JP5813033B2 - DC / DC converter - Google Patents
DC / DC converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP5813033B2 JP5813033B2 JP2013063358A JP2013063358A JP5813033B2 JP 5813033 B2 JP5813033 B2 JP 5813033B2 JP 2013063358 A JP2013063358 A JP 2013063358A JP 2013063358 A JP2013063358 A JP 2013063358A JP 5813033 B2 JP5813033 B2 JP 5813033B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- control
- guide
- converter
- vout
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
この発明は、あらゆる出力電圧変動要因に対して制御が不安定とならない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 in which control does not become unstable with respect to any output voltage fluctuation factor.
直流電源の直流電圧を目標の直流電圧に変換して負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータが、ハイブリッド自動車や電気自動車など各種の用途に使用されている。ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、目標電圧の変動、負荷変動、およびデッドタイムの影響等あらゆる要因で変動する。
この出力電圧の変動に対して、目標電圧と出力電圧の偏差と目標電圧の変化率によって出力電圧フィードバック制御のゲインを調整する電力変換装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
A DC / DC converter that converts a direct-current voltage of a direct-current power source into a target direct-current voltage and supplies it to a load is used in various applications such as a hybrid vehicle and an electric vehicle. The output voltage of the DC / DC converter fluctuates due to all factors such as fluctuations in target voltage, load fluctuations, and dead time.
A power conversion device is disclosed that adjusts the gain of output voltage feedback control based on the deviation of the target voltage, the output voltage, and the rate of change of the target voltage with respect to the fluctuation of the output voltage (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１の開示発明は、目標電圧の変動、負荷変動に対しては有効であるが、デッドタイムの影響に対しては、ゲインを大きくする必要があり、制御が不安定になりやすい問題がある。
Although the disclosed invention of
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、デッドタイムの影響による出力電圧変動に対しても制御が不安定とならない制御部を備えたＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a DC / DC converter including a control unit in which control does not become unstable even when output voltage fluctuates due to the effect of dead time. The purpose is to do.
この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、第１直流電圧を第２直流電圧に変換する電圧変換部と、目標電圧に対する制御対象電圧を検出する電圧検出部と、目標電圧を用いて制御対象電圧の予測値であるガイド電圧を演算するガイド電圧演算部と、ガイド電圧と電圧検出部が検出した検出電圧と予め設定されたガイド電圧しきい値との比較により制御モードを決定し、制御モードから制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、制御ゲインを用いて、目標電圧と検出電圧との偏差に応じたフィードバック制御により電圧変換部を制御するフィードバック制御部とを備えたものである。 A DC / DC converter according to the present invention includes a voltage conversion unit that converts a first DC voltage into a second DC voltage, a voltage detection unit that detects a control target voltage with respect to a target voltage, and a control target voltage using the target voltage. The control mode is determined by comparing the guide voltage calculation unit that calculates the guide voltage, which is a predicted value, and the guide voltage, the detection voltage detected by the voltage detection unit, and a preset guide voltage threshold value, and control is performed from the control mode. A control gain setting unit for setting the gain and a feedback control unit for controlling the voltage conversion unit by feedback control according to the deviation between the target voltage and the detected voltage using the control gain are provided.
この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、上記のように構成されているため、目標電圧の変動、負荷の変動およびデッドタイムの影響による出力電圧変動に対しても制御が不安定とならないＤＣ／ＤＣコンバータを提供できる。 Since the DC / DC converter according to the present invention is configured as described above, the DC / DC does not become unstable even when the output voltage fluctuates due to the fluctuation of the target voltage, the fluctuation of the load, and the dead time. A converter can be provided.
実施の形態１．
実施の形態１は、電圧変換部と、電圧検出部と、目標電圧と検出電圧の間から逸脱しないように制御対象電圧の予測値であるガイド電圧を演算するガイド電圧演算部と、ガイド電圧と検出電圧との偏差とガイド電圧しきい値との比較により制御モードを決定し、この制御モードから制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、この制御ゲインを用いて、フィードバック制御により電圧変換部を制御する構成のＤＣ／ＤＣコンバータに関するものである。
The first embodiment includes a voltage conversion unit, a voltage detection unit, a guide voltage calculation unit that calculates a guide voltage that is a predicted value of the control target voltage so as not to deviate from between the target voltage and the detection voltage, a guide voltage, A control mode is determined by comparing the deviation from the detection voltage with the guide voltage threshold value, and a control gain setting unit that sets a control gain from the control mode, and a voltage conversion unit is set by feedback control using the control gain. The present invention relates to a DC / DC converter configured to be controlled.
以下、本願発明の実施の形態１の構成、動作について、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である図１、制御部の構成図である図２、説明図である図３、制御モード決定部の動作フローである図４および図５、動作説明図である図６、ＤＣ／ＤＣコンバータの他の構成図である図７〜図１１に基づいて説明する。 Hereinafter, with respect to the configuration and operation of the first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram of a DC / DC converter, FIG. 2 is a configuration diagram of a control unit, FIG. 3 is an explanatory diagram, and operation of a control mode determination unit 4 and 5 which are flows, FIG. 6 which is an operation explanatory diagram, and FIGS. 7 to 11 which are other configuration diagrams of the DC / DC converter.
以下の説明では、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成と制御部の構成をまず説明する。次に、本願発明が解決すべきデッドタイムの影響による出力電圧変動について説明する。その後、実施の形態１のＤＣ／ＤＣコンバータの機能および動作について説明する。
In the following description, the configuration of the DC / DC converter and the configuration of the control unit will be described first. Next, output voltage fluctuations due to the influence of dead time to be solved by the present invention will be described. Thereafter, the function and operation of the DC / DC converter of
まず、図１、２に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成と制御部の構成を説明する。
図１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、電圧変換部１１と制御部１２と電圧検出部１３から構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、入力端子に接続されたバッテリ２の直流電圧（入力電圧）Ｖｉｎを、負荷３に要求される直流電圧（出力電圧）Ｖｏｕｔに変換して出力する。出力電圧Ｖｏｕｔは、電圧検出部１３で検出される。
電圧変換部１１は、上下アームのスイッチング半導体Ｑ１、Ｑ２と、リアクトルＬ１と、入力平滑コンデンサＣ１と、出力平滑コンデンサＣ２とから構成される。
なお、直流電圧（入力電圧）Ｖｉｎが本発明の第１直流電圧であり、直流電圧（出力電圧）Ｖｏｕｔが本発明の第２直流電圧である。スイッチング半導体Ｑ１が本発明の第１スイッチング半導体であり、スイッチング半導体Ｑ２が本発明の第２スイッチング半導体である。入力平滑コンデンサＣ１が本発明の入力側平滑コンデンサであり、出力平滑コンデンサＣ２が本発明の出力側平滑コンデンサである。
First, the configuration of the DC / DC converter and the configuration of the control unit will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, the DC /
The voltage conversion unit 11 includes upper and lower arm switching semiconductors Q1 and Q2, a reactor L1, an input smoothing capacitor C1, and an output smoothing capacitor C2.
The DC voltage (input voltage) Vin is the first DC voltage of the present invention, and the DC voltage (output voltage) Vout is the second DC voltage of the present invention. The switching semiconductor Q1 is the first switching semiconductor of the present invention, and the switching semiconductor Q2 is the second switching semiconductor of the present invention. The input smoothing capacitor C1 is the input side smoothing capacitor of the present invention, and the output smoothing capacitor C2 is the output side smoothing capacitor of the present invention.
図２において、制御部１２は、制御モード決定部２０とフィードバック制御部３０から構成される。制御モード決定部２０は、ガイド電圧演算部２１と制御ゲイン設定部２２とから構成される。制御モード決定部２０は、電圧検出部１３で検出した出力電圧Ｖｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔの目標電圧であるＶｏｕｔ＊からガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅを演算し、このガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅからフィードバック制御部３０へ出力するＰＩＤ制御のゲインを設定する。
フィードバック制御部３０は、比較器３１とＰＩＤ制御部３２とゲート信号生成部３３とから構成される。比較器３１は、出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊との偏差を求める。ＰＩＤ制御部３２は、この偏差と制御モード決定部２０の出力であるＰＩＤ制御のゲイン（Ｇｐ、Ｇｉ、Ｇｄ）から電圧変換部１１のスイッチング半導体Ｑ１、Ｑ２を制御（ＯＮ／ＯＦＦ）するデューティを演算する。ゲート信号生成部３３は、このデューティに基づき電圧変換部１１のスイッチング半導体Ｑ１、Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするゲート信号を生成する。
In FIG. 2, the
The
次に、本願発明が解決すべきデッドタイムの影響による出力電圧変動について、図３に基づいて説明する。なお、図１のＤＣ／ＤＣコンバータ１を例として説明する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔを目標電圧Ｖｏｕｔ＊に制御する時、目標電圧、負荷の変動と同様に図３に示すようなデッドタイムの影響によって、出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊の偏差が大きくなることがある。
Next, output voltage fluctuation due to the influence of dead time to be solved by the present invention will be described with reference to FIG. The DC /
When controlling the output voltage Vout of the DC /
スイッチング半導体Ｑ２のオンデューティをｄｏｎ、スイッチング周期をＴ、デッドタイムをｔｄ、リアクトルＬ１の平均電流をＩＬ＿ａｖｅ、リアクトルＬ１のリップル電流をＩｒとする。
ＩＬ＿ａｖｅ≧Ｉｒ／２のときは、デッドタイム期間は、スイッチング半導体Ｑ２のオン時間に重ならないため、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係は式（１）で表される。
It is assumed that the on-duty of the switching semiconductor Q2 is don, the switching period is T, the dead time is td, the average current of the reactor L1 is IL_ave, and the ripple current of the reactor L1 is Ir.
When IL_ave ≧ Ir / 2, since the dead time period does not overlap with the ON time of the switching semiconductor Q2, the relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout is expressed by Expression (1).
−Ｉｒ／２＜ＩＬ＿ａｖｅ＜Ｉｒ／２のときは、デッドタイム期間の片方がスイッチング半導体Ｑ２のオン時間に重なるため、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係は式（２）で表される。 When −Ir / 2 <IL_ave <Ir / 2, one of the dead time periods overlaps the ON time of the switching semiconductor Q2, and therefore the relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout is expressed by Expression (2).
ＩＬ＿ａｖｅ≦−Ｉｒ／２のときは、デッドタイム期間の両方が、スイッチング半導体Ｑ２のオン時間に重なるため、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係は式（３）で表される。 When IL_ave ≦ −Ir / 2, both the dead time periods overlap the on-time of the switching semiconductor Q2, and therefore the relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout is expressed by Expression (3).
このように同じオンデューティで駆動していても、負荷を変化させるとＩＬ＿ａｖｅとＩｒの関係により、出力電圧Ｖｏｕｔが変動することがある。
先行技術文献１では、その際に目標電圧Ｖｏｕｔ＊または負荷のどちらが変化した場合でもフィードバック制御のゲインを調節している。しかし、フィードバックのゲインを調節することはフィードバックの制御系が不安定になりやすいという問題がある。
Even when driving with the same on-duty as described above, when the load is changed, the output voltage Vout may fluctuate due to the relationship between IL_ave and Ir.
In
次に、実施の形態１のＤＣ／ＤＣコンバータ１の機能および動作について、図４、５および図６に基づいて説明する。
図４、５は、図２の制御モード決定部２０の動作フローである。図６はＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作説明図であり、出力電圧Ｖｏｕｔ、目標電圧Ｖｏｕｔ＊および以下で説明するガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅと通常制御／高応答制御の関係を示す。
Next, functions and operations of the DC /
4 and 5 are operational flows of the control
図４、５の動作フローは、Ｓ１０１〜Ｓ１０５までがガイド電圧演算部２１の動作フローであり、Ｓ１０６〜Ｓ１１５までが制御ゲイン設定部２２の動作フローを表している。
4 and 5, the operation flow from S101 to S105 is the operation flow of the guide
まず、ガイド電圧演算部２１の動作概要を説明する。
ガイド電圧演算部２１では、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅが必ず出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊の間の値になるように演算される。ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅが出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊の間の値から逸脱する場合は、出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊の近い方の値に設定する。
こうすることで、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧Ｖｏｕｔ＊と反対の方向に変化したとき、すなわち目標電圧Ｖｏｕｔ＊の変更以外の原因で出力電圧Ｖｏｕｔが変化したときのみ、偏差ΔＶｏｇの絶対値が大きくなる。
First, an outline of the operation of the guide
In the guide
In this way, when the output voltage Vout is changed in the direction opposite to the target voltage Vout *, i.e. only when the output voltage Vout for reasons other than change of the target voltage Vout * is changed, the absolute value of the deviation ΔVog increases .
次に、制御ゲイン設定部２２の動作概要を説明する。
制御ゲイン設定部２２では、ゲインの小さい通常制御とゲインの大きい高応答制御の２つの制御モードがある。制御ゲイン設定部２２では、現状の制御モードを制御フラグに設定することで、制御モードを管理している。
通常制御時にガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅと出力電圧Ｖｏｕｔの偏差ΔＶｏｇの絶対値が第１しきい値ΔＶｏｈを超えたときに、制御モードを高応答制御に切り替える。また、高応答制御時に偏差ΔＶｏｇの絶対値が第２しきい値ΔＶｏｌを下回ったときに、制御モードを通常制御に切り替える。ここで、第１しきい値ΔＶｏｈは第２しきい値ΔＶｏｌ以上の値で、第１しきい値ΔＶｏｈと第２しきい値ΔＶｏｌが等しくない場合はヒステリシスを設けることになる。
なお、第１しきい値ΔＶｏｈおよび第２しきい値ΔＶｏｌが本発明のガイド電圧しきい値である。
Next, an outline of the operation of the control
The control
When the absolute value of the deviation ΔVog between the guide voltage Vguide and the output voltage Vout exceeds the first threshold value ΔVoh during normal control, the control mode is switched to high response control. Further, when the absolute value of the deviation ΔVog falls below the second threshold value ΔVol during the high response control, the control mode is switched to the normal control. Here, the first threshold value ΔVoh is a value equal to or greater than the second threshold value ΔVol, and hysteresis is provided when the first threshold value ΔVoh and the second threshold value ΔVol are not equal.
The first threshold value ΔVoh and the second threshold value ΔVol are the guide voltage threshold values of the present invention.
図４、５の動作フローのステップＳ１０１〜Ｓ１０５を説明する。
動作が開始されると、ステップＳ１０１ではＶｏｕｔ≧Ｖｏｕｔ＊＞ＶｇｕｉｄｅまたはＶｇｕｉｄｅ≧Ｖｏｕｔ＊＞Ｖｏｕｔのときに、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅが出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊の間の値ではなく、出力電圧Ｖｏｕｔより目標電圧Ｖｏｕｔ＊に近い値であるため、ステップＳ１０２に進む。
ステップＳ１０２でガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅを目標電圧Ｖｏｕｔ＊に更新して、ステップＳ１０５に進む。
ステップＳ１０１で条件が成立しない場合は、ステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３でＶｏｕｔ＊＞Ｖｏｕｔ＞ＶｇｕｉｄｅまたはＶｇｕｉｄｅ＞Ｖｏｕｔ＞Ｖｏｕｔ＊のときには、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅが出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊の間の値ではなく、目標電圧Ｖｏｕｔ＊より出力電圧Ｖｏｕｔに近い値であるため、ステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４では、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅを出力電圧Ｖｏｕｔに更新して、ステップＳ１０５に進む。
ステップＳ１０３で条件が成立しない場合は、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊の間の値であるため、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅの値は変更せず、保持したままステップＳ１０５に進む。
ステップＳ１０５では、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅと出力電圧Ｖｏｕｔの偏差ΔＶｏｇを計算する。
Steps S101 to S105 of the operation flow in FIGS.
When the operation is started, in step S101, when Vout ≧ Vout * > Vguide or Vguide ≧ Vout * > Vout, the guide voltage Vguide is not a value between the output voltage Vout and the target voltage Vout * , but from the output voltage Vout. Since the value is close to the target voltage Vout * , the process proceeds to step S102.
In step S102, the guide voltage Vguide is updated to the target voltage Vout * , and the process proceeds to step S105.
If the condition is not satisfied in step S101, the process proceeds to step S103.
In step S103, when Vout * >Vout> Vguide or Vguide>Vout> Vout * , the guide voltage Vguide is not a value between the output voltage Vout and the target voltage Vout * but a value closer to the output voltage Vout than the target voltage Vout *. Therefore, the process proceeds to step S104.
In step S104, the guide voltage Vguide is updated to the output voltage Vout, and the process proceeds to step S105.
If the condition is not satisfied in step S103, since the guide voltage Vguide is a value between the output voltage Vout and the target voltage Vout * , the value of the guide voltage Vguide is not changed and the process proceeds to step S105 while maintaining it.
In step S105, a deviation ΔVog between the guide voltage Vguide and the output voltage Vout is calculated.
次に、図４、５の動作フローのステップＳ１０６〜Ｓ１１５を説明する。
ステップＳ１０６では、現状の制御モードが通常制御か高応答制御かを制御フラグで判定する。通常制御である場合は、ステップＳ１０７へ進む。通常制御でない場合、すなわち高応答制御の場合は、ステップＳ１１０へ進む。
ステップＳ１０７では、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅと出力電圧Ｖｏｕｔの偏差ΔＶｏｇの絶対値が第１しきい値ΔＶｏｈ以上であるかどうかを判定する。この条件が成立している場合は、ステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では、制御モードを高応答制御に変更し、ステップＳ１１３へ進む。
ステップＳ１０７の条件が成立しない場合は、ステップＳ１０９へ進む。
ステップＳ１０９は、制御モードは通常制御のままとし、ステップＳ１１３へ進む。
Next, steps S106 to S115 in the operation flow of FIGS.
In step S106, the control flag determines whether the current control mode is normal control or high response control. In the case of normal control, the process proceeds to step S107. If it is not normal control, that is, if the response is high, the process proceeds to step S110.
In step S107, it is determined whether or not the absolute value of the deviation ΔVog between the guide voltage Vguide and the output voltage Vout is greater than or equal to the first threshold value ΔVoh. If this condition is satisfied, the process proceeds to step S108.
In step S108, the control mode is changed to high response control, and the process proceeds to step S113.
If the condition of step S107 is not satisfied, the process proceeds to step S109.
In step S109, the control mode remains normal control, and the process proceeds to step S113.
ステップＳ１１０では、偏差ΔＶｏｇの絶対値が第２しきい値ΔＶｏｌ以下であるかどうかを判定する。この条件が成立している場合は、ステップＳ１１１へ進む。
ステップＳ１１１では、制御モードを通常制御に変更し、ステップＳ１１３へ進む。
ステップＳ１１０の条件が成立しない場合は、ステップＳ１１２へ進む。
ステップＳ１１２では、制御モードは高応答制御のままとし、ステップＳ１１３へ進む。
In step S110, it is determined whether or not the absolute value of the deviation ΔVog is equal to or smaller than the second threshold value ΔVol. If this condition is satisfied, the process proceeds to step S111.
In step S111, the control mode is changed to normal control, and the process proceeds to step S113.
If the condition of step S110 is not satisfied, the process proceeds to step S112.
In step S112, the control mode remains high response control, and the process proceeds to step S113.
ステップＳ１１３では、通常制御か高応答制御かを制御フラグで判定する。通常制御である場合は、ステップＳ１１４へ進む。通常制御でない場合、すなわち高応答制御の場合は、ステップＳ１１５へ進む。
ステップＳ１１４では、ＰＩＤ制御のゲインを通常制御のゲインに設定して、終了する。
ステップＳ１１５では、ＰＩＤ制御のゲインを高応答制御のゲインに設定して、終了する。
In step S113, the control flag is used to determine whether the control is normal control or high response control. In the case of normal control, the process proceeds to step S114. If it is not normal control, that is, if the response is high, the process proceeds to step S115.
In step S114, the gain for PID control is set to the gain for normal control, and the process ends.
In step S115, the gain of PID control is set to the gain of high response control, and the process ends.
図６は、目標電圧Ｖｏｕｔ＊がステップ状に変化したときの出力電圧Ｖｏｕｔ、目標電圧Ｖｏｕｔ＊、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅの変化と、通常制御／高応答制御の関係を示している。なお、出力電圧Ｖｏｕｔは太い一点鎖線で、目標電圧Ｖｏｕｔ＊は太い点線で、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは細い実線で記載している。
ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅの設定は、期間Ｔ１１、期間Ｔ１５および期間Ｔ１８では出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊は等しい。図４、５の動作フローではステップＳ１０１→ステップＳ１０２と進み、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは目標電圧Ｖｏｕｔ＊に更新される。
6, the output voltage Vout when the target voltage Vout * is changed stepwise, the target voltage Vout *, the change of the guide voltage Vguide, shows the relationship between normal control / high response control. The output voltage Vout is indicated by a thick dashed line, the target voltage Vout * is indicated by a thick dotted line, and the guide voltage Vguide is indicated by a thin solid line.
As for the setting of the guide voltage Vguide, the output voltage Vout and the target voltage Vout * are equal in the period T11, the period T15, and the period T18. 4 and 5, the process proceeds from step S101 to step S102, and the guide voltage Vguide is updated to the target voltage Vout * .
期間Ｔ１２および期間Ｔ１４では、Ｖｏｕｔ＊＞Ｖｏｕｔ＞Ｖｇｕｉｄｅの関係になる。図４、５の動作フローではステップＳ１０１→ステップＳ１０３→ステップＳ１０４と進み、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは出力電圧Ｖｏｕｔに更新される。
期間Ｔ１３ではＶｏｕｔ＊＞Ｖｇｕｉｄｅ＞Ｖｏｕｔの関係になる。図４、５の動作フローではステップＳ１０１→ステップＳ１０３と進み、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは維持され、ステップＳ１０５へ進む。
期間Ｔ１６では、Ｖｏｕｔ＊＜Ｖｏｕｔ＜Ｖｇｕｉｄｅの関係になる。図４、５の動作フローではステップＳ１０１→ステップＳ１０３→ステップＳ１０４と進み、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは出力電圧Ｖｏｕｔに更新される。
期間Ｔ１７では、Ｖｇｕｉｄｅ＝Ｖｏｕｔ＊＜Ｖｏｕｔの関係になる。図４、５の動作フローではステップＳ１０１→ステップＳ１０３と進み、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは維持され、ステップＳ１０５へ進む。
｜ΔＶｏｇ｜すなわち偏差ΔＶｏｇの絶対値が第１しきい値ΔＶｏｈより大きくなり、第２しきい値ΔＶｏｌより小さくなるまでの期間Ｔ１９で高応答制御を行う。
目標電圧Ｖｏｕｔ＊と出力電圧Ｖｏｕｔの偏差Ｖｅｒｒｏｒは式（４）で求められる。
In the period T12 and the period T14, a relationship of Vout * >Vout> Vguide is established. 4 and 5, the process proceeds from step S101 to step S103 to step S104, and the guide voltage Vguide is updated to the output voltage Vout.
In the period T13, the relationship is Vout * >Vguide> Vout. 4 and 5, the process proceeds from step S101 to step S103, the guide voltage Vguide is maintained, and the process proceeds to step S105.
In the period T16, a relationship of Vout * <Vout <Vguide is established. 4 and 5, the process proceeds from step S101 to step S103 to step S104, and the guide voltage Vguide is updated to the output voltage Vout.
In the period T17, a relationship of Vguide = Vout * <Vout is established. 4 and 5, the process proceeds from step S101 to step S103, the guide voltage Vguide is maintained, and the process proceeds to step S105.
| ΔVog |, that is, high response control is performed in a period T19 until the absolute value of the deviation ΔVog becomes larger than the first threshold value ΔVoh and becomes smaller than the second threshold value ΔVol.
The deviation Verror between the target voltage Vout * and the output voltage Vout is obtained by the equation (4).
ＰＩＤ制御の比例項は式（５）となる。 The proportional term of PID control is expressed by equation (5).
ＰＩＤ制御の積分項は式（６）となる。 The integral term for PID control is given by equation (6).
ＰＩＤ制御の微分項は式（７）となる。 The differential term for PID control is given by equation (7).
ＰＩＤ制御の比例項のゲインはＧｐ、積分項のゲインはＧｉ、微分項のゲインはＧｄである。高応答制御を行う場合はこれらのゲイン（Ｇｐ、Ｇｉ、Ｇｄ）の値を大きくする。
例えば、高応答制御では、通常制御のゲイン（Ｇｐ、Ｇｉ、Ｇｄ）の値に対して１０倍の値に設定することで、目標電圧、負荷の変動に対してより早い応答を実現できる。
In the PID control, the proportional term gain is Gp, the integral term gain is Gi, and the differential term gain is Gd. When performing high response control, the values of these gains (Gp, Gi, Gd) are increased.
For example, in the high response control, by setting the value to 10 times the value of the normal control gain (Gp, Gi, Gd), it is possible to realize a faster response to the target voltage and load fluctuations.
図１のＤＣ／ＤＣコンバータ１は、バッテリ２の直流電圧である入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔに昇圧する昇圧チョッパである。この実施の形態１で説明した制御方法は、図１の昇圧チョッパに限定されず、リアクトルを有し、入力電圧Ｖｉｎまたは出力電圧Ｖｏｕｔをスイッチング半導体のオンデューティを調節することで連続変化させることができるＤＣ／ＤＣコンバータであれば、適用することができる。
実施の形態１のＤＣ／ＤＣコンバータ１の制御方法が適用できるＤＣ／ＤＣコンバータの例を図７〜１１に示す。なお、図７〜１１においては、図１における電圧検出部１３を省略している。
A DC /
Examples of the DC / DC converter to which the control method of the DC /
図７のＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は降圧チョッパであり、電圧変換部１１１と制御部１１２から構成される。
図８のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は昇降圧チョッパであり、電圧変換部１２１と制御部１２２から構成される。
図９のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は昇圧チョッパであり、電圧変換部１３１と制御部１３２から構成される。電圧変換部１３１は中間コンデンサＣ８を有し、スイッチング半導体が４直列になっている。リアクトルＬ４に流れる電流がスイッチング周波数の倍となり、リアクトルＬ４のインダクタンス値を小さく設定でき、小型化できるＤＣ／ＤＣコンバータである。
図１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、図９のＤＣ／ＤＣコンバータの降圧型であり、電圧変換部１４１と制御部１４２から構成される。
図１１のＤＣ／ＤＣコンバータ１５０は、図９のＤＣ／ＤＣコンバータの昇降圧型であり、電圧変換部１５１と制御部１５２から構成される。
The DC /
The DC /
The DC /
A DC /
A DC /
実施の形態１においては、出力電圧Ｖｏｕｔを検出し、この出力電圧Ｖｏｕｔを制御するような回路構成の説明を行ったが、入力電圧Ｖｉｎを制御対象とするような回路構成でも同様のことが可能である。
また、本願発明は、電圧変換部の上下アームのスイッチング半導体（例えば、図１のＱ１とＱ２）が相補にスイッチングして、電力を双方向に移動することができるＤＣ／ＤＣコンバータに対しても適用可能である。
また、電圧変換部は入力側と出力側の両方に平滑コンデンサを設ける構成としたが、入力側と出力側のいずれか片方に平滑コンデンサを設ける構成とすることもできる。
In the first embodiment, the circuit configuration in which the output voltage Vout is detected and the output voltage Vout is controlled has been described. However, the same can be applied to the circuit configuration in which the input voltage Vin is controlled. It is.
The present invention is also applied to a DC / DC converter in which switching semiconductors (for example, Q1 and Q2 in FIG. 1) of the upper and lower arms of the voltage conversion unit are switched in a complementary manner so that power can be moved in both directions. Applicable.
In addition, although the voltage converter is configured to provide a smoothing capacitor on both the input side and the output side, it may be configured to provide a smoothing capacitor on either the input side or the output side.
フィードバック制御部３０は、ＰＩＤ制御を用いているが、この実施の形態１の制御方法は、出力電圧Ｖｏｕｔを目標電圧Ｖｏｕｔ＊に追従させる制御で出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊の偏差に対してあるゲインを乗じる制御方法であれば適用することができる。
実施の形態１では、ガイド電圧しきい値を第１しきい値と第２しきい値の２つしか設けていなかったが、さらに多くのガイド電圧しきい値を設けることができる。
また、ＰＩＤ制御のゲインを高応答制御と通常制御の２つの制御モードしか設けていなかったが、さらに多くの制御モードを設けることができる。また、ＰＩＤ制御のゲインを予め決められた値ではなく、ゲインを偏差ΔＶｏｇの絶対値の関数にすることも可能である。
In the first embodiment, only two guide voltage threshold values, the first threshold value and the second threshold value, are provided, but more guide voltage threshold values can be provided.
Moreover, although only two control modes of high response control and normal control have been provided for the gain of PID control, more control modes can be provided. Further, the gain of the PID control may be a function of the absolute value of the deviation ΔVog, instead of a predetermined value.
以上説明したように、実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、電圧変換部と、電圧検出部と、目標電圧と検出電圧の間から逸脱しないように制御対象電圧の予測値であるガイド電圧を演算するガイド電圧演算部と、ガイド電圧と検出電圧との偏差とガイド電圧しきい値との比較により制御モードを決定し、この制御モードから制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、この制御ゲインを用いて、フィードバック制御により電圧変換部を制御する構成である。このため、実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、目標電圧の変動、負荷の変動およびデッドタイムの影響による出力電圧変動に対しても制御が不安定とならないという効果を有する。
As described above, the DC / DC converter according to
また、実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、装置の小型化および変換効率の向上による省エネルギー効果がある。
Further, the DC / DC converter according to
実施の形態２．
実施の形態１では、制御対象電圧の予測値であるガイド電圧を検出電圧と目標電圧の間から逸脱しないように演算していたが、実施の形態２のＤＣ／ＤＣコンバータでは、目標電圧の一次遅れ信号としてガイド電圧を演算する構成としたものである。
In the first embodiment, the guide voltage, which is the predicted value of the control target voltage, is calculated so as not to deviate between the detected voltage and the target voltage. However, in the DC / DC converter of the second embodiment, the primary voltage of the target voltage is calculated. The guide voltage is calculated as the delay signal.
以下、本願発明の実施の形態２の構成、動作について、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である図１２、制御部の構成図である図１３、制御ゲイン設定部の動作フローである図１４、動作説明図である図１５に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。
なお、図１２において、実施の形態１のＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
Hereinafter, regarding the configuration and operation of the second embodiment of the present invention, FIG. 12 is a configuration diagram of a DC / DC converter, FIG. 13 is a configuration diagram of a control unit, FIG. 14 is an operation flow of a control gain setting unit, and FIG. Based on FIG. 15 which is an explanatory diagram, the difference from the first embodiment will be mainly described.
In FIG. 12, the same or corresponding parts as those in FIG. 1, which is the configuration diagram of the DC / DC converter of
まず、図１２、１３に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２００の構成と制御部の構成を説明する。
図１２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２００は、電圧変換部２１１と制御部２１２と電圧検出部２１３から構成され、入力端子に接続されたバッテリ２の直流電圧（入力電圧）Ｖｉｎを、負荷３に要求される直流電圧（出力電圧）Ｖｏｕｔに変換して出力する。
First, the configuration of the DC /
In FIG. 12, the DC /
図１３において、制御部２１２は、制御モード決定部２２０とフィードバック制御部２３０から構成される。制御モード決定部２２０は、ガイド電圧演算部２２１と制御ゲイン設定部２２２とから構成され、電圧検出部２１３で検出した出力電圧Ｖｏｕｔの目標電圧であるＶｏｕｔ＊からガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅを演算し、このガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅからフィードバック制御部２３０へ出力するＰＩＤ制御のゲインを生成する。
In FIG. 13, the
フィードバック制御部２３０は、比較器２３１とＰＩＤ制御部２３２とゲート信号生成部２３３とから構成される。比較器２３１は、出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧Ｖｏｕｔ＊との偏差を求め、ＰＩＤ制御部２３２は、この偏差と制御モード決定部２２０の出力であるＰＩＤ制御のゲイン（Ｇｐ、Ｇｉ、Ｇｄ）から電圧変換部２１１のスイッチング半導体Ｑ１、Ｑ２を制御（ＯＮ／ＯＦＦ）するデューティを演算する。ゲート信号生成部２３３は、このデューティに基づき電圧変換部２１１のスイッチング半導体Ｑ１、Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするゲート信号を生成する。
The
実施の形態２のＤＣ／ＤＣコンバータ２００と実施の形態１のＤＣ／ＤＣコンバータ１の相違点は、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅの演算方法である。図１３において、ガイド電圧演算部２２１は目標電圧Ｖｏｕｔ＊からガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅを演算している。このガイド電圧演算部２２１は一次遅れフィルタを備えている。したがって、ガイド電圧演算部２２１は、入力される目標電圧Ｖｏｕｔ＊の一次遅れ信号をガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅとして、制御ゲイン設定部２２２へ出力する。
なお、ガイド電圧演算部２２１のフィルタは目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対する出力電圧Ｖｏｕｔの伝達関数の時定数に近いものを使用する。このように、ガイド電圧演算部２２１のフィルタに目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対する出力電圧Ｖｏｕｔの伝達関数の時定数に近いものを使用することで、目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対する出力電圧Ｖｏｕｔの変化を予測することができる。
フィルタ処理は、マイクロコンピュータでソフトウェア演算してもよく、ハードウェア回路を使用してもよい。
The difference between the DC /
In addition, the filter of the guide
The filtering process may be performed by software on a microcomputer or a hardware circuit may be used.
実施の形態１のガイド電圧演算部２１では、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅと出力電圧Ｖｏｕｔの偏差ΔＶｏｇを計算していた。しかし、実施の形態２では、このガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅと出力電圧Ｖｏｕｔの偏差ΔＶｏｇの計算を、制御ゲイン設定部２２２で行っている。
The guide
実施の形態２では実施の形態１と異なり、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅはガイド電圧演算部２２１において目標電圧Ｖｏｕｔ＊から一次遅れ信号として生成されるため、図１４の動作フローは制御ゲイン設定部２２２の動作フローである。
In the second embodiment, unlike the first embodiment, the guide voltage Vguide is generated as a first-order lag signal from the target voltage Vout * in the guide
制御ゲイン設定部２２２の動作概要を説明する。
制御ゲイン設定部２２２では、ゲインの小さい通常制御とゲインの大きい高応答制御の２つの制御モードがある。
通常制御時では、目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対する出力電圧（すなわち検出電圧）Ｖｏｕｔの応答が目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対するガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅの応答より遅く、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅと出力電圧Ｖｏｕｔの偏差ΔＶｏｇの絶対値が第１しきい値ΔＶｏｈを超えたときに高応答制御に切り替える。
高応答制御時では、目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対する出力電圧Ｖｏｕｔの応答が目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対するガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅの応答より早いか、高応答制御時に偏差ΔＶｏｇの絶対値が第２しきい値ΔＶｏｌを下回ったときに通常制御に切り替える。
ここで、第１しきい値ΔＶｏｈは、第２しきい値ΔＶｏｌ以上の値とする。第１しきい値ΔＶｏｈと第２しきい値ΔＶｏｌの差がヒステリシスとなる。
An outline of the operation of the control
The control
In the normal control, slower than the response of the guide voltage Vguide the response of the output voltage (i.e. detection voltage) Vout with respect to the target voltage Vout * with respect to the target voltage Vout *, the absolute value of the deviation ΔVog guide voltage Vguide the output voltage Vout is first Switching to high response control when the threshold value ΔVoh is exceeded.
At the time of high-response control, or response of the output voltage Vout with respect to the target voltage Vout * is faster than the response of the guide voltage Vguide respect to the target voltage Vout *, the absolute value of the deviation ΔVog falls below a second threshold ΔVol at high response control Sometimes switch to normal control.
Here, the first threshold value ΔVoh is set to a value equal to or greater than the second threshold value ΔVol. The difference between the first threshold value ΔVoh and the second threshold value ΔVol is hysteresis.
図１４の動作フローを説明する。
動作が開始されると、ステップＳ２０１でガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅと出力電圧Ｖｏｕｔの偏差ΔＶｏｇを計算し、ステップＳ２０２へ進む。
ステップＳ２０２では、現状の制御モードが通常制御か高応答制御かを制御フラグで判定する。通常制御である場合は、ステップＳ２０３へ進む。通常制御でない場合、すなわち高応答制御の場合は、ステップＳ２０６へ進む。
The operation flow of FIG. 14 will be described.
When the operation is started, a deviation ΔVog between the guide voltage Vguide and the output voltage Vout is calculated in step S201, and the process proceeds to step S202.
In step S202, the control flag determines whether the current control mode is normal control or high response control. In the case of normal control, the process proceeds to step S203. If it is not normal control, that is, if it is high response control, the process proceeds to step S206.
ステップＳ２０３では、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは、目標電圧Ｖｏｕｔ＊と出力電圧Ｖｏｕｔの間に存在し、かつガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅと出力電圧Ｖｏｕｔの偏差ΔＶｏｇの絶対値が第１しきい値ΔＶｏｈ以上であるかどうかを判定する。ここで、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは目標電圧Ｖｏｕｔ＊と出力電圧Ｖｏｕｔの間に存在するとは、目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対する出力電圧Ｖｏｕｔの応答が目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対するガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅの応答より遅い場合に相当する。
ステップＳ２０３の条件が成立している場合は、ステップＳ２０４へ進む。
ステップＳ２０４では、制御モードを高応答制御に変更し、ステップＳ２０９へ進む。
ステップＳ２０３の条件が成立しない場合は、ステップＳ２０５へ進む。
ステップＳ２０５では、制御モードは通常制御のままとし、ステップＳ２０９へ進む。
In step S203, the guide voltage Vguide is present between the target voltage Vout * and the output voltage Vout, and whether or not the absolute value of the deviation ΔVog between the guide voltage Vguide and the output voltage Vout is greater than or equal to the first threshold value ΔVoh. judge. Here, the guide voltage Vguide and exists between the target voltage Vout * and the output voltage Vout, the response of the output voltage Vout with respect to the target voltage Vout * is equivalent to the case slower than the response of the guide voltage Vguide respect to the target voltage Vout *.
If the condition of step S203 is satisfied, the process proceeds to step S204.
In step S204, the control mode is changed to high response control, and the process proceeds to step S209.
If the condition in step S203 is not satisfied, the process proceeds to step S205.
In step S205, the control mode remains normal control, and the process proceeds to step S209.
ステップＳ２０６では、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは、目標電圧Ｖｏｕｔ＊と出力電圧Ｖｏｕｔの間に存在せず逸脱しているか、または偏差ΔＶｏｇの絶対値が第２しきい値ΔＶｏｌ以下であるかどうかを判定する。ここで、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは目標電圧Ｖｏｕｔ＊と出力電圧Ｖｏｕｔの間に存在せず逸脱しているとは、目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対する出力電圧Ｖｏｕｔの応答が目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対するガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅの応答より早い場合に相当する。
ステップＳ２０６の条件が成立している場合は、ステップＳ２０７へ進む。
ステップＳ２０７では、制御モードは通常制御のままとし、ステップＳ２０９へ進む。
ステップＳ２０６の条件が成立しない場合は、ステップＳ２０８へ進む。
ステップＳ２０８では、制御モードを高応答制御に変更し、ステップＳ２０９へ進む。
In step S206, it is determined whether the guide voltage Vguide does not exist between the target voltage Vout * and the output voltage Vout and deviates, or whether the absolute value of the deviation ΔVog is equal to or smaller than the second threshold value ΔVol. Here, the guide voltage Vguide deviating absent between the target voltage Vout * and the output voltage Vout, from the response of the guide voltage Vguide response of the output voltage Vout with respect to the target voltage Vout * is with respect to the target voltage Vout * Corresponds to the early case.
If the condition of step S206 is satisfied, the process proceeds to step S207.
In step S207, the control mode remains normal control, and the process proceeds to step S209.
If the condition in step S206 is not satisfied, the process proceeds to step S208.
In step S208, the control mode is changed to high response control, and the process proceeds to step S209.
ステップＳ２０９では、制御モードが通常制御か高応答制御かを判定する。通常制御である場合は、ステップＳ２１０へ進む。通常制御でない場合、すなわち高応答制御の場合は、ステップＳ２１１へ進む。
ステップＳ２１０では、ＰＩＤ制御のゲインを通常制御に対応するゲインを設定して、終了する。
ステップＳ２１１では、ＰＩＤ制御のゲインを高応答制御に対応するゲインを設定して、終了する。
In step S209, it is determined whether the control mode is normal control or high response control. In the case of normal control, the process proceeds to step S210. If it is not normal control, that is, if it is high response control, the process proceeds to step S211.
In step S210, the gain corresponding to the normal control is set as the gain of PID control, and the process ends.
In step S211, the gain corresponding to the high response control is set as the gain of PID control, and the process ends.
図１５は、目標電圧Ｖｏｕｔ＊がステップ状に変化したときの出力電圧Ｖｏｕｔ、目標電圧Ｖｏｕｔ＊およびガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅの変化と、通常制御／高応答制御の関係を表している。制御モードの変化を中心に説明する。なお、出力電圧Ｖｏｕｔは太い一点鎖線で、目標電圧Ｖｏｕｔ＊は太い点線で、ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは細い実線で記載している。 Figure 15 shows the output voltage Vout when the target voltage Vout * is changed stepwise, the variation of the target voltage Vout * and the guide voltage Vguide, the relationship between the normal control / high response control. The description will focus on the change in the control mode. The output voltage Vout is indicated by a thick dashed line, the target voltage Vout * is indicated by a thick dotted line, and the guide voltage Vguide is indicated by a thin solid line.
ガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅは、目標電圧Ｖｏｕｔ＊に対してある時定数を持たせて変化させたものであるため、期間Ｔ２２と期間Ｔ２４がガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅの過渡期間である。
｜ΔＶｏｇ｜が第１しきい値ΔＶｏｈを上回り、第２しきい値ΔＶｏｌを下回るまでの期間Ｔ２６で高応答制御を行う。
また期間Ｔ２４ではＶｇｕｉｄｅ＞Ｖｏｕｔの関係になり、出力電圧Ｖｏｕｔがガイド電圧Ｖｇｕｉｄｅより早く応答している。図１４の動作フローでは、｜ΔＶｏｇ｜の値に関わらずＳ２０２→Ｓ２０３→Ｓ２０５と進み、制御モードは通常制御が保持される。
Since the guide voltage Vguide is changed with a certain time constant with respect to the target voltage Vout * , the period T22 and the period T24 are transient periods of the guide voltage Vguide.
High response control is performed in a period T26 until | ΔVog | exceeds the first threshold value ΔVoh and falls below the second threshold value ΔVol.
In the period T24, the relationship Vguide> Vout is established, and the output voltage Vout responds earlier than the guide voltage Vguide. In the operation flow of FIG. 14, the process proceeds from S202 → S203 → S205 irrespective of the value of | ΔVog |, and the normal control is maintained in the control mode.
図１２のＤＣ／ＤＣコンバータは電圧Ｖｉｎのバッテリの電圧を出力電圧Ｖｏｕｔに昇圧する昇圧チョッパであるが、この実施の形態の制御方法は、図１２の昇圧チョッパに限らず、リアクトルを有し、Ｖｉｎまたは出力電圧Ｖｏｕｔをスイッチング半導体のオンデューティを調節することで連続変化させることができるＤＣ／ＤＣコンバータであれば、適用することができる。例えば、実施の形態１で説明した図７〜図１１のＤＣ／ＤＣコンバータに対して適用できる。 The DC / DC converter of FIG. 12 is a boost chopper that boosts the voltage of the battery at the voltage Vin to the output voltage Vout. However, the control method of this embodiment is not limited to the boost chopper of FIG. 12, and has a reactor. Any DC / DC converter that can continuously change Vin or output voltage Vout by adjusting the on-duty of the switching semiconductor can be applied. For example, the present invention can be applied to the DC / DC converters shown in FIGS. 7 to 11 described in the first embodiment.
実施の形態２では、ガイド電圧演算部は一次遅れフィルタを備えているとして説明したが、一次遅れだけには限定されない。回路方式によって最適なフィルタを適用することができる。
ガイド電圧しきい値を第１しきい値と第２しきい値の２つしか設けていなかったが、さらに多くのガイド電圧しきい値を設けることができる。
また、ＰＩＤ制御のゲインを高応答制御と通常制御の２つの制御モードしか設けていなかったが、さらに多くの制御モードを設けることができる。また、ＰＩＤ制御のゲインを予め決められた値ではなく、ゲインを偏差ΔＶｏｇの絶対値の関数にすることも可能である。
In the second embodiment, the guide voltage calculation unit is described as including a first-order lag filter, but is not limited to the first-order lag. An optimum filter can be applied depending on the circuit system.
Although only two guide voltage threshold values, the first threshold value and the second threshold value, are provided, more guide voltage threshold values can be provided.
Moreover, although only two control modes of high response control and normal control have been provided for the gain of PID control, more control modes can be provided. Further, the gain of the PID control may be a function of the absolute value of the deviation ΔVog, instead of a predetermined value.
以上説明したように、実施の形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバータでは、目標電圧の一次遅れ信号としてガイド電圧を演算する構成としたものである。このため、目標電圧の変動、負荷の変動およびデッドタイムの影響による出力電圧変動に対しても制御が不安定とならないという効果を有する。
また、実施の形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバータでは、より簡単な回路構成とすることができる。
As described above, the DC / DC converter according to
Further, the DC / DC converter according to
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
１，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，２００ ＤＣ／ＤＣコンバータ、
２ バッテリ、３ 負荷、
１１，１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，２１１ 電圧変換部、
１２，１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，２１２ 制御部、
１３，２１３ 電圧検出部、 ２０，２２０ 制御モード決定部、
２１，２２１ ガイド電圧演算部、２２，２２２ 制御ゲイン設定部、
３０，２３０ フィードバック制御部、３１，２３１ 比較器、
３２，２３２ ＰＩＤ制御部、３３，２３３ ゲート信号生成部、
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング半導体、Ｌ１ リアクトル、Ｃ１ 入力平滑コンデンサ、
Ｃ２ 出力平滑コンデンサ。
1,110,120,130,140,150,200 DC / DC converter,
2 battery, 3 load,
11, 111, 121, 131, 141, 151, 211 voltage converter,
12, 112, 122, 132, 142, 152, 212 control unit,
13,213 voltage detection unit, 20,220 control mode determination unit,
21, 221 guide voltage calculation unit, 22, 222 control gain setting unit,
30, 230 feedback control unit, 31,231 comparator,
32,232 PID control unit, 33,233 gate signal generation unit,
Q1, Q2 switching semiconductor, L1 reactor, C1 input smoothing capacitor,
C2 Output smoothing capacitor.
Claims (9)
目標電圧に対する制御対象電圧を検出する電圧検出部と、
前記目標電圧を用いて前記制御対象電圧の予測値であるガイド電圧を演算するガイド電圧演算部と、
前記ガイド電圧と前記電圧検出部が検出した検出電圧と予め設定されたガイド電圧しきい値との比較により制御モードを決定し、前記制御モードから制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、
前記制御ゲインを用いて、前記目標電圧と前記検出電圧との偏差に応じたフィードバック制御により前記電圧変換部を制御するフィードバック制御部と、
を備える構成のＤＣ／ＤＣコンバータ。 A voltage converter that converts the first DC voltage to the second DC voltage;
A voltage detector that detects a control target voltage with respect to a target voltage;
A guide voltage calculation unit that calculates a guide voltage that is a predicted value of the control target voltage using the target voltage;
A control gain setting unit for determining a control mode by comparing the guide voltage with a detection voltage detected by the voltage detection unit and a preset guide voltage threshold, and setting a control gain from the control mode;
A feedback control unit that controls the voltage conversion unit by feedback control according to a deviation between the target voltage and the detection voltage using the control gain;
A DC / DC converter having a configuration comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013063358A JP5813033B2 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | DC / DC converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013063358A JP5813033B2 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | DC / DC converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014192914A JP2014192914A (en) | 2014-10-06 |
| JP5813033B2 true JP5813033B2 (en) | 2015-11-17 |
Family
ID=51838759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013063358A Active JP5813033B2 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | DC / DC converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5813033B2 (en) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5046618B2 (en) * | 2006-11-14 | 2012-10-10 | 新電元工業株式会社 | Switching power supply, switching power supply control method, and switching power supply control program |
| JP5163058B2 (en) * | 2007-11-02 | 2013-03-13 | 株式会社リコー | Buck-boost switching regulator |
| JP2010246294A (en) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Fujitsu Ten Ltd | Power supply circuit and electronic apparatus |
| JP5326786B2 (en) * | 2009-05-11 | 2013-10-30 | トヨタ自動車株式会社 | Voltage converter controller |
-
2013
- 2013-03-26 JP JP2013063358A patent/JP5813033B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014192914A (en) | 2014-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5457559B2 (en) | DC / DC converter | |
| JP5136093B2 (en) | Control device for DC-DC converter | |
| JP2007068290A (en) | Voltage conversion system | |
| JP6962233B2 (en) | In-vehicle DCDC converter | |
| JP6190979B2 (en) | DC / DC converter | |
| CN115378257A (en) | Control system and method of four-switch Buck-Boost converter | |
| JP2013236435A (en) | Buck/boost dc/dc converter | |
| JP6204237B2 (en) | Power converter | |
| JP6444453B2 (en) | Control device and control method for power conversion device | |
| JP5813033B2 (en) | DC / DC converter | |
| JP2011160565A (en) | Switching power supply device | |
| JP5245498B2 (en) | Power assist device | |
| JP5507417B2 (en) | Power supply | |
| JP2015162989A (en) | Boost converter and control method for the same | |
| CN113691137A (en) | Control method for improving dynamic performance of power supply and prolonging input power-down retention time | |
| JP5884345B2 (en) | Resonant power converter | |
| CN107947582B (en) | Voltage conversion device and conveying machine | |
| JP5507416B2 (en) | Power supply | |
| JP6692168B2 (en) | Power storage device having UPS function and method of controlling power storage device having UPS function | |
| JP6197700B2 (en) | Power converter | |
| JP2020108304A (en) | Power converter, power converter control method, and control device | |
| CN116349125A (en) | Control method and device of voltage conversion circuit and electronic equipment | |
| JP7339932B2 (en) | Control device for DCDC converter | |
| JP7035849B2 (en) | Boost converter control method and control device | |
| JP6220634B2 (en) | Power supply |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140930 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150812 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150818 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150915 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5813033 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |