JP2011147231A - 直流電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 PWM信号に基づいて動作するスイッチング素子12,14を有するチョッパ回路10と、コンデンサを有し、チョッパ回路10の出力を平滑化するフィルタ回路20と、フィルタ回路20の出力電圧Voutと目標電圧Vrefとの差分に基づいて、第1参照電流Iref1を求める参照電流算出部39と、コンデンサの静電容量Cと目標電圧Vrefの単位時間当たりの変化量ΔVrefとの積C×ΔVrefが第1参照電流Iref1に加算された第2参照電流Iref2を求める参照電流算出部92と、チョッパ回路10の出力電流I1に基づいて、PWM信号を生成するPWM制御部36により構成される。PWM制御部36は、第2参照電流Iref2を目標電流として、出力電流I1に基づくフィードバック制御を行う。
【選択図】 図8
Description
<DC−DCコンバータ>
図1は、本発明の実施の形態1による直流電源装置の一構成例を示した図であり、直流電源1から供給された直流電圧を降圧又は昇圧して負荷3へ出力するDC−DCコンバータ2が示されている。
図2は、図1のDC−DCコンバータ2におけるチョッパ回路10の構成例を示した図である。このチョッパ回路10は、ドライブ回路11、スイッチング素子12,14、ダイオード13及び15からなる降圧型のスイッチ回路であり、2つのスイッチング素子12,14を交互にオン又はオフさせることにより、入力電圧Vinを所定の出力電圧に変換する。
図3は、図1のDC−DCコンバータ2におけるフィルタ回路20の構成例を示した図である。このフィルタ回路20は、インダクタンスLのコイル21と、インピーダンスZの回路素子22とにより構成されるローパスフィルタであり、回路素子22は、静電容量Cのコンデンサや電気抵抗Rの抵抗素子からなる。
図4のステップS101〜S112は、図1のDC−DCコンバータ2における定電圧制御時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、減算器38は、出力電圧Voutの検出値と目標電圧Vrefとから電圧誤差ΔVを算出する(ステップS101,S102)。参照電流算出部39は、この電圧誤差ΔVに基づいて第1参照電流Iref1を算出する(ステップS103)。
実施の形態1では、電圧誤差ΔVから求めた第1参照電流Iref1に出力電流I2を加算した第2参照電流Iref2を目標電流としてフィードバック制御を行うことにより、定電圧制御時における出力電圧Voutの変動幅を低減させる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、目標電圧Vrefに基づく定電圧制御と、目標電流Irefに基づく定電流制御と、目標電力Prefに基づく定電力制御とが切替可能な場合について説明する。
図6は、図5のDC−DCコンバータ2の要部における構成例を示したブロック図であり、参照電流演算部30内の機能構成の一例が示されている。この参照電流演算部30は、定電圧モード、定電流モード又は定電力モードのいずれかに制御モードを切り替えることができ、選択した制御モードに応じて参照電流Iref0がリミッタ42へ出力される。
実施の形態1では、電圧誤差ΔVから求めた第1参照電流Iref1に出力電流I2を加算した第2参照電流Iref2を目標電流としてフィードバック制御を行うことにより、定電圧制御時における出力電圧Voutの変動幅を低減させる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、フィルタ回路20に流れ込む電流の影響を考慮して参照電流を定めることによって、定電流制御時における出力電流I2の変動幅を低減させる場合について説明する。
実施の形態1では、電圧誤差ΔVから求めた第1参照電流Iref1に出力電流I2を加算した第2参照電流Iref2を目標電流としてフィードバック制御を行うことにより、定電圧制御時における出力電圧Voutの変動幅を低減させる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、定電圧制御時、出力電圧Voutを次にサンプリングするまでの間に目標電圧Vrefが大きく変化した際の追従性を向上させる場合について説明する。
実施の形態1では、電圧誤差ΔVから求めた第1参照電流Iref1に出力電流I2を加算した第2参照電流Iref2を目標電流としてフィードバック制御を行うことにより、定電圧制御時における出力電圧Voutの変動幅を低減させる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、チョッパ回路10に対する入力電圧Vinと目標電圧Vrefとの比から参照デューティを求め、この参照デューティを目標デューティとしてフィードバック制御を行う場合について説明する。
2 DC−DCコンバータ
3 負荷
10 チョッパ回路
11 ドライブ回路
12,14 スイッチング素子
13,15 ダイオード
20 フィルタ回路
21 コイル
22 回路素子
30 参照電流演算部
31,32 電圧センサー
33,34 電流センサー
35,38 減算器
36 PWM制御部
36a 指令値生成部
36b PWM発生回路
37 目標電圧生成部
39 参照電流算出部
40 履歴情報記憶部
41 加算器
42 リミッタ
51 目標電流生成部
52 減算器
53 参照電流算出部
54 履歴情報記憶部
61 乗算器
62 目標電力生成部
63 減算器
64 参照電流算出部
65 履歴情報記憶部
70 制御モード切替部
81 第1参照電流算出部
82 第2参照電流算出部
91 変化量抽出部
92 加算器
101,102 除算器
103 加算器
A1 制御ループ
Claims (4)
- PWM信号に基づいて動作するスイッチング素子を有するチョッパ回路と、
コンデンサを有し、上記チョッパ回路の出力を平滑化するフィルタ回路と、
上記フィルタ回路の出力電圧と目標電圧との差分に基づいて、第1参照電流を求める第1参照電流算出手段と、
上記コンデンサの静電容量と上記目標電圧の単位時間当たりの変化量との積が第1参照電流に加算された第2参照電流を求める第2参照電流算出手段と、
上記チョッパ回路の出力電流に基づいて、上記PWM信号を生成するPWM制御手段とを備え、
上記PWM制御手段が、第2参照電流を目標電流として、上記チョッパ回路の出力電流に基づくフィードバック制御を行うことを特徴とする直流電源装置。 - 第2参照電流算出手段が、上記積と第1参照電流と上記フィルタ回路の出力電流とを加算して第2参照電流を求めることを特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。
- 第2参照電流を上限電流と比較するリミッタを備え、
上記PWM制御手段は、第2参照電流が上記上限電流を越えている場合に、上記上限電流を目標電流として、上記フィードバック制御を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の直流電源装置。 - 上記PWM制御手段は、第2参照電流の更新間隔よりも短い周期で上記PWM信号のデューティ比を更新することを特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。
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2010
- 2010-01-13 JP JP2010004679A patent/JP5383522B2/ja active Active
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