JP2017200254A - 熱源機 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1を参照して、本発明の実施形態の一例の熱源機の概略構成について説明する。
第1構成例の第1電源部63は、図3において、電流検出回路68は設けられていない。第1電源部63は、直流電圧V1(例えば155V)を、所定の直流電圧V2(例えば15V)に降圧する回路であり、スイッチング素子Q1、トランスST1、整流ダイオードD1及び平滑コンデンサC2等からなる電圧変換部63Aを有している。
P制御値=偏差×比例定数 ・・・・・・・(2)
I制御値=Σ(偏差×積分定数) ・・・・(3)
デューティ比=P制御値+I制御値 ・・・(4)
注湯運転モード・・・比例定数(a2)、積分定数(b2)
暖房運転モード・・・比例定数(a3)、積分定数(b3)
追焚運転モード・・・比例定数(a4)、積分定数(b4)
待機運転モード・・・比例定数(a5)、積分定数(b5)
給湯と注湯の同時運転モード・・・比例定数(a6)、積分定数(b6)
給湯と暖房の同時運転モード・・・比例定数(a7)、積分定数(b7)
給湯と追焚の同時運転モード・・・比例定数(a8)、積分定数(b8)
暖房と注湯の同時運転モード・・・比例定数(a9)、積分定数(b9)
暖房と追焚の同時運転モード・・・比例定数(a10)、積分定数(b10)
給湯と暖房と注湯の同時運転モード・・・比例定数(a11)、積分定数(b11)
給湯と暖房と追焚の同時運転モード・・・比例定数(a12)、積分定数(b12)
第2構成例の電源制御部66は、第1構成例において、出力電圧V2が発振状態であるか非発振状態であるかを判定し、その判定結果に基づいて、比例定数及び積分定数を補正するようにした構成であり、他の構成は第1構成例と同様である。
一方、所定時間Bの間、偏差が所定範囲A内であれば、非発振状態であると判定する。
なお、前述のような比例定数及び積分定数の補正は、1回だけに限らず、発振状態であると判定する度、及び非発振状態であると判定する度に行われて、比例定数及び積分定数の値が更新されていく。
第1電源部63を含むようなスイッチング電源では、負荷電流の値によって不連続モードと連続モードとの2つの電流モードが存在する。すなわち、第1電源部63のトランスST1では、スイッチング素子Q1がオフ期間に二次巻線P2に電流が流れるが、不連続モードの場合は、スイッチング素子Q1がオフ期間の間に、二次巻線P2に電流が流れてトランスST1に蓄積されていたエネルギが全て出力側へ放出され、上記オフ期間の途中に二次巻線P2に電流が流れなくなる。一方、連続モードの場合には、スイッチング素子Q1がオフ期間の間に、二次巻線P2に電流が流れてトランスST1に蓄積されていたエネルギが全ては放出されないで一部残留し、上記オフ期間の全期間において二次巻線P2に電流が流れ続ける。
Dv=〔√{2.5×Lp×(Vo+Vd)×Io×f}〕/Vin ・・・(5)
Sv={Vo×(Np/Ns)}/{Vin+Vo×(Np/Ns)} ・・(6)
fは、スイッチング周波数(固定値)、
Vdは、二次側の整流ダイオードD1の順方向電圧(固定値)、
Lpは、トランスST1の一次側インダクタンス(固定値)、
Npは、トランスST1の一次巻数(固定値)、
Nsは、トランスST1の二次巻数(固定値)、
Vinは、入力電圧V1の設定電圧(固定値)、
Voは、出力電圧V2の目標電圧(固定値)、
Ioは、電流検出回路68で検出される負荷電流値、
である。
デューティ比=P制御値+I制御値+FF値 ・・・(7)
上記以外の構成は、第1構成例の場合と同様である。
この第4構成例では、第1〜第3構成例とはP制御値及びI制御値の算出方法が異なる。すなわち、この第4構成例で説明するP制御値及びI制御値の算出方法を第1〜第3構成例に適用することができる。
P制御値=〔±(偏差)2 〕×比例定数 ・・・・・・(8)
I制御値=Σ{〔±(偏差)2 〕×積分定数} ・・・(9)
この(8)式及び(9)式において、〔±(偏差)2 〕は、偏差≧0のときには、(偏差) 2 の演算を示し、偏差<0のときには、−(偏差)2 の演算、すなわち、(偏差)2 ×(−1)の演算を示す。
I制御値=Σ(偏差×k×積分定数) ・・・・(11)
(10)式は、(2)式における偏差を、偏差×kに置き換えたものであり、(11)式は、(3)式における偏差を、偏差×kに置き換えたものである。
まず、偏差の絶対値のとりうる範囲(0以上の範囲)を複数に分割する。例えば、3つに分割した場合に、3つの各々の範囲をX1、X2、X3とし、範囲X1を0以上でx1未満の範囲、範囲X2をx1以上でx2未満の範囲、範囲X3をx2以上の範囲とする。ここで、x1、x2は、0<x1<x2の関係を満足する所定の値である。
5 制御装置
63 第1電源部
63A 電圧変換部
66 電源制御部
67 電圧検出回路
68 電流検出回路
Q1 スイッチング素子
ST1 トランス
D1 整流ダイオード
C2 平滑コンデンサ
Claims (5)
- 複数の負荷と、前記複数の負荷の動作を制御する制御装置と、前記複数の負荷に直流電力を供給する電源装置と、を備えた熱源機であって、
前記電源装置は、
スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子が所定の制御サイクルでPWM制御されることにより所定の直流電圧を断続的に取り込んで前記直流電圧を降圧した出力電圧を生成して前記複数の負荷へ供給する電圧変換部と、
前記出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記出力電圧に応じて前記スイッチング素子を駆動する制御パルスのデューティ比を変化させるフィードバック制御を行うために、前記複数の負荷のうち動作する負荷の組み合わせが決められている複数の運転モードの各々の運転モードに対応して定められた制御定数を予め記憶しており、前記制御サイクルごとに前記電圧検出回路で検出される出力電圧の検出値を取得し、予め設定された目標電圧と前記出力電圧の検出値との偏差を算出し、該偏差と、前記出力電圧の検出値を取得したときの運転モードに応じた前記制御定数と、所定の演算式とに基づいて、前記制御パルスのデューティ比を算出し、該デューティ比に基づく前記制御パルスを生成し出力する電源制御部とを備えた、
熱源機。 - 前記電源制御部が前記デューティ比を算出する際に用いる前記演算式は、
前記偏差の絶対値が大きくなるほど、前記偏差の変化量に対する前記デューティ比の変化量の割合が大きくなる関係を満足するように定められている、
請求項1に記載の熱源機。 - 前記制御定数は、比例制御のための比例定数と、積分制御のための積分定数とからなり、
前記演算式は、前記比例定数を用いて比例制御値を算出するための第1の演算式と、前記積分定数を用いて積分制御値を算出するための第2の演算式と、前記比例制御値と前記積分制御値とを加算して前記デューティ比を算出するための第3の演算式とからなる、
請求項1または2に記載の熱源機。 - 前記電圧変換部は、
前記スイッチング素子と、
一次巻線が前記スイッチング素子と直列に接続され、この直列接続された前記一次巻線と前記スイッチング素子との両端に前記直流電圧が印加されるトランスと、
前記トランスの二次巻線に接続され、この二次巻線に流れる電流を整流平滑して負荷電流を前記負荷へ出力する整流平滑部とを有し、
前記整流平滑部から出力される負荷電流を検出する電流検出回路をさらに備え、
前記電源制御部は、前記電流検出回路で検出された負荷電流の値に基づいて、前記スイッチング素子のオフ期間に前記トランスの二次巻線に流れる電流が、前記スイッチング素子のオフ期間中に途切れない連続モードか、前記スイッチング素子のオフ期間の途中に途絶える不連続モードかを判定し、連続モードか不連続モードかの判定結果に対応する演算式に基づいてフィードフォワード制御値を求め、このフィードフォワード制御値を含めて前記デューティ比を算出するよう構成された、
請求項1〜3のいずれかに記載の熱源機。 - 前記制御装置は、前記電源制御部へ運転モードを示す情報を送信するよう構成された、
請求項1〜4のいずれかに記載の熱源機。
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