JP5579036B2 - Dc/dc電力変換装置 - Google Patents
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Description
上記制御回路は、上記第1のコンデンサ、第2のコンデンサ、及び第3のコンデンサの電圧を検出し、上記電圧の関係が所定条件を満たした場合に、上記第1及び第2のスイッチ素子のデューティファクタの下限値を0.5に制限するものである。
図1は、この発明の実施の形態1に係るDC/DC電力変換装置の回路構成図である。図1に示すように、DC/DC電力変換装置は、入力端子に接続された入力電源10の電圧を、入力電源10の電圧以上に昇圧し、第1の平滑コンデンサ11の端子電圧に出力する(昇圧動作)DC/DC電力変換機能を有する。
(1)動作モード1
図2に示すように、Q1オン、Q2オフとすることにより、Q3が導通し、リアクトル15にはVs−Vcfの電圧が印加される。Vs>Vcfの場合、リアクトル15にエネルギが蓄積され、Vs<Vcfの場合、リアクトル15からエネルギが放出される。Q4はオフであり、リアクトル15から第1の平滑コンデンサ11へ向かっての電流は流れない。ここで、Vsは入力電源10の電圧、Vcfは第3のコンデンサ16の端子電圧である。
図3に示すように、Q1オフ、Q2オンとすることにより、リアクトル15にはVs+Vcf−Viiの電圧が印加される。Vs>Vii−Vcfの場合、Q4が導通し、リアクトル15から第1の平滑コンデンサ11へ向かう出力電流が流れ、リアクトル15にエネルギが蓄積される。Vs<Vii−Vcfの場合、他動作モードでリアクトル15に電流が流れている状態から動作モード2に移行した場合のみQ4が導通し、リアクトル15から第1の平滑コンデンサ11へ向かう出力電流が流れ、リアクトル15からエネルギが放出される。ここで、Viiは第1の平滑コンデンサ11の端子電圧である。
図4に示すように、Q1、Q2ともにオフとすることにより、リアクトル15にはVs−Viiの電圧が印加される。Vs>Viiの場合、Q3、Q4が導通し、リアクトル15から第1の平滑コンデンサ11へ向かう出力電流が流れ、リアクトル15にエネルギが蓄積される。Vs<Viiの場合、他動作モードでリアクトル15に電流が流れている状態から動作モード3に移行した場合のみ、リアクトル15から第1の平滑コンデンサ11へ向かう出力電流が流れ、リアクトル15からエネルギが放出される。
図5に示すように、Q1、Q2ともにオンとすることにより、リアクトル15にはVsの電圧が印加される。Q3、Q4はオフであり、リアクトル15から第1の平滑コンデンサ11へ向かう出力電流は流れないが、入力電源の正負端子とリアクトル15を直結するため、リアクトル15には電流が流れ、エネルギが蓄積される。
(1)昇圧比>2
図6(a)に示すように、昇圧比が2を超える場合、動作モード1、動作モード4、動作モード2、動作モード4の繰り返しにより昇圧動作を行う。この場合、動作モード3は取らない。
図6(b)に示すように、昇圧比が2の場合、動作モード1と動作モード2の繰り返しにより昇圧動作を行う。この場合、動作モード3と動作モード4は取らない。
図6(c)に示すように、昇圧比が1を超え、2未満の場合、動作モード1、動作モード3、動作モード2、動作モード3の繰り返しにより昇圧動作を行う。この場合、動作モード4を取らない。
図8において、DC/DC電力変換装置は、出力電圧ViiとVii目標値を第1の比較部18で比較し、その差分を第1のPI制御部19により増幅する。更に、第1のPI制御部19の出力とVs目標値を掛け算器20で掛け算し、その値を第2の比較部21で比較し、第2の比較部21の出力である差分を第2のPI制御部22により増幅し、Q1、Q2のデューティファクタの指令値として第3の比較部23、第4の比較部24に出力する。
次に、この発明の実施の形態2に係るDC/DC電力変換装置について説明する。実施の形態2に係るDC/DC電力変換装置の基本構成は実施の形態1とほぼ同様で、図12にその出力電圧を制御する場合の制御ブロック図を示す。この図12は、実施の形態1の図8に相当するもので、第2のPI制御部22と並列に第4のPI制御部28を設け、これを切換え部29で切換えるように構成している。第4のPI制御部28は、第2のPI制御部22より増幅率が大きく構成されており、従って、第4のPI制御部28はデューティファクタ制御部として機能する。また、第1の平滑コンデンサ11の端子電圧Vii、第2の平滑コンデンサ14の端子電圧Vs、第3のコンデンサ16の端子電圧Vcfを比較する第6の比較部30を備えている。なお、その他の構成については図8に示すものと同様であるので詳細説明は省略する。
12 主回路 13 制御回路
14 第2の平滑コンデンサ 15 リアクトル
16 第3のコンデンサ 17 負荷
18 第1の比較部 19 第1のPI制御部
20 掛け算器 21 第2の比較部
22 第2のPI制御部 23 第3の比較部
24 第4の比較部 25 第5の比較部
26 第3のPI制御部 27 キャリア比較ゲート駆動部
28 第4のPI制御部 29 切換え部
30 第6の比較部 Q1,Q2 IGBT
Q3,Q4 整流素子
Claims (3)
- 入力電源に接続される入力端子間の電圧と負荷に接続される出力端子間の電圧との間の直流電圧変換を行うDC/DC電力変換装置において、
上記入力端子間の電流を制御する第1及び第2のスイッチ素子が直列接続されるスイッチ素子直列体と、
上記スイッチ素子直列体に、上記出力端子間を介して並列接続される第1及び第2の整流素子の直列接続体を構成する整流素子直列体と、
上記スイッチ素子直列体と上記整流素子直列体との直列回路に並列に接続され、上記出力端子間の電圧を保持する第1のコンデンサと、
一端が上記入力端子の一方に接続されると共に、他端が上記スイッチ素子直列体と上記整流素子直列体との接続点に接続され、上記スイッチ素子のスイッチング動作に応じて通電しエネルギの蓄勢放勢を行うリアクトルと、
上記入力端子間に接続される第2のコンデンサと、
上記第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子の接続点と、上記第1の整流素子と第2の整流素子の接続点間に接続される第3のコンデンサと、
上記入力端子間の電圧と上記出力端子間の電圧との間の直流電圧変換の制御を行う制御回路と、を備え、
上記制御回路は、上記第1のコンデンサ、第2のコンデンサ、及び第3のコンデンサの電圧を検出し、上記電圧の関係が所定条件を満たした場合に、上記第1及び第2のスイッチ素子のデューティファクタの下限値を0.5に制限するように制御することを特徴とするDC/DC電力変換装置。 - 上記制御回路は、上記デューティファクタの制御増幅率を高速応答側に変化させるデューティファクタ制御部を備えたことを特徴とする請求項1に記載のDC/DC電力変換装置。
- 上記制御回路は、上記第1のコンデンサの電圧をVs、上記第2のコンデンサの電圧をVii、上記第3のコンデンサの電圧をVcfとした時、Vs<Vii、Vs<Vcf、Vs<Vii−Vcfを満たすことを検出するものであることを特徴とする請求項1または2に記載のDC/DC電力変換装置。
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