JP6048323B2 - DCDC converter and power supply device including the DCDC converter - Google Patents
DCDC converter and power supply device including the DCDC converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP6048323B2 JP6048323B2 JP2013124704A JP2013124704A JP6048323B2 JP 6048323 B2 JP6048323 B2 JP 6048323B2 JP 2013124704 A JP2013124704 A JP 2013124704A JP 2013124704 A JP2013124704 A JP 2013124704A JP 6048323 B2 JP6048323 B2 JP 6048323B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- operation amount
- gain
- dcdc converter
- manipulated variable
- proportional
- 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
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
本発明は、PI(Proportional Integral)制御又はPID(Proportional Integral Derivative)制御を用いたDCDCコンバータに関する。 The present invention relates to a DCDC converter using PI (Proportional Integral) control or PID (Proportional Integral Derivative) control.
電源装置では、出力電圧を目標電圧に近づける制御として、PWM(Pulse Width Modulation)制御又はPFM(Pulse Frequency Modulation)制御が行われている。PWM制御では、直流電圧変換回路の一次側回路のスイッチング素子をオンオフさせる時比率の制御が行われ、PFM制御では、スイッチング素子をオンオフさせる周波数の制御が行われる。 In the power supply device, PWM (Pulse Width Modulation) control or PFM (Pulse Frequency Modulation) control is performed as control for bringing the output voltage close to the target voltage. In the PWM control, the control of the time ratio for turning on / off the switching element of the primary side circuit of the DC voltage conversion circuit is performed, and in the PFM control, the control of the frequency for turning on / off the switching element is performed.
この時比率と周波数は、通常、PI制御又はPID制御を行う制御器から出力される操作量に基づいて決定される。この制御器は、出力電圧と目標電圧の誤差又は出力電流と目標電流の誤差に基づいて操作量を生成する。この操作量には、比例要素と積分要素又はこれらに加えて微分要素が含まれている。また、応答性を良くするために、これらの要素に関するゲインが調整されることがある。 The time ratio and frequency are usually determined based on an operation amount output from a controller that performs PI control or PID control. The controller generates an operation amount based on an error between the output voltage and the target voltage or an error between the output current and the target current. This manipulated variable includes a proportional element, an integral element, or a differential element in addition to these. Moreover, in order to improve responsiveness, the gain regarding these elements may be adjusted.
例えば。特許文献1では、出力電流の目標値が小さくなるに従い、積分要素のゲインを大きくする調整を行っている。また、特許文献2では、インダクタンス係数が大きくなると比例要素、積分要素及び微分要素のゲインを大きくする調整を行っている。 For example. In Patent Document 1, adjustment is performed to increase the gain of the integral element as the target value of the output current decreases. In Patent Document 2, adjustment is performed to increase the gains of the proportional element, the integral element, and the differential element as the inductance coefficient increases.
しかしながら、特許文献1に開示されたゲイン調整は、LED(発光ダイオード)用の電源装置を想定したものであり、特許文献2に開示されたゲイン調整は、溶接用の電源装置を想定したものである。従って、これらのゲイン調整を一般的な電源装置に適用しても良好な応答特性を得ることができない。つまり、これらのゲイン調整は、一般的な電源装置に広く用いることができない。 However, the gain adjustment disclosed in Patent Document 1 assumes a power supply device for LED (light emitting diode), and the gain adjustment disclosed in Patent Document 2 assumes a power supply device for welding. is there. Therefore, even if these gain adjustments are applied to a general power supply device, good response characteristics cannot be obtained. That is, these gain adjustments cannot be widely used for general power supply devices.
そこで、本発明は、一般的な電源装置に広く用いることができるゲイン調整方法を提供するものであり、このゲイン調整方法を用いることにより、応答性が良く広範囲な用途に対応可能な電源装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a gain adjustment method that can be widely used for general power supply devices. By using this gain adjustment method, a power supply device that has good response and can be used for a wide range of applications. The purpose is to provide.
本発明に係る第1のDCDCコンバータは、PWM制御によりスイッチング動作の時比率が制御されるDCDCコンバータであって、前記DCDCコンバータの出力電圧と当該出力電圧の目標値に基づいて、又は前記DCDCコンバータの出力電流と当該出力電流の目標値に基づいて操作量を生成する操作量生成手段と、前記操作量生成手段により生成された前記操作量に基づいて前記時比率を決定する時比率生成手段とを備え、前記操作量生成手段は、比例要素、積分要素及び微分要素のうちの1つ又は複数の要素を含んだ前記操作量を生成し、当該操作量に含まれる要素のうちの少なくとも1つの要素に関するゲインを直前に生成した前記操作量に基づいて調整する。 A first DCDC converter according to the present invention is a DCDC converter in which a duty ratio of a switching operation is controlled by PWM control, and is based on an output voltage of the DCDC converter and a target value of the output voltage, or the DCDC converter An operation amount generating means for generating an operation amount based on the output current of the output current and a target value of the output current; a time ratio generating means for determining the time ratio based on the operation amount generated by the operation amount generation means; The manipulated variable generation means generates the manipulated variable including one or more of a proportional element, an integral element, and a derivative element, and at least one of the elements included in the manipulated variable The gain related to the element is adjusted based on the operation amount generated immediately before.
本発明に係る第2のDCDCコンバータは、PFM制御によりスイッチング動作のスイッチング周波数が制御されるDCDCコンバータであって、前記DCDCコンバータの出力電圧と当該出力電圧の目標値に基づいて、又は前記DCDCコンバータの出力電流と当該出力電流の目標値に基づいて操作量を生成する操作量生成手段と、前記操作量生成手段により生成された前記操作量に基づいて前記スイッチング周波数を決定する時比率生成手段とを備え、前記操作量生成手段は、比例要素、積分要素及び微分要素のうちの1つ又は複数の要素を含んだ前記操作量を生成し、当該操作量に含まれる要素のうちの少なくとも1つの要素に関するゲインを直前に生成した前記操作量に基づいて調整する。 A second DCDC converter according to the present invention is a DCDC converter in which a switching frequency of a switching operation is controlled by PFM control, and is based on an output voltage of the DCDC converter and a target value of the output voltage, or the DCDC converter An operation amount generating means for generating an operation amount based on the output current of the output current and a target value of the output current; a time ratio generation means for determining the switching frequency based on the operation amount generated by the operation amount generation means; The manipulated variable generation means generates the manipulated variable including one or more of a proportional element, an integral element, and a derivative element, and at least one of the elements included in the manipulated variable The gain related to the element is adjusted based on the operation amount generated immediately before.
また、本発明に係る電源装置は、上記の第1のDCDCコンバータ又は第2のDCDCコンバータを備える。 A power supply device according to the present invention includes the first DCDC converter or the second DCDC converter.
本発明に係るDCDCコンバータによれば、操作量を生成する際のゲインが直前に生成された操作量に基づいて調整されるように構成されているため、負荷変動、目標値の変更等への応答性が向上する。また、本発明に係る操作量生成手段によれば、自身が生成した操作量に基づいて、その次に操作量を生成するときのゲインが調整されるように構成されているので、簡素な構成で良好なゲイン調整を行うことができる。更に、このゲイン調整は広範囲な電源装置に適用することができる。 According to the DCDC converter according to the present invention, since the gain when generating the operation amount is adjusted based on the operation amount generated immediately before, the load variation, the change of the target value, etc. Responsiveness is improved. Further, according to the operation amount generation means according to the present invention, since the gain when the operation amount is generated next is adjusted based on the operation amount generated by itself, a simple configuration With this, good gain adjustment can be performed. Furthermore, this gain adjustment can be applied to a wide range of power supply devices.
以下、本発明のDCDCコンバータを実施するための形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for implementing a DCDC converter according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明に係るPID制御を、PFM制御を採用した共振型コンバータを例として説明する。図1は、PFM制御を採用した共振型コンバータに於ける制御システム(制御系)を示したブロック線図であり、図2は、PFM制御を採用した共振型コンバータの回路図である。 The PID control according to the present invention will be described using a resonant converter that employs PFM control as an example. FIG. 1 is a block diagram showing a control system (control system) in a resonant converter that employs PFM control, and FIG. 2 is a circuit diagram of the resonant converter that employs PFM control.
図1に示した制御システム(制御系)は、減算器11、PID制御器12、乗算器13、加算器14及びゲイン制御器15により構成されている。この制御システム(制御系)は、図2の制御回路31に組み込まれている。制御回路31は、指令電圧生成回路32から与えられる目標電圧Vtgtと出力電圧Voに基づいて、トランジスタ(FET)Q3、Q4のスイッチング周波数fsw(スイッチング周期Tsw=1/fsw)を制御する。次に、このスイッチング周波数fsw(スイッチング周期Tsw=1/fsw)の制御を詳細に説明する。 The control system (control system) shown in FIG. 1 includes a subtractor 11, a PID controller 12, a multiplier 13, an adder 14, and a gain controller 15. This control system (control system) is incorporated in the control circuit 31 of FIG. The control circuit 31 controls the switching frequency fsw (switching cycle Tsw = 1 / fsw) of the transistors (FETs) Q3 and Q4 based on the target voltage Vtgt and the output voltage Vo given from the command voltage generation circuit 32. Next, the control of the switching frequency fsw (switching cycle Tsw = 1 / fsw) will be described in detail.
減算器11には、目標電圧Vtgtと出力電圧Voが入力される。そして、減算器11は、目標電圧Vtgtから出力電圧Voを減算した値であるVd(=Vtgt−Vo)を出力する。 The subtracter 11 receives the target voltage Vtgt and the output voltage Vo. The subtractor 11 outputs Vd (= Vtgt−Vo) that is a value obtained by subtracting the output voltage Vo from the target voltage Vtgt.
PID制御器12には、減算器11から出力されるVd(=Vtgt−Vo)が入力される。そして、PID制御器12は、Vd(=Vtgt−Vo)に基づいて操作量Uを生成する。PID制御器12により生成された操作量Uは、乗算器13とゲイン制御器15に入力される。ゲイン制御器15は、入力された操作量Uに応じたゲイン定数を出力する。このゲイン定数はPID制御器12に入力され、次にPID制御器12が操作量Uをするときには、このゲイン定数を用いて操作量Uが生成される。つまり、PID制御器12が操作量U生成するときに用いるゲイン定数は、新たな操作量Uが生成される毎に再設定される。本発明に係る操作量生成手段は、このようなPID制御器12とゲイン制御器15により構成されていることを特徴とする。 Vd (= Vtgt−Vo) output from the subtractor 11 is input to the PID controller 12. Then, the PID controller 12 generates an operation amount U based on Vd (= Vtgt−Vo). The operation amount U generated by the PID controller 12 is input to the multiplier 13 and the gain controller 15. The gain controller 15 outputs a gain constant corresponding to the input operation amount U. This gain constant is input to the PID controller 12, and when the PID controller 12 next operates the operation amount U, the operation amount U is generated using this gain constant. That is, the gain constant used when the PID controller 12 generates the operation amount U is reset every time a new operation amount U is generated. The manipulated variable generating means according to the present invention is characterized by comprising such a PID controller 12 and a gain controller 15.
一方、乗算器13に入力された操作量Uには、定数Kaが乗算される。そして、この演算(乗算)により得られた値(Ka・U)が乗算器13から出力され、この値(Ka・U)が加算器14に入力される。加算器14には、更に、最小周期Tminが入力される。加算器14では、乗算器13から出力された値(Ka・U)に最小周期Tminが加算される。そして、この演算(加算)により得られた値(Ka・U+Tmin)が加算器14から出力される。 On the other hand, the manipulated variable U input to the multiplier 13 is multiplied by a constant Ka. Then, the value (Ka · U) obtained by this calculation (multiplication) is output from the multiplier 13, and this value (Ka · U) is input to the adder 14. Further, the minimum period Tmin is input to the adder 14. In the adder 14, the minimum period Tmin is added to the value (Ka · U) output from the multiplier 13. Then, a value (Ka · U + Tmin) obtained by this calculation (addition) is output from the adder 14.
図2に示した共振型コンバータのトランジスタ(FET)Q3、Q4は、加算器14から出力される値(Ka・U+Tmin)のスイッチング周期Tswでオンオフする。 The transistors (FETs) Q3 and Q4 of the resonant converter shown in FIG. 2 are turned on and off at the switching period Tsw of the value (Ka · U + Tmin) output from the adder 14.
次に、PWM制御を採用した場合の制御システム(制御系)を説明する。図3は、PWM制御を採用したコンバータに於ける制御システム(制御系)を示したブロック線図である。 Next, a control system (control system) when the PWM control is employed will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a control system (control system) in a converter that employs PWM control.
図3に示した制御システム(制御系)は、減算器11、PID制御器12、ゲイン制御器15及び乗算器16により構成されている。この制御システム(制御系)おいて、減算器11、PID制御器12及びゲイン制御器15は、図1に示したPFM制御を採用した場合の制御システム(制御系)と同じ処理を行う。つまり、減算器11は、目標電圧Vtgtから出力電圧Voを減算した値であるVd(=Vtgt−Vo)を出力する。PID制御器12は、Vd(=Vtgt−Vo)に基づいて操作量Uを生成する。そして、ゲイン制御器15は、入力された操作量Uに応じたゲイン定数を出力する。 The control system (control system) shown in FIG. 3 includes a subtractor 11, a PID controller 12, a gain controller 15, and a multiplier 16. In this control system (control system), the subtractor 11, the PID controller 12, and the gain controller 15 perform the same processing as the control system (control system) when the PFM control shown in FIG. 1 is adopted. That is, the subtractor 11 outputs Vd (= Vtgt−Vo) that is a value obtained by subtracting the output voltage Vo from the target voltage Vtgt. The PID controller 12 generates an operation amount U based on Vd (= Vtgt−Vo). Then, the gain controller 15 outputs a gain constant corresponding to the input operation amount U.
乗算器16は、PID制御器12により生成された操作量Uに定数Kbを乗算し、この演算(乗算)により得られた値(Ka・U)を出力する。そして、この値(Ka・U)がPWM制御における時比率Dとして用いられる。 The multiplier 16 multiplies the operation amount U generated by the PID controller 12 by a constant Kb, and outputs a value (Ka · U) obtained by this calculation (multiplication). This value (Ka · U) is used as the duty ratio D in the PWM control.
次に、PID制御器12により生成される操作量Uを、図4を参照して説明する。操作量Uは、所定の時間間隔で生成される。図4に示した例では、操作量U(n)の生成から所定の期間が経過した後に、操作量U(n+1)が生成される。尚、図4には示されていないが、操作量U(n)が生成される前に操作量U(n−1)が生成されている。つまり、操作量U(n)は、操作量U(n−1)の生成から所定の期間が経過した後に生成される。 Next, the operation amount U generated by the PID controller 12 will be described with reference to FIG. The operation amount U is generated at predetermined time intervals. In the example shown in FIG. 4, the operation amount U (n + 1) is generated after a predetermined period has elapsed since the operation amount U (n) was generated. Although not shown in FIG. 4, the operation amount U (n−1) is generated before the operation amount U (n) is generated. That is, the operation amount U (n) is generated after a predetermined period has elapsed from the generation of the operation amount U (n−1).
この例では、操作量U(n)は、比例要素P(n)、積分要素I(n)及び微分要素D(n)の総和に対応する。比例要素P(n)は、目標電圧Vtgtと出力電圧Voの誤差であるVd(n)に比例ゲインKpを乗算することにより求められる。積分要素I(n)は、前回の積分要素の値I(n−1)に、誤差Vd(n)と積分ゲインKiを乗算して得られた値(Ki・Vd(n))を加算することにより求められる。微分要素D(n)は、誤差Vd(n)から前回の誤差の値Vd(n−1)を減算して得られた値(Vd(n)−Vd(n−1))に、微分ゲインKdを乗算することにより求められる。従って、操作量U(n)を生成するときには、まず、比例要素P(n)、積分要素I(n)及び微分要素D(n)を求める演算が行われ、その後、これらの総和が求められる。 In this example, the manipulated variable U (n) corresponds to the sum of the proportional element P (n), the integral element I (n), and the differential element D (n). The proportional element P (n) is obtained by multiplying Vd (n), which is an error between the target voltage Vtgt and the output voltage Vo, by a proportional gain Kp. The integral element I (n) adds the value (Ki · Vd (n)) obtained by multiplying the previous integral element value I (n−1) by the error Vd (n) and the integral gain Ki. Is required. The differential element D (n) is obtained by subtracting a differential gain from a value (Vd (n) −Vd (n−1)) obtained by subtracting the previous error value Vd (n−1) from the error Vd (n). It is obtained by multiplying by Kd. Therefore, when generating the manipulated variable U (n), first, an operation for obtaining the proportional element P (n), the integral element I (n), and the differential element D (n) is performed, and then the sum of these is obtained. .
次に操作量を求めるときには、つまり、操作量U(n+1)を求めるときには、そのときの誤差であるVd(n+1)に基づいて、比例要素P(n+1)、積分要素I(n+1)及び微分要素D(n+1)が求められる。つまり、比例要素P(n+1)は、誤差Vd(n+1)に比例ゲインKpを乗算することにより求められる。積分要素I(n+1)は、積分要素I(n)に、誤差Vd(n+1)と積分ゲインKiを乗算して得られた値(Ki・Vd(n+1))を加算することにより求められる。微分要素D(n+1)は、誤差Vd(n+1)から誤差Vd(n)を減算して得られた値(Vd(n+1)−Vd(n))に、微分ゲインKdを乗算することにより求められる。 Next, when the operation amount is obtained, that is, when the operation amount U (n + 1) is obtained, the proportional element P (n + 1), the integral element I (n + 1), and the differential element are based on the error Vd (n + 1) at that time. D (n + 1) is obtained. That is, the proportional element P (n + 1) is obtained by multiplying the error Vd (n + 1) by the proportional gain Kp. The integral element I (n + 1) is obtained by adding a value (Ki · Vd (n + 1)) obtained by multiplying the integral element I (n) by the error Vd (n + 1) and the integral gain Ki. The differential element D (n + 1) is obtained by multiplying the value (Vd (n + 1) −Vd (n)) obtained by subtracting the error Vd (n) from the error Vd (n + 1) by the differential gain Kd. .
尚、比例要素P(n+1)、積分要素I(n+1)及び微分要素D(n+1)を求めるときに使用される比例ゲインKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdは、操作量U(n)に基づいて決定される。つまり、操作量U(n)を求めるときに用いられる比例ゲインKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdは、操作量U(n−1)に基づいて決定され、操作量U(n+1)を求めるときに用いられる比例ゲインKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdは、操作量U(n)に基づいて決定される。 The proportional gain Kp, the integral gain Ki, and the differential gain Kd used when obtaining the proportional element P (n + 1), the integral element I (n + 1), and the derivative element D (n + 1) are based on the manipulated variable U (n). Determined. That is, the proportional gain Kp, the integral gain Ki, and the differential gain Kd used when obtaining the operation amount U (n) are determined based on the operation amount U (n−1), and when the operation amount U (n + 1) is obtained. The proportional gain Kp, the integral gain Ki, and the differential gain Kd used in the above are determined based on the manipulated variable U (n).
次に、比例ゲインKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdを決定するゲイン制御器15の構成を、図5を参照して説明する。この例では、ゲイン制御器15は、比例ゲイン生成器21、積分ゲイン生成器22及び微分ゲイン生成器23により構成されている。比例ゲイン生成器21は、入力された操作量Uに基づいて比例ゲインKpを生成する。積分ゲイン生成器22は、入力された操作量Uに基づいて積分ゲインKiを生成する。微分ゲイン生成器23は、入力された操作量Uに基づいて微分ゲインKdを生成する。 Next, the configuration of the gain controller 15 that determines the proportional gain Kp, the integral gain Ki, and the differential gain Kd will be described with reference to FIG. In this example, the gain controller 15 includes a proportional gain generator 21, an integral gain generator 22, and a differential gain generator 23. The proportional gain generator 21 generates a proportional gain Kp based on the input operation amount U. The integral gain generator 22 generates an integral gain Ki based on the input manipulated variable U. The differential gain generator 23 generates a differential gain Kd based on the input operation amount U.
この例では、2次関数を用いて比例ゲインKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdが生成される。比例ゲインKpは、2次関数Kp=Ap・U2+Bp・U+Cpを用いて生成される。係数Ap、Bp及びCpは、所望の応答性が得られるように設定される。同様に、積分ゲインKiは、2次関数Ki=Ai・U2+Bi・U+Ciを用いて生成され、微分ゲインKdは、2次関数Kd=Ad・U2+Bd・U+Cdを用いて生成される。係数Ai、Bi及びCi並びに係数Ad、Bd及びCdは、所望の応答性が得られるように設定される。尚、この例示では、比例ゲインKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdのそれぞれの値と操作量Uとの関係を、2次関数を用いて設定したが、2次関数より高次の関数、例えば、3次関数や4次関数を用いて設定してもよい。また、1次関数を用いて設定してもよい。 In this example, a proportional gain Kp, an integral gain Ki, and a differential gain Kd are generated using a quadratic function. The proportional gain Kp is generated using a quadratic function Kp = Ap · U 2 + Bp · U + Cp. The coefficients Ap, Bp and Cp are set so as to obtain a desired response. Similarly, the integral gain Ki is generated using a quadratic function Ki = Ai · U 2 + Bi · U + Ci, and the differential gain Kd is generated using a quadratic function Kd = Ad · U 2 + Bd · U + Cd. The coefficients Ai, Bi, and Ci and the coefficients Ad, Bd, and Cd are set so as to obtain a desired response. In this example, the relationship between the values of the proportional gain Kp, the integral gain Ki, and the differential gain Kd and the manipulated variable U is set using a quadratic function, but a higher order function than the quadratic function, for example, You may set using a cubic function or a quartic function. Moreover, you may set using a linear function.
次に、この2次関数の設定方法を、図6を参照して説明する。例えば、操作量Uが0のとき比例ゲインKpがK1になり、操作量UがUmidのとき比例ゲインKpがK2になり、操作量UがUmaxのとき比例ゲインKpがK3になるように比例ゲインKp用の2次関数を設定する場合について説明する。この場合、次の3つの式を満足する係数Ap、Bp及びCpを求め、これらを係数とした2次関数Kp=Ap・U2+Bp・U+Cpを用いて、比例ゲインKpと操作量Uの関係を設定する。
K1=Cp
K2=Ap・Umid2+Bp・Umid+Cp
K3=Ap・Umax2+Bp・Umax+Cp
ここで、Umaxは、操作量Uの最大値であり、Umidは中間値(Umid=Umax/2)である。積分ゲインKi用の2次関数及び微分ゲインKd用の2次関数についても同様に設定することができる。
Next, a method for setting the quadratic function will be described with reference to FIG. For example, the proportional gain Kp is K1 when the manipulated variable U is 0, the proportional gain Kp is K2 when the manipulated variable U is Umid, and the proportional gain Kp is K3 when the manipulated variable U is Umax. A case where a quadratic function for Kp is set will be described. In this case, the coefficients Ap, Bp and Cp satisfying the following three expressions are obtained, and the relationship between the proportional gain Kp and the manipulated variable U is obtained using a quadratic function Kp = Ap · U 2 + Bp · U + Cp using these as coefficients. Set.
K1 = Cp
K2 = Ap · Umid 2 + Bp · Umid + Cp
K3 = Ap · Umax 2 + Bp · Umax + Cp
Here, Umax is the maximum value of the operation amount U, and Umid is an intermediate value (Umid = Umax / 2). The quadratic function for the integral gain Ki and the quadratic function for the differential gain Kd can be set similarly.
尚、比例ゲインKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdは、全て、同じ次数の関数でなくてもよい。例えば、積分ゲインKi用の関数だけを3次関数としてもよい。また、比例ゲインKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdのちのいずれか1つだけを、操作量Uに基づいて変化するように設定し、他の2つは操作量Uに関わらず一定の値になるように設定してもよい。 Note that the proportional gain Kp, the integral gain Ki, and the differential gain Kd may not all be functions of the same order. For example, only the function for the integral gain Ki may be a cubic function. Further, only one of the proportional gain Kp, the integral gain Ki, and the differential gain Kd is set so as to change based on the manipulated variable U, and the other two are set to constant values regardless of the manipulated variable U. You may set so that.
また、図5に示した例では、比例ゲイン生成器21、積分ゲイン生成器22及び微分ゲイン生成器23に、PID制御器12により生成された操作量Uを直接入力しているが、図7に示したように、操作量Uをローパスフィルタ24に入力し、ローパスフィルタ24から出力されるU’を比例ゲイン生成器21、積分ゲイン生成器22及び微分ゲイン生成器23に入力するようにしてもよい。このようにすれば、ノイズ等による操作量Uの変動がゲイン制御器に及ぼす影響を小さくすることができる。 In the example shown in FIG. 5, the manipulated variable U generated by the PID controller 12 is directly input to the proportional gain generator 21, the integral gain generator 22, and the differential gain generator 23. As shown in FIG. 4, the manipulated variable U is input to the low-pass filter 24, and U ′ output from the low-pass filter 24 is input to the proportional gain generator 21, the integral gain generator 22, and the differential gain generator 23. Also good. In this way, it is possible to reduce the influence of fluctuations in the operation amount U due to noise or the like on the gain controller.
また、図5に示した例では、関数を用いて比例ゲインKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdが生成されるが、これらがルックアップテーブルにより生成されるようにしてもよい。つまり、比例ゲイン生成器21、積分ゲイン生成器22及び微分ゲイン生成器23がルックアップテーブルをそれぞれ備え、操作量Uの値に応じて、それらのテーブルから比例ゲインKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdが取り出されるようにしてもよい。 In the example shown in FIG. 5, the proportional gain Kp, the integral gain Ki, and the differential gain Kd are generated using functions, but these may be generated by a lookup table. That is, the proportional gain generator 21, the integral gain generator 22, and the differential gain generator 23 are each provided with a look-up table, and the proportional gain Kp, integral gain Ki, and differential gain are obtained from these tables according to the value of the manipulated variable U. Kd may be taken out.
上述のように、本発明に係るDCDCコンバータは、出力電圧と当該出力電圧の目標値に基づいて、又は出力電流と当該出力電流の目標値に基づいて操作量を生成する操作量生成手段を備えている。つまり、操作量は、出力電圧と当該出力電圧の目標値に基づいて、又は出力電流と当該出力電流の目標値に基づいて生成される。この操作量に基づいて行われるスイッチング制御は、特に限定されることはなく、PFM制御であってもPWM制御であってもよい。 As described above, the DCDC converter according to the present invention includes an operation amount generation unit that generates an operation amount based on the output voltage and the target value of the output voltage or based on the output current and the target value of the output current. ing. That is, the operation amount is generated based on the output voltage and the target value of the output voltage, or based on the output current and the target value of the output current. Switching control performed based on this operation amount is not particularly limited, and may be PFM control or PWM control.
操作量生成手段により生成される操作量には、比例要素、積分要素及び微分要素のうちの1つ又は複数の要素が含まれる。つまり、この操作量に含まれる要素は、特に限定されることはなく、比例要素、積分要素及び微分要素から適宜選択することができる。そして、この操作量に含まれる要素のうちの少なくとも1つの要素に関するゲイン調整が行われる。このゲイン調整が行われる要素は、特に限定されることはなく、操作量に含まれる全ての要素であっても一部の要素であってもよい。例えば、操作量に比例要素と積分要素が含まれている場合には、比例要素と積分要素の双方のゲイン調整を行っても、又は、いずれか一方のゲイン調整を行ってもよい。 The manipulated variable generated by the manipulated variable generating means includes one or more elements among a proportional element, an integral element, and a derivative element. That is, the element included in the manipulated variable is not particularly limited, and can be appropriately selected from a proportional element, an integral element, and a derivative element. Then, gain adjustment is performed on at least one of the elements included in the operation amount. The elements for which the gain adjustment is performed are not particularly limited, and may be all or some of the elements included in the operation amount. For example, when the manipulated variable includes a proportional element and an integral element, the gain adjustment of both the proportional element and the integral element may be performed, or one of the gain adjustments may be performed.
本発明に係るゲイン調整は、直前に生成された操作量に基づいて行われる。つまり、操作量が新たに生成されると、その操作量に応じて操作量を生成する際に用いられるゲインが調整される。そして、次に操作量を生成するときには、このゲイン調整が行われた後のゲインを用いて操作量が生成される。このゲイン調整における操作量とゲインとの対応関係は、例えば、関数やルックアップテーブル等により規定される。但し、これらに限定されることはなく、他の方法で規定されるようにしてもよい。 The gain adjustment according to the present invention is performed based on the operation amount generated immediately before. That is, when an operation amount is newly generated, a gain used when generating the operation amount is adjusted according to the operation amount. Next, when the operation amount is generated, the operation amount is generated using the gain after the gain adjustment. The correspondence between the operation amount and the gain in the gain adjustment is defined by, for example, a function or a lookup table. However, it is not limited to these and may be defined by other methods.
11 減算器
12 PID制御器
13 乗算器
14 加算器
15 ゲイン制御器
16 乗算器
11 Subtractor 12 PID Controller 13 Multiplier 14 Adder 15 Gain Controller 16 Multiplier
Claims (3)
前記DCDCコンバータの出力電圧と当該出力電圧の目標値に基づいて、又は前記DCDCコンバータの出力電流と当該出力電流の目標値に基づいて操作量を生成する操作量生成手段と、
前記操作量生成手段により生成された前記操作量に基づいて前記時比率を決定する時比率生成手段とを備え、
前記操作量生成手段は、比例要素、積分要素及び微分要素のうちの1つ又は複数の要素を含んだ前記操作量を生成し、当該操作量に含まれる要素のうちの少なくとも1つの要素に関するゲインを直前に生成した前記操作量のみに基づいて調整するDCDCコンバータ。 A DCDC converter in which a duty ratio of a switching operation is controlled by PWM control,
An operation amount generating means for generating an operation amount based on an output voltage of the DCDC converter and a target value of the output voltage, or based on an output current of the DCDC converter and a target value of the output current;
A time ratio generating means for determining the time ratio based on the operation amount generated by the operation amount generating means,
The manipulated variable generation means generates the manipulated variable including one or more elements of a proportional element, an integral element, and a derivative element, and gain related to at least one element among the elements included in the manipulated variable Is a DCDC converter that adjusts only based on the operation amount generated immediately before.
前記DCDCコンバータの出力電圧と当該出力電圧の目標値に基づいて、又は前記DCDCコンバータの出力電流と当該出力電流の目標値に基づいて操作量を生成する操作量生成手段と、
前記操作量生成手段により生成された前記操作量に基づいて前記スイッチング周波数を決定する時比率生成手段とを備え、
前記操作量生成手段は、比例要素、積分要素及び微分要素のうちの1つ又は複数の要素を含んだ前記操作量を生成し、当該操作量に含まれる要素のうちの少なくとも1つの要素に関するゲインを直前に生成した前記操作量のみに基づいて調整するDCDCコンバータ。 A DCDC converter in which a switching frequency of a switching operation is controlled by PFM control,
An operation amount generating means for generating an operation amount based on an output voltage of the DCDC converter and a target value of the output voltage, or based on an output current of the DCDC converter and a target value of the output current;
A time ratio generation unit that determines the switching frequency based on the operation amount generated by the operation amount generation unit;
The manipulated variable generation means generates the manipulated variable including one or more elements of a proportional element, an integral element, and a derivative element, and gain related to at least one element among the elements included in the manipulated variable Is a DCDC converter that adjusts only based on the operation amount generated immediately before.
A power supply apparatus comprising the DCDC converter according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013124704A JP6048323B2 (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | DCDC converter and power supply device including the DCDC converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013124704A JP6048323B2 (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | DCDC converter and power supply device including the DCDC converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015002579A JP2015002579A (en) | 2015-01-05 |
JP6048323B2 true JP6048323B2 (en) | 2016-12-21 |
Family
ID=52296815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013124704A Active JP6048323B2 (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | DCDC converter and power supply device including the DCDC converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6048323B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6575176B2 (en) * | 2015-07-02 | 2019-09-18 | Tdk株式会社 | Power supply control device and control method |
KR101736184B1 (en) | 2015-11-03 | 2017-05-16 | 현대오트론 주식회사 | Method and apparatus for driving boost converter for injector |
JP7061548B2 (en) * | 2018-10-04 | 2022-04-28 | 株式会社日立産機システム | Resonant power supply |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006136196A (en) * | 2005-12-16 | 2006-05-25 | Ricoh Co Ltd | Switching power supply |
JP2007174751A (en) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Power supply device and discharge lamp lighting device |
JP2012095442A (en) * | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Daihen Corp | Welding power supply device |
-
2013
- 2013-06-13 JP JP2013124704A patent/JP6048323B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015002579A (en) | 2015-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9654006B2 (en) | Semiconductor device and control method thereof | |
JP5343230B2 (en) | Inverter | |
JP2015515848A5 (en) | ||
KR20130036065A (en) | Buck switch-mode power converter large signal transient response optimizer | |
TWI551020B (en) | Power converter with average current limiting | |
Dhali et al. | Pwm-based sliding mode controller for dc-dc boost converter | |
JP2017169393A (en) | Controller of dc/dc converter and control method | |
TW201239569A (en) | System and method for preventing controller induced pulse skipping at low duty cycle operations | |
JP6048323B2 (en) | DCDC converter and power supply device including the DCDC converter | |
JP2011193548A (en) | Switching power supply circuit | |
JP5808483B2 (en) | Power supply with rectifier protection | |
Goudarzian et al. | Sliding mode current control of a NOCULL converter based on hysteresis modulation method in a wide range of operating conditions | |
Feng et al. | Finite control set model predictive control of AC/DC matrix converter for grid-connected battery energy storage application | |
TWI737082B (en) | Methods and apparatuses of quantum charge modulator for stable control in power converters | |
Goudarzian et al. | Input–output current regulation of Zeta converter using an optimized dual-loop current controller | |
Chincholkar et al. | Design and implementation of an output feedback controller for the Cuk converter | |
TWM454670U (en) | DC-DC converter | |
Goudarzian et al. | Design, analysis, and implementation of an integral terminal reduced‐order sliding mode controller for a self‐lift positive output Luo converter via Filippov's technique considering the effects of parametric resistances | |
Pandey et al. | Investigation of sliding mode control of higher order DC-DC converters | |
JP6354503B2 (en) | Power conversion system | |
JP2014503133A5 (en) | ||
WO2017169686A1 (en) | Voltage conversion device and voltage conversion method | |
Vaghela et al. | Small-signal model of two-phase interleaved coupled inductor-based high step-up gain converter in DCM | |
Maheswari et al. | Design of SVPWM based closed-loop control of voltage source inverter fed induction motor drive with PID controller | |
Reddy et al. | LMI control of conventional boost converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150827 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160530 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160607 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160722 |
|
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: 20161025 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161107 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6048323 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |