JP2011151911A - Voltage converter - Google Patents

Voltage converter Download PDF

Info

Publication number
JP2011151911A
JP2011151911A JP2010009907A JP2010009907A JP2011151911A JP 2011151911 A JP2011151911 A JP 2011151911A JP 2010009907 A JP2010009907 A JP 2010009907A JP 2010009907 A JP2010009907 A JP 2010009907A JP 2011151911 A JP2011151911 A JP 2011151911A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
switching
signal
voltage
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010009907A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5644115B2 (en
Inventor
Masaki Ishigaki
将紀 石垣
Hiroki Otani
裕樹 大谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2010009907A priority Critical patent/JP5644115B2/en
Publication of JP2011151911A publication Critical patent/JP2011151911A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5644115B2 publication Critical patent/JP5644115B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage converter 1 including two switching elements 2, 3, wherein when a dead time Td is inserted in a switching signal and as a result, a difference is produced between a command voltage S and an output voltage V<SB>0</SB>and this difference is to be compensated, feedforward control free from a delay time is carried out in place of conventional feedback control. <P>SOLUTION: A control part 9 determines whether voltage is being increased or decreased based on the direction of current passing through the lower arm 6 or the upper arm 7 in the voltage converter 1. It makes correction to eliminate the influence of the dead time from a switching signal in the cycle of the switching signal based on this determination. Feedforward control is carried out to eliminate the influence of a dead time before voltage is output. As a result, voltage correction is enabled without a delay in response. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動機と直流電源との間で電圧変換を行う電圧変換器に関する。   The present invention relates to a voltage converter that performs voltage conversion between an electric motor and a DC power source.

近年、自動車等の車両の駆動源としてモータ等の電動機が使用され、この電動機の電力供給源としてリチウムイオン電池等の充放電可能な直流電源が使用されている。   In recent years, an electric motor such as a motor is used as a drive source for a vehicle such as an automobile, and a chargeable / dischargeable DC power source such as a lithium ion battery is used as a power supply source for the electric motor.

直流電源と電動機との間には双方向コンバータまたは二象限チョッパ回路とも呼ばれる電圧変換器が設けられている。この電圧変換器は力行時、すなわち直流電源から電動機に電力が供給される時には直流電源の電圧(例えば約200V)を電動機の駆動に要する電圧(例えば、約200V〜650V)に昇圧する昇圧コンバータとして機能する。また、車両の減速時等、電動機が発電機として作動し、電動機から直流電源に電力を送る回生時には電動機の電圧を降圧する降圧コンバータとして機能する。   Between the DC power source and the electric motor, a voltage converter called a bidirectional converter or a two-quadrant chopper circuit is provided. This voltage converter is a step-up converter that boosts the voltage of the DC power source (for example, about 200V) to the voltage required for driving the motor (for example, about 200V to 650V) during powering, that is, when power is supplied from the DC power source to the motor. Function. In addition, when the vehicle is decelerating, the motor operates as a generator, and functions as a step-down converter that reduces the voltage of the motor when regenerating power from the motor to a DC power source.

ここで、電圧変換器について図24を用いて説明する。電圧変換器1は直流電源20と電動機30との間に接続されている。電圧変換器1は、第1のスイッチング素子2と、第1のスイッチング素子2に直列接続された第2のスイッチング素子3とを備えている。さらに、第1のスイッチング素子2には第1のダイオード4が並列接続され、第2のスイッチング素子3には第2のダイオード5が並列接続されている。ここで、スイッチング素子とダイオードとの組み合わせは「アーム」と呼ばれる。図24においては第1のスイッチング素子2と第1のダイオードの組み合わせは下アーム6と呼ばれ、第2のスイッチング素子3と第2のダイオードの組み合わせは上アーム7と呼ばれる。また、下アーム6と上アーム7とを繋ぐ配線にリアクトル12が接続されている。   Here, the voltage converter will be described with reference to FIG. The voltage converter 1 is connected between the DC power supply 20 and the electric motor 30. The voltage converter 1 includes a first switching element 2 and a second switching element 3 connected in series to the first switching element 2. Further, a first diode 4 is connected in parallel to the first switching element 2, and a second diode 5 is connected in parallel to the second switching element 3. Here, the combination of the switching element and the diode is called an “arm”. In FIG. 24, the combination of the first switching element 2 and the first diode is called a lower arm 6, and the combination of the second switching element 3 and the second diode is called an upper arm 7. A reactor 12 is connected to the wiring connecting the lower arm 6 and the upper arm 7.

さらに第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3は制御部9に接続されている。制御部9は信号生成部10と、信号補正部11とを備えている。   Further, the first switching element 2 and the second switching element 3 are connected to the control unit 9. The control unit 9 includes a signal generation unit 10 and a signal correction unit 11.

上述した構成において、力行時に直流電源20の電圧を昇圧する昇圧回路は第1のスイッチング素子2、第2のダイオード5、リアクトル12によって構成される。一方、回生時に電動機30の電圧を降圧する降圧回路は第2のスイッチング素子3、第1のダイオード4、リアクトル12によって構成される。   In the configuration described above, the booster circuit that boosts the voltage of the DC power supply 20 during power running is configured by the first switching element 2, the second diode 5, and the reactor 12. On the other hand, a step-down circuit that steps down the voltage of the electric motor 30 during regeneration includes the second switching element 3, the first diode 4, and the reactor 12.

ここで、直流電源20の電圧を昇圧する割合は第1のスイッチング素子2のオン/オフ比によって定まる。一方、電動機30からの電圧を降圧する割合は第2のスイッチング素子3のオン/オフ比によって定まる。第1のスイッチング素子2のオン/オフ比は制御部9の信号生成部10で生成されるスイッチング信号Tr1によって定まり、第2のスイッチング素子3のオン/オフ比は信号生成部10で生成されるスイッチング信号Tr2によって定まる。ここで、スイッチング信号はオンとオフの2値からなる信号であり、任意の周期における第1または第2のスイッチング素子2、3のオン時間とオフ時間とを定めた信号である。   Here, the rate of boosting the voltage of the DC power supply 20 is determined by the on / off ratio of the first switching element 2. On the other hand, the rate at which the voltage from the motor 30 is stepped down is determined by the on / off ratio of the second switching element 3. The on / off ratio of the first switching element 2 is determined by the switching signal Tr1 generated by the signal generation unit 10 of the control unit 9, and the on / off ratio of the second switching element 3 is generated by the signal generation unit 10. It is determined by the switching signal Tr2. Here, the switching signal is a signal composed of binary values of ON and OFF, and is a signal that defines the ON time and OFF time of the first or second switching element 2 or 3 in an arbitrary period.

信号生成部10には電動機30の出力要求を行うパワーマネジメントコントローラ(図示せず)から指令電圧Sが送られる。信号生成部10では指令電圧Sを出力するために必要な第1のスイッチング素子2のスイッチング信号Tr1および第2のスイッチング素子3のスイッチング信号Tr2を公知の方法、例えば三角波比較法等により生成する。 A command voltage S is sent to the signal generator 10 from a power management controller (not shown) that makes an output request of the electric motor 30. Known method a first switching signal Tr2 0 switching signal Tr1 0 and second switching elements 3 of the switching element 2 required to output a command voltage S the signal generator 10 produced by, for example, a triangular wave comparison method To do.

さらに信号生成部10は、スイッチング信号Tr1およびTr2にデットタイムTdと呼ばれる区間を挿入したスイッチング信号Tr1およびTr2を生成する。これは第1のスイッチング素子2と第2のスイッチング素子3とが同時にオンになることによる短絡を防ぐためのものであり、このデッドタイムTd期間は第1のスイッチング素子2と第2のスイッチング素子3の両方がオフになる。以上のようにして生成されたスイッチング信号Tr1、Tr2に基づき、制御部9は第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3のオン/オフ制御を行う。 Further, the signal generator 10 generates switching signals Tr1 1 and Tr2 1 in which a section called dead time Td is inserted into the switching signals Tr1 0 and Tr2 0 . This is to prevent a short circuit due to the first switching element 2 and the second switching element 3 being simultaneously turned on, and during the dead time Td period, the first switching element 2 and the second switching element. Both 3 are off. Based on the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 generated as described above, the control unit 9 performs on / off control of the first switching element 2 and the second switching element 3.

ここで、指令電圧Sをもとに生成されたスイッチング信号Tr1、Tr2にデッドタイムTdが挿入されたスイッチング信号Tr1、Tr2に基づいて第1、第2のスイッチング素子2、3のオン/オフ制御が行われることにより、電圧変換器1の出力電圧Vは指令電圧Sとは異なるものとなる。具体的には昇圧時(力行時)には昇圧の度合いが所定割合で弱められ、出力電圧Vは指令電圧Sより低い値にしか昇圧されないことが知られている。また降圧時(回生時)には降圧の度合いが所定割合で強められ、出力電圧Vは指令電圧Sよりも低くなることが知られている。 Here, based on the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 in which the dead time Td is inserted into the switching signals Tr1 0 and Tr2 0 generated based on the command voltage S, the first and second switching elements 2 and 3 By performing the on / off control, the output voltage V O of the voltage converter 1 is different from the command voltage S. Specifically, it is known that during boosting (powering), the degree of boosting is weakened at a predetermined rate, and the output voltage V O is boosted only to a value lower than the command voltage S. Further, it is known that the degree of step-down is increased at a predetermined rate during step-down (regeneration), and the output voltage V O is lower than the command voltage S.

そこで特許文献1においては制御部9に信号補正部11を設け、フィードバック制御により指令電圧Sと出力電圧Vとの差異を軽減している。すなわち、信号補正部11は電圧変換器1の出力電圧Vを受信し、出力電圧Vと指令電圧Sとの差異を算出するとともにこの差異に基づいて出力電圧Sを増減させている。 Therefore, in Patent Document 1, a signal correction unit 11 is provided in the control unit 9 to reduce the difference between the command voltage S and the output voltage V O by feedback control. That is, the signal correction unit 11 receives the output voltage V O of the voltage converter 1, calculates the difference between the output voltage V O and the command voltage S, and increases or decreases the output voltage S based on this difference.

特開2003−309997号公報   JP 2003-309997 A

しかし、フィードバック制御は積分時間等の確保のため応答に遅れが生じる。例えばスイッチング周期について数周期分の遅れが生じる。したがって、例えば車両がスリップし、急に力行過程から回生過程に切り替わった時など、遅れ時間中に指令電圧Sの値が急変した場合に指令電圧Sと電圧変換器の出力電圧Vとの差が大きくなることがあった。 However, the feedback control is delayed in response to ensure the integration time. For example, a delay of several cycles occurs with respect to the switching cycle. Therefore, for example, when the value of the command voltage S suddenly changes during the delay time, such as when the vehicle slips and suddenly switches from the power running process to the regeneration process, the difference between the command voltage S and the output voltage V O of the voltage converter. Sometimes increased.

そこで本発明は、従来のフィードバック制御に代えて、遅れ時間の発生が無いフィードフォワード制御による電圧補正を行う電圧変換器を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a voltage converter that performs voltage correction by feedforward control that does not generate a delay time, instead of the conventional feedback control.

請求項1に係る発明は、直流電源と電動機との間に接続され、電圧の昇圧及び降圧を行う電圧変換器であって、オン時間に電流を流すとともにオフ時間に電流を遮断する第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子に並列接続された第1のダイオードと、からなる下アームと、第2のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子に並列接続された第2のダイオードと、からなり、前記下アームに直列接続する上アームと、前記上アームまたは前記下アームに流れる電流の方向を判定する電流方向判定器と、出力電圧を示す電圧指令を受信すると共に、前記電流方向判定器から前記電流方向の判定信号を受信し、前記電圧指令と前記判定信号とに基づいて前記第1及び第2のスイッチング素子のオン時間及びオフ時間を定めたスイッチング信号を生成して前記第1及び第2のスイッチング素子のオン/オフ制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とする、電圧変換器である。   The invention according to claim 1 is a voltage converter that is connected between a DC power source and an electric motor and performs step-up and step-down of a voltage. The voltage converter passes a current during an on-time and interrupts the current during an off-time. A lower arm comprising a switching element, a first diode connected in parallel to the first switching element, a second switching element, and a second diode connected in parallel to the second switching element; An upper arm connected in series to the lower arm, a current direction determiner for determining a direction of a current flowing through the upper arm or the lower arm, a voltage command indicating an output voltage, and the current direction A determination signal in the current direction is received from a determination device, and on and off times of the first and second switching elements are determined based on the voltage command and the determination signal. Characterized by comprising a control unit which generates a switching signal for on / off control of the first and second switching elements, and a voltage converter.

また、請求項2に係る発明は、請求項1記載の電圧変換器であって、前記制御部は、信号生成部と信号補正部とを備え、前記信号生成部では、前記電圧指令に基づいて前記第1のスイッチング素子のオン時間及びオフ時間が定められた第1のスイッチング信号と前記第2のスイッチング素子のオン時間及びオフ時間が定められた第2のスイッチング信号が生成され、前記信号補正部では、前記判定信号に基づいて前記第1のスイッチング信号及び第2のスイッチング信号が補正され、前記制御部は、補正後の前記第1のスイッチング信号及び第2のスイッチング信号に基づいて前記第1及び第2のスイッチング素子のオン/オフ制御を行う、ことを特徴とする、電圧変換器である。   The invention according to claim 2 is the voltage converter according to claim 1, wherein the control unit includes a signal generation unit and a signal correction unit, and the signal generation unit is configured based on the voltage command. A first switching signal in which an on time and an off time of the first switching element are determined and a second switching signal in which an on time and an off time of the second switching element are determined are generated, and the signal correction is performed. The unit corrects the first switching signal and the second switching signal based on the determination signal, and the control unit corrects the first switching signal based on the corrected first switching signal and the second switching signal. The voltage converter performs on / off control of the first and second switching elements.

また、請求項3に係る発明は、請求項2記載の電圧変換器であって、前記信号補正部は、前記上アームと下アームとを繋ぐ接点から前記下アームまたは前記上アームに向かって電流が流れているときには、前記第1のスイッチング信号のオン時間および前記第2のスイッチング信号のオフ時間を予め定めた時間延長する補正を行い、前記下アームまたは上アームから前記接点に向かって電流が流れているときには、前記第1のスイッチング信号のオン時間および前記第2のスイッチング信号のオフ時間を予め定めた時間短縮する補正を行うことを特徴とする、電圧変換器である。   The invention according to claim 3 is the voltage converter according to claim 2, wherein the signal correction unit supplies a current from a contact point connecting the upper arm and the lower arm toward the lower arm or the upper arm. , The first switching signal ON time and the second switching signal OFF time are corrected to extend by a predetermined time, and a current flows from the lower arm or the upper arm toward the contact. When the current is flowing, the voltage converter performs a correction to shorten the ON time of the first switching signal and the OFF time of the second switching signal by a predetermined time.

また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載の電圧変換器であって、前記上アームと下アームとを繋ぐ配線を流れる電流の微分値を検出する検出手段を設け、前記電流方向判定器は、前記検出手段が検出した電流の微分値を受信すると共に、前記信号生成部から前記第1及び第2のスイッチング信号を受信し、受信した前記第1及び第2のスイッチング信号のオン/オフの切り替わりと前記電流の微分値とに基づいて、前記上アーム又は下アームに流れる電流の方向を検知することを特徴とする、電圧変換器である。   Further, the invention according to claim 4 is the voltage converter according to claim 3, wherein the voltage converter includes detection means for detecting a differential value of the current flowing through the wiring connecting the upper arm and the lower arm, and the current direction The determiner receives the differential value of the current detected by the detection means, receives the first and second switching signals from the signal generator, and turns on the received first and second switching signals. The voltage converter detects a direction of a current flowing through the upper arm or the lower arm on the basis of switching between / off and a differential value of the current.

また、請求項5に係る発明は、請求項3に記載の電圧変換器であって、前記接点と下アームとを繋ぐ配線を流れる電流の微分値を検出する検出手段を設け、前記電流方向判定器は、前記検出手段が検出した電流の微分値を受信すると共に、前記信号生成部から前記第1のスイッチング信号を受信し、受信した前記第1のスイッチング信号のオン/オフの切り替わりと前記電流の微分値とに基づいて、前記下アームに流れる電流の方向を検知することを特徴とする、電圧変換器である。   Further, the invention according to claim 5 is the voltage converter according to claim 3, wherein the voltage converter according to claim 3 is provided with detection means for detecting a differential value of the current flowing through the wiring connecting the contact and the lower arm, and the current direction determination A detector receives a differential value of the current detected by the detection means, receives the first switching signal from the signal generation unit, and switches the on / off of the received first switching signal and the current The voltage converter detects a direction of a current flowing through the lower arm based on a differential value of the voltage.

デッドタイムの影響により昇圧時には昇圧の度合いが所定割合で弱められ、降圧時には降圧の度合いが所定割合で強められることから、昇圧時であるか降圧時であるかを判定することによりスイッチング信号の補正を行うことが可能となる。本願発明者らは、電圧変換器の上アームまたは下アームに流れる電流の方向から昇圧時であるか降圧時であるかを判定することができ、さらにこの判定及び当該判定に基づくスイッチング信号の補正が電圧を出力する前に行えることを見出した。これによりデッドタイムの影響を予め取り除いた状態で電圧を出力するフィードフォワード制御が可能となる。したがって、従来のフィードバック制御のような応答遅れが発生せず、急激な電圧の変化にも対応することができる。   Due to the effect of dead time, the degree of boosting is weakened at a predetermined rate at the time of boosting, and the degree of stepping down is strengthened at a predetermined rate at the time of stepping down. Can be performed. The inventors of the present application can determine whether the current is flowing up or down from the direction of the current flowing through the upper or lower arm of the voltage converter, and further, this determination and the correction of the switching signal based on the determination. Found that can be done before the voltage is output. As a result, feedforward control that outputs a voltage in a state in which the influence of the dead time is removed in advance can be performed. Therefore, a response delay unlike the conventional feedback control does not occur, and a sudden voltage change can be dealt with.

本発明の実施形態に係る電圧変換器と周辺の回路を例示する図である。It is a figure which illustrates the voltage converter and peripheral circuit which concern on embodiment of this invention. 電圧変換器に送られるスイッチング信号が生成される過程を例示する図である。It is a figure which illustrates the process in which the switching signal sent to a voltage converter is produced | generated. 回生時における電圧変換器と周辺の回路の電流の流れを例示する図である。It is a figure which illustrates the flow of the electric current of a voltage converter and a peripheral circuit at the time of regeneration. 回生時における電圧変換器と周辺の回路の電流の流れを例示する図である。It is a figure which illustrates the flow of the electric current of a voltage converter and a peripheral circuit at the time of regeneration. 力行時における電圧変換器と周辺の回路の電流の流れを例示する図である。It is a figure which illustrates the flow of the electric current of a voltage converter and a peripheral circuit at the time of power running. 力行時における電圧変換器と周辺の回路の電流の流れを例示する図である。It is a figure which illustrates the flow of the electric current of a voltage converter and a peripheral circuit at the time of power running. 回生時のスイッチング信号の補正について説明する図である。It is a figure explaining correction | amendment of the switching signal at the time of regeneration. 力行時のスイッチング信号の補正について説明する図である。It is a figure explaining correction | amendment of the switching signal at the time of power running. 回生時のスイッチング信号の補正について説明する図である。It is a figure explaining correction | amendment of the switching signal at the time of regeneration. 力行時のスイッチング信号の補正について説明する図である。It is a figure explaining correction | amendment of the switching signal at the time of power running. 別の実施形態に係る電圧変換器と周辺の回路を例示する図である。It is a figure which illustrates the voltage converter and peripheral circuit which concern on another embodiment. 力行時における、スイッチング信号、下アーム電流、及び下アームに接続する配線に設けられたコイルの電圧の変化を説明する図である。It is a figure explaining the change of the voltage of the coil provided in the switching signal, the lower arm electric current, and the wiring connected to a lower arm at the time of power running. 回生時における、スイッチング信号、下アーム電流、及び下アームに接続する配線に設けられたコイルの電圧の変化を説明する図である。It is a figure explaining the change of the voltage of the coil provided in the wiring connected to a switching signal, a lower arm electric current, and a lower arm at the time of regeneration. 電流方向判定信号を生成するためのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart for producing | generating a current direction determination signal. 電流方向判定信号の生成について説明する図である。It is a figure explaining the production | generation of a current direction determination signal. 電流方向判定信号の生成について説明する図である。It is a figure explaining the production | generation of a current direction determination signal. 本発明の実施形態にかかる電圧補正を実施したときの結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the result when the voltage correction concerning embodiment of this invention is implemented. リアクトルを流れる電流の波形を例示する図である。It is a figure which illustrates the waveform of the electric current which flows through a reactor. 電流方向判定信号の生成について説明する図である。It is a figure explaining the production | generation of a current direction determination signal. スイッチング信号の補正値の出力について説明する図である。It is a figure explaining the output of the correction value of a switching signal. スイッチング信号の補正値の出力について説明する図である。It is a figure explaining the output of the correction value of a switching signal. スイッチング信号の補正値の出力について説明する図である。It is a figure explaining the output of the correction value of a switching signal. スイッチング信号の補正値の出力について説明する図である。It is a figure explaining the output of the correction value of a switching signal. 従来の電圧変換器と周辺の回路を例示する図である。It is a figure which illustrates the conventional voltage converter and a peripheral circuit.

図1に本実施形態に係る電圧変換器およびその周辺回路を示す。まず電圧変換器1の周辺回路構成について説明する。電圧変換器1は直流電源20および電動機30の間に接続されている。直流電源20はリチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池から構成されている。また電動機30は永久磁石モータ等のモータから構成されている。   FIG. 1 shows a voltage converter and its peripheral circuits according to this embodiment. First, the peripheral circuit configuration of the voltage converter 1 will be described. The voltage converter 1 is connected between the DC power supply 20 and the electric motor 30. The DC power source 20 is composed of a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery. The electric motor 30 is composed of a motor such as a permanent magnet motor.

さらに電圧変換器1と直流電源20との間には電源側コンデンサ21が直流電源20から見て電圧変換器1と並列に接続されている。   Further, a power supply side capacitor 21 is connected in parallel with the voltage converter 1 when viewed from the DC power supply 20 between the voltage converter 1 and the DC power supply 20.

また電圧変換器1と電動機30との間にはインバータ25および負荷側コンデンサ22が、電動機30から見てそれぞれ電圧変換器1と並列に接続されている。   Further, between the voltage converter 1 and the electric motor 30, an inverter 25 and a load side capacitor 22 are respectively connected in parallel with the voltage converter 1 when viewed from the electric motor 30.

次に電圧変換器1の構成について説明する。電圧変換器1は、第1のスイッチング素子2と、第1のスイッチング素子2に直列に接続された第2のスイッチング素子3を備えている。第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3はIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の電圧制御型のトランジスタから構成され、オン時間にはコレクタ−エミッタ間に電流が流れ、オフ時間には当該電流の流れが遮断される。   Next, the configuration of the voltage converter 1 will be described. The voltage converter 1 includes a first switching element 2 and a second switching element 3 connected in series to the first switching element 2. The first switching element 2 and the second switching element 3 are composed of a voltage control type transistor such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor), and a current flows between the collector and the emitter during the on-time and Current flow is interrupted.

さらに第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3は制御部9に接続されている。制御部9は信号生成部10及び信号補正部11を備えている。   Further, the first switching element 2 and the second switching element 3 are connected to the control unit 9. The control unit 9 includes a signal generation unit 10 and a signal correction unit 11.

また、第1のスイッチング素子2には第1のダイオード4が逆並列に、すなわち第1のスイッチング素子2のエミッタ側からコレクタ側に向かう方向をダイオードの順方向とするように並列に接続され、同様に第2のスイッチング素子3には第2のダイオード5が逆並列に接続されている。なお、第1のスイッチング素子2と第1のダイオード4との組み合わせは下アーム6と呼ばれ、第2のスイッチング素子3と第2のダイオード5との組み合わせは上アーム7と呼ばれる。   The first diode 4 is connected in parallel to the first switching element 2 in parallel so that the direction from the emitter side to the collector side of the first switching element 2 is the forward direction of the diode, Similarly, a second diode 5 is connected to the second switching element 3 in antiparallel. The combination of the first switching element 2 and the first diode 4 is called a lower arm 6, and the combination of the second switching element 3 and the second diode 5 is called an upper arm 7.

また、上アーム7と下アーム6とを繋ぐ接点(ノード)13にはコイル等からなるリアクトル12が接続されている。   A reactor 12 made of a coil or the like is connected to a contact (node) 13 connecting the upper arm 7 and the lower arm 6.

さらに、上アーム7と下アーム6とを繋ぐ配線のうち、接点13よりも下アーム6側の配線には電流計等からなる電流検知器14が設けられている。この電流検知器14は制御部9の信号補正部11に電流方向を示す判定信号を送信可能になっている。   Further, among the wires connecting the upper arm 7 and the lower arm 6, a current detector 14 including an ammeter or the like is provided on the wire closer to the lower arm 6 than the contact 13. The current detector 14 can transmit a determination signal indicating a current direction to the signal correction unit 11 of the control unit 9.

以上、電圧変換器1とその周辺の回路構成について説明した。次に、第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3のオン/オフ時間を決めるスイッチング信号の生成過程について説明し、さらに生成されたスイッチング信号に基づく電圧変換器1の昇圧動作および降圧動作について説明する。   The voltage converter 1 and the peripheral circuit configuration have been described above. Next, a generation process of the switching signal that determines the on / off time of the first switching element 2 and the second switching element 3 will be described, and further, the boost operation and the step-down operation of the voltage converter 1 based on the generated switching signal Will be described.

スイッチング信号は制御部9にて生成される。制御部9の信号生成部10には、図示しないパワーマネジメントコントローラから電動機30を駆動させるための指令電圧Sが送られる。信号生成部10は指令電圧Sに基づいて公知の三角波比較法等により第1のスイッチング素子2のオン/オフ時間を定めたスイッチング信号Tr1を生成する。さらにスイッチング信号Tr1の逆信号、すなわちオン時間とオフ時間とを逆転させた信号を生成し、これを第2のスイッチング素子3のスイッチング信号Tr2とする。ここで、スイッチング信号Tr2はスイッチング信号Tr1の逆信号であることから、両信号の周期Tは等しくなる。 The switching signal is generated by the control unit 9. A command voltage S for driving the electric motor 30 is sent from a power management controller (not shown) to the signal generation unit 10 of the control unit 9. Signal generator 10 generates switching signals Tr1 0 that defines the first ON / OFF time of the switching element 2 by a known triangular wave comparison method and the like based on the command voltage S. Furthermore inverse signal of the switching signal Tr1 0, i.e. generates a signal reversed the on-time and off-time, to do this the second switching signal Tr2 0 of the switching element 3. Here, since the switching signal Tr2 0 is an inverse signal of the switching signal Tr1 0 , the period T 0 of both signals becomes equal.

さらに信号生成部10は図2に示すように、スイッチング信号Tr1、Tr2の周期T中に2回のデッドタイムTdを挿入したスイッチング信号Tr1およびTr2を生成する。デッドタイムTdの挿入により、スイッチング信号Tr1およびTr2の周期Tはスイッチング信号Tr1およびTr2の周期Tよりも2Td分長くなる。 Further, as shown in FIG. 2, the signal generation unit 10 generates switching signals Tr1 1 and Tr2 1 in which two dead times Td are inserted in the period T 0 of the switching signals Tr1 0 and Tr2 0 . Due to the insertion of the dead time Td, the cycle T 1 of the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 becomes 2Td longer than the cycle T 0 of the switching signals Tr1 0 and Tr2 0 .

ここで、スイッチング信号Tr1に基づいて第1のスイッチング素子2のオン/オフ制御を行い、またスイッチング信号Tr2に基づいて第2のスイッチング素子3のオン/オフ制御を行った場合における、電圧変換器1の昇圧動作又は降圧動作について説明する。まず降圧時(回生時)における電圧変換器1の動作について説明する。回生時、すなわち電動機30から直流電源20に電力が送られる際に、電圧変換器1は降圧コンバータとして作用する。降圧回路は第2のスイッチング素子3、第1のダイオード4、およびリアクトル12から構成される。 Here, in the case of performing a first on / off control switching device 2 on the basis of the switching signal Tr1 1, also was on / off control of the second switching element 3 on the basis of the switching signal Tr2 1, the voltage The step-up operation or step-down operation of the converter 1 will be described. First, the operation of the voltage converter 1 during step-down (regeneration) will be described. During regeneration, that is, when electric power is sent from the electric motor 30 to the DC power supply 20, the voltage converter 1 acts as a step-down converter. The step-down circuit includes a second switching element 3, a first diode 4, and a reactor 12.

降圧回路においては、第2のスイッチング素子3のオン時間に電動機30から電流が流れ、この電流は図3に示すように電動機30→第2のスイッチング素子3→接点13→リアクトル12→直流電源20→電動機30の経路を流れる。このときリアクトル12には電磁エネルギが蓄積される。次に第2のスイッチング素子3のオフ時間(デッドタイムを含む)には、電動機30からの電流の供給が遮断されるとともにリアクトル12に起電力が発生して図4に示すようにリアクトル12→直流電源20→第1のダイオード4→電流検知器14→接点13→リアクトル12の経路を電流が流れる。   In the step-down circuit, a current flows from the electric motor 30 during the on-time of the second switching element 3, and this current is, as shown in FIG. 3, the electric motor 30 → second switching element 3 → contact 13 → reactor 12 → DC power supply 20. → Flows along the path of the motor 30. At this time, electromagnetic energy is accumulated in the reactor 12. Next, during the off time (including the dead time) of the second switching element 3, the supply of current from the electric motor 30 is interrupted and an electromotive force is generated in the reactor 12, so that the reactor 12 → Current flows through the path of the DC power source 20 → the first diode 4 → the current detector 14 → the contact 13 → the reactor 12.

降圧回路における降圧の割合は、第2のスイッチング素子3のオン時間T2ONの、スイッチング周期Tに対する比で表すことができることが知られている。すなわち、電動機30の電圧をV、デッドタイム、つまり第1のスイッチング素子2も第2のスイッチング素子3もオフになっている時間をTd、第2のスイッチング素子のみがオフになっている時間をT2OFFとすると、図2から、直流電源20に加えられる電圧Vは以下の数式1により求められる。 It is known that the step-down ratio in the step-down circuit can be expressed by the ratio of the ON time T 2ON of the second switching element 3 to the switching period T 1 . That is, the voltage of the electric motor 30 is V H , the dead time, that is, the time when both the first switching element 2 and the second switching element 3 are turned off, Td, and the time when only the second switching element is turned off. the When T 2off, from FIG. 2, the voltage V L applied to the DC power source 20 is obtained by equation 1 below.

Figure 2011151911
Figure 2011151911

上記数式1を参照すると、分母にデッドタイムTdの項があり、その分降圧の度合いが強められる、すなわち直流電源20に加えられる電圧Vが指令電圧Sよりも低くなることが理解される。 Referring to Equation 1, it can be understood that there is a term of dead time Td in the denominator, and the degree of step-down is increased accordingly, that is, the voltage VL applied to the DC power supply 20 is lower than the command voltage S.

次に昇圧時における電圧変換器1の動作について説明する。力行時、すなわち直流電源20から電動機30に電力が送られる際に、電圧変換器1は昇圧コンバータとして作用する。昇圧回路は第1のスイッチング素子2、第2のダイオード5、およびリアクトル12から構成される。   Next, the operation of the voltage converter 1 during boosting will be described. During power running, that is, when electric power is sent from the DC power supply 20 to the motor 30, the voltage converter 1 acts as a boost converter. The booster circuit includes a first switching element 2, a second diode 5, and a reactor 12.

昇圧回路においては、第1のスイッチング素子2のオン時間には、図5に示すように直流電源20→リアクトル12→接点13→電流検知器14→第1のスイッチング素子2→直流電源20の経路で電流が流れる。このとき、リアクトル12には電磁エネルギが蓄積される。次に第1のスイッチング素子3のオフ時間(デッドタイムを含む)には、リアクトル12に蓄積された電磁エネルギが直流電源20の電圧に加算された状態で図6に示すように第2のダイオード5を経て電動機30に送られる。   In the step-up circuit, during the ON time of the first switching element 2, as shown in FIG. 5, the path of DC power supply 20 → reactor 12 → contact 13 → current detector 14 → first switching element 2 → DC power supply 20. Current flows. At this time, electromagnetic energy is accumulated in the reactor 12. Next, during the off time (including the dead time) of the first switching element 3, the second diode as shown in FIG. 6 with the electromagnetic energy accumulated in the reactor 12 being added to the voltage of the DC power supply 20. 5 is sent to the electric motor 30.

昇圧回路の昇圧の割合は、スイッチング周期Tの、第1のスイッチング素子2のオフ時間に対する比によって求められることが知られている。すなわち、第1のスイッチング素子2のオン時間をT1ON、第1のスイッチング素子2のみがオフになっている時間をT1OFFとすると、図2から、電動機30に加えられる電圧Vは以下の数式2により求められる。 Ratio of the step-up of the booster circuit, the switching period T 1, is known to be determined by the ratio to the first off-time of the switching element 2. That is, when the ON time of the first switching element 2 is T 1ON and the time when only the first switching element 2 is OFF is T 1OFF , the voltage V H applied to the motor 30 is as follows from FIG. It can be obtained from Equation 2.

Figure 2011151911
Figure 2011151911

ここで、最右辺について、T1ON+T1OFF>T1OFFであるから、 Here, for the rightmost side, T 1ON + T 1OFF > T 1OFF ,

Figure 2011151911
Figure 2011151911

すなわち、上記数3に示されるように、デッドタイムTdが挿入されている分、昇圧の割合は弱められ、電動機30に加えられる電圧Vは指令電圧Sよりも低くなる。 That is, as shown in the above equation 3, the ratio of boosting is weakened by the amount of insertion of the dead time Td, and the voltage V H applied to the electric motor 30 becomes lower than the command voltage S.

以上説明したようにスイッチング信号Tr1、Tr2に補正が加えられない状態で第1および第2のスイッチング素子2、3のオン/オフ制御を行うと、電圧変換器1は降圧過程(回生時)、昇圧過程(力行時)ともにデッドタイムTdの影響を受ける。そこで制御部9の信号補正部11はスイッチング信号Tr1、Tr2を補正し、デッドタイムの影響Tdを取り除いている。以下、スイッチング信号Tr1、Tr2の補正について説明する。 As described above, when the on / off control of the first and second switching elements 2 and 3 is performed in a state in which the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 are not corrected, the voltage converter 1 causes the step-down process (during regeneration). ) And the boosting process (during powering) are affected by the dead time Td. Therefore, the signal correction unit 11 of the control unit 9 corrects the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 to remove the dead time influence Td. Hereinafter, correction of the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 will be described.

降圧時(回生時)における電圧変換器1の電流の流れは、図3に示したように、第2のスイッチング素子3がオンのとき、電流は電動機30→第2のスイッチング素子3→接点13→リアクトル12→直流電源20→電動機30の経路を流れる。また図4に示すように、第2のスイッチング素子3がオフ(デッドタイムを含む)のとき、電流はリアクトル12→直流電源20→第1のダイオード4→電流検知器14→接点13→リアクトル12の経路を流れる。   As shown in FIG. 3, the current flow of the voltage converter 1 at the time of step-down (regeneration) is as follows. When the second switching element 3 is on, the current flows from the electric motor 30 to the second switching element 3 to the contact 13. → Reactor 12 → DC power supply 20 → Motor 30 As shown in FIG. 4, when the second switching element 3 is off (including dead time), the current is reactor 12 → DC power supply 20 → first diode 4 → current detector 14 → contact 13 → reactor 12. Flowing through the path.

ここで、電流検知器14に流れる電流、すなわちリアクトル12が接続された接点13から下アーム6に流れる電流I(以下、電流Iを「下アーム電流」と呼ぶ。)の流れに着目する。接点13から下アーム6への流れ方向を正とすると、回生時には下アーム電流Iは負方向(下アーム6→接点13)に流れるか、または流れがなくなる(0になる)かのいずれかであり、正の方向には流れないことが理解される。 Here, attention is focused on the current flowing through the current detector 14, that is, the flow of the current I 1 flowing from the contact 13 to which the reactor 12 is connected to the lower arm 6 (hereinafter, the current I 1 is referred to as “lower arm current”). . When the flow direction of the lower arm 6 is positive from the contact 13, (becomes 0) lower arm current I 1 is either flows in the negative direction (lower arm 6 → contact 13), or the flow is lost during regenerative Kano either It is understood that it does not flow in the positive direction.

一方、昇圧時(力行時)における電圧変換器1の電流の流れは、図5に示すように、第1のスイッチング素子2がオンのとき、電流は直流電源20→リアクトル12→接点13→電流検知器14→第1のスイッチング素子2→直流電源20の経路を流れる。また図6に示すように、第1のスイッチング素子2がオフ(デッドタイムを含む)のとき、電流は直流電源20→リアクトル12→接点13→第2のダイオード5→電動機30→直流電源20の経路を流れる。このとき、下アーム電流Iは正方向(接点13→下アーム6)に流れるか、または流れがなくなる(0になる)かの何れかであり、負の方向には流れないことが理解される。 On the other hand, the current flow of the voltage converter 1 during boosting (powering) is as shown in FIG. 5 when the first switching element 2 is on, the current is DC power supply 20 → reactor 12 → contact 13 → current. It flows through the path of the detector 14 → the first switching element 2 → the DC power supply 20. As shown in FIG. 6, when the first switching element 2 is off (including the dead time), the current is DC power supply 20 → reactor 12 → contact 13 → second diode 5 → motor 30 → DC power supply 20. Flowing the route. At this time, it is understood that the lower arm current I 1 flows either in the positive direction (contact point 13 → lower arm 6) or no longer flows (becomes 0), and does not flow in the negative direction. The

以上から、下アーム電流Iが正方向に流れれば昇圧時(力行時)であり、負方向に流れれば降圧時(回生時)であることが理解される。電流検知器14は、下アーム電流Iの電流値を測定することにより下アーム電流Iの流れ方向が正方向であるか負方向であるかを示す判定信号を制御部9の信号補正部11に送信する。信号補正部11では電流検知器14からの判定信号を受けて電動機30が昇圧時であるか降圧時であるかを判定する。さらにこの判定結果に基づいてスイッチング信号Tr1、Tr2を補正する。以下に、信号補正部11が行うスイッチング信号Tr1、Tr2の補正について説明する。 From the above, the lower arm current I 1 is at the boost it flows through the forward direction (during power running), it is understood that the time of buck when flows through the negative direction (during regeneration). Current detector 14, the signal correction unit in the control unit 9 a determination signal indicating whether a negative or the flow direction of the lower arm current I 1 is the positive direction by measuring the current value of the lower arm current I 1 11 to send. The signal correction unit 11 receives the determination signal from the current detector 14 and determines whether the electric motor 30 is at the time of step-up or step-down. Further, the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 are corrected based on the determination result. Hereinafter, correction of the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 performed by the signal correction unit 11 will be described.

信号補正部11は、電流検知器14から下アーム電流Iの流れ方向を通知する信号を受信すると、電動機30が昇圧時であるか降圧時であるかを判定する。この判定後、信号補正部11は、昇圧時であるときには昇圧の度合いを増加させる補正を、また降圧時であるときには降圧の度合いを低減させる補正をスイッチング信号Tr1、Tr2に行う。 When the signal correction unit 11 receives a signal notifying the flow direction of the lower arm current I 1 from the current detector 14, the signal correction unit 11 determines whether the electric motor 30 is at the time of step-up or step-down. After this determination, the signal correction unit 11 performs correction on the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 to increase the degree of boosting when boosting and to reduce the degree of bucking when decreasing.

すなわち、信号補正部11は降圧時(回生時)においては上述した数式1に基づき、スイッチング信号Tr2のオフ時間T2OFFを予め定めた時間短縮する補正を行う。さらにこの補正にあわせてスイッチング信号Tr1のオン時間T1ONを予め定めた時間短縮する補正を行う。補正前のスイッチング信号Tr1、Tr2を図7の上段に、補正後のスイッチング信号Tr1、Tr2を下段に示す。 That is, the signal correction unit 11 based on the equation 1 described above at the time of step-down (during regeneration), performs predetermined time shortened to correct the off-time T 2off switching signals Tr2 1. Further performs predetermined time reduction is corrected switching signal Tr1 1 ON time T 1ON in accordance with the correction. Switching signals Tr1 1 and Tr2 1 before correction are shown in the upper part of FIG. 7, and switching signals Tr1 2 and Tr2 2 after correction are shown in the lower part.

例えば信号補正部11は、スイッチング信号Tr2のオフ時間T2OFFおよびスイッチング信号Tr1のオン時間T1ONを2Td分減じる補正を行う。この補正を数式に表すと下記数式4のようになる。 For example, the signal correction unit 11 performs correction to reduce the OFF time T 2OFF of the switching signal Tr2 1 and the ON time T 1ON of the switching signal Tr1 1 by 2Td. This correction is expressed by the following mathematical formula 4.

Figure 2011151911
Figure 2011151911

数式4に示されるように、補正によりデッドタイムTdの影響が取り除かれることが理解される。   As shown in Expression 4, it is understood that the influence of the dead time Td is removed by the correction.

また、信号補正部11は昇圧時(力行時)においては上述した数式2に基づき、スイッチング信号Tr1のオン時間T1ONを予め定めた時間延長する補正を行う。さらにこの補正にあわせてスイッチング信号Tr2のオフ時間T2OFFを予め定めた時間延長する補正を行う。補正前のスイッチング信号Tr1、Tr2を図8の上段に、補正後のスイッチング信号Tr1、Tr2を下段に示す。 The signal correcting unit 11 based on the equation 2 described above during the boosting (power running), the predetermined time extension corrects the switching signal Tr1 1 on-time T 1ON. Further performing the predetermined time extension to correct the off-time T 2off switching signals Tr2 1 in accordance with the correction. Switching signals Tr1 1 and Tr2 1 before correction are shown in the upper part of FIG. 8, and switching signals Tr1 2 and Tr2 2 after correction are shown in the lower part.

例えば信号補正部11は、スイッチング信号Tr1のオン時間T1ONに、(2Td×T1ON)/T1OFFを加える。この補正を下記数式5に示す。またこの補正にあわせてスイッチング信号Tr2のオフ時間T2OFFに(2Td×T2OFF)/T2ONを加える。 For example, the signal correcting unit 11, the switching signal Tr1 1 on-time T 1ON, added (2Td × T 1ON) / T 1OFF. This correction is shown in Equation 5 below. Also added to the switching signal Tr2 1 the off-time T 2off the (2Td × T 2OFF) / T 2ON in accordance with the correction.

Figure 2011151911
Figure 2011151911

数式5に示されるように、補正によりデッドタイムTdの影響が取り除かれることが理解される。   As shown in Equation 5, it is understood that the influence of the dead time Td is removed by the correction.

ここで、スイッチング信号Tr1、Tr2の補正のタイミングについて説明する。信号補正部11は、スイッチング信号Tr1、Tr2の周期T中にスイッチング信号Tr1、Tr2を補正している。言い換えれば、スイッチング信号Tr1、Tr2に基づいて第1および第2のスイッチング素子2、3のオン/オフ制御をしている最中に当該スイッチング信号Tr1、Tr2を補正している。 Here, the correction timing of the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 will be described. Signal correcting unit 11 corrects the switching signal Tr1 1, Tr2 1 during the period T 1 of the switching signal Tr1 1, Tr2 1. In other words, and corrects the switching signal Tr1 1, Tr2 1 during which the on / off control of the first and second switching elements 2 and 3 on the basis of the switching signal Tr1 1, Tr2 1.

図9には降圧時(回生時)におけるスイッチング信号Tr1、Tr2の補正動作の概略が示されている。上述のように、降圧時にはスイッチング信号Tr2がオン時間T2Onからオフ時間T2Offに切り替わると下アーム電流Iが0からマイナスの値に切り替わる。電流検知器14は下アーム電流Iが0からマイナスに切り替わったときに下アーム電流Iが負方向に流れている旨の判定信号を信号補正部11に送る。または負の値の電流値を判定信号としてそのまま信号補正部11に送る。この電流検知器14から信号補正部11への送信はスイッチング信号Tr2のオフ時間T2Off中に行われる。さらに信号補正部11では下アーム電流Iの流れ方向または負の電流値に基づいて降圧時であると判断し、スイッチング信号Tr2のオフ時間T2Off中に当該オフ時間T2offおよびスイッチング信号Tr1のオン時間T1Onを所定量低減させる。これにより、スイッチング周期T中にスイッチング信号Tr1、Tr2が補正される。 FIG. 9 shows an outline of the correction operation of the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 at the time of step-down (regeneration). As mentioned above, during the step-down switching from the lower arm current I 1 if the switching signal Tr2 1 is switched from the on-time T 2on off time T 2off is 0 to a negative value. Current detector 14 sends a decision signal indicating that the lower arm current I 1 flows in the negative direction when the lower arm current I 1 is changed from 0 to minus signal correcting unit 11. Alternatively, a negative current value is sent to the signal correction unit 11 as it is as a determination signal. The transmissions from the current detector 14 to the signal correcting unit 11 is performed during the off-time of the switching signal Tr2 1 T 2Off. Further, the signal correction unit 11 determines that the voltage is stepped down based on the flow direction of the lower arm current I 1 or a negative current value, and the off time T 2off and the switching signal Tr1 during the off time T 2Off of the switching signal Tr2 1. 1 ON time T 1On is reduced by a predetermined amount. As a result, the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 are corrected during the switching period T 1 .

また、図10には昇圧時(力行時)におけるスイッチング信号Tr1、Tr2の補正動作の概略が示されている。上述のように、昇圧時にはスイッチング信号Tr1がオフ時間T1Offからオン時間T1Onに切り替わると下アーム電流Iは0からプラスの値に切り替わる。電流検知器14は下アーム電流Iが0からプラスに切り替わったときに下アーム電流Iが正方向に流れている旨の判定信号を信号補正部11に送る。または電流値を判定信号としてそのまま信号補正部11に送る。この電流検知器14から信号補正部11への送信はスイッチング信号Tr1のオン時間T1On中に行われる。さらに信号補正部11では下アーム電流Iの流れ方向に基づいて昇圧時であると判断し、スイッチング信号Tr1のオン時間T1On中に当該オン時間T1onおよびスイッチング信号Tr2のオフ時間T2Offを所定量増加させる。これにより、スイッチング周期T中にスイッチング信号Tr1、Tr2が補正される。 FIG. 10 shows an outline of the correction operation of the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 during boosting (powering). As described above, the lower arm current I 1 if the switching signal Tr1 1 during the boost is switched from OFF time T 1Off ON time T 1ON switches from 0 to a positive value. Current detector 14 sends a determination signal indicating that the lower arm current I 1 when the lower arm current I 1 is changed from 0 to a positive flows in the positive direction to a signal correcting unit 11. Alternatively, the current value is sent to the signal correction unit 11 as it is as a determination signal. The transmissions from the current detector 14 to the signal correcting unit 11 is performed during switching signal Tr1 1 on-time T 1ON. Determines that further a time of signal correcting unit 11, based on the flow direction the lower arm current I 1 boost, the on-time during a switching signal Tr1 1 on-time T 1ON T 1on and switching signals Tr2 1 the off-time T Increase 2Off by a predetermined amount. As a result, the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 are corrected during the switching period T 1 .

以上のようにスイッチング信号Tr1、Tr2が補正されると、制御部9は補正されたスイッチング信号Tr1、Tr2に基づいて第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3のオン/オフ動作を制御する。デッドタイムTdの影響が取り除かれた補正後のスイッチング信号Tr1、Tr2に基づいて昇圧、降圧を行うので電圧変換器1の出力電圧Vと指令電圧Sとの差は低減される。 When the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 are corrected as described above, the control unit 9 turns on / off the first switching element 2 and the second switching element 3 based on the corrected switching signals Tr1 2 and Tr2 2. Controls off operation. Since step-up and step-down are performed based on the corrected switching signals Tr1 2 and Tr2 2 from which the influence of the dead time Td has been removed, the difference between the output voltage V O of the voltage converter 1 and the command voltage S is reduced.

このように、本実施形態においては下アーム電流Iの流れ方向に基づいて昇圧時であるか降圧時であるかを判定し、この判定結果に基づいてスイッチング信号Tr1、Tr2を補正している。この補正はスイッチング信号Tr1、Tr2の周期T中、つまり電圧の出力前に行われるため、デッドタイムTdの影響を取り除いた状態で電圧が出力される。このように本実施形態では予めデッドタイムTdの影響を取り除いた状態で電圧を出力するフィードフォワード制御による電圧補正を行っているので、原理的にフィードバック制御時に発生する応答遅れは生じない。したがって従来、応答遅れが原因で電圧補正が間に合わなかった急激な電圧の変化が生じても本実施形態では迅速に対応することができる。 Thus, it is determined whether the time of step-down or a voltage step-up based on the flow direction the lower arm current I 1 in this embodiment, to correct the switching signal Tr1 1, Tr2 1 based on the determination result ing. Since this correction is performed during the period T 1 of the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 , that is, before the voltage is output, the voltage is output with the influence of the dead time Td removed. As described above, in this embodiment, voltage correction is performed by feedforward control that outputs a voltage in a state in which the influence of the dead time Td is removed in advance, so that in principle there is no response delay that occurs during feedback control. Therefore, in the present embodiment, it is possible to quickly cope with a sudden change in voltage that cannot be corrected in time due to a response delay.

なお、図1の実施形態では電流検知器14は下アーム電流Iの方向を検知していたが、接点13と上アーム7との間に電流検知器14を設け、接点13から上アーム7に向かう流れを正とする上アーム電流Iの方向を検知するようにしてもよい。このとき、図4から、降圧時(回生時)には上アーム電流Iは負方向か、または流れがなくなる(0になる)かの何れかであり、正の方向には流れないことが理解される。また図5から、昇圧時(力行時)には上アーム電流Iは正方向に流れるか、または流れがなくなる(0になる)かの何れかであり、負の方向には流れないことが理解される。つまり上アーム電流Iが正方向に流れれば昇圧時であり、負方向に流れれば降圧時である。この流れの傾向をもとに、信号補正部11はスイッチング信号Tr1、Tr2の補正を行う。 In the embodiment of FIG. 1, the current detector 14 detects the direction of the lower arm current I 1. However, the current detector 14 is provided between the contact 13 and the upper arm 7, and the upper arm 7 is connected to the contact 13. it may be the flow directed to detect the direction of the arm current I 2 on the positive. At this time, it can be seen from FIG. 4 that the upper arm current I 2 is either in the negative direction or no longer flows (becomes 0) at the time of step-down (regeneration) and does not flow in the positive direction. Understood. Further, from FIG. 5, at the time of boosting (powering), the upper arm current I 2 either flows in the positive direction or no longer flows (becomes 0), and does not flow in the negative direction. Understood. That is the upper arm current I 2 are voltage step-up if flows through the positive direction, a voltage step-down if flows through the negative direction. Based on the tendency of this flow, the signal correction unit 11 corrects the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 .

以上、本実施形態に係る電圧変換器における電圧補正について説明した。なお、上述の実施形態においては電流検知器14として電流計を使用し、下アーム電流Iまたは上アーム電流Iの流れ方向を直接検知していたが、これに代えて接点13と下アーム6または上アーム7との間の配線にコイル32を設け、当該コイル32の電圧Vの変化と、スイッチング信号Tr1、Tr2のオン/オフの切り替わりとに基づいて間接的に下アーム電流Iまたは上アーム電流Iの流れ方向を検知してもよい。以下、この検知方法について説明する。 The voltage correction in the voltage converter according to the present embodiment has been described above. Incidentally, using an ammeter as a current detector 14 in the embodiment described above has been detected the flow direction of the lower arm current I 1 or the upper arm current I 2 directly, the lower arm and the contact 13 in place of this the coil 32 is provided in the wiring between the 6 or upper arm 7, and the change of the voltage V R of the coil 32, the switching signal Tr1 1, Tr2 1 on / off switch and indirectly lower arm current based on the flow direction of I 1 or the upper arm current I 2 may be detected. Hereinafter, this detection method will be described.

図11に示す電圧変換器1には、図1で示した電流検知器14に代えて、接点13と下アーム6との間の配線31の周囲に、誘導起電圧を利用して当該配線31を流れる電流の微分値を検出する検出手段が設けられている。図11においては検出手段としてロゴスキーコイル等のコイル32を設け、さらにコイル32から電圧値Vを受信し、さらに信号生成部10からスイッチング信号Tr1、Tr2を受信する電流方向判定器33が設けられている。 In the voltage converter 1 shown in FIG. 11, instead of the current detector 14 shown in FIG. 1, the wiring 31 using the induced electromotive voltage around the wiring 31 between the contact 13 and the lower arm 6 is used. Detection means for detecting the differential value of the current flowing through The coil 32 such as Rogowski coil as the detection means is provided in FIG. 11, further coil 32 receives a voltage value V R from the current direction determining unit 33 for receiving the switching signal Tr1 1, Tr2 1 further from the signal generator 10 Is provided.

上述したとおり、昇圧時(力行時)においてはスイッチング信号Tr1がオフからオンに切り替わる(立ち上がる)ときに下アーム電流Iが0から正の値に切り替わる。このとき、下アーム電流Iが流れる配線の周囲に設けられたコイル32の電圧Vは下アーム電流Iの変化(微分値)に応じて0から正の値に立ち上がり、その後にまた0に戻る。つまり、スイッチング信号スイッチング信号Tr1の立ち上りとコイル32の電圧Vの0から正の値への切り替わりが同時に起こったときに下アーム電流Iが正方向に流れることが理解される。このようにしてスイッチング信号Tr1のオン/オフの切り替わりとコイル電圧Vの変化を測定することで下アーム電流Iの流れ方向を間接的に知ることができる。 As described above, the switching signal Tr1 1 at the time of boosting (power running) is switched from OFF to ON (rising) the lower arm current I 1 is changed from 0 to a positive value when. At this time, rising from 0 according to the voltage V R is the change in the lower arm current I 1 of the coil 32 provided around the wiring through which the lower arm current I 1 (differential value) to a positive value, then also 0 Return to. In other words, the lower arm current I 1 to flow in the positive direction is understood when switched from 0 voltage V R of the switching signal switching signal Tr1 1 rise and the coil 32 to a positive value occurred simultaneously. Thus it is possible to know the direction of flow of the lower arm current I 1 indirectly by measuring the change in switching the coil voltage V R of the switching signal Tr1 1 ON / OFF.

なお、一般的に同時に発生する変化を捉える際には同時の定義(任意の猶予時間を設定し、当該猶予時間内の変化を同時とみなす)等を設定する煩雑さがある。したがって、同時に発生する変化を捉えるよりも順次発生する変化を捉えることの方が判定過程としては簡便である。そこで、スイッチング信号Tr1のオン/オフの切り替わりとコイル電圧Vの変化を測定する代わりにスイッチング信号Tr2の立下りとコイル電圧Vの変化を測定しても良い。 In general, when capturing changes that occur at the same time, there is the complexity of setting a simultaneous definition (arbitrary grace time is set and changes within the grace time are regarded as simultaneous). Therefore, it is simpler as a determination process to catch the sequentially occurring changes than to catch the simultaneously occurring changes. Therefore, it may be measured changes falling and the coil voltage V R of the switching signal Tr2 1 instead of measuring the change in switching the coil voltage V R of the switching signal Tr1 1 on / off.

図12に昇圧時(力行時)のスイッチング信号Tr1、Tr1との切り替わりと、コイル電圧Vのタイミングチャートを示す。スイッチング信号Tr2が立ち下がり(オンからオフに切り替わる)、デッドタイムTdが経過した後にスイッチング信号Tr1が立ち上がり(オフからオンに切り替わる)、これと同時に下アーム電流Iの値が0から正の値に立ち上がる。このことから、昇圧時(力行時)において下アーム電流Iが正方向に流れるときには、スイッチング信号Tr2立ち下がり→デッドタイムTd→コイル電圧V立ち上がりという変化が順次見られることが理解される。この順次発生する変化を追うことで昇圧時における下アーム電流Iの流れ方向を間接的に検知することができる。 Figure shows 12 during boosting and switching of the switching signal Tr1 1, Tr1 1 of (power running), the timing charts of the coil voltage V R. Switching signals Tr2 1 (changed from on to off) is falling (switching from OFF to ON) the switching signal Tr1 1 rises after the dead time Td has elapsed, this positive value of the lower arm current I 1 from 0 at the same time Stand up to the value of. Therefore, the lower arm current I 1 as it flows in the positive direction, the change of the switching signal Tr2 1 falling → dead time Td → coil voltage V R rise is understood that are sequentially observed during the boosting (power running) . It may indirectly detect the flow direction of the lower arm current I 1 at the booster by track changes to this sequence occurs.

また、降圧時(回生時)においては図13に示すように、スイッチング信号Tr2が立ち上がると同時に下アーム電流Iの負方向への流れが0になる。このとき下アーム電流Iの流れの変化の影響を受けて、コイル32の電圧Vは0から正の値に立ち上がった後にまた0に戻る。つまりスイッチング信号Tr2の立ち上がりと同時にコイル電圧Vが立ち上がる。 Further, as at the time of step-down (during regeneration) illustrated in FIG. 13, the flow in the negative direction of the switching signal Tr2 1 rises when the lower arm current I 1 at the same time becomes zero. At this time under the influence of a stream of the lower arm current I 1 varies, the voltage V R of the coil 32 is returned to also 0 after rising from 0 to a positive value. That coil voltage V R rises simultaneously with the rise of the switching signal Tr2 1.

上述の変化をスイッチング信号Tr1の立下りのタイミングを用いて言い換えると、第1のスイッチング素子2のスイッチング信号Tr1が立ち下がり、デッドタイムが経過した後にスイッチング信号Tr2が立ち上がり、それと同時に下アーム電流Iの値が負から0に切り替わる。この切り替わりの際にコイル電圧Vが立ち上がる。したがって、降圧時(回生時)において下アーム電流Iが負方向に流れるときには、スイッチング信号Tr1立ち下がり→デッドタイムTd→コイル電圧V立ち上がりという変化が順次見られることが理解される。この順次発生する変化を追うことで降圧時における下アーム電流Iの流れ方向を間接的に検知することができる。 In other words a change in the above with reference to the timing of the falling edge of the switching signal Tr1 1, first falls switching signal Tr1 first switching element 2, a switching signal Tr2 1 rises after the dead time has elapsed, the same lower time the value of the arm current I 1 is changed to 0 from a negative. Coil voltage V R at the time of this switching rises. Therefore, the lower arm current I 1 at the time of buck (during regeneration) is as it flows in the negative direction, the change of the switching signal Tr1 1 falling → dead time Td → coil voltage V R rise is understood that are sequentially observed. It may indirectly detect the flow direction of the lower arm current I 1 at the time of buck by track changes to this sequence occurs.

スイッチング信号Tr1、Tr2の立下りのタイミングと、コイル電圧Vの立ち上がりのタイミングとに基づいて下アーム電流Iの流れ方向を判定するフローチャートを図14に示す。電流方向判定器33はこのフローチャートに則って電流方向を判定し、判定結果として下アーム電流Iの流れ方向を示す電流方向判定信号SGNを生成する。本実施形態においては、下アーム電流Iが正方向を流れていると判定したときには電流方向判定信号SGNの値を1とし、また、下アーム電流Iが負方向を流れていると判定したときには電流方向判定信号SGNの値を−1としている。このように生成された電流方向判定信号SGNは信号補正部11に送信される。 The timing of the switching signal Tr1 1, Tr2 1 fall, the flow determines the flow direction of the lower arm current I 1 based on the rise timing of the coil voltage V R shown in Figure 14. The current direction determination unit 33 determines the current direction in accordance with this flow chart, to produce a current direction determination signal SGN indicating the flow direction of the lower arm current I 1 as the determination result. In the present embodiment, as one the value of the current direction determination signal SGN when it is determined that the lower arm current I 1 is the positive direction flow, was also determined that the lower arm current I 1 is flowing in the negative direction Sometimes, the value of the current direction determination signal SGN is set to -1. The current direction determination signal SGN generated in this way is transmitted to the signal correction unit 11.

図14のフローチャートについて、まず昇圧時(力行時)について説明する。電流方向判定器33は、スイッチング信号の立下りを検知し(S1)、立ち下がった信号がスイッチング信号Tr1であるかTr2であるかを判定する(S2)。立ち下がった信号がTr2である場合、デッドタイムTd後にコイル電圧Vが正の値に立ち上がるか否かを判定する(S4)。コイル電圧Vが0から正の値に立ち上がった場合、上述したように下アーム電流Iは正方向に流れているから、電流方向判定器33は電流方向判定信号SGNの値を1にセットする(S5)。また、デッドタイム後にコイル電圧Vが正の値に立ち上がらない場合には電流方向判定信号SGNの値を0にセットする(S6)。このように生成された電流方向判定信号SGNの波形を、スイッチング信号Tr1、Tr2、コイル電圧V、下アーム電流Iの波形とともに図15に示す。 The flowchart of FIG. 14 will be described first at the time of boosting (powering). The current direction determination unit 33 detects the falling edge of the switching signal (S1), and determines whether the falling signal is the switching signal Tr1 1 or Tr2 1 (S2). If fallen signal is Tr2 1, it determines whether the coil voltage V r rises to a positive value after the dead time Td (S4). When the coil voltage V r rises from 0 to a positive value, the lower arm current I 1 is flowing in the positive direction as described above, so the current direction determination unit 33 sets the value of the current direction determination signal SGN to 1. (S5). The coil voltage V r after dead time if not rise to a positive value sets the value of a current direction determination signal SGN to 0 (S6). The waveform of the current direction determination signal SGN generated in this way is shown in FIG. 15 together with the waveforms of the switching signals Tr1 1 , Tr2 1 , coil voltage V r , and lower arm current I 1 .

次に降圧時(回生時)について説明する。電流方向判定器33は、スイッチング信号の立下りを検知し(S1)、立ち下がった信号がTr1である場合(S2)、デッドタイムTd後にコイル電圧Vが正の値に立ち上がるか否かを判定する(S7)。コイル電圧Vが立ち上がった場合、上述したように下アーム電流Iは負方向に流れたことになるから、電流方向判定器33は電流方向判定信号SGNの値を−1にセットする(S8)。また、デッドタイム後にコイル電圧Vが正の値に立ち上がらない場合には電流方向判定信号SGNの値を0にセットする(S6)。このように生成された電流方向判定信号SGNの波形を、スイッチング信号Tr1、Tr2、コイル電圧V、下アーム電流Iの波形とともに図16に示す。 Next, a description will be given of when the pressure is lowered (during regeneration). Current direction judgment unit 33, whether to detect the falling edge of the switching signal (S1), when fallen signal is a Tr1 1 (S2), the coil voltage V r after the dead time Td rises to a positive value Is determined (S7). When the coil voltage V r rises, since the lower arm current I 1 as described above so that the flow in the negative direction, the current direction determining unit 33 sets the value of the current direction determination signal SGN to -1 (S8 ). The coil voltage V r after dead time if not rise to a positive value sets the value of a current direction determination signal SGN to 0 (S6). The waveform of the current direction determination signal SGN thus generated is shown in FIG. 16 together with the waveforms of the switching signals Tr1 1 , Tr2 1 , coil voltage V r , and lower arm current I 1 .

上述のように生成された電流方向判定信号SGNに基づき、信号補正部11は電動機30が昇圧時であるか降圧時であるかを判断し、当該判断結果に基づいてスイッチング信号Tr1、Tr2の補正を行う。電流方向判定信号SGN生成のきっかけとなるスイッチング信号Tr1、Tr2の立下りはスイッチング信号Tr1、Tr2の半周期ごとに現れるから、スイッチング信号Tr1、Tr2の周期T単位で下アーム電流Iの流れ方向を検知することができる。したがって、スイッチング信号Tr1、Tr2の補正をスイッチング信号Tr1、Tr2の周期T内で行うことが可能となり、電圧の出力前にデッドタイムTdの影響を取り除くフィードフォワード制御を行うことができる。 Based on the current direction determination signal SGN generated as described above, the signal correction unit 11 determines whether the motor 30 is at the time of step-up or step-down, and the switching signals Tr1 1 , Tr2 1 are based on the determination result. Perform the correction. Since the current direction determination signal SGN switching signal Tr1 1 generates a trigger, Tr2 1 falling appears every half cycle of the switching signal Tr1 1, Tr2 1, lower in period T 1 unit of the switching signal Tr1 1, Tr2 1 it is possible to detect the flow direction of the arm current I 1. Thus, the correction switching signal Tr1 1, Tr2 1 it is possible to perform a switching signal Tr1 1, Tr2 1 of within the period T 1, be carried out feedforward control to remove the influence of the dead time Td before the output voltage it can.

なお、上述の実施形態では下アーム電流Iの変化に着目していたが、接点13と上アーム7との間の配線にコイル32を配置し、上アーム電流Iの変化に着目して電圧補正を行ってもよい。 In the above-described embodiment, attention is paid to the change in the lower arm current I 1. However, the coil 32 is arranged in the wiring between the contact 13 and the upper arm 7, and the change in the upper arm current I 2 is noted. Voltage correction may be performed.

ここで、電流方向判定器33を用いて行った電圧補正の結果を図17に示す。図17は、車両のスリップ等によりフィードバック制御における応答遅れ時間中に電動機30が力行過程から回生過程に急に切り替わったときにおける、従来のフィードバック制御による電圧補正と本実施形態の電圧補正とを比較したものである。   Here, the result of the voltage correction performed using the current direction determiner 33 is shown in FIG. FIG. 17 shows a comparison between the voltage correction according to the conventional feedback control and the voltage correction according to the present embodiment when the electric motor 30 is suddenly switched from the power running process to the regenerative process during the response delay time in the feedback control due to vehicle slip or the like. It is what.

図17では、左側が従来のフィードバック制御による電圧補正を示し、右側が本実施形態による電圧補正を示している。電動機30の電力変化が最上段に示されており、電力値が正(力行)から負(回生)に急激に切り替わっている。さらに2段目にはスイッチング信号Tr1、Tr2に補正が行われたか否かが示されている。また、3段目のグラフにはリアクトル12を流れるリアクトル電流Iの変化が示され、4段目のグラフは負荷側コンデンサ22の電圧変化が示されている。 In FIG. 17, the left side shows voltage correction by conventional feedback control, and the right side shows voltage correction by this embodiment. The electric power change of the electric motor 30 is shown in the uppermost stage, and the electric power value is rapidly switched from positive (power running) to negative (regeneration). Furthermore, the second stage shows whether or not the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 have been corrected. Further, the graph of the third-stage change in the reactor current I L flowing through the reactor 12 is shown, the graph at the fourth stage are shown voltage variation of the load-side capacitor 22.

ここで、リアクトル電流Iについて説明する。リアクトル12には下アーム電流Iと上アーム電流Iとが流れることから、リアクトル電流Iは下アーム電流Iと上アーム電流Iの和を表している。具体的には図3、図4に示したように、降圧時(回生時)においては第2のスイッチング素子3がオンの時にはリアクトル12に上アーム電流Iが流れ、オフの時には下アーム電流Iが流れる。また図5、図6に示したように、昇圧時(力行時)においては第1のスイッチング素子2がオンの時にはリアクトル12に下アーム電流Iが流れ、オフの時には上アーム電流Iが流れる。 It will now be described reactor current I L. Since the flow and the lower arm current I 1 and the upper arm current I 2 in the reactor 12, the reactor current I L represents the sum of the lower arm current I 1 and the upper arm current I 2. Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, at the time of step-down (regeneration), the upper arm current I 2 flows through the reactor 12 when the second switching element 3 is on, and the lower arm current when it is off. I 1 flows. The 5, as shown in FIG. 6, step-up time in the (power running) of the lower arm current I 1 flows in the reactor 12 when the first switching element 2 is turned on, the upper arm current I 2 is in the off Flowing.

ところで、上述の図15、16等では下アーム電流Iの波形について、力行時には0と所定のプラスの二値、回生時には0と所定のマイナスの値の所定のマイナスの二値しか取らないパルス状であるように記載したが、実際にはわずかな値の増減がある。具体的には、昇圧時(力行時)にはスイッチング信号Tr1がオンのときに下アーム電流Iが流れ、このときにリアクトル12に電磁エネルギが溜められるため、下アーム電流Iの値は上昇傾向となる。スイッチング信号Tr1がオフになると上アーム電流Iが流れ、このときにリアクトル12から電磁エネルギが放出されるため、上アーム電流Iの値は下降傾向となる。したがって、下アーム電流Iと上アーム電流Iが合成されたリアクトル電流Iは、図18に示すように鋸状の波形となる。 By the way, in the above-described FIGS. 15 and 16 and the like, the waveform of the lower arm current I 1 is a pulse that takes only a predetermined negative binary value of 0 and a predetermined positive binary value during power running, and 0 and a predetermined negative value during regeneration. However, there is a slight increase / decrease in value. Specifically, the boost at the lower arm current I 1 flows when the switching signal Tr1 1 is ON (the power running), the electromagnetic energy is accumulated in the reactor 12 at this time, the lower arm current I 1 values Tends to rise. The upper arm current I 2 flows when the switching signal Tr1 1 is turned off, the electromagnetic energy is emitted from the reactor 12 at this time, the value of the upper arm current I 2 becomes a downward trend. Thus, the reactor current I L which the lower arm current I 1 and the upper arm current I 2 is synthesized, a sawtooth waveform as shown in FIG. 18.

また降圧時(回生時)にはスイッチング信号Tr2がオンのときに上アーム電流Iが流れ、このときにリアクトル12に電磁エネルギが溜められるため、上アーム電流Iの値は上昇傾向となる。スイッチング信号Tr2がオフになると下アーム電流Iが流れ、このときにリアクトル12に電磁エネルギが放出されるため、下アーム電流Iの値は下降傾向となる。したがって、この場合においてもリアクトル電流Iは鋸状の波形となる。 Since the upper arm current I 2 flows, electromagnetic energy is accumulated in the reactor 12 at this time when the switching signal Tr2 1 at the time of step-down (during regeneration) is on, the value of the upper arm current I 2 is the upward trend Become. Switching signals Tr2 1 is to flow the lower arm current I 1 becomes off, the electromagnetic energy is released in the reactor 12 at this time, the value of the lower arm current I 1 becomes a downward trend. Thus, the reactor current I L in this case is sawtooth-like waveform.

図17に戻り、従来のフィードバック制御について説明する。図17に示した電力変化は応答遅れの期間中に起こっているため、従来のフィードバック制御ではスイッチング信号を補正することができない。したがって力行時においても回生時においても指令電圧Sよりも出力電圧Vが低くなる。この影響を受けリアクトル電流Iは電動機30が力行から回生に切り替わる際に0A付近で停滞する。また、指令電圧Sと出力電圧Vとの間に差異があるため、この差異を平滑するために負荷側コンデンサ22に電荷が溜め込まれる。 Returning to FIG. 17, the conventional feedback control will be described. Since the power change shown in FIG. 17 occurs during the response delay period, the conventional feedback control cannot correct the switching signal. Therefore, the output voltage V O is lower than the command voltage S both during power running and during regeneration. Reactor current I L affected by this electric motor 30 stagnates around 0A when switching to the regeneration of power running. Further, since there is a difference between the command voltage S and the output voltage V O , charges are accumulated in the load side capacitor 22 in order to smooth this difference.

一方、本実施形態に係る電圧補正について説明すると、電動機30の電力変化に応じて信号補正部11はスイッチング信号Tr1、Tr2を補正している。図17の右側2段目のグラフに示すように、力行時においては下アーム電流Iが正方向であることを検知し、昇圧の度合いを増加させる補正をスイッチング信号Tr1、Tr2に対して行い、また回生時であるときには下アーム電流Iが負方向であることを検知し降圧の度合いを低減させる補正をスイッチング信号Tr1、Tr2に対して行う。その結果、リアクトル電流Iは電動機30の電力変化に沿うようにスロープ状に変化し、0A付近の停滞は見られない。また、スイッチング信号Tr1、Tr2の補正が行われることによって指令電圧Sと出力電圧Vとの差異が低減するので負荷側コンデンサ22の電荷の溜め込みが少量で済む。 On the other hand, the voltage correction according to the present embodiment will be described. The signal correction unit 11 corrects the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 according to the power change of the electric motor 30. As shown in the second graph on the right side of FIG. 17, during power running, it is detected that the lower arm current I 1 is in the positive direction, and a correction for increasing the degree of boosting is applied to the switching signals Tr 1 1 and Tr 2 1. and it performs, also performs correction to reduce the degree of the detected step-down the lower arm current I 1 is negative direction when a regenerative the switching signal Tr1 1, Tr2 1. As a result, the reactor current I L as is along the power change of the electric motor 30 changes to a slope shape, stagnation near 0A is not observed. Also, entrapment requires only a small amount of the switching signal Tr1 1, Tr2 1 correction charge of the load-side capacitor 22 so the difference is reduced between the output voltage V O and the command voltage S by being performed.

このように、本実施形態における電圧補正を行うことでスイッチング信号Tr1、Tr2の補正を迅速に行うことが可能となる。特に、本実施形態では負荷側コンデンサ22の電荷の溜め込みが少量で済むため、従来よりも容量の小さいコンデンサを使用することができる。これによりコンデンサのコストを低減することが可能となる。 As described above, it is possible to quickly correct the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 by performing voltage correction in the present embodiment. In particular, in the present embodiment, since a small amount of charge is stored in the load side capacitor 22, a capacitor having a smaller capacity than that of the conventional capacitor can be used. As a result, the cost of the capacitor can be reduced.

なお、図17の右側2段目のスイッチング信号補正のグラフについて、リアクトル電流Iの値が0付近にあるとき(したがって下アーム電流Iの値も上アーム電流Iの値も0付近である)には電流方向判定器33は電流方向についての判定を休止している。これは、リアクトル電流Iの値が0付近にあるときには電流方向判定器33が電流方向の判定信号として0を継続して出力していることによる。 Note that the graph of the right second-stage switching signal correction of FIG. 17, when the value of the reactor current I L is near 0 (hence the value of the upper arm current I 2 the values of the lower arm current I 1 in the vicinity of 0 In other words, the current direction determiner 33 pauses the determination of the current direction. This is because the current direction determining unit 33 are continuously outputs 0 as a current direction determination signal when the value of the reactor current I L is near 0.

リアクトル電流Iが0付近にあるときには、図18に示すように、リアクトル電流Iの波形における山の頂点が正の値、谷の頂点が負の値を取り、山の頂点と谷の頂点との間で電流値が0となる。一方、リアクトル電流Iが0付近にないときには、図15、図16に示したように、スイッチング信号Tr1、Tr2の切り替わり(すなわち山の頂点または谷の頂点)と同時に下アーム電流I及び上アーム電流Iの値が0になる。すなわち、リアクトル電流Iが0付近にあるときとないときとでは電流値が0になるタイミングが異なるものとなる。これを受けて、コイル電圧Vの立ち上がりもリアクトル電流Iが0付近にあるときとないときとではタイミングが異なるものとなる。 When the reactor current I L is near 0, as shown in FIG. 18, the reactor current I vertices positive value of the mountain of the waveform of the L, root apex of takes a negative value, the vertex of the vertex of the peaks and valleys The current value becomes zero. On the other hand, when the reactor current I L is not near zero, 15, as shown in FIG. 16, the switching signal Tr1 1, Tr2 1 of switches (i.e. the apex or vertex of the valley of the mountain) simultaneously with the lower arm current I 1 And the value of the upper arm current I 2 becomes zero. That is, as the timing of the current value becomes zero differs between absence and when the reactor current I L is near 0. In response to this, it is assumed that the timing is different between the absence and when rising even reactor current I L of the coil voltage V r is around 0.

その結果、リアクトル電流Iが0付近にあるときには、図14に示すフローチャートにおけるタイミングとは異なるタイミングでコイル電圧Vが立ち上がる。すなわちスイッチング信号Tr1またはTr2が立ち下がった後のデッドタイム後にはコイル電圧Vは立ち上がらず、電流方向判定信号SGNとして0が出力される(S6)。電流方向の判定信号として0が継続して出力されることにより、信号補正部11ではスイッチング信号Tr1、Tr2の補正が休止される。 As a result, when the reactor current I L is near 0, the coil voltage V r rises at a timing different from the timing in the flowchart shown in FIG. 14. That does not rise in the coil voltage V r after the dead time after the switching signal Tr1 1 or Tr2 1 falls, it is 0 as a current direction determination signal SGN output (S6). By continuously outputting 0 as the determination signal in the current direction, the signal correction unit 11 stops correcting the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 .

なお、リアクトル電流Iの値0付近にあるときに電流方向の判定を休止する態様につき、図1の電流検知器14を備えた実施形態においても同様の操作を行うことは可能である。すなわち、電流検知器14に予め閾値を定め、電流値が閾値以内にあるときは電流方向を判定しない等の処理を行うことで電流方向の判定を休止させることができる。 Note that every aspect to pause the determination of the current direction when in the vicinity of a value 0 of the reactor current I L, it is possible to perform the same operation in the embodiment with a current detector 14 in Figure 1. That is, it is possible to pause the determination of the current direction by setting a threshold value in the current detector 14 in advance and performing a process such as not determining the current direction when the current value is within the threshold value.

以上、スイッチング信号Tr1、Tr2のオン/オフの切り替わりと、コイル電圧Vの変化とによって間接的に下アーム電流Iまたは上アーム電流Iの流れ方向を判定する方法について説明した。なお、上述の実施形態においては、スイッチング信号Tr1、Tr2の両信号の立下りを検知していたが、スイッチング信号Tr2の立下りの検知を省略し、スイッチング信号Tr1の立下りのみを検知するようにしても良い。このとき、図13に照らしてスイッチング信号Tr1立ち下がり→デッドタイムTd→コイル電圧V立ち上がりと順次変化したときには下アーム電流Iは負方向に流れている、つまり降圧時(回生時)であると判定し、デッドタイム後Tdにコイル電圧のVの立ち上がりがない場合には図12に照らして下アーム電流Iは正方向に流れている、つまり昇圧時(力行時)であると判定する。 Above, the switching of the switching signal Tr1 1, Tr2 1 ON / OFF has been described indirect method of determining the flow direction of the lower arm current I 1 or the upper arm current I 2 by the change in the coil voltage V R. In the above-described embodiment, the falling edges of both the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 are detected. However, the detection of the falling edge of the switching signal Tr2 1 is omitted, and only the falling edge of the switching signal Tr1 1 is detected. May be detected. At this time, the lower arm current I 1 when the sequentially changed switching signal Tr1 1 falling → dead time Td → coil voltage V R rise with reference to Figure 13 is flowing in the negative direction, i.e. at the time of step-down (during regeneration) there a determination, the lower arm current I 1 with reference to Figure 12 when there is no rise of V R of the coil voltage in the dead time after Td is flowing in the positive direction, that is, when is a voltage step-up (power running) judge.

なお、この態様においては、下アーム電流Iが0付近にあるとき(図18参照)には、上述したようにデッドタイムTd経過後のコイル電圧Vの立ち上がりがないから、下アーム電流Iが正方向に流れているものと判定される。このように、スイッチング信号Tr1の立下りのみを検知する場合においては、スイッチング信号Tr1とTr2の両方の立下りを検知する場合と比較して下アーム電流Iが0付近にあるときの電圧補正の精度が低くなるが、両者ともフィードフォワード制御を行うことが可能であり、応答遅れの無い電圧補正を行うことができる。さらに前者はスイッチング信号Tr1のみの立下りを検知するだけで良いので判定処理が簡便となる。 Incidentally, in this embodiment, the (see FIG. 18) when the lower arm current I 1 is near 0, because there is no rise of the coil voltage V R after the dead time Td elapses, as described above, the lower arm current I It is determined that 1 is flowing in the positive direction. Thus, in a case of detecting only the falling edge of the switching signal Tr1 1, when the lower arm current I 1 as compared with the case of detecting the falling edge of both of the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 is near 0 However, both can perform feedforward control and can perform voltage correction without a response delay. Furthermore former determining process is simple since it is only necessary to detect the fall of only the switching signals Tr1 1.

ところで、スイッチング信号Tr1、Tr2の周波数が高くなると、コイル電圧Vの波形は第1および第2のスイッチング素子2、3の寄生インダクタンスの影響を受ける。例えば図19に示すように、コイル電圧Vの波形にはリンギング波形と呼ばれる振動波形が重畳する。このリンギング波はデッドタイムTdよりも短い期間で減衰して0になる。 Meanwhile, when the switching signal Tr1 1, Tr2 1 of the frequency becomes higher, the waveform of the coil voltage V R is affected by the parasitic inductance of the first and second switching elements 2 and 3. For example, as shown in FIG. 19, the waveform of the coil voltage V R superimposed vibration waveform called ringing waveform. This ringing wave is attenuated to zero in a period shorter than the dead time Td.

通常の力行時(図15を参照)であれば、第1のスイッチング信号Tr1の立下り後にコイル電圧Vが立ち上がることはないが、このリンギング波がコイル電圧Vに重畳することにより第1のスイッチング信号Tr1の立下り後であってもコイル電圧Vは一度負の値に立ち下がった後に急激に正の値に立ち上がってしまう。そうなると図14の判定フローにおいて本来であれば電流方向判定信号SGNの値が0となる(S6)べきところが1(S5)の値が出力されてしまう。 If normal power running (see FIG. 15), first by but never coil voltage V R rises after the first falling switching signal Tr1 1, this ringing wave is superimposed on the coil voltage V R 1 of the coil voltage V R even after the fall of the switching signal Tr1 1 would rise to rapid positive value after the fall once negative value. Then, in the determination flow of FIG. 14, the value of 1 (S5) is output where the value of the current direction determination signal SGN should be 0 (S6).

そこで本実施態様においてはスイッチング信号Tr1、Tr2の立下りタイミングを検知する代わりに、スイッチング信号Tr1の立ち上がり及び立下りのタイミングに基づいて下アーム電流Iの流れ方向を判定する。 Therefore, in this embodiment, instead of detecting the falling timings of the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 , the flow direction of the lower arm current I 1 is determined based on the rising and falling timings of the switching signal Tr1 1 .

図19に示すように、リンギング波は下アーム電流Iの切り替わりと同時に発生する。下アーム電流Iの切り替わりは第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3のゲート電圧の切り替わりによって生じる。第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3のゲート電圧はスイッチング信号Tr1、Tr2によって切り替わる。スイッチング信号Tr1、Tr2は制御部9から第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3に送られる。このとき、制御部9から第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3にスイッチング信号Tr1、Tr2が届き、第1のスイッチング素子2および第2のスイッチング素子3のゲート電圧が切り替わるまでにはわずかな遅延時間が生じる。このことから、制御部9においてスイッチング信号Tr1、Tr2が切り替わった時から遅延時間を経過した後にリンギング波が発生することになる。 As shown in FIG. 19, the ringing wave is generated simultaneously with the switching of the lower arm current I 1 . The switching of the lower arm current I 1 is caused by switching of the gate voltages of the first switching element 2 and the second switching element 3. The gate voltages of the first switching element 2 and the second switching element 3 are switched by switching signals Tr1 1 and Tr2 1 . Switching signals Tr1 1 and Tr2 1 are sent from the control unit 9 to the first switching element 2 and the second switching element 3. At this time, the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 arrive from the control unit 9 to the first switching element 2 and the second switching element 3 until the gate voltages of the first switching element 2 and the second switching element 3 are switched. There is a slight delay time. Therefore, a ringing wave is generated after a delay time has elapsed since the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 were switched in the control unit 9.

この現象を利用すると、力行時にはスイッチング信号Tr1が立ち上がった後、遅延時間経過後に下アーム電流Iが0から正方向に流れ、これと同時にコイル電圧Vが立ち上がる。したがって、スイッチング信号Tr1立ち上がり→コイル電圧V立ち上がりという変化を順次検知することにより下アーム電流Iの正方向の流れを検知することが可能となる。 Utilizing this phenomenon, after the time of power running has risen switching signal Tr1 1, the lower arm current I 1 flows in the positive direction from zero after the lapse of a delay time, which the coil voltage V R rises at the same time. Therefore, it is possible to detect the positive direction of the flow of the lower arm current I 1 by sequentially detecting a change of the switching signal Tr1 1 rise → coil voltage V R rise.

また、スイッチング信号Tr1が立ち下がった後、遅延時間経過後に下アーム電流Iの流れが遮断され、これと同時にコイル電圧Vが立ち下がる。したがって、スイッチング信号Tr1立ち下がり→コイル電圧V立ち下がりという変化を順次検知することにより下アーム電流Iの正方向の流れが0になったことを検知することが可能となる。 Further, after the fall of the switching signal Tr1 1 is, the flow of the lower arm current I 1 is interrupted after a lapse of a delay time, which the coil voltage V R falls simultaneously. Therefore, it is possible to detect that the positive direction of flow of the lower arm current I 1 becomes 0 by sequentially detecting a change of the switching signal Tr1 1 falling → coil voltage V R falling.

一方、回生時においては、スイッチング信号Tr1が立ち下がり、デッドタイムTd経過後にスイッチング信号Tr2が立ち上がり、さらに遅延時間経過後に下アーム電流Iの負方向の流れが遮断される。これと同時にコイル電圧Vが立ちあがる。したがって、スイッチング信号Tr1立ち下がり→コイル電圧V立ち上がりとの変化を順次検知することにより、下アーム電流Iの負方向の流れが0になったことを検知することが可能となる。 On the other hand, during regeneration, falling switching signal Tr1 1 is, the switching signal Tr2 1 rises after the lapse dead time Td, is more negative direction of flow of the lower arm current I 1 after a lapse of the delay time is cut off. At the coil voltage V R rises at the same time. Accordingly, by sequentially detecting a change in the switching signal Tr1 1 falling → coil voltage V R rise, it is possible to detect that a negative direction of flow of the lower arm current I 1 becomes 0.

また、スイッチング信号Tr2が立ち下がった後、遅延時間経過後に下アーム電流Iが0から負方向に流れ、これと同時にコイル電圧Vにはリンギング波形が生じる。その後デッドタイムTdを経てスイッチング信号Tr1が立ち上がる。このとき、コイル電圧Vのリンギング波はデッドタイムTd中に減衰しているので、スイッチング信号Tr1が立ち上がるときにはコイル電圧Vは0になっている。したがって、スイッチング信号Tr1立ち上がり→コイル電圧V変化なし(0を維持)というシーケンスにより下アーム電流Iの負方向の流れを検知することが可能となる。 Also, after the switching signal Tr2 1 falls, the flow from the lower arm current I 1 0 after a lapse of a delay time in the negative direction, which a ringing waveform generated in the coil voltage V R at the same time. Then the switching signal Tr1 1 rises through the dead time Td. At this time, the ringing wave of the coil voltage V R so is attenuated during the dead time Td, the coil voltage V R when the switching signal Tr1 1 rises is 0. Therefore, it is possible to detect the negative direction of the flow of the lower arm current I 1 by a sequence of no switching signal Tr1 1 rise → coil voltage V R changes (maintaining 0).

また、上述した電流方向の判定方法に代えて、スイッチング信号Tr1の立ち上がりと、第1のダイオード4のリカバリ電流を検知できる精度のコイル32を使用することによっても下アーム電流Iの流れ方向を検知することができる。 Further, instead of the method for determining the current direction described above, the flow direction of the lower arm current I 1 can also be obtained by using the coil 32 having an accuracy capable of detecting the rising edge of the switching signal Tr1 1 and the recovery current of the first diode 4. Can be detected.

まず、リカバリ電流について説明する。ダイオードに順方向の電流を流した後急に逆方向の電圧を掛けた場合、ダイオードのp型領域に注入されていた電子がn型領域に移動したり、n型領域に注入されていた正孔がp型領域に移動し、順方向とは逆方向に電流が流れる。この電流をリカバリ電流と呼び、力行時においては第1のスイッチング素子2がオフからオンに切り替わったときに発生する。このときの下アーム電流Iの波形を図20の左側2段目に示す。リカバリ電流の影響を受けて、第1のスイッチング素子2がオンになった後に、下アーム電流Iの値は一時的に大きく立ち上がった後に立ち下がり、安定した正の値となる。この電流変化を受けて、コイル電圧Vの値は0から正に立ち上がった後直ちに負の値に変化し、その後0の値を示す。すなわち、スイッチング信号Tr1およびコイル32には、スイッチング信号Tr1立ち上がり→コイル電圧V:0→正→負、という変化が現れる。この変化を検知することで、下アーム電流Iが正方向に流れていることを判断することができる。 First, the recovery current will be described. When a reverse voltage is applied suddenly after a forward current is passed through the diode, electrons injected into the p-type region of the diode move to the n-type region, or positive electrons that have been injected into the n-type region. The hole moves to the p-type region, and current flows in the direction opposite to the forward direction. This current is called a recovery current, and is generated when the first switching element 2 is switched from OFF to ON during powering. The waveform of the lower arm current I 1 at this time is shown in the second stage on the left side of FIG. Under the influence of the recovery current, the first switching element 2 after it is turned on, the value of the lower arm current I 1 falls after rises temporarily large, a stable positive value. In response to this current change, the value of the coil voltage V R changes immediately negative value after rises exactly 0, then shows the value of 0. In other words, the switching signal Tr1 1 and the coil 32 change in the order of switching signal Tr1 1 rising → coil voltage V R : 0 → positive → negative. By detecting this change, it can be determined that the lower arm current I 1 is flowing in the positive direction.

一方、回生時の下アーム電流Iの波形を図20の右側2段目に示す。この波形に示されるように、回生時においてはスイッチング信号Tr1が立ち上がったときにはリカバリ電流は発生せず、スイッチング信号Tr1が立ち下がったときにリカバリ電流が発生する。すなわち、スイッチング信号Tr1立ち上がり→コイル電圧V変化無しの場合には下アーム電流Iが負方向に流れていると判定することができる。 On the other hand, it shows a lower arm current I 1 of the waveform at the time of regeneration to the second stage the right side of FIG. 20. As shown in the waveform, the recovery current when during regeneration which has risen switching signal Tr1 1 is not generated, the recovery current is generated when the switching signal Tr1 1 falls. That is, in the case of the switching signal Tr1 1 rise → coil voltage V R no change can be determined that the lower arm current I 1 flows in the negative direction.

次に、電流方向判定器33から送られた電流方向判定信号SGNに基づき、信号補正部11がスイッチング信号Tr1、Tr2を補正する補正値DIRを出力する処理について説明する。 Next, a process in which the signal correction unit 11 outputs the correction value DIR for correcting the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 based on the current direction determination signal SGN sent from the current direction determiner 33 will be described.

信号補正部11には、電流方向判定器33から送られた電流方向判定信号SGNが送られる他にも、信号生成部10がスイッチング信号Tr1、Tr2の生成に用いた三角波(キャリア信号)が送られる。信号補正部11は、三角波の谷の頂点および山の頂点と電流判定信号SGNの瞬時値について、
(1)三角波の谷の頂点のときに電流方向判定信号SGNの瞬時値が正であれば、スイッチング信号Tr1のオン時間T1ONおよびスイッチング信号Tr2のオフ時間T2OFFを所定量増やす補正値DIRを出力する。
(2)三角波の谷の頂点のときに電流方向判定信号SGNの瞬時値が0であれば補正値DIRは0とする。
(3)三角波の山の頂点のときに電流方向判定信号SGNの瞬時値が負であれば、スイッチング信号Tr2のオフ時間T2OFFおよびスイッチング信号Tr1のオン時間T1ONを所定量減じる補正値DIRを出力する。
(4)三角波の山の頂点のときに電流方向判定信号SGNの瞬時値が0であれば補正値DIRは0とする
との比較を行う。この結果を図21に示す。上段に三角波、中段に電流方向判定信号SGN、下段に補正信号DIRの波形を示す。三角波の周期はスイッチング信号の周期Tに等しく、三角波の山と谷とに応じて補正値DIRを出力することにより、スイッチング信号Tr1、Tr2の周期T中に補正を行うことができる。
In addition to the current direction determination signal SGN sent from the current direction determiner 33, the signal correction unit 11 also receives a triangular wave (carrier signal) used by the signal generation unit 10 to generate the switching signals Tr1 0 and Tr2 0. Will be sent. The signal correction unit 11 determines the peak value of the trough and the peak value of the triangular wave and the instantaneous value of the current determination signal SGN.
(1) If the instantaneous value of the current direction determination signal SGN is positive at the apex of the valley of the triangular wave, a correction value that increases the on time T 1ON of the switching signal Tr1 1 and the off time T 2OFF of the switching signal Tr2 1 by a predetermined amount. DIR is output.
(2) If the instantaneous value of the current direction determination signal SGN is 0 at the apex of the valley of the triangular wave, the correction value DIR is set to 0.
(3) If the instantaneous value of the current direction determination signal SGN is negative at the top of the peak of the triangular wave, a correction value for reducing the OFF time T 2OFF of the switching signal Tr2 1 and the ON time T 1ON of the switching signal Tr1 1 by a predetermined amount. DIR is output.
(4) If the instantaneous value of the current direction determination signal SGN is 0 at the peak of the triangular wave peak, the correction value DIR is compared to 0. The result is shown in FIG. The upper row shows the triangular wave, the middle row shows the current direction determination signal SGN, and the lower row shows the waveform of the correction signal DIR. The period of the triangular wave is equal to the period T 1 of the switching signal, and correction can be performed during the period T t of the switching signals Tr1 1 and Tr2 1 by outputting the correction value DIR according to the peak and valley of the triangular wave. .

さらに、図22に示すように補正信号DIRの1周期中の最大点をサンプリングしてスイッチング周期中の代表値とする演算を行ってもよい。また、最大値のサンプリングの代わりに図23に示すように平均化処理を行っても良い。   Furthermore, as shown in FIG. 22, the maximum point in one period of the correction signal DIR may be sampled to perform a calculation as a representative value in the switching period. Further, instead of sampling the maximum value, an averaging process may be performed as shown in FIG.

なお、上述した実施形態においては、力行過程に昇圧を行い、回生過程に降圧を行っていたが、この本発明はこの態様に限られない。例えば電源電圧が電動機等の負荷の電圧よりも高い場合には力行過程に降圧が行われ、回生過程に昇圧が行われる。このような回路においても本発明を適用することが可能である。   In the above-described embodiment, the pressure is increased in the power running process and the pressure is decreased in the regeneration process. However, the present invention is not limited to this aspect. For example, when the power supply voltage is higher than the voltage of a load such as an electric motor, the voltage is lowered during the power running process, and the voltage is raised during the regeneration process. The present invention can also be applied to such a circuit.

1 電圧変換器、2 第1のスイッチング素子、3 第2のスイッチング素子、4 第1のダイオード、5 第2のダイオード、6 下アーム、7 上アーム、9 制御部、10 信号生成部、11 信号補正部、12 リアクトル、13 接点、14 電流検知器、20 直流電源、21 電源側コンデンサ、22 負荷側コンデンサ、25 インバータ、30 電動機、32 コイル、33 電流方向判定器。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Voltage converter, 1st switching element, 2nd switching element, 4th 1st diode, 5th 2nd diode, 6 lower arm, 7 upper arm, 9 control part, 10 signal generation part, 11 signal Correction unit, 12 reactors, 13 contacts, 14 current detector, 20 DC power supply, 21 power supply side capacitor, 22 load side capacitor, 25 inverter, 30 electric motor, 32 coil, 33 current direction determiner.

Claims (5)

直流電源と電動機との間に接続され、電圧の昇圧及び降圧を行う電圧変換器であって、
オン時間に電流を流すとともにオフ時間に電流を遮断する第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子に並列接続された第1のダイオードと、からなる下アームと、
第2のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子に並列接続された第2のダイオードと、からなり、前記下アームに直列接続する上アームと、
前記上アームまたは前記下アームに流れる電流の方向を判定する電流方向判定器と、
出力電圧を示す電圧指令を受信すると共に、前記電流方向判定器から前記電流方向の判定信号を受信し、前記電圧指令と前記判定信号とに基づいて前記第1及び第2のスイッチング素子のオン時間及びオフ時間を定めたスイッチング信号を生成して前記第1及び第2のスイッチング素子のオン/オフ制御を行う制御部と、
を備えたことを特徴とする、電圧変換器。
A voltage converter that is connected between a DC power source and an electric motor and performs voltage step-up and step-down.
A lower arm comprising: a first switching element that passes current during on-time and interrupts current during off-time; and a first diode connected in parallel to the first switching element;
An upper arm consisting of a second switching element and a second diode connected in parallel to the second switching element, and connected in series to the lower arm;
A current direction determiner for determining a direction of a current flowing through the upper arm or the lower arm;
While receiving the voltage command which shows output voltage, the determination signal of the said current direction is received from the said current direction determination device, and the ON time of the said 1st and 2nd switching element based on the said voltage command and the said determination signal And a controller for generating on / off control of the first and second switching elements by generating a switching signal defining an off time;
A voltage converter characterized by comprising:
請求項1記載の電圧変換器であって、
前記制御部は、信号生成部と信号補正部とを備え、
前記信号生成部では、前記電圧指令に基づいて前記第1のスイッチング素子のオン時間及びオフ時間が定められた第1のスイッチング信号と前記第2のスイッチング素子のオン時間及びオフ時間が定められた第2のスイッチング信号が生成され、
前記信号補正部では、前記判定信号に基づいて前記第1のスイッチング信号及び第2のスイッチング信号が補正され、
前記制御部は、補正後の前記第1のスイッチング信号及び第2のスイッチング信号に基づいて前記第1及び第2のスイッチング素子のオン/オフ制御を行う、
ことを特徴とする、電圧変換器。
The voltage converter according to claim 1,
The control unit includes a signal generation unit and a signal correction unit,
In the signal generator, a first switching signal in which an on time and an off time of the first switching element are determined based on the voltage command, and an on time and an off time of the second switching element are determined. A second switching signal is generated;
The signal correction unit corrects the first switching signal and the second switching signal based on the determination signal,
The control unit performs on / off control of the first and second switching elements based on the corrected first switching signal and second switching signal;
A voltage converter characterized by that.
請求項2記載の電圧変換器であって、
前記信号補正部は、前記上アームと下アームとを繋ぐ接点から前記下アームまたは前記上アームに向かって電流が流れているときには、前記第1のスイッチング信号のオン時間および前記第2のスイッチング信号のオフ時間を予め定めた時間延長する補正を行い、前記下アームまたは上アームから前記接点に向かって電流が流れているときには、前記第1のスイッチング信号のオン時間および前記第2のスイッチング信号のオフ時間を予め定めた時間短縮する補正を行うことを特徴とする、電圧変換器。
The voltage converter according to claim 2, wherein
When the current is flowing from the contact connecting the upper arm and the lower arm toward the lower arm or the upper arm, the signal correction unit is configured to turn on the first switching signal and the second switching signal. When the current is flowing from the lower arm or the upper arm toward the contact point, the ON time of the first switching signal and the second switching signal are A voltage converter characterized by performing a correction to shorten the off time by a predetermined time.
請求項3に記載の電圧変換器であって、
前記上アームと下アームとを繋ぐ配線を流れる電流の微分値を検出する検出手段を設け、
前記電流方向判定器は、
前記検出手段が検出した電流の微分値を受信すると共に、前記信号生成部から前記第1及び第2のスイッチング信号を受信し、
受信した前記第1及び第2のスイッチング信号のオン/オフの切り替わりと前記電流の微分値とに基づいて、前記上アーム又は下アームに流れる電流の方向を検知することを特徴とする、電圧変換器。
The voltage converter according to claim 3, wherein
A detecting means for detecting a differential value of a current flowing through a wiring connecting the upper arm and the lower arm;
The current direction determiner is
While receiving the differential value of the current detected by the detection means, receiving the first and second switching signals from the signal generation unit,
The voltage conversion characterized by detecting the direction of the current flowing through the upper arm or the lower arm based on the ON / OFF switching of the first and second switching signals received and the differential value of the current. vessel.
請求項3に記載の電圧変換器であって、
前記接点と下アームとを繋ぐ配線を流れる電流の微分値を検出する検出手段を設け、
前記電流方向判定器は、
前記検出手段が検出した電流の微分値を受信すると共に、前記信号生成部から前記第1のスイッチング信号を受信し、
受信した前記第1のスイッチング信号のオン/オフの切り替わりと前記電流の微分値とに基づいて、前記下アームに流れる電流の方向を検知することを特徴とする、電圧変換器。
The voltage converter according to claim 3, wherein
A detecting means for detecting a differential value of a current flowing through a wiring connecting the contact and the lower arm;
The current direction determiner is
While receiving the differential value of the current detected by the detection means, receiving the first switching signal from the signal generation unit,
A voltage converter for detecting a direction of a current flowing through the lower arm based on on / off switching of the received first switching signal and a differential value of the current.
JP2010009907A 2010-01-20 2010-01-20 Voltage converter Expired - Fee Related JP5644115B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010009907A JP5644115B2 (en) 2010-01-20 2010-01-20 Voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010009907A JP5644115B2 (en) 2010-01-20 2010-01-20 Voltage converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011151911A true JP2011151911A (en) 2011-08-04
JP5644115B2 JP5644115B2 (en) 2014-12-24

Family

ID=44538389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010009907A Expired - Fee Related JP5644115B2 (en) 2010-01-20 2010-01-20 Voltage converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5644115B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013030948A1 (en) * 2011-08-30 2013-03-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Dc/dc converter
JP2014187729A (en) * 2013-03-21 2014-10-02 Toyota Central R&D Labs Inc Power conversion circuit system
JP2021511003A (en) * 2018-03-26 2021-04-30 ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィMitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Devices and methods to control switching

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000175485A (en) * 1998-09-30 2000-06-23 Hitachi Ltd Synchronous motor control device and electric vehicle control device, and synchronous motor control method for the synchronous motor control device
JP2003309997A (en) * 2002-04-16 2003-10-31 Toyota Motor Corp Apparatus and method for converting voltage and computer-readable recording medium recording program for making computer execute control of voltage conversion
JP2007221920A (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Nissan Motor Co Ltd Converter controller and converter control method
JP2008086077A (en) * 2006-09-26 2008-04-10 Toshiba Corp Railroad vehicle drive control device
JP2010093909A (en) * 2008-10-07 2010-04-22 Fujitsu Ltd Dc power supply device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000175485A (en) * 1998-09-30 2000-06-23 Hitachi Ltd Synchronous motor control device and electric vehicle control device, and synchronous motor control method for the synchronous motor control device
JP2003309997A (en) * 2002-04-16 2003-10-31 Toyota Motor Corp Apparatus and method for converting voltage and computer-readable recording medium recording program for making computer execute control of voltage conversion
JP2007221920A (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Nissan Motor Co Ltd Converter controller and converter control method
JP2008086077A (en) * 2006-09-26 2008-04-10 Toshiba Corp Railroad vehicle drive control device
JP2010093909A (en) * 2008-10-07 2010-04-22 Fujitsu Ltd Dc power supply device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013030948A1 (en) * 2011-08-30 2013-03-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Dc/dc converter
JP5604596B2 (en) * 2011-08-30 2014-10-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 DC / DC converter
JP2014187729A (en) * 2013-03-21 2014-10-02 Toyota Central R&D Labs Inc Power conversion circuit system
JP2021511003A (en) * 2018-03-26 2021-04-30 ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィMitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Devices and methods to control switching

Also Published As

Publication number Publication date
JP5644115B2 (en) 2014-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5641144B2 (en) Power converter
US20120187929A1 (en) Switching power supply circuit
US20120155141A1 (en) Power converting apparatus, grid interconnection apparatus and grid interconnection system
JP6185860B2 (en) Bidirectional converter
CN109687696B (en) Power supply system
WO2018207224A1 (en) Power conversion device
JP5472247B2 (en) Power converter
US9343973B2 (en) Power conversion apparatus
JP5644115B2 (en) Voltage converter
CN107294384B (en) DC-DC voltage conversion device
JP5678860B2 (en) AC / DC converter
US20170288547A1 (en) Electric source control apparatus
KR101426696B1 (en) Grid-connected module type photovoltaic power conversion apparatus
JP5642316B2 (en) Power conditioner and photovoltaic power generation system
JP6030468B2 (en) Power converter
JP5586096B2 (en) Power converter
JP5432937B2 (en) Solar cell characteristic acquisition circuit and solar cell control device
JP2015046992A (en) Vehicle power supply device
JP6107469B2 (en) Power converter
JP4662862B2 (en) Capacitor charging circuit using solar cells
JP6642296B2 (en) Converter error determination method
JP5112906B2 (en) Storage battery drive DC voltage converter and control method of storage battery drive DC voltage converter
JP6350218B2 (en) Power converter
JP6241074B2 (en) Fuel cell power regulation system
JP2012157145A (en) Bidirectional converter, control circuit thereof, and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131120

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140106

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141007

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141020

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees