JP5954256B2 - 制御方法 - Google Patents
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Description
そこで、通常はロバスト性が高いピーク電流制御を行い、目標電流が小さくなったときに応答性が高いPI制御に切り替え、目標電流が元の大きさに戻ったときにPI制御からピーク電流制御に切り替えることが考えられる。
図1に示す絶縁型DC−DCコンバータ1は、例えば、車載バッテリを充電するための充電器であって、外部から入力される目標電流に応じた出力電流を車載バッテリに供給する。また、絶縁型DC−DCコンバータ1は、コンデンサ2と、スイッチング素子3〜6と、トランス7と、整流回路8と、平滑回路9と、制御回路10と、電圧検出部11、12と、電流検出部13とを備える。なお、スイッチング素子3〜6は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)に限らず、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やバイポーラトランジスタなどでもよい。
平滑回路9は、インダクタ18と、コンデンサ19とを備える。
制御回路10は、入力電圧Vin、出力電圧Vout、及び出力電流ILを用いて、ピーク電流制御(PCMC:peak current mode control)やPI(P:Proportional、I:Integral)制御を行う。また、制御回路10は、ピーク電流制御やPI制御を行うことによって制御信号S1〜S4のそれぞれのデューティ比を調整し出力電流ILを制御する。例えば、制御回路10は、ピーク電流制御時、D1=1/Vin{L×(Itgt−IL)/m×T+2×Vout}−D0を計算することにより、次回の制御周期における制御信号S1〜S4のデューティ比D1を求める。なお、Lはインダクタ18のインダクタンス値を示し、Itgtは次回の制御周期の目標電流を示し、mは制御周期を示し、Tはスイッチング周期を示し、D0は今回の制御周期における制御信号S1〜S4のデューティ比を示している。また、例えば、制御回路10は、PI制御時、D1=Kp×ΔIL+Ki×ΣΔILを計算することにより、次回の制御周期における制御信号S1〜S4のデューティ比D1を求める。なお、ΔILは今回の制御周期の目標電流Itgtと出力電流ILとの差分を示し、Kpは比例制御項の係数を示し、Kiは積分制御項の係数を示している。また、制御回路10は、例えば、目標電流Itgtが大きく出力電流ILがゼロよりも大きい値で変動する連続モードのときにピーク電流制御を行い、目標電流Itgtが小さく出力電流ILがゼロになる期間を含んで変動する不連続モードのときにPI制御を行う。また、制御回路10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)、PLD(Programmable Logic Device)などに構成され、不図示の記憶部に記憶されているプログラムをCPU、プログラマブルなデバイス、又はPLDなどが読み出して実行することにより、制御回路10の動作が実現される。
まず、制御回路10は、充電開始の指示が入力されると(S11:Yes)、PI制御を行うか否かを判断する(S12)。例えば、制御回路10は、出力電流ILが閾値以下である場合、PI制御を行うと判断し、出力電流が閾値よりも大きい場合、ピーク電流制御を行うと判断する。
また、制御回路10は、ピーク電流制御に切り替えると判断すると(S26:Yes)、S16〜S19を実行する。
2 コンデンサ
3〜6 スイッチング素子
7 トランス
8 整流回路
9 平滑回路
10 制御回路
11、12 電圧検出部
13 電流検出部
14〜17 ダイオード
18 インダクタ
19 コンデンサ
Claims (2)
- スイッチング素子を備える絶縁型DC−DCコンバータの制御方法において、
前記絶縁型DC−DCコンバータの出力電流と目標電流との差分がゼロになるように、比例制御と積分制御を行うことにより、前記出力電流を制御するPI制御から、今回の制御周期の前記出力電流から次回の制御周期の目標電流までの前記出力電流の変化を用いて、前記スイッチング素子の制御信号のデューティ比を調整することにより、次回の制御周期の前記出力電流を制御するピーク電流制御に切り替える際、前記PI制御で求められた前記制御信号のデューティ比と前記ピーク電流制御で求められる前記制御信号のデューティ比との差分を、前記ピーク電流制御で求められる前記制御信号のデューティ比に加算し、その加算後のデューティ比の制御信号により、前記スイッチング素子を制御する、
または、
前記ピーク電流制御から前記PI制御に切り替える際、PI制御で設定される今回の制御周期の目標電流を、前記ピーク電流制御で制御された前回の制御周期の出力電流に置き換え、その置き換え後の目標電流を用いて、前記スイッチング素子を制御する
ことを特徴とする制御方法。 - 複数のスイッチング素子を備え、それらスイッチング素子がそれぞれオン、オフすることにより、入力される直流電力を交流電力に変換するフルブリッジ回路と、
前記フルブリッジ回路により変換された交流電力を1次コイルから2次コイルに伝えるトランスと、
前記トランスの2次コイルに伝わった交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路により整流された電力を平滑する平滑回路と、
前記平滑回路から出力される電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部から出力される電流を用いて、前記複数のスイッチング素子のオン、オフを制御する制御信号を出力する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記平滑回路の出力電流と目標電流との差分がゼロになるように、比例御と積分制御を行うことにより、前記出力電流を制御するPI制御から、今回の制御周期の前記出力電流から次回の制御周期の目標電流までの前記出力電流の変化を用いて、前記制御信号のデューティ比を調整することにより、次回の制御周期の前記出力電流を制御するピーク電流制御に切り替える際、前記PI制御で求められた前記制御信号のデューティ比と前記ピーク電流制御で求められる前記制御信号のデューティ比との差分を、前記ピーク電流制御で求められる前記制御信号のデューティ比に加算する、
または、
前記ピーク電流制御から前記PI制御に切り替える際、前記PI制御で設定される今回の制御周期の目標電流を、前記ピーク電流制御で制御された前回の制御周期の出力電流に置き換える
ことを特徴とする絶縁型DC−DCコンバータ。
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