JP2013046431A - Chopper device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はチョッパ装置に係り、特に負荷電流の急変に高速で応答することが要求されるチョッパ装置に関する。 The present invention relates to a chopper device, and more particularly to a chopper device that is required to respond to a sudden change in load current at high speed.
近年、チョッパ装置において、制御における応答性の向上が要求されている。チョッパ装置に高い応答性を得る手法としては、指令に応じた周波数の正弦波信号と比較する三角波キャリア信号の周波数(すなわち、キャリア周波数)を高く設定する方法が知られている。 In recent years, in a chopper device, improvement in responsiveness in control has been demanded. As a technique for obtaining high responsiveness in a chopper device, a method is known in which the frequency of a triangular wave carrier signal (that is, the carrier frequency) to be compared with a sine wave signal having a frequency according to a command is set high.
しかしながら、キャリア周波数を高く設定することより、スイッチング素子においてエネルギー損失や発熱が上昇する等の問題がある。キャリア周波数の上限は、主回路定数と素子特定により定まる。 However, setting the carrier frequency high causes problems such as increased energy loss and heat generation in the switching element. The upper limit of the carrier frequency is determined by the main circuit constant and element specification.
なお、インバータにおいては、負荷状態に応じてキャリア周波数を切り換えることにより、上記の問題を解決した装置が特許文献1に開示されている。
In the inverter,
また、チョッパ装置においても、負荷状態に応じてキャリア周波数を切り換える方法が特許文献2に開示されている。
Also in the chopper device,
しかしながら、特許文献1,2に示すような負荷状態に応じたキャリア周波数の切替では、キャリア周波数を高く設定して制御における応答性を向上させるか、キャリア周波数を低く設定してスイッチング素子のエネルギー損失および発熱を抑制するか、のどちらか一方を優先させることはできるが、制御における応答性の向上と、スイッチング素子のエネルギー損失および発熱の抑制を同時に両立することはできなかった。
However, when switching the carrier frequency according to the load state as described in
以上示したようなことから、制御における応答性の向上と、スイッチング素子のエネルギー損失および発熱の抑制と、を両立させたチョッパ装置を提供することが課題となる。 As described above, it is an object to provide a chopper device that achieves both improvement in response in control and suppression of energy loss and heat generation of the switching element.
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、スイッチング素子をオンオフ制御することにより、直流電圧を降圧または昇圧するチョッパ部が複数並列に接続されたチョッパ装置であって、前記複数のチョッパ部のうち少なくとも一つを、その他のチョッパ部と比較して高いキャリア周波数に設定した高キャリア周波数チョッパ部とし、この高キャリア周波数チョッパ部の制御周期をその他のチョッパ部と比較して短く設定し、前記その他のチョッパ部より、電流指令値の定常成分である電流を出力し、前記高キャリア周波数チョッパ部により、チョッパ装置の電流指令値と前記その他のチョッパ装置の電流との偏差電流を出力することを特徴とする。 The present invention has been devised in view of the above-described conventional problems, and one aspect thereof is a chopper device in which a plurality of chopper units that step down or step up a DC voltage are connected in parallel by controlling on / off of a switching element. And at least one of the plurality of chopper units is a high carrier frequency chopper unit set at a higher carrier frequency than the other chopper units, and the control period of the high carrier frequency chopper unit is set to the other chopper unit. The current is a steady component of the current command value from the other chopper unit, and the current instruction value of the chopper device and the other chopper device are set by the high carrier frequency chopper unit. A deviation current from the current is output.
また、その他の態様として、前記チョッパ部は2つ並列に接続され、前記スイッチング素子にゲート信号を出力する制御部は、電圧指令値とチョッパ装置の出力電圧検出値との偏差に基づいて電圧制御を行い、電流指令値を出力する電圧制御部と、前記電流指令値の定常成分である第1電流指令値を抽出するローパスフィルタと、前記第1電流指令値と、前記高キャリア周波数チョッパ部と比較して低いキャリア周波数が設定された低キャリア周波数チョッパ部の電流検出値と、の偏差に基づいて電流制御を行う第1電流制御部と、高キャリア周波数チョッパ部と比較して低いキャリア周波数が設定されたキャリア信号と前記第1電流制御部の出力とを比較し、低キャリア周波数チョッパ部のスイッチング素子にゲート信号を出力する第1PWM信号生成部と、前記電流指令値と低キャリア周波数チョッパ部の電流検出値との差分と、高キャリア周波数チョッパ部の電流検出値と、の偏差に基づいて電流制御を行う第2電流制御部と、低キャリア周波数チョッパ部と比較して高いキャリア周波数が設定されたキャリア信号と前記第2電流制御部の出力とを比較し、高キャリア周波数チョッパ部のスイッチング素子にゲート信号を出力する第2PWM信号生成部と、を備えたことを特徴とする。 As another aspect, the two chopper units are connected in parallel, and the control unit that outputs a gate signal to the switching element performs voltage control based on a deviation between the voltage command value and the output voltage detection value of the chopper device. A voltage control unit that outputs a current command value, a low-pass filter that extracts a first current command value that is a stationary component of the current command value, the first current command value, and the high carrier frequency chopper unit The first carrier current control unit that performs current control based on the deviation between the current detection value of the low carrier frequency chopper unit in which a low carrier frequency is set and the low carrier frequency compared to the high carrier frequency chopper unit. A first carrier signal that compares the set carrier signal with the output of the first current controller and outputs a gate signal to the switching element of the low carrier frequency chopper unit. An M signal generation unit, and a second current control unit that performs current control based on a deviation between the difference between the current command value and the current detection value of the low carrier frequency chopper unit and the current detection value of the high carrier frequency chopper unit And a second PWM that compares a carrier signal with a higher carrier frequency compared with the low carrier frequency chopper unit and an output of the second current control unit and outputs a gate signal to the switching element of the high carrier frequency chopper unit. And a signal generation unit.
また、別の態様として、前記チョッパ部は2つ並列に接続され、前記スイッチング素子にゲート信号を出力する制御部は、電圧指令値とチョッパ装置の出力電圧検出値との偏差に基づいて電圧制御を行い、電流指令値を出力する電圧制御部と、前記電流指令値の定常成分である第1電流指令値を抽出するローパスフィルタと、前記第1電流指令値と、前記高キャリア周波数チョッパ部と比較して低いキャリア周波数が設定された低キャリア周波数チョッパ部の電流検出値と、の偏差に基づいて電流制御を行う第1電流制御部と、高キャリア周波数チョッパ部と比較して低いキャリア周波数が設定されたキャリア信号と前記第1電流制御部の出力とを比較し、低キャリア周波数チョッパ部のスイッチング素子にゲート信号を出力する第1PWM信号生成部と、前記電流指令値と第1電流指令値との差分と、高キャリア周波数チョッパ部の電流検出値との偏差に基づいて電流制御を行う第2電流制御部と、低キャリア周波数チョッパ部と比較して高いキャリア周波数が設定されたキャリア信号と前記第2電流制御部の出力とを比較し、高キャリア周波数チョッパ部のスイッチング素子にゲート信号を出力する第2PWM信号生成部と、を備えたことを特徴とする。 As another aspect, the two chopper units are connected in parallel, and the control unit that outputs a gate signal to the switching element performs voltage control based on a deviation between the voltage command value and the output voltage detection value of the chopper device. A voltage control unit that outputs a current command value, a low-pass filter that extracts a first current command value that is a stationary component of the current command value, the first current command value, and the high carrier frequency chopper unit The first carrier current control unit that performs current control based on the deviation between the current detection value of the low carrier frequency chopper unit in which a low carrier frequency is set and the low carrier frequency compared to the high carrier frequency chopper unit. First PWM that compares the set carrier signal with the output of the first current control unit and outputs a gate signal to the switching element of the low carrier frequency chopper unit A signal generator, a second current controller that performs current control based on a difference between the difference between the current command value and the first current command value, and a current detection value of the high carrier frequency chopper unit, and a low carrier frequency chopper A second PWM signal generation unit that compares a carrier signal having a higher carrier frequency compared to the unit and an output of the second current control unit and outputs a gate signal to a switching element of the high carrier frequency chopper unit, It is characterized by having.
また、前記チョッパ部は、直列に接続された2つのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のそれぞれに逆並列に接続された2つのダイオードと、を有するスイッチングモジュールと、前記2つのスイッチング素子の中間接続点に一端が接続されたリアクトルと、をそれぞれ備えたことを特徴とする。 The chopper unit includes a switching module having two switching elements connected in series, and two diodes connected in antiparallel to each of the switching elements, and an intermediate connection point between the two switching elements. And a reactor having one end connected to each other.
本発明によれば、制御における応答性の向上と、スイッチング素子のエネルギー損失および発熱の抑制と、を両立させたチョッパ装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a chopper device that achieves both improved response in control and suppression of energy loss and heat generation of the switching element.
[実施形態1]
本実施形態1におけるチョッパ装置を図1,図2に基づいて説明する。図1はチョッパ装置の主回路を示し、図2はチョッパ装置の制御部を示す。
[Embodiment 1]
A chopper device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a main circuit of the chopper device, and FIG. 2 shows a control unit of the chopper device.
本実施形態1におけるチョッパ装置の主回路は、図1に示すように、直流電源13と、低キャリア周波数チョッパ部10A,高キャリア周波数チョッパ部10Bと、コンデンサCと、負荷15と、を備える。
As shown in FIG. 1, the main circuit of the chopper device according to the first embodiment includes a
前記低キャリア周波数チョッパ部10A,高キャリア周波数チョッパ部10Bは並列に接続されており、第1スイッチングモジュール11,第2スイッチングモジュール12と、第1リアクトルDCL1,第2リアクトルDCL2と、を有している。
The low carrier
前記第1スイッチングモジュール11は、スイッチング素子S1,S2およびそのスイッチング素子S1,S2に逆並列に接続されたダイオードD1,D2を備えている。また、スイッチング素子S1,S2,ダイオードD1,D2の中間接続点に第1リアクトルDCL1の一端が接続されている。また、第1リアクトルDCL1の他端は、第2リアクトルDCL2,コンデンサC,負荷15に接続されている。
The
同様に、第2スイッチングモジュール12も、スイッチング素子S3,S4および、そのスイッチング素子S3,S4に逆並列に接続されたダイオードD3,D4を備えている。また、スイッチング素子S3,S4,ダイオードD3,D4の中間接続点に、第2リアクトルDCL2の一端が接続されている。また、第2リアクトルDCL2の他端は第1リアクトルDCL1,コンデンサC,負荷15に接続されている。
Similarly, the
なお、図1に示したスイッチング素子S1〜S4はIGBTであるが、これはIGBTに限られるものではなく、GTOやFETなどの自己消弧型スイッチング素子であれば良く、また、第1スイッチングモジュール11と第2スイッチングモジュール12とで同種類のスイッチング素子を使用する必要もない。
The switching elements S1 to S4 shown in FIG. 1 are IGBTs, but this is not limited to IGBTs, and any self-extinguishing switching elements such as GTOs and FETs may be used, and the
上記のように構成されたチョッパ装置において、スイッチング素子S1,S3をオンオフ制御することにより、直流電源13の直流電圧をスイッチング素子S1,S3において降圧し、第1リアクトルDCL1,第2リアクトルDCL2を介してコンデンサCに充電する。
In the chopper device configured as described above, the DC voltage of the
ここで、スイッチング素子S1,S3をオンすると、第1,第2リアクトルDCL1,DCL2に流れる電流(低キャリア周波数チョッパ部10A,高キャリア周波数チョッパ部10Bの出力電流)I1,I2がスイッチング素子S1,S3→第1リアクトルDCL1,第2リアクトルDCL2→コンデンサCの経路で流れ、コンデンサCが充電される。
Here, when the switching elements S1 and S3 are turned on, currents flowing through the first and second reactors DCL1 and DCL2 (output currents of the low carrier
次に、スイッチング素子S1、S3をオフすると第1,第2リアクトルDCL1,DCL2に流れる電流(低キャリア周波数チョッパ部10A,高キャリア周波数チョッパ部10Bの出力電流)I1,I2がコンデンサC→ダイオードD2,D4→第1リアクトルDCL1,第2リアクトルDCL2の経路で循環電流として流れ、第1リアクトルDCL1,第2リアクトルDCL2の残留エネルギーをコンデンサCに充電する。
Next, when switching elements S1 and S3 are turned off, currents flowing through first and second reactors DCL1 and DCL2 (output currents of low carrier
また、スイチング素子S2,S4をオンオフ制御することにより、コンデンサCの静電エネルギーを放電し、直流電源13に回生する。
Further, the electrostatic energy of the capacitor C is discharged and regenerated to the
まず、スイッチング素子S2,S4をオンすることによって、コンデンサCの静電エネルギーは、第1リアクトルDCL1,第2リアクトルDCL2および、スイッチング素子S2,S4を介して放電し、この時のエネルギーは第1リアクトルDCL1,第2リアクトルDCL2に蓄積される。 First, by turning on the switching elements S2 and S4, the electrostatic energy of the capacitor C is discharged through the first reactor DCL1 and the second reactor DCL2 and the switching elements S2 and S4, and the energy at this time is the first energy. Accumulated in reactor DCL1 and second reactor DCL2.
次に、スイッチング素子S2,S4をオフすると、第1リアクトルDCL1,第2リアクトルDCL2には逆起電力による電圧が発生し、コンデンサCの電圧と第1リアクトルDCL1,第2リアクトルDCL2の逆起電力による電圧が加算されて、ダイオードD1,D3を介して直流電源13に回生し、昇圧チョッパの動作を行う。
Next, when the switching elements S2 and S4 are turned off, a voltage due to the counter electromotive force is generated in the first reactor DCL1 and the second reactor DCL2, and the voltage of the capacitor C and the counter electromotive force of the first reactor DCL1 and the second reactor DCL2 are generated. Are added to the
ここで、図2に基づき、本実施形態1におけるチョッパ装置の制御部20について説明する。
Here, the
制御部20は、電圧制御部21,ローパスフィルタ22,第1電流制御部23,第2電流制御部24,第1PWM信号生成部25,第2PWM信号生成部26,第1キャリア生成部27,第2キャリア生成部28,を備える。
The
まず、電圧制御部(AVR:Automatic Voltage Regurator)21は電圧指令値Vref *とチョッパ装置の出力電圧検出値Voutとの偏差を用いて電圧制御を行うことにより、チョッパ装置の出力電圧検出値Voutが電圧指令値Vref *となるように制御する。この電圧制御部21の出力は電流指令値Iref *となる。
First, the voltage control unit (AVR: Automatic Voltage Regulator) 21 performs voltage control using a deviation between the voltage command value V ref * and the output voltage detection value V out of the chopper device, thereby detecting the output voltage detection value of the chopper device. Control is performed so that Vout becomes the voltage command value Vref * . The output of the
この電流指令値Iref *は第1リアクトルDCL1と第2リアクトルDCL2の2つのリアクトルに流れる電流の合計の指令値である。 This current command value I ref * is a total command value of currents flowing through the two reactors, the first reactor DCL1 and the second reactor DCL2.
本実施形態1では、電流指令値Iref *の大部分を第1リアクトルDCL1に流れる低キャリア周波数チョッパ部10Aの出力電流I1により供給する。そのため、電流指令値Iref *をローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter)22によりフィルタ処理して定常成分を抽出した値を第1電流指令値I1ref *とする。
In the first embodiment, most of the current command value I ref * is supplied by the output current I 1 of the low carrier
これにより、第1電流指令値I1ref *は、電流指令値Iref *が定常あるいは、ローパスフィルタ22通過成分のみである時は、I1ref *=Iref *となる。ローパスフィルタ22を通過しない成分がある時(負荷急変時)はI1ref *=Iref *とならない。これは、電流指令値Iref *の急変により、第1電流検出値I1のオーバーシュートが大きくなり過ぎるのを防ぐためである。
As a result, the first current command value I 1ref * becomes I 1ref * = I ref * when the current command value I ref * is steady or only the low-
第1電流指令値I1ref *と低キャリア周波数チョッパ部10Aの電流検出値I1を第1電流制御部(ACR:Automatic Current Regurator)23に入力し、その偏差に基づき低キャリア周波数チョッパ部10Aの出力電流I1が第1電流指令値I1ref *となるように制御する。
The first current command value I 1ref * and the current detection value I 1 of the low carrier
第1PWM信号生成部(PWM:Pulse Width Modulation)25は、第1キャリア生成部27で生成された周波数F1の三角波キャリア信号と第1電流制御部23の出力とを比較してPWM波形を生成し、第1スイッチングモジュール11にゲート信号G1を出力する。
A first PWM signal generation unit (PWM: Pulse Width Modulation) 25 generates a PWM waveform by comparing the triangular wave carrier signal of frequency F 1 generated by the first
また、電流指令値Iref *と低キャリア周波数チョッパ部10Aの電流検出値I1との差分を第2電流指令値I2ref *とする。これにより、電流指令値Iref *のうち、低キャリア周波数チョッパ部10Aの出力電流I1で供給できない電流を高キャリア周波数チョッパ部10Bの出力電流I2により補償することができる。
Further, a difference between the current command value I ref * and the current detection value I 1 of the low carrier
つまり、第1電流指令値I1ref *は、電流指令値Iref *が定常成分(ローパスフィルタ22通過分)のみである時は、I1ref *=Iref *となるが、ローパスフィルタ22を通過しない成分がある時(負荷急変時)は、I1ref *=Iref *とならない。この第1電流指令値I1ref *と電流指令値Iref *の差分が第2電流指令値I2ref *となる。
That is, the first current command value I 1ref * is I 1ref * = I ref * when the current command value I ref * is only a steady component (passing through the low-pass filter 22), but passes through the low-
第2電流指令値I2ref *と高キャリア周波数チョッパ部10Bの電流検出値I2を電流制御部24に入力し、その偏差に基づき高キャリア周波数チョッパ部10Bから出力される電流検出値I2が第2電流指令値I2ref *となるように制御する。
The second current command value I 2ref * and the current detection value I 2 of the high carrier
第2PWM信号生成部26は、第2キャリア生成部28で生成された周波数F2の三角波キャリア信号と第2電流制御部24の出力とを比較してPWM波形を生成し、第2スイッチングモジュール12にゲート信号G2を出力する。
The second PWM
ここで、第1,第2キャリア生成部27,28において生成されるキャリア周波数F1,F2はF1<F2という関係になるように設定する。また、第1電流制御部23はキャリア周波数F1に、第2電流制御部24はキャリア周波数F2に、同期する制御周期で制御する。
Here, the carrier frequencies F 1 and F 2 generated in the first and second
これにより、第2スイッチングモジュール12は、第1スイッチングモジュール11よりキャリア周期,制御周期ともに短くなり、高応答の制御性能が得られる。
As a result, the
図3は、本実施形態1におけるチョッパ装置において、負荷電流が急変した場合の電圧電流波形を示すグラフである。図3に示すように、負荷電流急変時までは、低キャリア周波数チョッパ部10Aの電流検出値I1は、電流指令値Iref *と同じ値となっており、高キャリア周波数チョッパ部10Bの電流検出値I2は0となっている。また、チョッパ装置の出力電圧Voutは、電圧指令値Vref *に制御されている。
FIG. 3 is a graph showing a voltage-current waveform when the load current suddenly changes in the chopper device according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, until the load current suddenly changes, the detected current value I 1 of the low carrier
負荷電流が急変すると、低キャリア周波数チョッパ部10Aの電流検出値I1は、低キャリア周波数チョッパ部10Aのキャリア周波数F1が低いため、電流指令値Iref *に追従するまで時間を要する。ここで、高キャリア周波数チョッパ部10Bの出力電流I2により、電流指令値Iref *と低キャリア周波数チョッパ部10Aの電流検出値I1との差分を補償する。高キャリア周波数チョッパ部10Bはキャリア周期F2,制御周期ともに短いため、低キャリア周波数チョッパ部10Aの出力電流I1よりも高キャリア周波数チョッパ部10Bの出力電流I2は早く立ち上がる。
When the load current changes suddenly, it takes time until the current detection value I 1 of the low carrier
また、上述のとおり、負荷15側に供給しなければならない電流、つまり、電流指令値Iref *の大部分を出力する低キャリア周波数チョッパ部10Aは、キャリア周波数が低いため、スイッチング損失,発熱を抑制することができる。一方、高いキャリア周波数が設定された高キャリア周波数チョッパ部10Bは、小容量の電力しか通過しないため、スイッチング損失,発熱を抑制することが可能となる。また、高キャリア周波数チョッパ部10Bは小容量の電力しか通過しないため、キャリア周波数F2を高速化することができる。
Further, as described above, the low carrier
さらに、高いキャリア周波数である高キャリア周波数チョッパ部10Bにより、負荷電流急変時の補償を行うため、電圧応答の向上が図れる。
Furthermore, since the high carrier
つまり、本実施形態1のチョッパ装置はキャリア周波数が低く、スイッチング素子S1,S2でのエネルギー損失や発熱の少ない低キャリア周波数チョッパ部10Aにより主な電力を変換し、キャリア周波数が高く、応答性の高い高キャリア周波数チョッパ部10Bにより電圧応答向上のための補償を行うものである。
That is, the chopper device according to the first embodiment has a low carrier frequency, converts main power by the low carrier
以上に示すように、本実施形態1のチョッパ装置によれば、スイッチング素子でのエネルギー損失や発熱を抑えながら、キャリア周波数を上昇させ、電圧制御における応答性の向上を図ることが可能となる。 As described above, according to the chopper device of the first embodiment, it is possible to increase the carrier frequency and improve the responsiveness in voltage control while suppressing energy loss and heat generation in the switching element.
[実施形態2]
図4に基づき、本実施形態2における制御部30の動作を説明する。実施形態1と同様に、本実施形態2の制御部30は、電圧制御部21,ローパスフィルタ22,第1電流制御部23,第2電流制御部24,第1PWM信号生成部25,第2PWM信号生成部26,第1キャリア生成部27,第2キャリア生成部28を備える。
[Embodiment 2]
Based on FIG. 4, the operation of the
電圧制御部21,ローパスフィルタ22,第1電流制御部23の動作は実施形態1と同様である。
The operations of the
本実施形態2では、電流指令値Iref *と第1電流指令値I1ref *との差分を第2電流指令値I2ref *とする。ローパスフィルタ22により、フィルタ処理した第1電流指令値I1ref *は低キャリア周波数チョッパ部10Aの電流検出値I1とほぼ同じ値となるはずである。また、電流検出部(図示省略)にはノイズ除去のためのフィルタを挿入しなければならず、そのフィルタ分、応答が遅くなってしまう。そのため、電流指令値Iref *と第1電流指令値I1ref *との差分を第2電流指令値I2ref *とすることにより、実施形態1の第2電流指令値I2ref *とほぼ同じ電流指令値を作成することができ、かつ応答速度が向上する。
In the second embodiment, a difference between the current command value I ref * and the first current command value I 1ref * is set as a second current command value I 2ref * . The first current command value I 1ref * filtered by the low-
これにより、電流指令値Iref *のうち、低キャリア周波数チョッパ部の出力電流I1で供給できない電流を、高キャリア周波数チョッパ部10Bの出力電流I2により補償することができる。
Thereby, among the current command value I ref *, a current that cannot be supplied by the output current I 1 of the low carrier frequency chopper unit can be compensated by the output current I 2 of the high carrier
電流制御部24,第1,第2PWM信号生成部25,26,第1キャリア生成部27,第2キャリア生成部28により得られる効果は、実施形態1と同じである。
The effects obtained by the
以上示したように、本実施形態2におけるチョッパ装置は、スイッチング素子でのエネルギー損失や発熱を抑制しながら、キャリア周波数を向上させ、電圧制御の応答性を向上させることが可能となる。 As described above, the chopper device according to the second embodiment can improve the carrier frequency and improve the voltage control responsiveness while suppressing energy loss and heat generation in the switching element.
また、電流指令値Iref *と第1電流指令値I1ref *との差分を第2電流指令値I2ref *とすることにより、電流検出部のフィルタにおける応答遅れが解消されるため、実施形態1よりも応答速度の向上を図ることが可能となる。 In addition, since the difference between the current command value I ref * and the first current command value I 1ref * is set as the second current command value I 2ref * , the response delay in the filter of the current detection unit is eliminated. The response speed can be improved more than 1.
10A…低キャリア周波数チョッパ部
10B…高キャリア周波数チョッパ部
11,12…第1,第2スイッチングモジュール
13…直流電源
15…負荷
DCL1,DCL2・・・第1,第2リアクトル
S1〜S4…スイッチング素子
D1〜D4・・・ダイオード
I1…低キャリア周波数の電流検出値
I2…高キャリア周波数の電流検出値
Vout…チョッパ装置の出力電圧
C…コンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記複数のチョッパ部のうち少なくとも一つを、その他のチョッパ部と比較して高いキャリア周波数に設定した高キャリア周波数チョッパ部とし、この高キャリア周波数チョッパ部の制御周期をその他のチョッパ部と比較して短く設定し、
前記その他のチョッパ部より、電流指令値の定常成分である電流を出力し、
前記高キャリア周波数チョッパ部により、チョッパ装置の電流指令値と前記その他のチョッパ装置の電流との偏差電流を出力することを特徴とするチョッパ装置。 A chopper device in which a plurality of chopper units that step down or step up a DC voltage are connected in parallel by controlling on / off of a switching element,
At least one of the plurality of chopper units is a high carrier frequency chopper unit that is set to a higher carrier frequency than other chopper units, and the control period of the high carrier frequency chopper unit is compared with other chopper units. Set it short,
From the other chopper part, output a current that is a steady component of the current command value,
The high carrier frequency chopper unit outputs a deviation current between a current command value of the chopper device and a current of the other chopper device.
前記スイッチング素子にゲート信号を出力する制御部は、
電圧指令値とチョッパ装置の出力電圧検出値との偏差に基づいて電圧制御を行い、電流指令値を出力する電圧制御部と、
前記電流指令値の定常成分である第1電流指令値を抽出するローパスフィルタと、
前記第1電流指令値と、前記高キャリア周波数チョッパ部と比較して低いキャリア周波数が設定された低キャリア周波数チョッパ部の電流検出値と、の偏差に基づいて電流制御を行う第1電流制御部と、
高キャリア周波数チョッパ部と比較して低いキャリア周波数が設定されたキャリア信号と前記第1電流制御部の出力とを比較し、低キャリア周波数チョッパ部のスイッチング素子にゲート信号を出力する第1PWM信号生成部と、
前記電流指令値と低キャリア周波数チョッパ部の電流検出値との差分と、高キャリア周波数チョッパ部の電流検出値と、の偏差に基づいて電流制御を行う第2電流制御部と、
低キャリア周波数チョッパ部と比較して高いキャリア周波数が設定されたキャリア信号と前記第2電流制御部の出力とを比較し、高キャリア周波数チョッパ部のスイッチング素子にゲート信号を出力する第2PWM信号生成部と、を備えたことを特徴とする請求項1記載のチョッパ装置。 Two chopper parts are connected in parallel,
The control unit that outputs a gate signal to the switching element,
A voltage control unit that performs voltage control based on a deviation between the voltage command value and the output voltage detection value of the chopper device, and outputs a current command value;
A low pass filter for extracting a first current command value which is a stationary component of the current command value;
A first current control unit that performs current control based on a deviation between the first current command value and a current detection value of a low carrier frequency chopper unit in which a carrier frequency lower than that of the high carrier frequency chopper unit is set. When,
First PWM signal generation for comparing a carrier signal having a lower carrier frequency compared with a high carrier frequency chopper unit and an output of the first current control unit and outputting a gate signal to a switching element of the low carrier frequency chopper unit And
A second current control unit that performs current control based on a difference between the difference between the current command value and the current detection value of the low carrier frequency chopper unit and the current detection value of the high carrier frequency chopper unit;
Second PWM signal generation for comparing a carrier signal having a higher carrier frequency compared with the low carrier frequency chopper unit and the output of the second current control unit and outputting a gate signal to the switching element of the high carrier frequency chopper unit The chopper device according to claim 1, further comprising a portion.
前記スイッチング素子にゲート信号を出力する制御部は、
電圧指令値とチョッパ装置の出力電圧検出値との偏差に基づいて電圧制御を行い、電流指令値を出力する電圧制御部と、
前記電流指令値の定常成分である第1電流指令値を抽出するローパスフィルタと、
前記第1電流指令値と、前記高キャリア周波数チョッパ部と比較して低いキャリア周波数が設定された低キャリア周波数チョッパ部の電流検出値と、の偏差に基づいて電流制御を行う第1電流制御部と、
高キャリア周波数チョッパ部と比較して低いキャリア周波数が設定されたキャリア信号と前記第1電流制御部の出力とを比較し、低キャリア周波数チョッパ部のスイッチング素子にゲート信号を出力する第1PWM信号生成部と、
前記電流指令値と第1電流指令値との差分と、高キャリア周波数チョッパ部の電流検出値との偏差に基づいて電流制御を行う第2電流制御部と、
低キャリア周波数チョッパ部と比較して高いキャリア周波数が設定されたキャリア信号と前記第2電流制御部の出力とを比較し、高キャリア周波数チョッパ部のスイッチング素子にゲート信号を出力する第2PWM信号生成部と、を備えたことを特徴とする請求項1記載のチョッパ装置。 Two chopper parts are connected in parallel,
The control unit that outputs a gate signal to the switching element,
A voltage control unit that performs voltage control based on a deviation between the voltage command value and the output voltage detection value of the chopper device, and outputs a current command value;
A low pass filter for extracting a first current command value which is a stationary component of the current command value;
A first current control unit that performs current control based on a deviation between the first current command value and a current detection value of a low carrier frequency chopper unit in which a carrier frequency lower than that of the high carrier frequency chopper unit is set. When,
First PWM signal generation for comparing a carrier signal having a lower carrier frequency compared with a high carrier frequency chopper unit and an output of the first current control unit and outputting a gate signal to a switching element of the low carrier frequency chopper unit And
A second current control unit that performs current control based on a difference between the difference between the current command value and the first current command value and a current detection value of the high carrier frequency chopper unit;
Second PWM signal generation for comparing a carrier signal having a higher carrier frequency compared with the low carrier frequency chopper unit and the output of the second current control unit and outputting a gate signal to the switching element of the high carrier frequency chopper unit The chopper device according to claim 1, further comprising a portion.
直列に接続された2つのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のそれぞれに逆並列に接続された2つのダイオードと、を有するスイッチングモジュールと、
前記2つのスイッチング素子の中間接続点に一端が接続されたリアクトルと、をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項1〜3のうち何れか1項に記載のチョッパ装置。 The chopper part is
A switching module comprising two switching elements connected in series and two diodes connected in antiparallel to each of the switching elements;
The chopper device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a reactor having one end connected to an intermediate connection point of the two switching elements.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011180406A JP2013046431A (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Chopper device |
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JP2011180406A JP2013046431A (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Chopper device |
Publications (1)
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ID=48009928
Family Applications (1)
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JP2011180406A Withdrawn JP2013046431A (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Chopper device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2013046431A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018157696A (en) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | トヨタ自動車株式会社 | Driving device |
WO2023095319A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power conversion device, power conversion system, and overcurrent protection method |
EP4350963A1 (en) * | 2022-10-06 | 2024-04-10 | Google LLC | Trans-inductor voltage regulator for high bandwidth power delivery |
-
2011
- 2011-08-22 JP JP2011180406A patent/JP2013046431A/en not_active Withdrawn
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WO2023095319A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power conversion device, power conversion system, and overcurrent protection method |
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