JP6410350B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
負荷に対する出力電圧Vおよび出力電流Iを同時に検出するとともに、検出した出力電圧Vおよび出力電流Iを制御手段に供給することにより前記制御手段で、前記負荷が接続された他励式変換装置によるPWM制御のためのデューティ制御を行うように構成した電源装置であって、
前記制御手段は、前記出力電圧Vと前記出力電流Iとの対としての2次元的な関係を表すとともに、目的とする2次元出力特性と交差し、かつデューティを一定に固定し、負荷抵抗を零から無限大まで変化させた場合に得られる前記出力電圧Vおよび前記出力電流Iの2次元的な関係を表すネイティブ特性曲線を使用し、前記2次元出力特性の形状から一意に定まるアトラクタ関数Rに、検出した前記出力電圧Vおよび前記出力電流Iを同時に代入し、得られた前記アトラクタ関数Rの正負の符号から、前記アトラクタ関数R=0の場合である境界線に集まる方向に前記PWM制御のためのデューティを一定時間ごとに増減させ、所定の前記2次元出力特性をまたぐように動的制御を行うプログラムにより機能することを特徴とする電源装置にある。
第1の態様に記載する電源装置において、
基準電圧V0に対する前記出力電圧Vの差および基準電流I0に対する前記出力電流Iの差の両方が負であるときのみ、前記デューティを1デジットアップさせ、それ以外はすべて1デジットダウンさせる制御を前記一定時間ごとに実施することで、前記2次元出力特性が箱型2次元定電圧・定電流出力特性となるようにしたことを特徴とする電源装置にある。
第1の態様に記載する電源装置において、
前記アトラクタ関数Rが1次式で表されるアトラクタ関数R=V0I+I0V−V0I0 であり、R>0の場合には、デューティ制御において1デジットダウンさせ、R<0の場合には、デューティ制御において1デジットアップさせ、さらにR=0の場合には、直前の状態を継続するという制御を、前記一定時間ごとに実施することで得られた前記2次元出力特性が、直線的傾斜電圧特性であることを特徴とする電源装置にある。
第1の態様に記載する電源装置において、
前記制御手段による制御により生成された前記2次元出力特性が、所定の電流以下では定電圧特性を示し、前記電流を超える範囲では、電流増加とともに電圧が低下する定電圧・傾斜電圧特性であることを特徴とする電源装置にある。
必要な出力特性の式を変形し、左辺−右辺=0として整理し、アトラクタ関数R=I0V+V0I−V0I0を作る。そして、R>0の場合には、PWM制御のデューティを1デジット(0.25%)ダウンし、R<0の場合には、1デジット(0.25%)アップし、R=0の場合には、何もしない、という処理を一定時間T1ごとCPU9に行わせると、どこからスタートしても、どんな負荷抵抗であっても、出力動作点はラインアトラクタに向かい、その後負荷が変動しても±1デジットの誤差で、出力電圧V=−V0/I0(I−I0)の線上を跨ぎアップ・ダウンを繰り返す。出力電圧Vは負荷電流の増加とともに直線的に減少し、出力電流Iは短絡時に基準電流I0でリミットされる特性が必要なとき用いられる。この場合、従来行われていた負荷直列抵抗は不要になる。
アトラクタ関数RをR=V/V0+(I/I0)2−2I/I0とし、R>0の場合、ダウン、R<の場合アップ、R=0の場合には何もしない、という処理をすることで、動作点は放物線形状のカーブドアトラクタに集まって、放物線型出力特性を得ることが出来る。
アトラクタ関数RをR=VI−P0(ただし、P0は基準電力)とし、R>0の場合、ダウン、R<0の場合、アップの処理をすることで双曲線型出力特性が得られる。これは、出力電力を一定に保ちたい場合に用いられる。
これは、図8に示すような2次元出力特性であるが、図5に示す傾斜型出力アトラクタを単独に用いることで生成し得る。
これは、図9に示すような2次元出力特性であるが、図4(c)に示す箱型出力アトラクタを単独に用いることで生成し得る。すなわち、表2の「A・NOR・B」に従う処置を、一定時間T1ごとにCPU9でデューティを1デジット上下することで実現される。
これは、図10に示すような2次元出力特性であるが、図4(c)に示す箱型出力アトラクタと図7の双曲線型出力アトラクタとを組み合わせることにより生成し得る。すなわち、箱型出力アトラクタの図4(c)中の右上の角部(定電圧特性と定電流特性曲線とが交差する領域)を図7の双曲線型出力アトラクタを使用して置き換えたものである。
I 出力電流
V0 基準電圧
I0 基準電流
I,II 負荷
Tr 電界効果トランジスタ
1 昇圧トランス
2 整流倍圧回路
3 電圧検出回路
5 主制御装置
6 電流検出回路
9 CPU
10 PWM信号生成部
Claims (4)
- 負荷に対する出力電圧Vおよび出力電流Iを同時に検出するとともに、検出した出力電圧Vおよび出力電流Iを制御手段に供給することにより前記制御手段で、前記負荷が接続された他励式変換装置によるPWM制御のためのデューティ制御を行うように構成した電源装置であって、
前記制御手段は、前記出力電圧Vと前記出力電流Iとの対としての2次元的な関係を表すとともに、目的とする2次元出力特性と交差し、かつデューティを一定に固定し、負荷抵抗を零から無限大まで変化させた場合に得られる前記出力電圧Vおよび前記出力電流Iの2次元的な関係を表すネイティブ特性曲線を使用し、前記2次元出力特性の形状から一意に定まるアトラクタ関数Rに、検出した前記出力電圧Vおよび前記出力電流Iを同時に代入し、得られた前記アトラクタ関数Rの正負の符号から、前記アトラクタ関数R=0の場合である境界線に集まる方向に前記PWM制御のためのデューティを一定時間ごとに増減させ、所定の前記2次元出力特性をまたぐように動的制御を行うプログラムにより機能することを特徴とする電源装置。 - 請求項1に記載する電源装置において、
基準電圧V0に対する前記出力電圧Vの差および基準電流I0に対する前記出力電流Iの差の両方が負であるときのみ、前記デューティを1デジットアップさせ、それ以外はすべて1デジットダウンさせる制御を前記一定時間ごとに実施することで、前記2次元出力特性が箱型2次元定電圧・定電流出力特性となるようにしたことを特徴とする電源装置。 - 請求項1に記載する電源装置において、
前記アトラクタ関数Rが1次式で表されるアトラクタ関数R=V0I+I0V−V0I0 であり、R>0の場合には、デューティ制御において1デジットダウンさせ、R<0の場合には、デューティ制御において1デジットアップさせ、さらにR=0の場合には、直前の状態を継続するという制御を、前記一定時間ごとに実施することで得られた前記2次元出力特性が、直線的傾斜電圧特性であることを特徴とする電源装置。 - 請求項1に記載する電源装置において、
前記制御手段による制御により生成された前記2次元出力特性が、所定の電流以下では定電圧特性を示し、前記電流を超える範囲では、電流増加とともに電圧が低下する定電圧・傾斜電圧特性であることを特徴とする電源装置。
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