JP2009183080A - Dc−dcコンバータの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】DC−DCコンバータ100の降圧動作時に、第1のスイッチング素子4のオン/オフを制御するための第1のオンデューティD1がデューティの最大値Dmaxを超える場合に、第1のオンデューティD1をデューティの最大値Dmaxに制限するとともに、第2のオンデューティD2を小さくする。
【選択図】図1
Description
(2)本発明によるDC−DCコンバータの制御装置は、入力側のハーフブリッジ回路の上アームを構成する第1スイッチング素子のオン/オフを制御するための第1のオンデューティD1を演算するとともに、出力側のハーフブリッジ回路の上アームを構成する第3スイッチング素子のオン/オフを制御するための第2のオンデューティD2を演算し、DC−DCコンバータの昇圧動作時に、第2のオンデューティD2がデューティの最大値Dmaxを超える場合には、第2のオンデューティD2をデューティの最大値Dmaxに制限するとともに、演算した第1のオンデューティD1を小さくすることを特徴とする。
図1は、第1の実施の形態におけるDC−DCコンバータの制御装置によって制御されるDC−DCコンバータ100を含むシステム構成を示す図である。昇降圧型のDC−DCコンバータ100は、バッテリ1の電圧Vinを昇圧/降圧して、負荷13に供給することができ、また、負荷13側から入力される電圧を昇圧/降圧して、バッテリ1に供給することができる四象限のDC−DCコンバータである。なお、このDC−DCコンバータ100は、例えば、ハイブリッド車両に搭載されて使用される。
(1)
(2)
ただし、VinおよびVoutはそれぞれ、DC−DCコンバータ100の入力電圧および出力電圧、iLはリアクトル3に流れる電流、ioutは負荷13に流れる電流、Lは、リアクトル3のインダクタンス、Coutは、コンデンサ12の容量である。
(3)
ただし、Verrは、過渡状態でのデューティを決定するための因子であり、DC−DCコンバータの出力電圧と電圧指令値の差をなくすために必要なトランジスタのON/OFFの一周期間の平均リアクトル電圧で、トランジスタのON/OFFの一周期間の平均リアクトル電流をiLとすると、等価的に次式(3a)で表される。
(3a)
(4)
(5)
ただし、式(4),(5)を一般式
として示すとき、a〜dは、bがc以下ならa=c、bがd以上ならa=d、それ以外の場合には、a=bであることを示す。
上述した第1の実施の形態では、昇圧動作時に、第2のオンデューティD2がデューティの最大値Dmaxを超えた量に基づいて、第1のオンデューティD1を小さくし、降圧動作時に、第1のオンデューティD1がデューティの最大値Dmaxを超えた量に基づいて、第2のオンデューティD2を小さくする制御を行った。特に、昇圧動作時に、式(4)により、デューティD1を算出するとともに、降圧動作時に、式(8)により、デューティD2を算出した。第2の実施の形態では、第1の実施の形態と異なる方法により、昇圧動作時のデューティD1および降圧動作時のデューティD2を算出する。
(9)
すなわち、デューティD1は、本来の制御値Dmaxから、トランジスタ6の理論上のデューティDが最大値Dmaxを超えた分だけ減算した値を下限値0、上限値Dmaxで制限した値である。デューティD2の値は、第1の実施の形態と同様に、式(5)より算出する。
(10)
すなわち、デューティD2は、本来の制御値Dmaxから、トランジスタ4の理論上のデューティDが最大値Dmaxを超えた分だけ減算した値を下限値0、上限値Dmaxで制限した値である。デューティD1の値は、第1の実施の形態と同様に、式(7)より算出する。
上述した第1および第2の実施の形態では、DC−DCコンバータ100が昇圧動作時のデューティD1,D2、および、降圧動作時のデューティD1,D2を算出するとともに、昇圧動作であるか降圧動作であるかを判定し、判定結果に応じたデューティD1,D2を選択した。第3の実施の形態では、昇圧/降圧の判定を必要としないデューティD1,D2を演算する。
(11)
(12)
ただし、Verrは、過渡状態でのデューティを決定するための因子であり、上式(3a)で表される
(18)
第3の実施の形態では、式(19)および(23)により、デューティD1,D2をそれぞれ算出した。第4の実施の形態では、式(19)および(23)をそれぞれ近似した次式(24),(25)により、デューティD1,D2を算出する。
(24)
(25)
Claims (10)
- 入力側のハーフブリッジ回路の上アームを構成する第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子の他端と接続され、前記入力側のハーフブリッジ回路の下アームを構成する第2スイッチング素子と、出力側のハーフブリッジ回路の上アームを構成する第3スイッチング素子と、前記第2スイッチング素子の他端と接続され、前記出力側のハーフブリッジ回路の下アームを構成する第4スイッチング素子と、前記入力側のハーフブリッジ回路と前記出力側のハーフブリッジ回路との間に設けられるリアクトルとを備え、前記入力側の電圧と前記出力側の電圧との間で電圧変換を行うDC−DCコンバータの制御装置であって、
前記第1のスイッチング素子のオン/オフを制御するための第1のオンデューティD1を演算する第1のオンデューティ演算手段と、
前記第3のスイッチング素子のオン/オフを制御するための第2のオンデューティD2を演算する第2のオンデューティ演算手段と、
前記DC−DCコンバータが昇圧動作であるか、降圧動作であるかを判定する昇降圧判定手段と、
前記昇降圧判定手段によって降圧動作であると判定されている時に、前記第1のオンデューティ演算手段によって演算されるオンデューティD1がデューティの最大値Dmaxを超える場合に、前記第1のオンデューティD1を前記デューティの最大値Dmaxに制限するとともに、前記第2のオンデューティ演算手段によって演算される第2のオンデューティD2を小さくするデューティ制御手段とを備えることを特徴とするDC−DCコンバータの制御装置。 - 請求項1に記載のDC−DCコンバータの制御装置において、
前記デューティ制御手段は、前記第1のオンデューティ演算手段によって演算されるオンデューティD1がデューティの最大値Dmaxを超える量に基づいて、前記第2のオンデューティ演算手段によって演算される第2のオンデューティD2を小さくすることを特徴とするDC−DCコンバータの制御装置。 - 入力側のハーフブリッジ回路の上アームを構成する第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子の他端と接続され、前記入力側のハーフブリッジ回路の下アームを構成する第2スイッチング素子と、出力側のハーフブリッジ回路の上アームを構成する第3スイッチング素子と、前記第2スイッチング素子の他端と接続され、前記出力側のハーフブリッジ回路の下アームを構成する第4スイッチング素子と、前記入力側のハーフブリッジ回路と前記出力側のハーフブリッジ回路との間に設けられるリアクトルとを備え、前記入力側の電圧と前記出力側の電圧との間で電圧変換を行うDC−DCコンバータの制御装置であって、
前記第1のスイッチング素子のオン/オフを制御するための第1のオンデューティD1を演算する第1のオンデューティ演算手段と、
前記第3のスイッチング素子のオン/オフを制御するための第2のオンデューティD2を演算する第2のオンデューティ演算手段と、
前記DC−DCコンバータが昇圧動作であるか、降圧動作であるかを判定する昇降圧判定手段と、
前記昇降圧判定手段によって昇圧動作であると判定されている時に、前記第2のオンデューティ演算手段によって演算されるオンデューティD2がデューティの最大値Dmaxを超える場合に、前記第2のオンデューティD2を前記デューティの最大値Dmaxに制限するとともに、前記第1のオンデューティ演算手段によって演算される第1のオンデューティD1を小さくするデューティ制御手段とを備えることを特徴とするDC−DCコンバータの制御装置。 - 請求項5に記載のDC−DCコンバータの制御装置において、
前記デューティ制御手段は、前記第2のオンデューティ演算手段によって演算されるオンデューティD2がデューティの最大値Dmaxを超える量に基づいて、前記第1のオンデューティ演算手段によって演算される第1のオンデューティD1を小さくすることを特徴とするDC−DCコンバータの制御装置。 - 入力側のハーフブリッジ回路の上アームを構成する第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子の他端と接続され、前記入力側のハーフブリッジ回路の下アームを構成する第2スイッチング素子と、出力側のハーフブリッジ回路の上アームを構成する第3スイッチング素子と、前記第2スイッチング素子の他端と接続され、前記出力側のハーフブリッジ回路の下アームを構成する第4スイッチング素子と、前記入力側のハーフブリッジ回路と前記出力側のハーフブリッジ回路との間に設けられるリアクトルとを備え、前記入力側の電圧と前記出力側の電圧との間で電圧変換を行うDC−DCコンバータの制御装置であって、
前記第1のスイッチング素子のオン/オフを制御するための第1のオンデューティD1を次式(C1)により演算する第1のオンデューティ演算手段と、
前記第3のスイッチング素子のオン/オフを制御するための第2のオンデューティD2を次式(C2)により演算する第2のオンデューティ演算手段とを備えることを特徴とするDC−DCコンバータの制御装置。
(C1)
(C2)
ただし、上式を一般式
として示すとき、a〜dは、bがc以下ならa=c、bがd以上ならa=d、それ以外の場合には、a=bであることを示す。また、Vinは、前記DC−DCコンバータの入力電圧、Voutは、前記DC−DCコンバータの出力電圧をそれぞれ示す。さらに、Verrは、前記リアクトルのインダクタンスをL、前記リアクトルに流れる電流をiLとすると、Verr=L×(diL/dt)で表される値である。 - 入力側のハーフブリッジ回路の上アームを構成する第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子の他端と接続され、前記入力側のハーフブリッジ回路の下アームを構成する第2スイッチング素子と、出力側のハーフブリッジ回路の上アームを構成する第3スイッチング素子と、前記第2スイッチング素子の他端と接続され、前記出力側のハーフブリッジ回路の下アームを構成する第4スイッチング素子と、前記入力側のハーフブリッジ回路と前記出力側のハーフブリッジ回路との間に設けられるリアクトルとを備え、前記入力側の電圧と前記出力側の電圧との間で電圧変換を行うDC−DCコンバータの制御装置であって、
前記第1のスイッチング素子のオン/オフを制御するための第1のオンデューティD1を次式(C3)により演算する第1のオンデューティ演算手段と、
前記第3のスイッチング素子のオン/オフを制御するための第2のオンデューティD2を次式(C4)により演算する第2のオンデューティ演算手段とを備えることを特徴とするDC−DCコンバータの制御装置。
(C3)
(C4)
ただし、上式を一般式
として示すとき、a〜dは、bがc以下ならa=c、bがd以上ならa=d、それ以外の場合には、a=bであることを示す。また、Vinは、前記DC−DCコンバータの入力電圧、Voutは、前記DC−DCコンバータの出力電圧をそれぞれ示す。さらに、Verrは、前記リアクトルのインダクタンスをL、前記リアクトルに流れる電流をiLとすると、Verr×(diL/dt)で表される値である。
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