部から出力される電圧と所定の電圧指令値とに基づいて前記スイッチング部に指令する指令信号の波形におけるオン/オフ時間の1周期内のオン期間を示すデューティを制御する制御回路部とを備えたDC/DCコンバータであって、
前記スイッチング部は、
前記DC電源入力部の正極側を、前記第1のキャパシタの正極側及び前記出力部の正極側に接続する第1のスイッチと、
前記DC電源入力部の正極側を、前記第1のキャパシタの負極側及び前記第2のキャパシタの正極側に接続する第2のスイッチと、
前記電源入力部の負極側を、前記第1のキャパシタの負極側及び前記第2のキャパシタの正極側に接続する第3のスイッチと、
前記電源入力部の負極側を、前記第2のキャパシタの負極側及び前記出力部の負極側に接続する第4のスイッチと、を有し、
前記制御回路部は、
前記第1のキャパシタの電圧と前記第2のキャパシタの電圧のいずれが大きいかに基づいて、前記第1、第2、第3、第4のスイッチの内、前記指令信号の波形の1周期における前記デューティの位相を遅延させるスイッチ又は前記デューティの位相を進ませるスイッチを判断して、前記第1のキャパシタの電圧と前記第2のキャパシタの電圧との電圧差を低減することを特徴とするDC/DCコンバータ。 - 前記制御回路部は、前記第1のキャパシタの電圧と前記第2のキャパシタの電圧との電圧差を低減する電圧バランス調整部を備え、
前記電圧バランス調整部は、
前記第1のキャパシタの直流分の電圧を抽出する第1のローパスフィルタと、
前記第2のキャパシタの直流分の電圧を抽出する第2のローパスフィルタと、
前記第1のローパスフィルタの出力と前記第2のローパスフィルタの出力との差分値と、各出力値と予め定められた電圧0指令値との差分値とを抽出する電圧差分算出部と、
前記電圧差分算出部により得られた各差分値と、予め定められた基準値とを比較し操作量を算出する比例積分器と、
前記算出された操作量に基づいて前記デューティを制御したオン/オフ時間の指令信号を前記スイッチング部に供給するデューティ制御部とを備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のDC/DCコンバータ。 - 請求項5に記載のDC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータを介して回転電機に給電する電源と、前記回転電機と前記電源との間に流れる電流を検出する電流センサと、前記電流センサで検出された電流に基づいて前記回転電機の動作状態が力行と回生のうちのいずれであるかを判別して前記判別結果を示す力行・回生判別信号を前記DC/DCコンバータに供給する力行・回生判別部とを備え、前記回転電機と前記電源との間で電圧変換された直流電力を送電する給電システムであって、
前記DC/DCコンバータの電圧バランス調整部は、前記力行・回生判別信号に基づいて、前記第1のキャパシタの電圧と前記第2のキャパシタの電圧との電圧差を低減することを特徴とする給電システム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009084888A JP5374210B2 (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Dc/dcコンバータおよびそれを用いた給電システム |
US12/750,785 US8664926B2 (en) | 2009-03-31 | 2010-03-31 | DC-DC converter and power supplying system using a DC-DC converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009084888A JP5374210B2 (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Dc/dcコンバータおよびそれを用いた給電システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010239770A JP2010239770A (ja) | 2010-10-21 |
JP5374210B2 true JP5374210B2 (ja) | 2013-12-25 |
Family
ID=42783327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009084888A Expired - Fee Related JP5374210B2 (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Dc/dcコンバータおよびそれを用いた給電システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8664926B2 (ja) |
JP (1) | JP5374210B2 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5423777B2 (ja) * | 2011-06-03 | 2014-02-19 | 株式会社デンソー | 車両用コンバータ制御装置 |
KR101220390B1 (ko) | 2011-08-30 | 2013-01-09 | 현대자동차주식회사 | Dc-dc컨버터의 전류 불평형 판정장치 및 방법 |
EP2571150A3 (en) * | 2011-09-16 | 2018-02-28 | Braun GmbH | Power-supply circuit for an electrical appliance having a battery and a dc-to-dc converter |
JP5780914B2 (ja) * | 2011-10-24 | 2015-09-16 | 株式会社豊田中央研究所 | 電力変換器の制御装置および制御方法 |
JP5820972B2 (ja) * | 2011-11-08 | 2015-11-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電力変換装置 |
CN102437739A (zh) * | 2011-12-14 | 2012-05-02 | 深圳市元正能源***有限公司 | 减小变换器串联拓扑原端电容电压差值的方法和控制电路 |
JP6217520B2 (ja) * | 2014-05-20 | 2017-10-25 | トヨタ自動車株式会社 | 電源制御装置 |
US9287701B2 (en) | 2014-07-22 | 2016-03-15 | Richard H. Sherratt and Susan B. Sherratt Revocable Trust Fund | DC energy transfer apparatus, applications, components, and methods |
DE112016000590T5 (de) | 2015-02-03 | 2017-12-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Dc/dc-umsetzer |
US9300210B1 (en) | 2015-03-02 | 2016-03-29 | Empower Semiconductor | Resonant rectified discontinuous switching regulator |
US9780663B2 (en) | 2015-03-02 | 2017-10-03 | Empower Semiconductor, Inc. | Resonant rectified discontinuous switching regulator with inductor preflux |
US10833584B2 (en) | 2015-11-12 | 2020-11-10 | Empower Semiconductor, Inc. | Boot-strapping systems and techniques for circuits |
JP6011737B1 (ja) | 2016-03-14 | 2016-10-19 | 富士電機株式会社 | 降圧チョッパ回路 |
US9935549B2 (en) * | 2016-07-08 | 2018-04-03 | Toshiba International Corporation | Multi-switch power converter |
US9923465B2 (en) * | 2016-08-16 | 2018-03-20 | Mediatek Inc. | Power conversion circuit and associated operating method |
US10454381B2 (en) * | 2016-09-15 | 2019-10-22 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Variable DC link converter and transformer for wide output voltage range applications |
US10811987B2 (en) * | 2017-03-31 | 2020-10-20 | Schneider Electric It Corporation | Bi-directional DC-DC converter with load and source synchronized power control |
JP7000809B2 (ja) | 2017-11-14 | 2022-01-19 | 富士電機株式会社 | 降圧チョッパ回路 |
WO2019207772A1 (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 3レベル電力変換装置、3レベル電力変換装置の制御方法、及び記憶媒体 |
CN109193895A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-01-11 | 广东工业大学 | 一种ups蓄电池的充放电电路及方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE467384B (sv) * | 1990-10-24 | 1992-07-06 | Ericsson Telefon Ab L M | Saett och kopplingsanordning foer att vid omriktare balansera ingaangs- och/eller utgaangsspaenningsavvikelser |
US5771163A (en) * | 1996-11-19 | 1998-06-23 | Sansha Electric Manufacturing Company, Limited | AC-DC converter apparatus |
NL1011002C2 (nl) * | 1999-01-12 | 2000-07-20 | Univ Eindhoven Tech | Versterkerschakeling. |
US6160722A (en) * | 1999-08-13 | 2000-12-12 | Powerware Corporation | Uninterruptible power supplies with dual-sourcing capability and methods of operation thereof |
JP3700785B2 (ja) * | 2002-12-03 | 2005-09-28 | オリジン電気株式会社 | 電力変換装置 |
JP4292974B2 (ja) * | 2003-12-16 | 2009-07-08 | 株式会社日立製作所 | 電源装置及びそれを用いたハードディスク装置、ic |
JP4308035B2 (ja) | 2004-02-06 | 2009-08-05 | 本田技研工業株式会社 | Dc/dcコンバータ、及びプログラム。 |
EP1562279A3 (en) * | 2004-02-06 | 2005-11-02 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | DC/DC converter and program |
JP2008022625A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 交流−直流変換装置 |
JP2008141871A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Honda Motor Co Ltd | 電力変換器 |
-
2009
- 2009-03-31 JP JP2009084888A patent/JP5374210B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-03-31 US US12/750,785 patent/US8664926B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20100244798A1 (en) | 2010-09-30 |
JP2010239770A (ja) | 2010-10-21 |
US8664926B2 (en) | 2014-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5374210B2 (ja) | Dc/dcコンバータおよびそれを用いた給電システム | |
EP1801960B1 (en) | Bi-directional DC-DC converter and control method | |
JP4886487B2 (ja) | 多入出力電力変換器及び燃料電池車 | |
CN102985281B (zh) | 用于电动车辆的充电装置 | |
EP2728724B1 (en) | Power source system | |
CN104040861B (zh) | 谐振型dc‑dc变换器的控制装置 | |
EP1562279A2 (en) | DC/DC converter and program | |
CN102377337B (zh) | 开关电源装置 | |
JP6225942B2 (ja) | 電力変換システム | |
US20130234785A1 (en) | Apparatus and Method for Feedforward Controlled Charge Pumps | |
CN102882371A (zh) | 用于降压-升压转换器的高效率pfm控制 | |
WO2008032424A1 (fr) | Convertisseur de puissance cc/cc | |
JP2008054477A (ja) | 電力変換装置 | |
JP6065753B2 (ja) | Dc/dcコンバータおよびバッテリ充放電装置 | |
CN105515374B (zh) | 电力变换*** | |
US20160250937A1 (en) | Electric bike extended range battery power electronics and control | |
US9537390B2 (en) | Control circuit, control method, DC-DC converter and electronic device | |
JP6642296B2 (ja) | コンバータの異常判定方法 | |
JP2005224059A (ja) | Dc/dcコンバータ、及びプログラム | |
US11646599B2 (en) | Power supply system and method for controlling same | |
JP2007221893A (ja) | 太陽電池によるコンデンサ充電回路 | |
JP2009296747A (ja) | 電源装置 | |
CN103973113A (zh) | 升降压式电源转换器的控制电路及方法 | |
JP4836980B2 (ja) | Dc/dc電力変換装置 | |
JP2016178729A (ja) | 電源システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111125 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120522 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130319 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130321 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130520 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130910 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130920 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5374210 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |