JP2018170858A - Dc/dcコンバータの制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1の実施形態におけるDC/DCコンバータの制御装置30を含むモータ駆動装置100の基本構成を示している。モータ駆動装置100は、直流電源10、DC/DCコンバータ11、低圧側コンデンサ17、高圧側コンデンサ18及び負荷104を含んで構成される。DC/DCコンバータ11は、リアクトル12、第1スイッチング素子14、第2スイッチング素子16を有する。第1スイッチング素子14は、上側スイッチング素子に相当し、第2スイッチング素子16は、下側スイッチング素子に相当する。負荷104は、インバータ105と、インバータ105に接続され、インバータ105によって駆動されるモータ106とを有する。モータ106はU相、V相、W相の3相交流電流により駆動される3相モータである。
図1から図4に示した第1の実施形態では、リアクトル12を実際に流れるリアクトル電流iLをリアクトル電流検出器22(図1)により検出し、そのリアクトル電流iLに基づいてデューティ比dを制御する制御装置30の構成を説明した。図5は、第2の実施の形態における制御装置30aの構成を示す。第2の実施形態では、モータ駆動装置は、リアクトル電流iLを検出するリアクトル電流検出器を備えていない。その代わりに、図5に示すように、制御装置30aに含まれるオブザーバ32aは、電流指令生成器31に入力するために算出したリアクトル電流推定値iL〜(チルダ)を、デューティ比制御器34にも入力する。
図1から図4に示した第1の実施形態における制御装置30で用いるデューティ制御器として、PI演算部及びF/F補償部に代えて、第1モデル予測制御器(MPC)50(図7)を有する構成としてもよい。図6は、第3の実施の形態における制御装置30bの構成を示す。以下、第1モデル予測制御器50は第1MPC50と記載する場合がある。
図8は、第4の実施の形態における制御装置30cの構成を示す。本実施形態のモータ駆動装置は、リアクトル12を流れるリアクトル電流iLを計測するためのリアクトル電流検出器を備えていない。その代わりに、図8に示すように、制御装置30cはオブザーバ32cを含んでいる。オブザーバ32cは、電流指令生成器31に入力するために算出したリアクトル電流推定値iL〜(チルダ)を、デューティ比制御器34aにも入力する。
図9は、第5の実施形態における電流指令生成器31aの構成を示す図である。第5の実施形態における制御装置は、図1から図4に示した第1の実施形態における電流指令生成器31(図2)の代わりに、電流指令生成器31aと、中心周波数計算器39とを含んでいる。電流指令生成器31aは、電流指令計算部(iL指令計算部)38aと、ノッチフィルタ38bとを有する。
図14は、第6の実施形態における制御装置30dの構成を示す図である。図15は、図14に示している電流指令生成器31bの構成を示す図である。第6の実施形態では、図1から図4に示した第1の実施形態において、制御装置30dは、電流指令生成器31(図2)の代わりに電流指令生成器31bを含んでいる。電流指令生成器31bには、コンデンサ電圧指令値vc *とコンデンサ電圧検出値vcとが入力される。電流指令生成器31bには、オブザーバ32からコンデンサ電圧検出誤差推定値Δvc(チルダ)が入力される。
DC/DCコンバータにおいて、リアクトル電流に応じてリアクトルのインダクタンスLの値は変化する。そこで、上記の各実施形態における制御において、リアクトル12に流れるリアクトル電流iLまたは流れると予想されるリアクトル電流推定値iL〜(チルダ)に応じてリアクトル12のインダクタンスLを変更するように設定することが好適である。
Claims (7)
- 第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の接続点と直流電源とに両端が接続されるリアクトルとを含むDC/DCコンバータを制御する制御装置であって、
前記DC/DCコンバータの現在の状態値に応じて、前記第1スイッチング素子のオン時間の割合であるデューティ比に対するデッドタイムの有無におけるデューティ比の差分である誤差デューティ比、前記DC/DCコンバータに接続され前記リアクトルからの出力電圧を平滑化させるコンデンサの両端間電圧であるコンデンサ電圧、及び前記コンデンサのコンデンサ電圧検出誤差を推定するオブザーバと、
前記誤差デューティ比と、前記コンデンサ電圧の検出誤差とを含む状態方程式から前記リアクトルを流れるリアクトル電流を制御するための目標値となるリアクトル電流指令値を算出する電流指令生成器と、
前記リアクトル電流指令値に応じて前記DC/DCコンバータのデューティ比を制御するデューティ比制御器と、を備え、
前記リアクトル電流指令値に応じて前記DC/DCコンバータを制御する、制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置において、
前記オブザーバは、前記直流電源の電源電圧、前記コンデンサ電圧、及び前記DC/DCコンバータの出力電流を用いて、前記誤差デューティ比と前記コンデンサ電圧検出誤差とを推定する、制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の制御装置において、
前記オブザーバは、前記リアクトル電流のリアクトル電流推定値を推定し、
前記デューティ比制御器は、前記リアクトル電流推定値を用いて前記デューティ比を制御する、制御装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の制御装置において、
前記デューティ比制御器は、
前記DC/DCコンバータの状態方程式を用いて、前記デューティ比を複数の異なる値に変化させたときの前記DC/DCコンバータにおける所定状態値に対する予測値を算出し、前記所定状態値の目標を示す指令値と前記予測値との差に応じて前記デューティ比を制御する第1モデル予測制御器を有する、制御装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の制御装置において、
前記デューティ比制御器は、
前記DC/DCコンバータの状態方程式を前記デューティ比の二次方程式に変形し、前記誤差デューティ比を前記二次方程式に導入することによって前記デューティ比を制御する第2モデル予測制御器を有する、制御装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の制御装置において、
前記電流指令生成器は、前記状態方程式から算出されたフィルタ処理前の前記リアクトル電流指令値が入力されるノッチフィルタを含み、
前記ノッチフィルタは、前記DC/DCコンバータの出力電流が入力されるインバータのキャリア周波数をfciとし、前記DC/DCコンバータのキャリア周波数をfccとした場合に、処理前の前記リアクトル電流指令値から(2×fci−fcc)の絶対値で表される中心周波数f0の成分を除去してフィルタ処理後の前記リアクトル電流指令値を前記デューティ比制御器に出力する、制御装置。 - 第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の接続点と直流電源とに両端が接続されるリアクトルとを含むDC/DCコンバータを制御する制御装置であって、
前記DC/DCコンバータの現在の状態値に応じて、前記第1スイッチング素子のオン時間の割合であるデューティ比に対するデッドタイムの有無におけるデューティ比の差分である誤差デューティ比、前記DC/DCコンバータに接続され前記リアクトルからの出力電圧を平滑化させるコンデンサの両端間電圧であるコンデンサ電圧、及び前記コンデンサのコンデンサ電圧検出誤差を推定するオブザーバと、
前記コンデンサ電圧の目標値となるコンデンサ電圧指令値から、前記コンデンサ電圧の検出値と前記コンデンサ電圧の検出誤差とを減算することにより得た偏差をPI演算して、前記リアクトルを流れるリアクトル電流を制御するための目標値となるリアクトル電流指令値を算出する電流指令生成器と、
前記リアクトル電流指令値に応じて前記DC/DCコンバータのデューティ比を制御するデューティ比制御器と、を備え、
前記リアクトル電流指令値に応じて前記DC/DCコンバータを制御する、制御装置。
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