JP2011024294A - Control circuit of power conversion circuit and power conversion equipment including the control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換回路の制御回路、この制御回路を備えた電力変換装置、この制御回路を実現するためのプログラム、および、このプログラムを記録した記録媒体に関する。 The present invention relates to a control circuit for a power conversion circuit, a power conversion device including the control circuit, a program for realizing the control circuit, and a recording medium on which the program is recorded.
従来、太陽電池などの直流電源から入力される直流電圧を昇圧し、一定の電圧に制御して負荷に出力するDC/DCコンバータ装置が開発されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a DC / DC converter device that boosts a DC voltage input from a DC power source such as a solar cell, controls the voltage to a constant voltage, and outputs it to a load has been developed.
DC/DCコンバータ装置においては、出力側に設けられた出力電圧センサによって出力電圧が検出され、検出された出力電圧が目標電圧となるように制御されている。また、DC/DCコンバータ装置においては、負荷に過電圧が出力されないように、検出された出力電圧が異常電圧となった場合に運転を停止するための手段が設けられている。 In the DC / DC converter device, an output voltage is detected by an output voltage sensor provided on the output side, and the detected output voltage is controlled to be a target voltage. The DC / DC converter device is provided with means for stopping the operation when the detected output voltage becomes an abnormal voltage so that an overvoltage is not output to the load.
出力電圧センサにより検出された電圧に基づいて運転停止の判断を行なうためには、出力電圧センサが正常であることが前提となる。すなわち、出力電圧センサが異常の場合、検出された出力電圧が正しい電圧を示していないので、DC/DCコンバータ装置から正常に電圧が出力されていてもその出力電圧が異常と判定されて運転が停止される場合がある。また、逆に、DC/DCコンバータ装置の出力電圧が異常であっても、異常と判定されずに運転が継続され、負荷に過電圧が出力される場合もある。また、DC/DCコンバータ装置は、出力電圧が目標電圧となるように制御を行うので、出力電圧センサが異常の場合、DC/DCコンバータ装置の出力電圧が目標電圧に達しているにもかかわらずその出力電圧を上昇させるように制御する場合がある。この場合、負荷に過電圧が出力されることになる。 In order to determine whether to stop the operation based on the voltage detected by the output voltage sensor, it is assumed that the output voltage sensor is normal. That is, when the output voltage sensor is abnormal, the detected output voltage does not indicate the correct voltage. Therefore, even if the voltage is normally output from the DC / DC converter device, the output voltage is determined to be abnormal and the operation is started. May be stopped. Conversely, even if the output voltage of the DC / DC converter device is abnormal, the operation is continued without being determined as abnormal, and an overvoltage may be output to the load. Further, since the DC / DC converter device performs control so that the output voltage becomes the target voltage, the output voltage of the DC / DC converter device reaches the target voltage when the output voltage sensor is abnormal. In some cases, the output voltage is controlled to increase. In this case, an overvoltage is output to the load.
特許文献1(特開平8−116664号公報)には、正常にDC/DCコンバータ装置が起動するときの出力電圧の時間変化特性の範囲(以下、「正常範囲」とする。)を予め記憶しておき、検出された出力電圧の時間変化が当該正常範囲を逸脱した場合に異常があると判定して動作を停止するDC/DCコンバータ装置が記載されている。このDC/DCコンバータ装置においては、電圧センサの異常によっても出力電圧の時間変化が正常範囲を逸脱するので、DC/DCコンバータ装置の異常だけでなく電圧センサの異常も検出することができる。 In Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-116664), a range of the time change characteristic of the output voltage when the DC / DC converter device is normally activated (hereinafter referred to as “normal range”) is stored in advance. A DC / DC converter device is described that determines that there is an abnormality when the detected change in the output voltage with time deviates from the normal range and stops the operation. In this DC / DC converter device, the time change of the output voltage deviates from the normal range even when the voltage sensor is abnormal, so that not only the abnormality of the DC / DC converter device but also the abnormality of the voltage sensor can be detected.
しかしながら、このDC/DCコンバータ装置は直流電源から一定の電圧が入力される場合を前提としているので、日射強度の変動により出力電圧が変動する太陽電池などの直流電源が接続される場合には、適用することができない。すなわち、入力される直流電圧が変動すると、制御の遅れによって出力される電圧も変動するので、DC/DCコンバータ装置が正常に動作していても、出力電圧が正常範囲を逸脱する状態が生じて、動作を停止するという誤動作が発生することがある。従って、このDC/DCコンバータ装置では、日射強度の変動に基づく直流電源の出力電圧の変動に応じて正常範囲も変化させる必要が生じるが、日射強度の変動は不規則であるので、正常範囲を決定することができない。このような問題は、太陽電池に限らず出力電圧が変動する要因を有する直流電源を用いると、同様に生じる。 However, since this DC / DC converter device is based on the assumption that a constant voltage is input from a DC power source, when a DC power source such as a solar cell whose output voltage varies due to variations in solar radiation intensity is connected, It cannot be applied. That is, when the input DC voltage fluctuates, the output voltage also fluctuates due to the control delay, so that even if the DC / DC converter device is operating normally, the output voltage deviates from the normal range. In some cases, a malfunction of stopping the operation may occur. Therefore, in this DC / DC converter device, it is necessary to change the normal range according to the fluctuation of the output voltage of the DC power supply based on the fluctuation of the solar radiation intensity, but the fluctuation of the solar radiation intensity is irregular, Cannot be determined. Such a problem occurs not only when the solar battery is used but also when a DC power source having a factor that the output voltage fluctuates is used.
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、出力電圧が変動する直流電源が接続された場合であっても、電圧センサの異常を適切に判定することができるDC/DCコンバータ装置を提供することをその目的としている。 The present invention has been conceived under the above-described circumstances, and is a DC / DC that can appropriately determine abnormality of a voltage sensor even when a DC power source whose output voltage varies is connected. The object is to provide a DC converter device.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面によって提供される制御回路は、PWM信号を生成し、そのPWM信号により電力変換回路の電力変換動作を制御する制御回路であって、入力電圧センサによって検出された前記電力変換回路の入力電圧と出力電圧センサによって検出された前記電力変換回路の出力電圧との相違に基づいて、前記入力電圧センサ、前記出力電圧センサ及び前記電力変換回路を含む回路に異常が発生したか否かを判定する異常判定手段と、前記異常が発生した場合、前記電力変換回路の電力変換動作を禁止する制御禁止手段と、を備えていることを特徴とする。 The control circuit provided by the first aspect of the present invention is a control circuit that generates a PWM signal and controls a power conversion operation of the power conversion circuit based on the PWM signal, the power detected by an input voltage sensor. Whether an abnormality has occurred in the circuit including the input voltage sensor, the output voltage sensor, and the power conversion circuit based on the difference between the input voltage of the conversion circuit and the output voltage of the power conversion circuit detected by the output voltage sensor An abnormality determining means for determining whether or not, and a control prohibiting means for prohibiting a power conversion operation of the power conversion circuit when the abnormality occurs.
この構成によると、前記検出された入力電圧と出力電圧との相違に基づいて異常の発生が判定され、異常が発生した場合は前記電力変換回路の電力変換動作が禁止される。これにより、前記入力電圧センサまたは出力電圧センサに異常がある場合に、前記電力変換回路が起動されたり、運転が継続されたりすることにより、負荷に過電圧が出力されることを防ぐことができる。 According to this configuration, occurrence of an abnormality is determined based on the difference between the detected input voltage and output voltage, and if an abnormality occurs, the power conversion operation of the power conversion circuit is prohibited. Thereby, when the input voltage sensor or the output voltage sensor is abnormal, it is possible to prevent the overvoltage from being output to the load by starting the power conversion circuit or continuing the operation.
また、前記異常判定は、前記検出された入力電圧と出力電圧との比較により行なわれるので、出力電圧の変動する直流電源が接続されて、前記電力変換回路の入力電圧が変動する場合でも、異常を適切に判定することができる。 Further, since the abnormality determination is performed by comparing the detected input voltage with the output voltage, even if a DC power supply whose output voltage fluctuates is connected and the input voltage of the power conversion circuit fluctuates, Can be determined appropriately.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御禁止手段は、前記PWM信号を生成するPWM信号生成手段の生成動作を停止させることによって前記電力変換回路の電力変換動作を禁止する。 In a preferred embodiment of the present invention, the control prohibiting unit prohibits the power conversion operation of the power conversion circuit by stopping the generation operation of the PWM signal generating unit that generates the PWM signal.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御禁止手段は、前記PWM信号を生成するPWM信号生成手段から前記電力変換回路へのPWM信号の出力を停止することによって前記電力変換回路の電力変換動作を禁止する。 In a preferred embodiment of the present invention, the control prohibiting unit stops the output of the PWM signal from the PWM signal generating unit that generates the PWM signal to the power conversion circuit, thereby performing the power conversion operation of the power conversion circuit. Is prohibited.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記異常判定手段は、前記入力電圧から前記出力電圧を減じて入出力電圧差を算出する入出力電圧差算出手段と、前記入出力電圧差が所定の電圧差より大きいか否かを判別する判別手段と、前記入出力電圧差が前記所定の電圧差より大きい場合に、前記異常が発生したと判定する判定手段と、を含む。 In a preferred embodiment of the present invention, the abnormality determining means includes an input / output voltage difference calculating means for calculating an input / output voltage difference by subtracting the output voltage from the input voltage, and the input / output voltage difference is a predetermined voltage. Determining means for determining whether or not the difference is greater than, and determining means for determining that the abnormality has occurred when the input / output voltage difference is greater than the predetermined voltage difference.
この構成によると、前記入出力電圧差が前記所定の電圧差より大きい場合に異常と判定される。前記電力変換回路の入力電圧は出力電圧以下となるはずなので、前記検出された入力電圧が前記検出された出力電圧より大きい場合は、前記出力電圧センサ等に異常があると考えられる。したがって、前記入出力電圧差がゼロ以上の前記所定の電圧差より大きい場合に異常と判定することができる。なお、前記入出力電圧差を前記所定の電圧差と比較することにより、前記入力電圧センサおよび出力電圧センサの検出誤差による異常の誤検出を抑制することができる。 According to this configuration, an abnormality is determined when the input / output voltage difference is larger than the predetermined voltage difference. Since the input voltage of the power conversion circuit should be equal to or lower than the output voltage, if the detected input voltage is larger than the detected output voltage, it is considered that the output voltage sensor or the like is abnormal. Therefore, when the input / output voltage difference is larger than the predetermined voltage difference of zero or more, it can be determined that there is an abnormality. In addition, by comparing the input / output voltage difference with the predetermined voltage difference, it is possible to suppress erroneous detection of abnormality due to detection errors of the input voltage sensor and the output voltage sensor.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記異常判定手段は、前記入力電圧と前記PWM信号の周期およびオン時間とを用いて所定の演算式により得られる理論出力電圧を算出する理論出力電圧算出手段と、前記理論出力電圧と前記出力電圧との差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判別する第2の判別手段と、をさらに備え、前記判定手段は、前記入出力電圧差が前記所定の電圧差より大きい場合と前記絶対値が前記所定の閾値より大きい場合のいずれかの場合に前記異常が発生したと判定する。 In a preferred embodiment of the present invention, the abnormality determining means calculates a theoretical output voltage calculating means for calculating a theoretical output voltage obtained by a predetermined arithmetic expression using the input voltage and the period and on-time of the PWM signal. And a second discriminating unit that discriminates whether or not an absolute value of a difference between the theoretical output voltage and the output voltage is larger than a predetermined threshold value, wherein the judging unit has the input / output voltage difference It is determined that the abnormality has occurred when either the case where the voltage difference is greater than the predetermined voltage difference or the case where the absolute value is greater than the predetermined threshold value.
この構成によると、前記理論出力電圧と前記出力電圧とが前記所定の閾値以上離れている場合にも、異常と判定される。前記理論出力電圧と前記出力電圧とは近い値となるはずなので、前記所定の閾値以上離れている場合は、異常があると考えられる。したがって、前記理論出力電圧と前記出力電圧とが前記所定の閾値以上離れている場合に異常と判定することができる。なお、前記PWM信号のオン時間とは、前記PWM信号のオン状態(当該PWM信号を入力される前記電力変換回路のスイッチング素子をオンとする状態)の継続時間である。 According to this configuration, even when the theoretical output voltage and the output voltage are separated by the predetermined threshold or more, it is determined as abnormal. Since the theoretical output voltage and the output voltage should be close to each other, it is considered that there is an abnormality when the theoretical output voltage is more than the predetermined threshold. Therefore, it can be determined that there is an abnormality when the theoretical output voltage and the output voltage are separated from each other by the predetermined threshold or more. The on-time of the PWM signal is a duration of the on-state of the PWM signal (a state in which the switching element of the power conversion circuit to which the PWM signal is input is turned on).
本発明の好ましい実施の形態においては、前記異常判定手段は、前記入力電圧と前記PWM信号の周期およびオン時間とを用いて所定の演算式により得られる理論出力電圧を算出する理論出力電圧算出手段と、前記理論出力電圧と前記出力電圧との差の絶対値が所定の閾値を超えると、計時を開始し、前記絶対値が前記閾値以下になると、その計時を停止する計時手段と、前記計時手段により計時される時間が所定の継続時間に達したか否かを判別する第2の判別手段と、をさらに備え、前記判定手段は、前記入出力電圧差が前記所定の電圧差より大きい場合と前記計時手段により計時される時間が前記所定の継続時間に達した場合のいずれかの場合に前記異常が発生したと判定する。 In a preferred embodiment of the present invention, the abnormality determining means calculates a theoretical output voltage calculating means for calculating a theoretical output voltage obtained by a predetermined arithmetic expression using the input voltage and the period and on-time of the PWM signal. And when the absolute value of the difference between the theoretical output voltage and the output voltage exceeds a predetermined threshold, timing is started, and when the absolute value is less than or equal to the threshold, timing means for stopping the timing, and the timing Second determination means for determining whether or not the time counted by the means has reached a predetermined duration, wherein the determination means has a larger input / output voltage difference than the predetermined voltage difference. When the time measured by the time measuring means reaches the predetermined duration, it is determined that the abnormality has occurred.
この構成によると、前記理論出力電圧と前記出力電圧とが前記所定の閾値以上離れている状態の継続時間が計時されて、前記所定の継続時間に達した場合に異常と判定される。したがって、前記電力変換回路の入力電圧または出力電圧の変動による異常の誤検出を抑制することができる。 According to this configuration, the duration of the state where the theoretical output voltage and the output voltage are separated from each other by the predetermined threshold or more is counted, and it is determined that there is an abnormality when the predetermined duration is reached. Accordingly, it is possible to suppress erroneous detection of abnormality due to fluctuations in the input voltage or output voltage of the power conversion circuit.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力変換回路はDC/DCコンバータ回路である。 In a preferred embodiment of the present invention, the power conversion circuit is a DC / DC converter circuit.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力変換回路は、整流素子と、前記整流素子に逆並列接続されたスイッチング素子と、出力端に並列接続されたコンデンサと、を備えているAC/DCコンバータ回路である。 In a preferred embodiment of the present invention, the power conversion circuit includes an rectifying element, a switching element connected in reverse parallel to the rectifying element, and a capacitor connected in parallel to the output terminal. It is a converter circuit.
本発明の第2の側面によって提供される電力変換装置は、前記電力変換回路と、本発明の第1の側面によって提供される制御回路とを備えている。 A power conversion device provided by the second aspect of the present invention includes the power conversion circuit and a control circuit provided by the first aspect of the present invention.
本発明の第3の側面によって提供されるプログラムは、コンピュータを、本発明の第1の側面によって提供される制御回路として機能させる。 The program provided by the third aspect of the present invention causes a computer to function as a control circuit provided by the first aspect of the present invention.
本発明の第4の側面によって提供される記録媒体は、本発明の第3の側面によって提供されるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。 The recording medium provided by the fourth aspect of the present invention is a computer-readable recording medium that records the program provided by the third aspect of the present invention.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る制御回路をDC/DCコンバータ装置に用いた場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, taking as an example the case where a control circuit according to the present invention is used in a DC / DC converter device.
図1は、本発明の第1実施形態に係るDC/DCコンバータ装置を説明するための図である。図2は、DC/DCコンバータ装置A内のDC/DCコンバータ回路1、入力電圧センサ2、および出力電圧センサ3の部分の回路構成を主要な回路要素の等価回路によって表した回路図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a DC / DC converter device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the DC / DC converter circuit 1, the
DC/DCコンバータ装置Aは、直流電源Bから入力される直流電圧を昇圧し、一定の電圧に制御して負荷Cに出力するものである。直流電源Bは、DC/DCコンバータ装置Aに直流電圧を出力するものであり、例えば、太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源Bは、生成された直流電力をDC/DCコンバータ装置Aに出力する。なお、直流電源Bは、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源Bは、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよいし、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。 The DC / DC converter device A boosts the DC voltage input from the DC power supply B, controls it to a constant voltage, and outputs it to the load C. The DC power source B outputs a DC voltage to the DC / DC converter device A, and includes, for example, a solar battery. A solar cell generates direct-current power by converting solar energy into electrical energy. The DC power supply B outputs the generated DC power to the DC / DC converter device A. Note that the DC power source B is not limited to one that generates DC power from a solar cell. For example, the DC power source B may be a fuel cell, a storage battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion battery, or AC power generated by a diesel engine generator, a micro gas turbine generator, a wind turbine generator, or the like. It may be a device that converts to DC power and outputs it.
図1に示すように、DC/DCコンバータ装置Aは、DC/DCコンバータ回路1、入力電圧センサ2、出力電圧センサ3、および制御回路4を備えている。
As shown in FIG. 1, the DC / DC converter device A includes a DC / DC converter circuit 1, an
入力電圧センサ2は、直流電源BからDC/DCコンバータ回路1に入力される入力電圧を検出するものである。入力電圧センサ2で検出された入力電圧Viは、入力電圧信号として制御回路4に出力される。出力電圧センサ3は、DC/DCコンバータ回路1から負荷Cに出力される出力電圧を検出するものである。出力電圧センサ3で検出された出力電圧Voは、出力電圧信号として制御回路4に出力される。
The
DC/DCコンバータ回路1は、いわゆる昇圧形コンバータ回路であり、直流電源Bから入力される入力電圧をあらかじめ設定された電圧に昇圧して、負荷Cに出力するものである。図2のDC/DCコンバータ回路1は、本実施形態におけるDC/DCコンバータ回路1の回路構成を示している。図2に示すように、DC/DCコンバータ回路1は、スイッチング素子としてのトランジスタS1、リアクトルL1、ダイオードD1、およびコンデンサC1を備えている。なお、スイッチング素子は、トランジスタに限定されるものではなく、IGBTや、MOSFET、GTOなどであってもよい。DC/DCコンバータ回路1は、入力端子と出力端子との間にリアクトルL1とダイオードD1とを直列に接続し、その接続点にトランジスタS1を並列に接続し、出力端子側にコンデンサC1を並列に接続した構成となっている。なお、DC/DCコンバータ回路1の回路構成はこれに限られず、周知の昇圧形コンバータであればよい。 The DC / DC converter circuit 1 is a so-called step-up converter circuit that boosts the input voltage input from the DC power source B to a preset voltage and outputs the boosted voltage to the load C. A DC / DC converter circuit 1 in FIG. 2 shows a circuit configuration of the DC / DC converter circuit 1 in the present embodiment. As shown in FIG. 2, the DC / DC converter circuit 1 includes a transistor S1 as a switching element, a reactor L1, a diode D1, and a capacitor C1. The switching element is not limited to a transistor, and may be an IGBT, a MOSFET, a GTO, or the like. In the DC / DC converter circuit 1, a reactor L1 and a diode D1 are connected in series between an input terminal and an output terminal, a transistor S1 is connected in parallel at the connection point, and a capacitor C1 is connected in parallel on the output terminal side. It has a connected configuration. The circuit configuration of the DC / DC converter circuit 1 is not limited to this, and any known boost converter may be used.
トランジスタS1は、制御回路4から入力されるPWM信号がオン状態(例えば、ハイレベル)となっているオン期間にベース電圧が印加されることによりオンとされ、PWM信号がオフ状態(例えば、ローレベル)となっているオフ期間にベース電圧が印加されないことによりオフとされる。すなわち、入力されるPWM信号によって、オンとオフとが切り替えられる。トランジスタS1がオンの期間には、直流電源Bから入力される電力がリアクトルL1に電磁エネルギーとして蓄積される。トランジスタS1がオフの期間には、リアクトルL1に蓄積された電磁エネルギーがダイオードD1を介して放出される。このとき、放出される電磁エネルギーによるリアクトル電圧が直流電源Bから入力される直流電圧Viに重畳される。トランジスタS1のオンとオフとの切り替えにより、リアクトルL1への電磁エネルギーの蓄積とリアクトルL1からの電磁エネルギーの放出とが交互に繰り返される。
The transistor S1 is turned on when a base voltage is applied during an on period in which the PWM signal input from the
リアクトルL1へ蓄積される電磁エネルギーとリアクトルL1から放出される電磁エネルギーとが等しくなることから、DC/DCコンバータ回路1の理論上の出力電圧Vo’は、入力電圧がVi、PWM信号の周期をT、オン状態の継続時間(以下、「オン時間」とする。)をTonとすると、
Vo’=Vi/{1−(Ton/T)} ・・・・・(1)
の演算式により算出することができる。(Ton/T)は「0」から「1」までの値となるので、理論上の出力電圧Vo’は、入力電圧Vi以上の電圧となり、直流電源Bから入力される入力電圧を昇圧した電圧となる。
Since the electromagnetic energy accumulated in the reactor L1 and the electromagnetic energy released from the reactor L1 are equal, the theoretical output voltage Vo ′ of the DC / DC converter circuit 1 is the input voltage Vi, and the period of the PWM signal. T, where Ton is the duration of the on state (hereinafter referred to as “on time”),
Vo '= Vi / {1- (Ton / T)} (1)
It can be calculated by the following equation. Since (Ton / T) is a value from “0” to “1”, the theoretical output voltage Vo ′ is a voltage equal to or higher than the input voltage Vi, and is a voltage obtained by boosting the input voltage input from the DC power supply B. It becomes.
制御回路4からPWM信号が入力されない(すなわち、入力される信号が常にオフである)場合、トランジスタS1が常にオフの状態となる。この場合、DC/DCコンバータ回路1は、停止状態となって、昇圧動作を行わない。PWM信号が入力されないというのは、オン時間Tonが「0」のPWM信号が入力されていると考えることもできる。したがって、上記(1)式において、Ton=0とすると、Vo’=Viとなり、理論上の出力電圧Vo’が入力電圧Viと一致することになる。 When the PWM signal is not input from the control circuit 4 (that is, the input signal is always off), the transistor S1 is always off. In this case, the DC / DC converter circuit 1 is stopped and does not perform the boosting operation. The fact that the PWM signal is not inputted can be considered that the PWM signal whose on-time Ton is “0” is inputted. Therefore, in the above equation (1), when Ton = 0, Vo ′ = Vi, and the theoretical output voltage Vo ′ coincides with the input voltage Vi.
制御回路4は、DC/DCコンバータ回路1の出力電圧が出力電圧設定値Vo*(負荷Cに出力する電圧としてあらかじめ設定された電圧値)となるように、DC/DCコンバータ回路1を制御するためのPWM信号を生成するものである。制御回路4は、入力電圧センサ2および出力電圧センサ3からそれぞれ入力電圧信号Viおよび出力電圧信号Voを入力され、生成したPWM信号をDC/DCコンバータ回路1に出力する。また、制御回路4は、出力電圧センサ3等の異常を検出して、PWM信号の出力を停止するための構成を有している。
The
制御回路4は、運転/停止判断部41、運転/停止切替部42、電圧制御部43、PWM信号生成部44、ゲートブロック部45、および異常判定部46を備えている。
The
運転/停止判断部41は、DC/DCコンバータ回路1を運転するか停止するかを判断するものである。運転/停止判断部41は、入力電圧センサ2より出力される入力電圧信号Viから起動電圧設定値Vi*(入力電圧がこれを超えた場合にDC/DCコンバータ回路1を起動させるために、あらかじめ設定された判定基準となる電圧値)を減じた差電圧信号ΔViと、異常判定部46からの異常判定信号とを入力され、運転/停止切替部42に運転/停止信号を出力する。なお、本実施形態では、異常判定部46は、異常判定信号として、異常がないと判定している間はローレベルの信号を出力し、異常があると判定した場合にハイレベルの信号(異常検出信号)に切り替えて出力するようにしているが、これに限られない。例えば、異常があると判定したときに、検出パルスを出力するようにしてもよい。また、本実施形態では、運転信号をハイレベルの信号、停止信号をローレベルの信号としているが、これに限られない。
The operation /
図3は、運転/停止判断部41の処理を説明するためのフローチャートである。まず、差電圧信号ΔViが「0」より大きいか否か、すなわち、入力電圧Viが起動電圧設定値Vi*を上回っているか否かが判別される(S1)。差電圧信号ΔViが「0」より大きい場合(S1:YES)、異常判定信号が異常ありを示す異常検出信号であるか否かが判別される(S2)。異常判定信号が異常検出信号でない場合(S2:NO)、運転信号が運転/停止切替部42に出力される(S3)。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the processing of the operation /
ステップS1において差電圧信号ΔViが「0」以下の場合(S1:NO)、または、ステップS2において異常判定信号が異常検出信号である場合(S2:YES)、停止信号が運転/停止切替部42に出力される(S4)。
When the differential voltage signal ΔVi is “0” or less at step S1 (S1: NO), or when the abnormality determination signal is an abnormality detection signal at step S2 (S2: YES), the stop signal is the operation / stop switching
すなわち、運転/停止判断部41は、入力電圧Viが起動電圧設定値Vi*を上回っている場合、運転信号を出力するが、異常判定部46で異常と判定されて異常検出信号が入力されたときには、運転信号を停止信号に切り替える。また、運転/停止判断部41は、入力電圧Viが起動電圧設定値Vi*以下の場合、異常判定信号に関係なく、停止信号を出力する。
That is, the operation /
運転/停止切替部42は、運転/停止判断部41から入力される運転/停止信号に応じて、DC/DCコンバータ回路1の出力電圧の目標値を切り替えることで、DC/DCコンバータ回路1の運転/停止を切り替えるものである。運転/停止切替部42は、運転/停止判断部41から入力される信号が停止信号から運転信号に切り替えられた場合、目標値を「0」からあらかじめ設定されている出力電圧設定値Vo*に切り替える。制御回路4は、出力電圧を出力電圧設定値Vo*とするためのPWM信号を生成して出力する。これにより、DC/DCコンバータ回路1が起動されて運転状態となる。運転/停止判断部41から運転信号が入力されている間は、DC/DCコンバータ回路1の運転状態が継続する。
The operation / stop switching
一方、運転/停止判断部41から入力される信号が運転信号から停止信号に切り替えられた場合、運転/停止切替部42は、目標値を出力電圧設定値Vo*から「0」に切り替える。制御回路4は、出力電圧が「0」になるように出力電圧の制御を開始し、PWM信号を生成して出力する。出力電圧は出力電圧制御の応答速度に応じて小さくなり、PWM信号のオン時間も徐々に短くなる。最終的に、PWM信号のオン時間が「0」となり、出力電圧が入力電圧と一致する状態となる。すなわち、PWM信号が常にオフの信号となって(PWM信号が停止されて)、DC/DCコンバータ回路1が停止状態となる。運転/停止判断部41から停止信号が入力されている間は、DC/DCコンバータ回路1の停止状態が継続する。
On the other hand, when the signal input from the operation /
運転/停止切替部42は、目標値を出力電圧設定値Vo*と「0」との間で切り替えて、DC/DCコンバータ回路1の運転状態と停止状態とを徐々に切り替えることにより、突然切り替えることによる不都合を回避するようにしている。また、ゲートブロック部45がPWM信号を遮断した場合に出力電圧の目標値を出力電圧設定値Vo*のままにしておくと、電圧制御部43は、PWM信号の遮断によって下がった出力電圧を出力電圧設定値Vo*に維持しようとして、PWM信号生成部44への指令値を上昇させ続ける。その状態でゲートブロック部45がPWM信号の遮断を解除すると、その上昇状態の指令値相当のPWM信号がDC/DCコンバータ回路1に供給されることになり、出力電圧が跳ね上がってしまうという不都合が発生する。したがって、運転/停止切替部42は、ゲートブロック部45によるPWM信号の遮断と解除に合わせて、目標値の切り替えを行う。
The operation / stop switching
電圧制御部43は、DC/DCコンバータ回路1の出力電圧を目標値にフィードバック制御するためのものである。電圧制御部43は、出力電圧センサ3から出力される出力電圧信号Voと運転/停止切替部42から出力される目標値との偏差を入力され、当該偏差を「0」とするための補正値を指令値信号としてPWM信号生成部44に出力する。
The
PWM信号生成部44は、電圧制御部43から入力される指令値信号と生成したキャリア信号とに基づいて、PWM信号を生成して出力するものである。キャリア信号は、所定の周波数の三角波信号として生成される。PWM信号生成部44は、例えば、指令値信号がキャリア信号より大きい場合にハイレベルとなり、指令値信号がキャリア信号より小さい場合にローレベルとなるパルス信号をPWM信号として生成する。
The PWM
ゲートブロック部45は、異常判定部46から入力される信号に基づいて、PWM信号生成部44からDC/DCコンバータ回路1に入力されるPWM信号を遮断するものである。ゲートブロック部45は、異常判定部46からゲートブロック信号を入力されていない場合は、PWM信号生成部44から入力されるPWM信号をDC/DCコンバータ回路1にそのまま出力する。一方、異常判定部46からゲートブロック信号を入力されている場合は、PWM信号生成部44から入力されるPWM信号ではなく、常にオフとなる信号をDC/DCコンバータ回路1に出力する。なお、本実施形態では、異常判定部46は、異常がないと判定している間はゲートブロック部45にローレベルの信号を出力し、異常があると判定した場合にハイレベルの信号(ゲートブロック信号)を出力するようにしているが、これに限られない。
The
異常判定部46は、出力電圧センサ3等の異常を判定するものである。異常判定部46は、出力電圧センサ3等に異常があると判定した場合、ゲートブロック部45にゲートブロック信号を出力し、運転/停止判断部41に異常検出信号を出力する。
The
異常判定部46は、DC/DCコンバータ回路1が起動する前(停止状態のとき)は、入力電圧センサ2から入力される入力電圧信号Viおよび出力電圧センサ3から入力される出力電圧信号Voに基づいて、出力電圧センサ3等の異常を判定する。
Before the DC / DC converter circuit 1 is started (when it is in a stopped state), the
図2に示すように、DC/DCコンバータ回路1は、入力端子と出力端子との間にダイオードD1が接続された構成となっている。ダイオードD1のアノード端子はリアクトルL1を介して入力端子に接続され、カソード端子は出力端子に接続されている。ダイオードD1は、アノード側からカソード側にのみ電流を流すので、PWM信号が入力されずトランジスタS1がオフ状態を継続している場合、アノード側の電圧(入力電圧)はカソード側の電圧(出力電圧)より高くならない。したがって、入力電圧センサ2で検出された入力電圧Viと出力電圧センサ3で検出された出力電圧Voとは、Vi≦Voの関係が成立するはずである。したがって、
Vi−Vo>0 ・・・・・(2)
を満たす場合、出力電圧センサ3等に異常があると考えられる。
As shown in FIG. 2, the DC / DC converter circuit 1 has a configuration in which a diode D1 is connected between an input terminal and an output terminal. The anode terminal of the diode D1 is connected to the input terminal via the reactor L1, and the cathode terminal is connected to the output terminal. Since the diode D1 allows current to flow only from the anode side to the cathode side, when the PWM signal is not input and the transistor S1 continues to be off, the anode side voltage (input voltage) is the cathode side voltage (output voltage). ) It will not be higher. Accordingly, the input voltage Vi detected by the
Vi−Vo> 0 (2)
If the condition is satisfied, it is considered that the
しかし、各センサに検出誤差が生じることがある。したがって、上記(2)式に基づいて異常を判定した場合、各センサの検出値が正常であっても、検出誤差により異常を誤判定してしまう可能性がある。異常の誤検出によりDC/DCコンバータ回路1が停止されることを防ぐために、本実施形態では、各センサの検出誤差の最大値を考慮して、異常の判定を行っている。 However, detection errors may occur in each sensor. Therefore, when an abnormality is determined based on the above equation (2), there is a possibility that the abnormality is erroneously determined due to a detection error even if the detection value of each sensor is normal. In this embodiment, in order to prevent the DC / DC converter circuit 1 from being stopped due to erroneous detection of an abnormality, the abnormality is determined in consideration of the maximum detection error value of each sensor.
入力電圧センサ2の検出誤差を±ΔViとすると、実際の入力電圧はVi−ΔViからVi+ΔViまでのいずれかの値であり、出力電圧センサ3の検出誤差を±ΔVoとすると、実際の出力電圧はVo−ΔVoからVo+ΔVoまでのいずれかの値となる。検出誤差による異常の誤判定を完全に排除するためには、実際の入力電圧の取りうる最小値(Vi−ΔVi)が実際の出力電圧の取りうる最大値(Vo+ΔVo)より大きいことを判定条件とする必要がある。したがって、
(Vi−ΔVi)−(Vo+ΔVo)>0
すなわち、
Vi−Vo>ΔVi+ΔVo ・・・・・(3)
を満たすか否かで異常を判定する必要がある。
If the detection error of the
(Vi−ΔVi) − (Vo + ΔVo)> 0
That is,
Vi−Vo> ΔVi + ΔVo (3)
It is necessary to determine whether or not the abnormality is satisfied.
異常判定部46は、入力電圧センサ2で検出された入力電圧Viと出力電圧センサ3で検出された出力電圧Voとが、
Vi−Vo>Vref1(0≦Vref1≦ΔVi+ΔVo) ・・・・・(4)
を満たす状態が所定時間(例えば、数ミリ秒)継続した場合、出力電圧センサ3等に異常があると判定する。Vref1が小さすぎると誤検出の可能性が高くなるが、大きすぎると判定の精度が悪くなる。本実施形態では、Vref1を入力定格電圧の数%の値としているが、これに限られない。また、各センサの検出誤差が無視できる場合は、上記(2)式を判定の基準式としてもよい。
The
Vi−Vo> Vref1 (0 ≦ Vref1 ≦ ΔVi + ΔVo) (4)
When the state that satisfies the condition continues for a predetermined time (for example, several milliseconds), it is determined that the
また、本実施形態では、入力電圧が変動した場合や、負荷変動によって出力電圧が変動した場合に、瞬間的に上記(4)式を満たしてしまうことによる誤判定を排除するために、上記(4)式の状態の所定時間の継続を条件としているが、上記(4)式を満たした場合すぐに異常と判定するようにしてもよい。 Further, in this embodiment, in order to eliminate erroneous determination due to instantaneously satisfying the above equation (4) when the input voltage varies or when the output voltage varies due to load variation, the above ( Although the condition of the state of the expression (4) is continued for a predetermined time, it may be determined that there is an abnormality immediately when the expression (4) is satisfied.
異常判定部46は、DC/DCコンバータ回路1が起動した後(運転状態のとき)は、入力電圧センサ2から入力される入力電圧信号Vi、出力電圧センサ3から入力される出力電圧信号Vo、および、ゲートブロック部45から入力されるPWM信号に基づいて、出力電圧センサ3等の異常を判定する。
After the DC / DC converter circuit 1 is activated (in the operating state), the
DC/DCコンバータ回路1が運転状態のとき、異常判定部46にはPWM信号が入力されている。異常判定部46は、当該PWM信号の周期Tとオン時間Tonとを計時し、これらと入力電圧センサ2で検出された入力電圧Viとから上記(1)式により理論上の出力電圧Vo’を算出する。そして、算出された理論上の出力電圧Vo’と出力電圧センサ3で検出された出力電圧Voとが、
|Vo−Vo’|>Vref2 ・・・・・(5)
を満たす状態が所定時間(例えば、数秒)継続した場合、出力電圧センサ3で検出された出力電圧Voが理論上の出力電圧Vo’と大きく異なっているので、DC/DCコンバータ回路1、入力電圧センサ2、出力電圧センサ3、制御回路4のいずれかに異常があると判定する。なお、Vref2は、あらかじめ設定された閾値であり、本実施形態では、入力定格電圧の数%の値としているが、これに限られない。
When the DC / DC converter circuit 1 is in an operating state, a PWM signal is input to the
| Vo-Vo '|> Vref2 (5)
When the state satisfying the condition continues for a predetermined time (for example, several seconds), the output voltage Vo detected by the
また、本実施形態では、入力電圧が変動した場合や、負荷変動によって出力電圧が変動した場合に、瞬間的に上記(5)式を満たしてしまうことによる誤判定を排除するために、上記(5)式の状態の所定時間の継続を条件としているが、上記(5)式を満たした場合すぐに異常と判定するようにしてもよい。 Further, in this embodiment, in order to eliminate erroneous determination due to instantaneously satisfying the above equation (5) when the input voltage varies or when the output voltage varies due to load variation, Although the condition of the state of the equation (5) is continued for a predetermined time, it may be determined that there is an abnormality immediately when the equation (5) is satisfied.
図4は、異常判定部46の処理を説明するためのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the processing of the
まず、DC/DCコンバータ回路1が運転状態か否か、すなわち、ゲートブロック部から異常判定部46に入力される信号がPWM信号であるか否か(オン期間があるか否か)が判別される(S11)。入力される信号がPWM信号ではなく、DC/DCコンバータ回路1が停止状態であると判別される場合(S11:NO)、上記(4)式を満たすか否かが判別される(S12)。
First, it is determined whether or not the DC / DC converter circuit 1 is in an operating state, that is, whether or not the signal input from the gate block unit to the
上記(4)式を満たす場合(S12:YES)、その状態を継続している時間が所定時間を経過したか否かが判別される(S13)。所定時間を経過していない場合(S13:NO)は、ステップS12に戻る。所定時間を経過した場合(S13:YES)は、異常であると判定されて、ゲートブロック部45にゲートブロック信号が出力され、運転/停止判断部41に異常検出信号が出力され(S14)、処理が終了される。
If the above equation (4) is satisfied (S12: YES), it is determined whether or not the predetermined time has elapsed for the duration of the state (S13). If the predetermined time has not elapsed (S13: NO), the process returns to step S12. If the predetermined time has elapsed (S13: YES), it is determined that there is an abnormality, a gate block signal is output to the
ステップS12において、上記(4)式を満たさない場合(S12:NO)、ステップS11に戻る。このとき、上記(4)式を満たす状態を継続している時間のカウンタはゼロに戻される。 In step S12, when the above equation (4) is not satisfied (S12: NO), the process returns to step S11. At this time, the counter of the time during which the state satisfying the above equation (4) is continued is reset to zero.
ステップS11において、入力される信号がPWM信号であり、DC/DCコンバータ回路1が運転状態であると判別される場合(S11:YES)、PWM信号の周期Tとオン時間Tonとを計時して上記(1)式により理論上の出力電圧Vo’を算出する(S15)。次に、上記(5)式を満たすか否かが判別される(S16)。 In step S11, when it is determined that the input signal is a PWM signal and the DC / DC converter circuit 1 is in an operating state (S11: YES), the PWM signal cycle T and on-time Ton are measured. The theoretical output voltage Vo ′ is calculated by the above equation (1) (S15). Next, it is determined whether or not the above equation (5) is satisfied (S16).
上記(5)式を満たす場合(S16:YES)、その状態を継続している時間が所定時間を経過したか否かが判別される(S17)。所定時間を経過していない場合(S17:NO)は、ステップS15に戻る。所定時間を経過した場合(S17:YES)は、異常であると判定されて、ゲートブロック部45にゲートブロック信号が出力され、運転/停止判断部41に異常検出信号が出力され(S14)、処理が終了される。
When the above equation (5) is satisfied (S16: YES), it is determined whether or not the predetermined time has elapsed for the duration of the state (S17). If the predetermined time has not elapsed (S17: NO), the process returns to step S15. When the predetermined time has elapsed (S17: YES), it is determined that there is an abnormality, a gate block signal is output to the
ステップS16において、上記(5)式を満たさない場合(S16:NO)、ステップS11に戻る。このとき、上記(5)式を満たす状態を継続している時間のカウンタはゼロに戻される。 In step S16, when the above equation (5) is not satisfied (S16: NO), the process returns to step S11. At this time, the counter of the time during which the state satisfying the above expression (5) is continued is reset to zero.
なお、本実施形態では、異常判定部46は、DC/DCコンバータ回路1の停止状態での異常判定と、運転状態での異常判定を行っているが、これに限られず、いずれか一方の異常判定のみを行うようにしてもよい。DC/DCコンバータ回路1は、昇圧形コンバータ回路なので、運転状態でもVi≦Voの関係が成立するはずである。したがって、DC/DCコンバータ回路1が運転状態であるか停止状態であるかにかかわらず、上記停止状態での異常判定(上記(4)式を用いる異常判定)のみを行うようにしてもよい。
In the present embodiment, the
また、異常判定部46は、異常と判定した場合に、ゲートブロック信号と異常検出信号の両方を出力しているが、これに限られず、いずれか一方の信号のみを出力するようにしてもよい。
In addition, the
なお、制御回路4は、アナログ回路として実現してもよいし、デジタル回路として実現してもよい。また、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることでコンピュータを制御回路4として機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。
The
次に、制御回路4の動作について説明する。
Next, the operation of the
DC/DCコンバータ回路1の停止状態において、入力電圧センサ2で検出された入力電圧Viが起動電圧設定値Vi*以下の場合、運転/停止判断部41は運転/停止切替部42に停止信号を出力する(図3において、S1:NOよりS4)。運転/停止切替部42は目標値を「0」のままとするので、PWM信号生成部44はオフ期間が継続する信号を出力する。したがって、DC/DCコンバータ回路1は停止状態を継続する。
When the input voltage Vi detected by the
このとき、異常判定部46は、上記(4)式により異常判定を行う(図4におけるS12およびS13)。異常と判定した場合、ゲートブロック部45にゲートブロック信号を出力し、運転/停止判断部41に異常検出信号を出力する(S14)。したがって、直流電源Bからの入力電圧が増加し、入力電圧センサ2で検出された入力電圧Viが起動電圧設定値Vi*を超えた場合(図3において、S1:YES)でも、運転/停止判断部41は運転/停止切替部42に停止信号を出力する(図3において、S2:YESよりS4)。また、ゲートブロック部45がPWM信号の出力を遮断する。これにより、DC/DCコンバータ回路1の起動が阻止される。
At this time, the
異常判定部46が異常と判定しない場合、入力電圧Viが起動電圧設定値Vi*を超えると、運転/停止判断部41は運転/停止切替部42に運転信号を出力する(図3において、S2:NOよりS3)。運転/停止切替部42が目標値を出力電圧設定値Vo*に切り替えることにより、PWM信号生成部44はPWM信号をDC/DCコンバータ回路1に出力する。これにより、DC/DCコンバータ回路1は起動されて運転状態となる。
When the
DC/DCコンバータ回路1の運転状態において、異常判定部46は、上記(5)式により異常判定を行う(図4におけるS16およびS17)。異常と判定した場合、ゲートブロック部45にゲートブロック信号を出力し、運転/停止判断部41に異常検出信号を出力する(S14)。これにより、運転/停止判断部41は運転/停止切替部42に停止信号を出力する(図3において、S2:YESよりS4)。運転/停止切替部42が目標値を「0」に切り替えることにより、電圧制御部43が出力電圧を「0」にする制御を開始するため、PWM信号生成部44が出力するPWM信号のオン期間が徐々に短くなり、オフ期間が継続する信号となる。また、PWM信号生成部44が出力するPWM信号は、ゲートブロック部45で遮断されるので、DC/DCコンバータ回路1に出力されない。したがって、DC/DCコンバータ回路1は停止状態となる。
In the operating state of the DC / DC converter circuit 1, the
異常判定部46が異常と判定しない場合、運転/停止判断部41の運転信号の出力は継続され(図3において、S2:NOよりS3)、PWM信号が出力されるので、DC/DCコンバータ回路1は運転状態を継続する。一方、直流電源Bからの入力電圧が減少し、入力電圧センサ2で検出された入力電圧Viが起動電圧設定値Vi*以下となった場合、運転/停止判断部41は運転/停止切替部42に停止信号を出力する(図3において、S1:NOよりS4)。運転/停止切替部42が目標値を「0」に切り替えることにより、電圧制御部43が出力電圧を「0」にする制御を開始するため、PWM信号生成部44が出力するPWM信号のオン期間が徐々に短くなり、オフ期間が継続する信号となる。これにより、DC/DCコンバータ回路1は、運転状態から停止状態に移行する。
If the
次に、制御回路4の作用について説明する。
Next, the operation of the
本実施形態においては、DC/DCコンバータ回路1の停止状態において電圧センサの異常判定が行われ、異常と判定された場合には起動が阻止される。したがって、電圧センサに異常がある場合に、DC/DCコンバータ回路1が起動されて、負荷に過電圧が出力されることを防ぐことができる。 In the present embodiment, abnormality determination of the voltage sensor is performed while the DC / DC converter circuit 1 is stopped, and activation is blocked when it is determined as abnormal. Therefore, it is possible to prevent the overvoltage from being output to the load when the DC / DC converter circuit 1 is activated when there is an abnormality in the voltage sensor.
また、DC/DCコンバータ回路1の停止状態での電圧センサの異常判定は、DC/DCコンバータ回路1の入力電圧と出力電圧との比較により行なわれるので、出力電圧の変動する直流電源Bが接続されて、DC/DCコンバータ回路1の入力電圧が変動する場合でも、異常を適切に判定することができる。 Further, the abnormality determination of the voltage sensor when the DC / DC converter circuit 1 is stopped is performed by comparing the input voltage and the output voltage of the DC / DC converter circuit 1, so that the DC power source B whose output voltage varies is connected. Thus, even when the input voltage of the DC / DC converter circuit 1 fluctuates, the abnormality can be appropriately determined.
また、電圧センサの異常判定における判定条件式にセンサの検出誤差を考慮しており、判定条件式に該当する状態が所定時間継続することを異常と判定するための条件としているので、異常の誤判定を削減することができる。 In addition, the detection condition of the sensor is considered in the determination condition formula for determining the abnormality of the voltage sensor, and the condition for determining that the state corresponding to the determination condition expression continues for a predetermined time is determined to be abnormal. Judgment can be reduced.
また、本実施形態においては、DC/DCコンバータ回路1の運転状態においても異常判定が行われ、異常と判定された場合には運転が停止される。したがって、異常がある場合に、DC/DCコンバータ回路1の運転が継続されて、負荷に過電圧が出力されることを防ぐことができる。 In the present embodiment, the abnormality determination is performed even in the operation state of the DC / DC converter circuit 1, and the operation is stopped when it is determined as abnormal. Therefore, when there is an abnormality, it is possible to prevent the overvoltage from being output to the load by continuing the operation of the DC / DC converter circuit 1.
また、DC/DCコンバータ回路1の運転状態での異常判定は、DC/DCコンバータ回路1の入力電圧を用いて行なわれるので、出力電圧の変動する直流電源Bが接続されて、DC/DCコンバータ回路1の入力電圧が変動する場合でも、異常を適切に判定することができる。 Further, the abnormality determination in the operating state of the DC / DC converter circuit 1 is performed using the input voltage of the DC / DC converter circuit 1, so that the DC power source B whose output voltage varies is connected to the DC / DC converter. Even when the input voltage of the circuit 1 fluctuates, the abnormality can be determined appropriately.
また、運転状態での異常判定において、判定条件式に該当する状態が所定時間継続することを異常と判定するための条件としているので、異常の誤判定を低減することができる。 Moreover, in the abnormality determination in the driving state, since it is a condition for determining that the state corresponding to the determination conditional expression continues for a predetermined time as an abnormality, erroneous determination of abnormality can be reduced.
なお、上記第1実施形態では、本発明に係る制御回路をDC/DCコンバータ装置に用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る制御回路における起動前の異常判定方法(上記(4)式を用いる異常判定方法)は、AC/DCコンバータ装置などの電力変換装置にも用いることができる。 In the first embodiment, the case where the control circuit according to the present invention is used in a DC / DC converter device has been described. However, the present invention is not limited to this. The abnormality determination method before activation in the control circuit according to the present invention (abnormality determination method using the above equation (4)) can also be used for a power conversion device such as an AC / DC converter device.
図5は、本発明の第2実施形態に係るAC/DCコンバータ装置を説明するための図である。同図において、図1に示すDC/DCコンバータ装置Aと同一または類似の要素には、同一の符号を付している。 FIG. 5 is a diagram for explaining an AC / DC converter device according to a second embodiment of the present invention. In the figure, the same or similar elements as those in the DC / DC converter apparatus A shown in FIG.
AC/DCコンバータ装置A’は、直流電源Bに代えて交流電源B’に接続されている点、DC/DCコンバータ回路1に代えてAC/DCコンバータ回路5を備えている点、入力側にフィルタ回路6を備えている点で、DC/DCコンバータ装置Aと異なる。なお、制御回路4の内部構成は、図1の制御回路4と基本構成が同じであるので、その記載を省略している。
The AC / DC converter device A ′ is connected to an AC power supply B ′ instead of the DC power supply B, has an AC / DC converter circuit 5 instead of the DC / DC converter circuit 1, and has an input side. It differs from the DC / DC converter device A in that the filter circuit 6 is provided. The internal configuration of the
フィルタ回路6は、AC/DCコンバータ回路5から出力されるスイッチングによる高調波成分を除去するものである。フィルタ回路6は、リアクトルとコンデンサからなるローパスフィルタを備えており、基本波成分のみを通過させ、交流電源B’への高調波成分の流出を防止する。なお、フィルタ回路6の構成はこれに限定されず、高周波成分および高調波成分を除去するための周知のフィルタ回路であればよい。AC/DCコンバータ5は、交流電源B’から入力される交流電圧をあらかじめ設定された直流電圧に変換して、負荷Cに出力するものである。 The filter circuit 6 removes harmonic components due to switching output from the AC / DC converter circuit 5. The filter circuit 6 includes a low-pass filter including a reactor and a capacitor, and allows only the fundamental wave component to pass therethrough and prevents the harmonic component from flowing out to the AC power supply B ′. The configuration of the filter circuit 6 is not limited to this, and any known filter circuit for removing high frequency components and harmonic components may be used. The AC / DC converter 5 converts the AC voltage input from the AC power supply B ′ into a preset DC voltage and outputs it to the load C.
図6は、AC/DCコンバータ回路5の内部構成の一例を説明するための図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the internal configuration of the AC / DC converter circuit 5.
図6に示すように、AC/DCコンバータ回路5は、4つの整流素子としてのダイオードD2によって構成されているダイオードブリッジと、これに並列接続されたコンデンサC2とを備えている。ダイオードブリッジの各ダイオードD2には、それぞれスイッチング素子としてのトランジスタS2が逆並列に接続されている。なお、スイッチング素子は、トランジスタに限定されるものではなく、IGBTや、MOSFET、GTOなどであってもよい。また、ダイオードブリッジは、入力される交流電源B’が三相交流の場合、6つのダイオードD2によって構成されるダイオードブリッジとなる。 As shown in FIG. 6, the AC / DC converter circuit 5 includes a diode bridge configured by four diodes D2 as rectifying elements, and a capacitor C2 connected in parallel thereto. A transistor S2 as a switching element is connected in antiparallel to each diode D2 of the diode bridge. The switching element is not limited to a transistor, and may be an IGBT, a MOSFET, a GTO, or the like. Further, the diode bridge is a diode bridge constituted by six diodes D2 when the input AC power supply B 'is a three-phase AC.
AC/DCコンバータ回路5は、交流電源B’から入力される交流電圧をダイオードブリッジによって直流電圧に変換し、コンデンサC2で平滑化して出力する。また、AC/DCコンバータ回路5は、制御回路4から入力されるPWM信号に応じてトランジスタS2のオンとオフとを切り替えることにより、出力電圧を調節する。
The AC / DC converter circuit 5 converts the AC voltage input from the AC power supply B 'into a DC voltage using a diode bridge, and smoothes and outputs the DC voltage using the capacitor C2. The AC / DC converter circuit 5 adjusts the output voltage by switching the transistor S2 on and off in accordance with the PWM signal input from the
AC/DCコンバータ回路5の停止状態においてはPWM信号が入力されないので、トランジスタS2は常にオフの状態となる。このとき、ダイオードブリッジから出力される電圧は、入力された交流電圧を整流しただけのものとなる。また、コンデンサC2が並列接続されていることにより、負荷Cへ供給される出力電圧は、ダイオードブリッジから出力される電圧より小さくなることはない。よって、負荷Cへ供給される出力電圧は、交流電源B’から入力される入力電圧より小さくなることはない。したがって、入力電圧センサ2で検出された入力電圧Viと出力電圧センサ3で検出された出力電圧Voとは、Vi≦Voの関係が成立するはずである。したがって、上記(4)式を用いて出力電圧センサ3等の異常を判定することができる。
Since the PWM signal is not input when the AC / DC converter circuit 5 is stopped, the transistor S2 is always turned off. At this time, the voltage output from the diode bridge is only a rectified input AC voltage. Further, since the capacitor C2 is connected in parallel, the output voltage supplied to the load C does not become smaller than the voltage output from the diode bridge. Therefore, the output voltage supplied to the load C does not become smaller than the input voltage input from the AC power supply B ′. Accordingly, the input voltage Vi detected by the
したがって、本実施形態においても、AC/DCコンバータ回路5の停止状態において、電圧センサ等の異常判定が行われ、異常と判定された場合には起動が阻止されるので、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 Therefore, also in the present embodiment, when the AC / DC converter circuit 5 is in a stopped state, an abnormality determination of the voltage sensor or the like is performed, and if it is determined to be abnormal, activation is prevented, so that the same as in the first embodiment The effect of can be produced.
なお、上記第2実施形態は、ダイオードブリッジを用いたAC/DCコンバータ回路の場合について説明したが、これに限られない。整流素子を備え、当該整流素子に逆並列に接続されるスイッチング素子をPWM制御するAC/DCコンバータ回路であれば、本発明を適用することができる。また、全波整流回路に限定されず、半波整流回路であってもよい。 Although the second embodiment has been described with respect to an AC / DC converter circuit using a diode bridge, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to any AC / DC converter circuit that includes a rectifying element and performs PWM control of a switching element connected in antiparallel to the rectifying element. Moreover, it is not limited to a full-wave rectifier circuit, and may be a half-wave rectifier circuit.
本発明に係る電力変換回路の制御回路、および、この制御回路を備えた電力変換装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電力変換回路の制御回路、および、この制御回路を備えた電力変換装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The control circuit of the power conversion circuit according to the present invention and the power conversion device including the control circuit are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the control circuit of the power conversion circuit according to the present invention and the power conversion device including the control circuit can be varied in design in various ways.
A DC/DCコンバータ装置
A’ AC/DCコンバータ装置
B 直流電源
B’ 交流電源
C 負荷
1 DC/DCコンバータ回路
2 入力電圧センサ
3 出力電圧センサ
4 制御回路
41 運転/停止判断部(制御禁止手段)
42 運転/停止切替部(制御禁止手段)
43 電圧制御部
44 PWM信号生成部
45 ゲートブロック部(制御禁止手段)
46 異常判定部(異常判定手段、入出力電圧差算出手段、判別手段、判定手段、理論出力電圧算出手段、第2の判別手段、計時手段)
5 AC/DCコンバータ回路
6 フィルタ回路
A DC / DC converter device A 'AC / DC converter device B DC power supply B' AC power supply C Load 1 DC /
42 Operation / stop switching part (control prohibition means)
43
46 Abnormality determination unit (abnormality determination means, input / output voltage difference calculation means, determination means, determination means, theoretical output voltage calculation means, second determination means, timing means)
5 AC / DC converter circuit 6 Filter circuit
Claims (11)
入力電圧センサによって検出された前記電力変換回路の入力電圧と出力電圧センサによって検出された前記電力変換回路の出力電圧との相違に基づいて、前記入力電圧センサ、前記出力電圧センサ及び前記電力変換回路を含む回路に異常が発生したか否かを判定する異常判定手段と、
前記異常が発生した場合、前記電力変換回路の電力変換動作を禁止する制御禁止手段と、
を備えていることを特徴とする電力変換回路の制御回路。 A control circuit that generates a PWM signal and controls the power conversion operation of the power conversion circuit by the PWM signal,
Based on the difference between the input voltage of the power conversion circuit detected by the input voltage sensor and the output voltage of the power conversion circuit detected by the output voltage sensor, the input voltage sensor, the output voltage sensor, and the power conversion circuit An abnormality determining means for determining whether or not an abnormality has occurred in a circuit including:
When the abnormality occurs, control prohibiting means for prohibiting the power conversion operation of the power conversion circuit;
A control circuit for a power conversion circuit, comprising:
前記入力電圧から前記出力電圧を減じて入出力電圧差を算出する入出力電圧差算出手段と、
前記入出力電圧差が所定の電圧差より大きいか否かを判別する判別手段と、
前記入出力電圧差が前記所定の電圧差より大きい場合に、前記異常が発生したと判定する判定手段と、
を含む、請求項1ないし3のいずれかに記載の制御回路。 The abnormality determining means includes
An input / output voltage difference calculating means for calculating an input / output voltage difference by subtracting the output voltage from the input voltage;
Discriminating means for discriminating whether or not the input / output voltage difference is larger than a predetermined voltage difference;
Determining means for determining that the abnormality has occurred when the input / output voltage difference is greater than the predetermined voltage difference;
The control circuit according to claim 1, comprising:
前記入力電圧と前記PWM信号の周期およびオン時間とを用いて所定の演算式により得られる理論出力電圧を算出する理論出力電圧算出手段と、
前記理論出力電圧と前記出力電圧との差の絶対値が所定の閾値より大きいか否かを判別する第2の判別手段と、をさらに備え、
前記判定手段は、前記入出力電圧差が前記所定の電圧差より大きい場合と前記絶対値が前記所定の閾値より大きい場合のいずれかの場合に前記異常が発生したと判定する、
請求項4に記載の制御回路。 The abnormality determining means includes
Theoretical output voltage calculation means for calculating a theoretical output voltage obtained by a predetermined arithmetic expression using the input voltage and the period and on-time of the PWM signal;
Second discriminating means for discriminating whether or not an absolute value of a difference between the theoretical output voltage and the output voltage is larger than a predetermined threshold;
The determination unit determines that the abnormality has occurred when either the input / output voltage difference is greater than the predetermined voltage difference or the absolute value is greater than the predetermined threshold.
The control circuit according to claim 4.
前記入力電圧と前記PWM信号の周期およびオン時間とを用いて所定の演算式により得られる理論出力電圧を算出する理論出力電圧算出手段と、
前記理論出力電圧と前記出力電圧との差の絶対値が所定の閾値を超えると、計時を開始し、前記絶対値が前記閾値以下になると、その計時を停止する計時手段と、
前記計時手段により計時される時間が所定の継続時間に達したか否かを判別する第2の判別手段と、をさらに備え、
前記判定手段は、前記入出力電圧差が前記所定の電圧差より大きい場合と前記計時手段により計時される時間が前記所定の継続時間に達した場合のいずれかの場合に前記異常が発生したと判定する、
請求項4に記載の制御回路。 The abnormality determining means includes
Theoretical output voltage calculation means for calculating a theoretical output voltage obtained by a predetermined arithmetic expression using the input voltage and the period and on-time of the PWM signal;
When the absolute value of the difference between the theoretical output voltage and the output voltage exceeds a predetermined threshold, timing is started, and when the absolute value is equal to or less than the threshold, timing means for stopping the timing;
A second determining means for determining whether or not a time measured by the time measuring means has reached a predetermined duration; and
The determination means is that the abnormality has occurred when either the input / output voltage difference is greater than the predetermined voltage difference or the time measured by the time measuring means reaches the predetermined duration. judge,
The control circuit according to claim 4.
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