JP2013187993A - Estimated voltage data calculation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an estimated voltage data calculation device in which voltage variation of an AC power supply can be reflected on the estimated voltage data.SOLUTION: Estimated voltage data Vp(n+1) is calculated by the sum of voltage data Vi(n) and a differential value ΔVt(n). Consequently, in the estimated voltage data calculation processing, the voltage data can be estimated by simple and easy calculation processing, without using the calculation processing of a complex curve such as a sine wave. Furthermore, since the component of each term on the right side is a value calculated already, as shown by formula 2, the future voltage data of tn+1 in the sample timing tn can be predicted.

Description

本発明は、AC電力の電圧値の推定演算を行う推定電圧データ演算装置に関する。   The present invention relates to an estimated voltage data calculation device that performs an estimation calculation of a voltage value of AC power.

AC/DCコンバータを始めとする電力変換装置では、分圧抵抗等の電圧検出回路を用いて電源電圧の検出を行っている。電圧検出回路で電圧値が検出されると、其の検出信号は制御装置へ出力され、当該制御装置では、AC/DCコンバータに対して駆動信号(特許請求の範囲における出力信号)を生成出力させている。   In power converters such as an AC / DC converter, a power supply voltage is detected using a voltage detection circuit such as a voltage dividing resistor. When the voltage value is detected by the voltage detection circuit, the detection signal is output to the control device, and the control device causes the AC / DC converter to generate and output a drive signal (output signal in claims). ing.

特開2005−229792号公報(特許文献1)では、かかる電力変換装置の一例が示されている。当該電源装置は、AC/DCコンバータと、これに設けられた二つの分圧抵抗と、マイクロコンピュータによって成る制御部と、を主構成要素としている。このうち、分圧抵抗の一方は、コンバータの入力側に設けられ、整流回路から出力された全波整流波の検出信号を出力させている。また、他方の分圧抵抗は、コンバータの出力側へ設けられ、平滑コンデンサの電圧値を検出信号として出力させている。   Japanese Patent Laying-Open No. 2005-229792 (Patent Document 1) shows an example of such a power converter. The power supply apparatus includes an AC / DC converter, two voltage dividing resistors provided in the AC / DC converter, and a control unit including a microcomputer as main components. Of these, one of the voltage dividing resistors is provided on the input side of the converter, and outputs a detection signal of a full-wave rectified wave output from the rectifier circuit. The other voltage dividing resistor is provided on the output side of the converter, and outputs the voltage value of the smoothing capacitor as a detection signal.

特開2005−229792号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-229792

昇圧チョッパー回路等の電力変換回路を制御させる場合、入力電圧を推定し、現時点よりも先行して後の制御信号(PWM信号)を設定し、この制御信号に基づいて電力変換回路を制御させる技術がある。一例を挙げると、交流電源の入力値の推定演算処理では、入力電圧を表したサイン波形データを用い、交流電源の位相を特定することで、推定すべき時刻での入力電圧値(推定電圧データ)をサイン波形データに基づき算出させている。   When controlling a power conversion circuit such as a step-up chopper circuit, a technique for estimating an input voltage, setting a control signal (PWM signal) before and after the current time, and controlling the power conversion circuit based on the control signal There is. For example, in the calculation process of the input value of the AC power supply, the input voltage value (estimated voltage data at the time to be estimated) is determined by specifying the phase of the AC power supply using sine waveform data representing the input voltage. ) Is calculated based on sine waveform data.

しかしながら、上述のような推定演算処理によれば、電力ネットワークへ接続されている負荷変動が生じると、これに応じて、交流電源の電圧波形も変動するため、正確な入力電圧の値を推定することが出来ない。また、交流電圧の振幅変動をサイン波形データへ反映させることも考えられるが、このような推定演算処理を採用したとしても、交流電源の周波数誤差(50Hz又は60Hzに対して、0.2Hz以内)を修正させることは不可能である。   However, according to the estimation calculation process as described above, when the load connected to the power network changes, the voltage waveform of the AC power supply also changes accordingly, so that an accurate input voltage value is estimated. I can't. In addition, it is conceivable to reflect the amplitude fluctuation of the AC voltage in the sine waveform data, but even if such estimation calculation processing is adopted, the frequency error of the AC power supply (within 0.2 Hz with respect to 50 Hz or 60 Hz). It is impossible to correct it.

本発明は上記課題に鑑み、交流電源の電圧変動を推定電圧データへ反映させることが可能な推定電圧データ演算装置の提供を目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an estimated voltage data arithmetic device capable of reflecting voltage fluctuations of an AC power supply in estimated voltage data.

上記課題を解決するため、本発明では次のような推定電圧データ演算装置の構成とする。即ち、当該推定電圧データ演算処理は、AC入力の電圧値を示す電圧検出信号に基づいて前記AC入力の電圧データをサンプリングさせる電圧データ取得処理と、前記電圧データのうち第1の電圧データと当該第1の電圧データのサンプルタイミングより後にサンプリングされる第2の電圧データとの差分値を算出する増減値算出処理と、前記第2の電圧データのサンプルタイミングより後のサンプルタイミングに対応する推定電圧データを前記差分値に基づいて算出する推定電圧データ算出処理と、を機能させることとする。   In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration of the estimated voltage data calculation device. That is, the estimated voltage data calculation process includes: a voltage data acquisition process that samples the voltage data of the AC input based on a voltage detection signal that indicates a voltage value of the AC input; Increase / decrease value calculation processing for calculating a difference value with the second voltage data sampled after the sample timing of the first voltage data, and an estimated voltage corresponding to the sample timing after the sample timing of the second voltage data An estimated voltage data calculation process for calculating data based on the difference value is caused to function.

好ましくは、前記推定電圧データは、前記第2の電圧データと前記差分値とを加算させることで算出されることとする。   Preferably, the estimated voltage data is calculated by adding the second voltage data and the difference value.

好ましくは、前記第2の電圧データに対応するサンプルタイミングは、前記第1の電圧データに対応するサンプルタイミングの直後に到来するサンプルタイミングであって、前記推定電圧データは、前記第2の電圧データに対応するサンプルタイミングの直後に到来するサンプルタイミングでの推定電圧を示すものであることとする。   Preferably, the sample timing corresponding to the second voltage data is a sample timing that comes immediately after the sample timing corresponding to the first voltage data, and the estimated voltage data is the second voltage data The estimated voltage at the sample timing that comes immediately after the sample timing corresponding to is shown.

好ましくは、前記推定電圧データは、前記第2の電圧データと前記差分値と位相補償値との総和によって算出されることとする。   Preferably, the estimated voltage data is calculated by a sum of the second voltage data, the difference value, and the phase compensation value.

更に好ましくは、前記位相補償値をΔVkとし、第1のサンプルタイミングと第2のサンプルタイミングとの時間間隔をΔtdとし、前記時間間隔について算出される前記差分値をΔVdとし、前記位相補償値に対応するオフセット期間をΔtkとし、Δtk/Δtdの解に基づいて定まる整数値をmとすると、前記位相補償値ΔVkは、ΔVk=m・ΔVd,によって決定されることとする。   More preferably, the phase compensation value is ΔVk, the time interval between the first sample timing and the second sample timing is Δtd, the difference value calculated for the time interval is ΔVd, and the phase compensation value is The phase compensation value ΔVk is determined by ΔVk = m · ΔVd, where Δtk is the corresponding offset period and m is an integer value determined based on the solution of Δtk / Δtd.

本発明に係る推定電圧データ演算装置によると、既に取得された電圧データを用いて入力電圧の変動量を算出し、当該変動量に基づいて推定電圧データを算出させている。従って、予測値として算出される推定電圧データは、電圧データの変動量にAC電源電圧の変動状態が含まれることとなり、AC電源電圧の変動状態が反映されることとなる。   According to the estimated voltage data calculation device according to the present invention, the fluctuation amount of the input voltage is calculated using the already acquired voltage data, and the estimated voltage data is calculated based on the fluctuation amount. Accordingly, in the estimated voltage data calculated as the predicted value, the fluctuation state of the AC power supply voltage is included in the fluctuation amount of the voltage data, and the fluctuation state of the AC power supply voltage is reflected.

AC/DCコンバータの回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of an AC / DC converter. 実施例1に係る推定電圧データの算出処理を概念的に示す図。The figure which shows notionally the calculation process of the estimated voltage data which concerns on Example 1. FIG. AC電圧に対する位相遅れを説明する図。The figure explaining the phase delay with respect to AC voltage. 実施例2に係る推定電圧データの算出処理を概念的に示す図。The figure which shows notionally the calculation process of the estimated voltage data which concerns on Example 2. FIG.

以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。図1は、本実施の形態に係るAC/DC電力変換装置が示されている。AC/DC電力変換装置100は、交流電源AC(即ち、AC入力を指す)に接続された整流部110と、入力電圧検出部120と、コンバータ部130と、制御装置140と、から構成されている。尚、本実施の形態にあっては、交流電源ACが50Hz又は60Hzの商用電源であるとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an AC / DC power converter according to this embodiment. The AC / DC power conversion apparatus 100 includes a rectification unit 110, an input voltage detection unit 120, a converter unit 130, and a control device 140 connected to an AC power source AC (that is, an AC input). Yes. In the present embodiment, it is assumed that the AC power supply AC is a commercial power supply of 50 Hz or 60 Hz.

整流部110は、各々のダイオードがブリッジ状に接続されている。整流部110では、電源電圧Vacを全波整流させ、これを後段回路へ出力させている。以下、整流部110から出力される電圧を、整流電圧と呼ぶことがある。また、整流部110の出力点には、バスラインBH及びBLが各々接続されている。   In the rectifying unit 110, each diode is connected in a bridge shape. In the rectifier 110, the power supply voltage Vac is full-wave rectified and output to the subsequent circuit. Hereinafter, the voltage output from the rectifying unit 110 may be referred to as a rectified voltage. Further, bus lines BH and BL are connected to the output point of the rectifying unit 110, respectively.

同図によると、入力電圧検出部120は、分圧抵抗r1〜r2が用いられている。当該分圧抵抗r1〜r2の両端はバスラインに接続されている。また、抵抗r1と抵抗r2との接点は、信号ラインが接続され、整流電圧の値に比例する電圧検出信号SGvが出力される。即ち、電圧検出信号SGvは、AC入力の電圧値を示す信号であり、以下便宜的に検出信号と呼ぶこととする。   According to the figure, the input voltage detection unit 120 uses voltage dividing resistors r1 to r2. Both ends of the voltage dividing resistors r1 and r2 are connected to a bus line. Further, the signal line is connected to the contact point between the resistor r1 and the resistor r2, and the voltage detection signal SGv proportional to the value of the rectified voltage is output. That is, the voltage detection signal SGv is a signal indicating the voltage value of the AC input, and is hereinafter referred to as a detection signal for convenience.

コンバータ部130は、所謂PFCコンバータであって、バスラインBHに介挿されたリアクトルL及びダイオードDと、パワートランジスタTrと、これにゲート信号を与えるドライブ回路Drvと、ダイオードDのカソード側に接続された平滑コンデンサCpとが設けられている。ドライブ回路Drvは、PWM-ICと増幅回路とが設けられ、制御装置から出力信号SGtを受けると、これに比例するPWM信号を生成し、当該PWM信号の電圧値を調節してパワートランジスタTrへ出力させる。PFCコンバータは、パワートランジスタTrが駆動されると、整流電圧に相似形の電流三角波を連続的に形成させ、力率を1に近づける制御が行われると供に、デューティを適宜に調整されることで出力電圧を一定値に制御させている。   The converter unit 130 is a so-called PFC converter, and is connected to a reactor L and a diode D inserted in the bus line BH, a power transistor Tr, a drive circuit Drv for supplying a gate signal thereto, and a cathode side of the diode D. The smoothing capacitor Cp is provided. The drive circuit Drv is provided with a PWM-IC and an amplification circuit. When the output signal SGt is received from the control device, the drive circuit Drv generates a PWM signal proportional to the output signal SGt and adjusts the voltage value of the PWM signal to the power transistor Tr. Output. When the power transistor Tr is driven, the PFC converter controls the duty factor to be appropriately adjusted while continuously forming a similar triangular current wave to the rectified voltage and controlling the power factor close to 1. The output voltage is controlled to a constant value.

制御装置140は、中央演算処理回路141と、不揮発性メモリ回路143と、A/D変換回路144と、揮発性メモリ回路145と、D/A変換回路146をはじめとする要素回路が配備され、プログラムと協働して適宜の機能を構築させる。   The control device 140 is provided with element circuits including a central processing circuit 141, a nonvolatile memory circuit 143, an A / D conversion circuit 144, a volatile memory circuit 145, and a D / A conversion circuit 146. Work with the program to build appropriate functions.

中央演算処理回路141は、プログラムで規定された指令によって、出力信号演算部を構築させる。当該出力信号演算部は、メモリ回路の記憶領域に記録された入力値情報を参照し、ドライブ回路Drvへ与える出力信号SGtを設定する。   The central processing circuit 141 constructs an output signal calculation unit in accordance with a command defined by the program. The output signal calculation unit refers to the input value information recorded in the storage area of the memory circuit, and sets the output signal SGt to be supplied to the drive circuit Drv.

この他、中央演算処理回路141では、適宜のプログラムが起動され、電圧データの増減値算出処理と、推定電圧データ算出処理といった入力電圧の推定演算に関係する処理機能が構築される。これらの処理機能については、追って詳述することとする。   In addition, in the central processing circuit 141, an appropriate program is started, and processing functions related to input voltage estimation calculation such as voltage data increase / decrease calculation processing and estimated voltage data calculation processing are constructed. These processing functions will be described in detail later.

図示の如く、中央演算処理回路141は、CPUバス142を介して、A/D変換回路及びメモリ回路等の要素回路へ適宜接続されている。このCPUバス142は、データバスによって情報の授受が行われ、アドレスバスによってメモリ回路の記憶領域のアドレスを指定し、コントロールバスによってタイミング等の制御信号を伝えている。   As shown in the figure, the central processing circuit 141 is appropriately connected to element circuits such as an A / D conversion circuit and a memory circuit via a CPU bus 142. The CPU bus 142 transmits and receives information via a data bus, specifies an address of a storage area of the memory circuit via an address bus, and transmits control signals such as timing via a control bus.

不揮発性メモリ回路143は、「Read only Memory」と呼ばれるメモリ回路であって、電源の供給状態に関わらず、記憶領域の情報が維持される。本実施の形態では、当該不揮発性メモリ回路143の記憶領域に各種プログラムが記録されている。   The nonvolatile memory circuit 143 is a memory circuit called “Read only Memory”, and maintains information in the storage area regardless of the power supply state. In the present embodiment, various programs are recorded in the storage area of the nonvolatile memory circuit 143.

A/D変換回路144は、検出信号SGvに基づいてAC入力の電圧データをサンプリングさせている。当該A/D変換回路144は、複数チャンネルのADレジスタが内蔵されている。このADレジスタは、サンプリングタイミングが到来すると、検出信号SGvに基づく読込データを作成し、これを電圧データとして順次保持する動作を実施する。本実施の形態では、A/D変換回路144におけるサンプリングタイミングが、45.5μsec毎に到来するようタイマ設定されている。そして、ADレジスタの電圧データは、サンプルタイミングに同期した中央演算処理回路141の指令に応じて、揮発性メモリ回路145へ順次格納(電気的に保持)される。   The A / D conversion circuit 144 samples AC input voltage data based on the detection signal SGv. The A / D conversion circuit 144 includes a plurality of channels of AD registers. When the sampling timing arrives, the AD register creates read data based on the detection signal SGv and performs an operation of sequentially holding this as voltage data. In this embodiment, the timer is set so that the sampling timing in the A / D conversion circuit 144 arrives every 45.5 μsec. Then, the voltage data of the AD register is sequentially stored (electrically held) in the volatile memory circuit 145 in accordance with a command from the central processing circuit 141 synchronized with the sample timing.

揮発性メモリ回路145は、「Random Access Memory」と呼ばれるメモリ回路であって、SRAM又はDRAM等がこれに属する。揮発性メモリ回路145は、A/D変換回路144でサンプリングされた電圧データが、所定の記憶領域へ電気的に保持される。また、この電圧データは、所定の指令に応じて、中央演算処理回路141のデータレジスタへ適宜に読み込まれる。   The volatile memory circuit 145 is a memory circuit called “Random Access Memory”, and includes SRAM, DRAM, and the like. The volatile memory circuit 145 electrically holds the voltage data sampled by the A / D conversion circuit 144 in a predetermined storage area. The voltage data is appropriately read into the data register of the central processing circuit 141 in accordance with a predetermined command.

D/A変換回路146は、出力信号演算部の処理結果に応じて、適宜の出力信号をSGt出力させる。かかる出力信号SGtは、デューティ情報が含まれた信号であって、ドライブ回路Drvの構成によってはPWM信号とされていても良い。   The D / A conversion circuit 146 outputs an appropriate output signal SGt according to the processing result of the output signal calculation unit. The output signal SGt is a signal including duty information, and may be a PWM signal depending on the configuration of the drive circuit Drv.

かかる構成を具備するAC/DC電力変換装置100は、出力信号演算部の機能によって出力信号SGtを生成出力させ、ドライブ回路Drvを介してパワートランジスタTrをオン/オフ制御させる。そして、パワートランジスタTrは、印加されたPWM信号のDUTY比に応じて動作し、平滑コンデンサCpの電圧値を制御させる。また、かかる制御を行う為、制御装置140では、AC入力の検出信号SGvをデジタル情報化し、これを電圧データとして揮発性メモリ回路145へ格納させる。   The AC / DC power converter 100 having such a configuration generates and outputs the output signal SGt by the function of the output signal calculation unit, and controls the power transistor Tr on / off via the drive circuit Drv. The power transistor Tr operates in accordance with the duty ratio of the applied PWM signal, and controls the voltage value of the smoothing capacitor Cp. In order to perform such control, the control device 140 converts the AC input detection signal SGv into digital information and stores it as voltage data in the volatile memory circuit 145.

更に、本実施例に係る制御装置140では、この電圧データを用いて、当該電圧データの差分値を算出する増減値算出処理,推定電圧データを算出する推定電圧データ算出処理,等の推定電圧データの算出に関わる種々の処理が実施される。これらの処理によって構築される制御装置の機能部を、推定電圧データ演算装置140と呼び換えることとする。以下、実施例を参照し、これらの処理について具体的に説明する。   Further, the control device 140 according to the present embodiment uses the voltage data to estimate voltage data such as an increase / decrease value calculation process for calculating a difference value of the voltage data, an estimated voltage data calculation process for calculating estimated voltage data, and the like. Various processes related to the calculation of are performed. The functional unit of the control device constructed by these processes will be called the estimated voltage data calculation device 140. Hereinafter, these processes will be described in detail with reference to examples.

図2は、サンプリングタイミングtnと、これに対応する電圧データVi(n)及び推定電圧データVpnとが示されている。本実施例によると、サンプルタイミングの間隔は、45.5μsecに設定されており、これをサンプル間隔Δtcと呼ぶ。また、同図では、現在時刻のサンプルタイミングをtnとする。従って、サンプルタイミングtn+1は、tnから起算して45.5μsec後を示すものであり、サンプルタイミングtn+2は、tnから起算して91.0μsec後を示すものである。即ち、サンプルタイミングtnの右側は将来を示し、同tnの左側は過去を示すものである。   FIG. 2 shows sampling timing tn, voltage data Vi (n) and estimated voltage data Vpn corresponding thereto. According to the present embodiment, the sample timing interval is set to 45.5 μsec, which is called the sample interval Δtc. In the figure, the sample timing of the current time is tn. Therefore, the sample timing tn + 1 indicates 45.5 μsec after counting from tn, and the sample timing tn + 2 indicates 91.0 μsec after counting from tn. That is, the right side of the sample timing tn indicates the future, and the left side of the sample timing tn indicates the past.

サンプルタイミングtnでの電圧データVi(n)の検出データ作成及び揮発性メモリ回路への格納(以下、データの取得と呼ぶ)が完了すると、揮発性メモリ回路(以下、メモリ回路と呼ぶ)の記憶領域には、電圧データVi(n−2),この直後に到来する電圧データVi(n−1),及び,Vi(n−1)の直後に到来する電圧データVi(n),が格納されたことになる。ここで、現在のサンプルタイミングtnに対応する処理では、サンプルタイミングtn−1に対応するVi(n−1)を第1の電圧データと呼び、サンプルタイミングtnに対応するVi(n)を第2の電圧データと呼ぶこととする。   When the detection data generation and storage in the volatile memory circuit (hereinafter referred to as data acquisition) of the voltage data Vi (n) at the sample timing tn are completed, the storage of the volatile memory circuit (hereinafter referred to as the memory circuit). The area stores voltage data Vi (n-2), voltage data Vi (n-1) that arrives immediately after this, and voltage data Vi (n) that comes immediately after Vi (n-1). That's right. Here, in the processing corresponding to the current sample timing tn, Vi (n−1) corresponding to the sample timing tn−1 is referred to as first voltage data, and Vi (n) corresponding to the sample timing tn is second. This is called voltage data.

第2の電圧データVi(n)が取得されると、増減値算出処理が起動され、当該処理では、次式の如く、第2の電圧データVi(n)と第1の電圧データVin(n−1)との差分値ΔVt(n)を算出させる。
ΔVt(n)=Vi(n)−Vi(n−1) ・・・式1
When the second voltage data Vi (n) is acquired, an increase / decrease value calculation process is started. In this process, the second voltage data Vi (n) and the first voltage data Vin (n The difference value ΔVt (n) from −1) is calculated.
ΔVt (n) = Vi (n) −Vi (n−1) Equation 1

差分値ΔVt(n)は、サンプルタイミングtnにおける、電圧デ−タ間の増減状態を示す。特に、この差分値ΔVt(n)は、交流電源の変動が反映されるパラメータであり、電圧波形の振幅変動及び電圧波形の周波数変動を反映させることとなる。即ち、電圧波形の振幅の増加が生じれば、差分値は増加傾向を示し、電圧波形の周波数変動が生じれば、随時、差分値が微調整されることとなる。   The difference value ΔVt (n) indicates an increase / decrease state between the voltage data at the sample timing tn. In particular, the difference value ΔVt (n) is a parameter that reflects the fluctuation of the AC power supply, and reflects the amplitude fluctuation of the voltage waveform and the frequency fluctuation of the voltage waveform. That is, if the amplitude of the voltage waveform increases, the difference value tends to increase, and if the frequency fluctuation of the voltage waveform occurs, the difference value is finely adjusted as needed.

かかる演算処理が完了すると、推定電圧データ算出処理が起動され、当該処理では、第2の電圧データVi(n)の後に到来する推定電圧データVp(n+1)を算出する。本実施例では、サンプルタイミングtn+1に対応する推定電圧データVp(n+1)を算出させている。
Vp(n+1)=Vi(n)+ΔVt(n) ・・・式2
When this calculation process is completed, an estimated voltage data calculation process is started. In this process, estimated voltage data Vp (n + 1) that arrives after the second voltage data Vi (n) is calculated. In this embodiment, estimated voltage data Vp (n + 1) corresponding to the sample timing tn + 1 is calculated.
Vp (n + 1) = Vi (n) + ΔVt (n) Equation 2

本実施例では、式2に示す如く、推定電圧データVp(n+1)が、電圧データVi(n)及び差分値ΔVt(n)の和によって算出される。従って、推定電圧データ算出処理では、正弦波演算のような複雑な算出処理を用いずとも、簡素かつ容易な演算処理で、電圧データの推定が可能となる。また、式2に示す如く、右辺の各項の成分は既に算出された値である為、サンプルタイミングtnにおいて将来にあたるtn+1の電圧データの予測を可能とさせている。   In this embodiment, as shown in Expression 2, the estimated voltage data Vp (n + 1) is calculated by the sum of the voltage data Vi (n) and the difference value ΔVt (n). Therefore, in the estimated voltage data calculation process, the voltage data can be estimated by a simple and easy calculation process without using a complicated calculation process such as a sine wave calculation. Further, as shown in Expression 2, since the component of each term on the right side is a value that has already been calculated, it is possible to predict the voltage data of tn + 1 which will be in the future at the sample timing tn.

更に、本実施例によって算出された推定電圧データVp(n+1)は、差分値ΔVt(n)を成分とするところ、AC電源の電圧波形の変動が反映され、其の振幅変動及び周波数変動に応じて、誤差の少ない推定値が算出されることとなる。この点において、AC電源の変動を考慮していない従来技術と比較して、応答性の高い信号処理を実現できる。   Further, the estimated voltage data Vp (n + 1) calculated according to the present embodiment uses the difference value ΔVt (n) as a component, and reflects fluctuations in the voltage waveform of the AC power supply, and responds to amplitude fluctuations and frequency fluctuations thereof. Thus, an estimated value with a small error is calculated. In this respect, signal processing with high responsiveness can be realized as compared with the prior art that does not consider fluctuations in the AC power supply.

尚、推定電圧データ算出処理は、サンプルタイミングがtn+1に対応して起動された場合、電圧データVi(n+1)及び差分値ΔV(n+1)に基づいて、時刻tn+2に対応する推定電圧データVp(n+2)を算出させる。このように、当該処理では、サンプルタイミングが進むにつれ、順次、直後のサンプルタイミングでの電圧データの推定が行われる。   Note that the estimated voltage data calculation process is performed when the sample timing is started corresponding to tn + 1, based on the voltage data Vi (n + 1) and the difference value ΔV (n + 1), the estimated voltage data Vp (n + 2) corresponding to the time tn + 2. ) Is calculated. Thus, in this process, as the sample timing advances, the voltage data is estimated at the immediately subsequent sample timing.

上述の如く、本実施例に係る推定電圧データ演算装置140によると、既に取得された電圧データを用いて入力電圧の変動量を算出し、当該変動量に基づいて推定電圧データを算出させている。従って、予測値として算出される推定電圧データは、電圧データの変動量にAC電源電圧の変動状態が含まれることとなり、AC電源電圧の変動状態が反映されることとなる。そして、かかる誤差を幾分でも抑える処理を採用することで、応答性の高い制御を実現させる。   As described above, according to the estimated voltage data calculation device 140 according to the present embodiment, the fluctuation amount of the input voltage is calculated using the already acquired voltage data, and the estimated voltage data is calculated based on the fluctuation amount. . Accordingly, in the estimated voltage data calculated as the predicted value, the fluctuation state of the AC power supply voltage is included in the fluctuation amount of the voltage data, and the fluctuation state of the AC power supply voltage is reflected. By adopting a process that suppresses such an error to some extent, highly responsive control is realized.

尚、本実施例では、差分値及び推定電圧データがサンプルタイミング毎に算出されているが、特許請求の範囲に記載される発明は、これに限定されるものではない。例えば、差分値及び推定電圧データを算出するタイミングを、tn,tn+2,tn+4,・・・,とし、演算処理に係る負担を低減させるようにしても良い。このように、差分値及び推定電圧データを算出させる時間間隔は、AD変換回路又はCPUで設定されるサンプル間隔Δtcに応じて、設計者が適宜設定すれば良い。   In the present embodiment, the difference value and the estimated voltage data are calculated at each sample timing, but the invention described in the claims is not limited to this. For example, the timing for calculating the difference value and the estimated voltage data may be tn, tn + 2, tn + 4,. As described above, the time interval for calculating the difference value and the estimated voltage data may be appropriately set by the designer according to the sample interval Δtc set by the AD conversion circuit or the CPU.

一般に、マイコン等の電子機器では、入力ポートにローパスフィルタが設けられるため、CRフィルタ成分に伴い検出信号の位相遅れが生じてしまう。図3は、検出信号SGvの位相遅れの状態が示されている。同図の左側では、AC電圧の電圧値が零である瞬間を実線のベクトルで示しており、点線で示されているベクトルは、検出信号SGvの状態を示すものである。一方、同図の右側では、電圧値の時間的変化が示されており、AC電源の電圧値Vacが実線で示され、検出信号SGvの電圧値Viが点線で示されている。   Generally, in an electronic device such as a microcomputer, a low-pass filter is provided at an input port, so that a phase delay of a detection signal occurs with a CR filter component. FIG. 3 shows a phase delay state of the detection signal SGv. On the left side of the figure, the moment when the voltage value of the AC voltage is zero is indicated by a solid line vector, and the vector indicated by the dotted line indicates the state of the detection signal SGv. On the other hand, on the right side of the figure, the temporal change of the voltage value is shown, the voltage value Vac of the AC power supply is shown by a solid line, and the voltage value Vi of the detection signal SGv is shown by a dotted line.

図示の如く、検出信号SGvの電圧波形の位相は、実際のAC電圧波形の位相に比べて遅れ角φが生じている。位相遅れが生じている場合、同図の時刻txを参照すると、実際のAC電圧の値がVxであるのに、検出信号SGvによって取得される電圧値は0と認識される。このように、位相遅れに応じて、電圧値の検出誤差が生じてしまう。本実施例では、かかる検出誤差を解消できるよう位相補償させるものである。   As shown in the figure, the phase of the voltage waveform of the detection signal SGv has a delay angle φ compared to the phase of the actual AC voltage waveform. In the case where a phase delay has occurred, referring to time tx in the figure, the voltage value acquired by the detection signal SGv is recognized as 0 even though the actual AC voltage value is Vx. In this way, a voltage value detection error occurs in accordance with the phase delay. In this embodiment, phase compensation is performed so that such detection errors can be eliminated.

図4は、其の位相補償方法の一例が示されている。尚、tn−1〜tn+5はサンプルタイミングを示し、Δtcは前後のサンプルタイミングの時間間隔を示し、Vac(実線曲線)はAC電圧の電圧波形を示し、Vi(破線曲線)は検出信号に基づく電圧波形を示す。また、以下の説明にあっては、tnが現在の処理に対応しているものとする。   FIG. 4 shows an example of the phase compensation method. Here, tn-1 to tn + 5 indicate sample timings, Δtc indicates a time interval between preceding and following sample timings, Vac (solid line curve) indicates a voltage waveform of an AC voltage, and Vi (dashed line curve) indicates a voltage based on a detection signal. Waveform is shown. In the following description, it is assumed that tn corresponds to the current process.

本実施例では、実施例1による処理と同様、今のサンプルタイミングに対応する電圧データVi(n)のデータ取得を行い、その後、差分値算出処理と推定電圧データ算出処理とが実行される。即ち、電圧データVi(n)のデータ取得が完了すると、推定電圧データ算出装置140は、メモリ回路から必要な電圧データを読み出し、差分値ΔVt(n)を算出させる。この処理が完了すると、推定電圧データ算出処理が起動され、tn+1に対応する推定電圧データVq(n+1)の算出を実施する。このように、位相補償される前の推定電圧データをVq(n+1)と表現することとする。   In the present embodiment, similar to the processing according to the first embodiment, the voltage data Vi (n) corresponding to the current sample timing is acquired, and thereafter, the difference value calculation processing and the estimated voltage data calculation processing are executed. That is, when the data acquisition of the voltage data Vi (n) is completed, the estimated voltage data calculation device 140 reads necessary voltage data from the memory circuit and calculates the difference value ΔVt (n). When this process is completed, the estimated voltage data calculation process is started, and the estimated voltage data Vq (n + 1) corresponding to tn + 1 is calculated. Thus, the estimated voltage data before phase compensation is expressed as Vq (n + 1).

その後、本実施例では位相補償処理が実施される。かかる処理では、推定電圧データVq(n+1)に対して、位相補償値ΔVk(n+1)が更に加算される。即ち、位相補償された推定電圧データVp(n+1)は、以下の算式により算出されることを意味する。
Vp(n+1)=Vi(n)+ΔVt(n)+ΔVk(n+1) ・・・式3
Thereafter, in this embodiment, phase compensation processing is performed. In such processing, the phase compensation value ΔVk (n + 1) is further added to the estimated voltage data Vq (n + 1). That is, the phase-compensated estimated voltage data Vp (n + 1) is calculated by the following formula.
Vp (n + 1) = Vi (n) + ΔVt (n) + ΔVk (n + 1) Equation 3

本実施例では、位相補償値ΔVk(n+1)をtnに対応する処理で算出させることにより、推定電圧データVp(n+1)の位相補償を、tnの時点で完了させている。このため、本実施例にあっても、推定電圧データを用いた信号処理が可能となる。   In this embodiment, the phase compensation value ΔVk (n + 1) is calculated by a process corresponding to tn, so that the phase compensation of the estimated voltage data Vp (n + 1) is completed at the time tn. For this reason, even in the present embodiment, signal processing using estimated voltage data is possible.

ここで、位相補償値ΔVk(n+1)は、推定電圧データVq(n+1)とAC電源電電圧値との差分値に相当する。データ取得されたVi(n)と推定電圧データVq(n+1)とを結ぶベクトルをVct(n)とすると、同図では、ベクトルVct(n)の延長線とtn+1でのAC電圧値を含む水平軸とがタイミングtn+5の近傍で交わっている。即ち、始点Vq(n+1)及び終点Vq(n+5)のベクトルの縦軸成分こそが、位相補償値ΔVk(n+1)とされるわけであり、この値ΔVk(n+1)は、以下の如く、差分値ΔVt(n)に基づいて算出される。   Here, the phase compensation value ΔVk (n + 1) corresponds to a difference value between the estimated voltage data Vq (n + 1) and the AC power supply voltage value. Assuming that a vector connecting the acquired Vi (n) and the estimated voltage data Vq (n + 1) is Vct (n), the horizontal line including the extension line of the vector Vct (n) and the AC voltage value at tn + 1 is shown in FIG. The axis intersects in the vicinity of the timing tn + 5. That is, the vertical component of the vector of the start point Vq (n + 1) and the end point Vq (n + 5) is the phase compensation value ΔVk (n + 1), and this value ΔVk (n + 1) is the difference value as follows: Calculated based on ΔVt (n).

本実施例に係る位相補償処理では、差分値ΔVt(n)と遅れ角に応じて設定されている整数値mとをメモリ回路から読込み、以下の式によって位相補償値ΔVk(n+1)を算出させる。
ΔVk(n+1)=m・ΔVt(n) ・・・式4
In the phase compensation processing according to the present embodiment, the difference value ΔVt (n) and the integer value m set according to the delay angle are read from the memory circuit, and the phase compensation value ΔVk (n + 1) is calculated by the following equation. .
ΔVk (n + 1) = m · ΔVt (n) Equation 4

整数値mは、予め実施された結果値であって、特段、CPUによって改めて算出されるものではない。この整数値mは、
N=ΔVt(n)/Δtc ・・・式5
によって算出される値を商Nとすると、この商Nに基づいて整数値mが決定される。この整数値mは、小数点以下の値を四捨五入させて決定させても良く、この他、小数点以下を切上げまたは切捨てることで決定させても良い。そして、かかる事前の検討に基づいて、位相の遅れ角に応じた整数値mが設定される。尚、タイミング間隔Δtcは、特許請求の範囲における時間間隔Δtdの一例である。また、Δtcに対応する差分値ΔVtは、特許請求の範囲における差分値ΔVdの一例である。
The integer value m is a result value implemented in advance, and is not specifically calculated again by the CPU. This integer value m is
N = ΔVt (n) / Δtc Equation 5
Assuming that the value calculated by is a quotient N, an integer value m is determined based on the quotient N. The integer value m may be determined by rounding off the value after the decimal point, or may be determined by rounding up or down the decimal point. Then, based on such prior examination, an integer value m corresponding to the phase delay angle is set. The timing interval Δtc is an example of the time interval Δtd in the claims. Further, the difference value ΔVt corresponding to Δtc is an example of the difference value ΔVd in the claims.

本実施例では、整数値が、m=4,として設定されている。これにより、位相補償値ΔVk(n+1)の値が、tn+1でのAC電源の電圧値と推定電圧値Vq(n+1)との差に略一致することとなる。従って、式3によって算出される推定電圧データVp(n+1)は、予測値でありながら、位相補償が正確に行われることとなる。   In this embodiment, the integer value is set as m = 4. As a result, the value of the phase compensation value ΔVk (n + 1) substantially matches the difference between the voltage value of the AC power supply at tn + 1 and the estimated voltage value Vq (n + 1). Therefore, although the estimated voltage data Vp (n + 1) calculated by Expression 3 is a predicted value, the phase compensation is accurately performed.

尚、本実施例では、CRフィルタに係る位相遅れについて言及したが、AD変換回路の処理遅れ又はCPUの演算に係る処理遅れ成分を位相補償値へ含ませても良い。   In this embodiment, the phase delay related to the CR filter is mentioned, but the processing delay component related to the processing delay of the AD conversion circuit or the calculation of the CPU may be included in the phase compensation value.

尚、特許請求の範囲に記載される推定電圧データ演算装置は、実施例にて説明したコンバータに限定されるものでなく、パワーコンディショナーの単独運転検出装置といった、交流電圧を検出する様々な回路構成で利用することが可能である。   Note that the estimated voltage data calculation device described in the claims is not limited to the converter described in the embodiment, and various circuit configurations for detecting an AC voltage such as a power conditioner isolated operation detection device. It is possible to use.

100 AC/DCコンバータ, AC 交流電源, 110 整流部, 120 入力電圧検出部, 130 コンバータ部, 140 制御装置(推定電圧データ演算装置), 141 中央演算処理回路, 143 不揮発性メモリ回路, 144 入力電圧検出回路, 145 揮発性メモリ回路。   100 AC / DC converter, AC AC power supply, 110 rectification unit, 120 input voltage detection unit, 130 converter unit, 140 control device (estimated voltage data calculation device), 141 central processing circuit, 143 nonvolatile memory circuit, 144 input voltage Detection circuit, 145 volatile memory circuit.

Claims (5)

AC入力の電圧値を示す電圧検出信号に基づいて前記AC入力の電圧データをサンプリングさせる電圧データ取得処理と、前記電圧データのうち第1の電圧データと当該第1の電圧データのサンプルタイミングより後にサンプリングされる第2の電圧データとの差分値を算出する増減値算出処理と、前記第2の電圧データのサンプルタイミングより後のサンプルタイミングに対応する推定電圧データを前記差分値に基づいて算出する推定電圧データ算出処理と、を機能させることを特徴とする推定電圧データ演算装置。   A voltage data acquisition process for sampling the voltage data of the AC input based on a voltage detection signal indicating a voltage value of the AC input, and after the first voltage data of the voltage data and the sampling timing of the first voltage data. An increase / decrease value calculation process for calculating a difference value from the sampled second voltage data, and estimated voltage data corresponding to a sample timing after a sample timing of the second voltage data are calculated based on the difference value. An estimated voltage data calculation device characterized by causing an estimated voltage data calculation process to function. 前記推定電圧データは、前記第2の電圧データと前記差分値とを加算させることで算出されることを特徴とする請求項1に記載の推定電圧データ演算装置。   The estimated voltage data calculation device according to claim 1, wherein the estimated voltage data is calculated by adding the second voltage data and the difference value. 前記第2の電圧データに対応するサンプルタイミングは、前記第1の電圧データに対応するサンプルタイミングの直後に到来するサンプルタイミングであって、
前記推定電圧データは、前記第2の電圧データに対応するサンプルタイミングの直後に到来するサンプルタイミングでの推定電圧を示すものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の推定電圧データ演算装置。
The sample timing corresponding to the second voltage data is a sample timing that comes immediately after the sample timing corresponding to the first voltage data,
3. The estimated voltage according to claim 1, wherein the estimated voltage data indicates an estimated voltage at a sample timing that comes immediately after a sample timing corresponding to the second voltage data. Data arithmetic unit.
前記推定電圧データは、前記第2の電圧データと前記差分値と位相補償値との総和によって算出されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の推定電圧データ演算装置。   The estimated voltage data calculation device according to claim 1, wherein the estimated voltage data is calculated by a sum of the second voltage data, the difference value, and a phase compensation value. 前記位相補償値をΔVkとし、第1のサンプルタイミングと第2のサンプルタイミングとの時間間隔をΔtdとし、前記時間間隔について算出される前記差分値をΔVdとし、前記位相補償値に対応するオフセット期間をΔtkとし、Δtk/Δtdの解に基づいて定まる整数値をmとすると、
前記位相補償値ΔVkは、ΔVk=m・ΔVd,によって決定されることを特徴とする請求項4に記載の推定電圧データ演算装置。
The phase compensation value is ΔVk, the time interval between the first sample timing and the second sample timing is Δtd, the difference value calculated for the time interval is ΔVd, and the offset period corresponding to the phase compensation value Is Δtk, and an integer value determined based on the solution of Δtk / Δtd is m.
5. The estimated voltage data arithmetic device according to claim 4, wherein the phase compensation value ΔVk is determined by ΔVk = m · ΔVd.
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