JP6909052B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る電力変換システム10の構成図である。電力変換システム10は、蓄電池100から供給される直流電圧を昇圧して、第1出力端子Tout1及び第2出力端子Tout2に接続された給電対象としての機器に電力を供給する。機器としては、例えば、車載機器や、蓄電池100以外の蓄電装置である。
Vt=Lm×(ΔIM/Δt) … (1)
Lmは、励磁インダクタンスLmであり、図1では、第3コイル33に並列接続される態様で励磁インダクタンスLmを示す。ΔIM/Δtは、励磁電流IMの時間変化を示す。
ET1は、Aモードでの二次巻線電圧Vtと第1スイッチQ1が単独でオンする期間との積を示す。ET3は、Cモードでの二次巻線電圧Vtと第2スイッチQ2が単独でオンする期間との積を示す。なお、ET2,ET4はBモードでのET積を示し、理想的には、二次巻線電圧Vtが0となるため、0となる。
IH1=(IH1tr+DC)=IL/N−Ibc … (3)
IH2=(IH2tr+DC)=IL/N+Ibc … (4)
DCはオフセット誤差を示す。IH1trはオフセット誤差DCがないと仮定した場合の第1電流IH1を示し、IH2trはオフセット誤差DCがあると仮定した場合の第2電流IH2を示す。Nはトランス30の巻数比であり、二次側の巻数を分子とし、一次側の巻数を分母とする値である。
Ibc=(IH2−IH1)/2 … (5)
第1電流IH1が第2電流IH2よりも大きい場合、偏磁電流Ibcは、マイナスとなり、トランス30のET積の収支がマイナス側に偏っていることを示す。一方、第2電流IH2が第1電流IH1よりも大きい場合、偏磁電流Ibcは、プラスとなり、トランス30のET積の収支がプラス側に偏っていることを示す。
図2の推定部73は、第1電流IH1と第2電流IH2との偏差を算出して出力してもよい。この場合、PI制御部102は、算出された偏差を0にフィードバック制御するための操作量として、第1補正値Dbias1を算出すればよい。
第2実施形態では、第1実施形態と異なる構成を中心に説明する。
この第3実施形態では、第1実施形態と異なる構成を中心に説明する。
Vt(Aoff)=VHr+Vf1+Vf4 … (6)
Vt(Aoff)は、Aモードにおいて、第3及び第6スイッチQ3,Q6を共にオフさせた場合の二次巻線電圧Vtである。Vf1,Vf4は、第1及び第4還流ダイオードD1,D4の順方向電圧である。
Vt(Aon)=VHr+Vrom3+Vrom6 … (7)
Vt(Aon)は、Aモードにおいて、第3及び第6スイッチQ3,Q6を共にオンさせた場合の二次巻線電圧Vtである。Vrom3,Vrom6は、第3及び第6スイッチQ3,Q6に電流が流れる場合のオン抵抗の電圧降下分である。電圧降下分Vrom3,Vrom6は、順方向電圧Vf1,Vf4よりも小さい。
Vt(Coff)=VHr+Vf2+Vf3 … (8)
Vt(Con)=VHr+Vrom4+Vrom5 … (9)
Vt(Coff)は、Cモードにおいて、第4及び第5スイッチQ4,Q5を共にオフさせた場合の二次巻線電圧Vtである。Vf2,Vf3は、第2及び第3還流ダイオードD2,D3の順方向電圧である。Vt(Con)は、Cモードにおいて、第4及び第5スイッチQ4,Q5を共にオンさせた場合の二次巻線電圧Vtである。Vrom4,Vrom5は、第4及び第5スイッチQ4,Q5に電流が流れる場合のオン抵抗の電圧降下分である。電圧降下分Vrom4,Vrom5は、順方向電圧Vf2,Vf3よりも小さい。
第3実施形態において、第3〜第6スイッチQ3〜Q6のオン期間の調整をBモードで実施してもよい。第1及び第2スイッチQ1,Q2が共にオンするBモードにおいても、二次巻線電圧Vtは厳密には0とならず、第2回路50には電流が流れている。そのため、Bモードにおいても、第3〜第6スイッチQ3〜Q6の各オン期間を調整することで、二次巻線電圧Vtを調整することができる。
この第4実施形態では、第1実施形態と異なる構成を中心に説明する。
ΔTaq=Taq1−Taq2 … (10)
ステップS52が期間差算出部に相当する。
ΔI/Δt=(VBr−VHr/N)/Li … (11)
Nはトランス30の巻数比を示す。ステップS53が傾き算出部に相当する。
IH2es=IH2+(ΔI/Δt)×ΔTaq … (12)
IH2esが第2電流IH2の推定値を示す。ステップS54が電流算出部に相当する。
第2取得時期Taq2での第1電流IH1の推定値を算出するものであってもよい。この場合、ステップS54において、ステップS52で算出した取得時間の差ΔTaqと、ステップS53で算出した第1電流IH1の傾き(ΔI/Δt)とに基づいて第2取得時期Taq2での第1電流IH1の推定値を算出すればよい。
第1回路40を、センタータップ型の電流型回路に代えて、フルブリッジ型の電流型回路により構成してもよい。図17は、変形例としての電力変換システム10を示す図である。第1回路40は、第7スイッチQ7のソースと第9スイッチQ9のドレインとを直列接続した第3レグ、及び第8スイッチQ8のソースと第10スイッチQ10のドレインとを直列接続した第4レグを備えている。第3レグ及び第4レグは、第1及び第2低圧配線LL1,LL2の間に並列接続されている。また、第7スイッチQ7と第9スイッチQ9との接続点は、第4コイル34の第1端に接続されており、第8スイッチQ8と第10スイッチQ10との接続点は、第4コイル34の第2端に接続されている。
Claims (10)
- トランス(30)と、
第1入力側スイッチ部(Q1,Q7,Q10)及び第2入力側スイッチ部(Q2,Q8,Q9)のオン・オフを切り替えることで直流電流を交流電流に変換して前記トランスの一次側コイル(31,32,34)に流す電流型の第1回路(40)と、
前記トランスの二次側コイル(33)の交流電圧を直流電圧に変換する電圧型の第2回路(50)と、
前記第1回路又は前記第2回路に流れる電流を検出する電流センサ(13,14)と、を備える電力変換装置(10)に適用され、
前記第1入力側スイッチ部が単独でオンされることにより、前記二次側コイルに正の電圧が発生する正電圧期間における前記電流センサの検出値を第1電流として取得する第1取得部と、
前記第2入力側スイッチ部が単独でオンされることにより、前記二次側コイルに負の電圧が発生する負電圧期間における前記電流センサの検出値を第2電流として取得する第2取得部と、
前記第1電流と前記第2電流との差分に基づいて、前記トランスに流れる励磁電流の偏りを示す偏磁量を推定する推定部と、
推定された前記偏磁量に基づいて、前記トランスの偏磁を抑制すべく、前記第1回路又は前記第2回路の駆動態様を変更する処理である抑制処理を行う抑制部と、を備え、
前記第1取得部は、前記正電圧期間の内、前記第2入力側スイッチ部がターンオフしてから第1期間の経過後に前記電流センサの検出値を前記第1電流として取得し、
前記第2取得部は、前記負電圧期間の内、前記第1入力側スイッチ部がターンオフしてから第2期間の経過後に前記電流センサの検出値を前記第2電流として取得し、
前記電流センサの検出値の傾きを算出する傾き算出部と、
前記第1期間と前記第2期間との差である期間差、前記傾き算出部により算出された前記傾き及び前記第2取得部により取得された前記第2電流に基づいて、前記第2入力側スイッチ部がターンオフしてから前記第1期間の経過タイミングでの前記第2電流の推定値を算出する電流算出部と、を備え、
前記推定部は、前記電流算出部により算出された前記第2電流の推定値と、前記第1電流とに基づいて、前記偏磁量を推定する、制御装置(60)。 - トランス(30)と、
第1入力側スイッチ部(Q1,Q7,Q10)及び第2入力側スイッチ部(Q2,Q8,Q9)のオン・オフを切り替えることで直流電流を交流電流に変換して前記トランスの一次側コイル(31,32,34)に流す電流型の第1回路(40)と、
前記トランスの二次側コイル(33)の交流電圧を直流電圧に変換する電圧型の第2回路(50)と、
前記第1回路又は前記第2回路に流れる電流を検出する電流センサ(13,14)と、を備える電力変換装置(10)に適用され、
前記第1入力側スイッチ部が単独でオンされることにより、前記二次側コイルに正の電圧が発生する正電圧期間における前記電流センサの検出値を第1電流として取得する第1取得部と、
前記第2入力側スイッチ部が単独でオンされることにより、前記二次側コイルに負の電圧が発生する負電圧期間における前記電流センサの検出値を第2電流として取得する第2取得部と、
前記第1電流と前記第2電流との差分に基づいて、前記トランスに流れる励磁電流の偏りを示す偏磁量を推定する推定部と、
推定された前記偏磁量に基づいて、前記トランスの偏磁を抑制すべく、前記第1回路又は前記第2回路の駆動態様を変更する処理である抑制処理を行う抑制部と、を備え、
前記第1取得部は、前記正電圧期間の内、前記第2入力側スイッチ部がターンオフしてから第1期間の経過後に前記電流センサの検出値を前記第1電流として取得し、
前記第2取得部は、前記負電圧期間の内、前記第1入力側スイッチ部がターンオフしてから第2期間の経過後に前記電流センサの検出値を前記第2電流として取得し、
前記電流センサの検出値の傾きを算出する傾き算出部と、
前記第1期間と前記第2期間との差である期間差、前記傾き算出部により算出された前記傾き及び前記第1取得部により取得された前記第1電流に基づいて、前記第1入力側スイッチ部がターンオフしてから前記第2期間の経過タイミングでの前記第1電流の推定値を算出する電流算出部と、を備え、
前記推定部は、前記電流算出部により算出された前記第1電流の推定値と、前記第2電流とに基づいて、前記偏磁量を推定する、制御装置(60)。 - トランス(30)と、
第1入力側スイッチ部(Q1,Q7,Q10)及び第2入力側スイッチ部(Q2,Q8,Q9)のオン・オフを切り替えることで直流電流を交流電流に変換して前記トランスの一次側コイル(31,32,34)に流す電流型の第1回路(40)と、
第1出力側スイッチ部(Q3,Q6)及び第2出力側スイッチ部(Q4,Q5)のオン・オフを切り替えることで前記トランスの二次側コイル(33)の交流電圧を直流電圧に変換する電圧型の第2回路(50)と、
前記第1回路又は前記第2回路に流れる電流を検出する電流センサ(13,14)と、を備える電力変換装置(10)に適用され、
前記第1入力側スイッチ部が単独でオンされることにより、前記二次側コイルに正の電圧が発生する正電圧期間における前記電流センサの検出値を第1電流として取得する第1取得部と、
前記第2入力側スイッチ部が単独でオンされることにより、前記二次側コイルに負の電圧が発生する負電圧期間における前記電流センサの検出値を第2電流として取得する第2取得部と、
前記第1電流と前記第2電流との差分に基づいて、前記トランスに流れる励磁電流の偏りを示す偏磁量を推定する推定部と、
推定された前記偏磁量に基づいて、前記トランスの偏磁を抑制すべく、前記第2回路の駆動態様を変更する処理である抑制処理を行う抑制部と、を備え、
前記抑制部は、前記抑制処理として、推定された前記偏磁量に基づいて、前記第1入力側スイッチ部、前記第2入力側スイッチ部、前記第1出力側スイッチ部及び前記第2出力側スイッチ部のうち、前記第1出力側スイッチ部及び前記第2出力側スイッチ部の少なくとも一方のオン期間を調整する処理を行う、制御装置(60)。 - 前記抑制部は、前記抑制処理として、推定された前記偏磁量に基づいて、前記第1入力側スイッチ部及び前記第2入力側スイッチ部のうち少なくとも一方のオン期間を調整する処理を行う、請求項1又は2に記載の制御装置。
- 前記第1回路又は前記第2回路に流れる電流が所定値となるよう前記第1入力側スイッチ部及び前記第2入力側スイッチ部のオン期間を設定する平均電流モード制御を実施する平均電流モード制御部(64)を備え、
前記抑制部は、推定された前記偏磁量に基づいて前記平均電流モード制御部により設定された前記オン期間を調整する請求項4に記載の制御装置。 - 前記第1回路に流れる電流のピーク値に基づいて、前記第1入力側スイッチ部及び前記第2入力側スイッチ部のオフタイミングを設定するピーク電流モード制御を実施するピーク電流モード制御部(67,68)を備え、
前記抑制部は、推定された前記偏磁量に基づいて、前記ピーク電流モード制御部により設定された前記オフタイミングを遅延補正することにより、前記オン期間を調整する、請求項4に記載の制御装置。 - 前記抑制部は、推定された前記偏磁量に基づいて前記オフタイミングの遅延補正量を算出し、算出した前記遅延補正量の符号に応じて、前記第1入力側スイッチ部のオフタイミング、又は前記第2入力側スイッチ部のオフタイミングのいずれかを遅延補正する、請求項6に記載の制御装置。
- 前記第1入力側スイッチ部の1スイッチング周期と、前記第2入力側スイッチ部の1スイッチング周期とが同じ周期に設定されており、
前記第1入力側スイッチ部がオンする期間の開始タイミングと、前記第2入力側スイッチ部がオンする期間の開始タイミングとが前記1スイッチング周期の1/2だけずらされており、
前記第1取得部による前記第1電流の取得タイミングと、前記第2取得部による前記第2電流の取得タイミングとが前記1スイッチング周期の1/2だけずらされている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記第1取得部は、前記正電圧期間の内、前記第2入力側スイッチ部がターンオフしてから第1期間の経過後に前記電流センサの検出値を前記第1電流として取得し、
前記第2取得部は、前記負電圧期間の内、前記第1入力側スイッチ部がターンオフしてから第2期間の経過後に前記電流センサの検出値を前記第2電流として取得する、請求項3に記載の制御装置。 - 前記電流センサ(14)は、前記第2回路に流れる電流を検出する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の制御装置。
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