JP2020068627A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エラー発生時にアナログ信号に発散防止信号を加えて負帰還演算処理を再開する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter that adds a divergence prevention signal to an analog signal and restarts negative feedback calculation processing when an error occurs.
モータ、電源回路などは概して、ＰＩＤ（電流）制御によるＰＷＭ出力に基づいて制御される（例えば特許文献１）。
ＰＩＤ制御は通常、エラー検出時に停止される。その後エラー復帰時にＰＩＤ制御を再開すると、キャパシタに電気エネルギやＡ／Ｄ信号部に残留値が残存しているため、オーバーシュートして大電流が流れてしまう場合がある。
Motors, power supply circuits, etc. are generally controlled based on PWM output by PID (current) control (for example, Patent Document 1).
PID control is normally stopped when an error is detected. If the PID control is restarted after the error is recovered, overshoot may occur and a large current may flow due to the electric energy remaining in the capacitor and the residual value remaining in the A / D signal portion.
これを防止するために、ソフトウェア処理としてＰＩＤ制御系の応答を遅くする、制御演算の初期化をするなどの対策が行われている。
しかしこのようなソフトウェア処理レベルでは、制御演算再開時の回路システムの状態を把握できないので、システムを確実に復帰させるための処理時間を必要とする。
In order to prevent this, measures such as delaying the response of the PID control system and initializing the control calculation are taken as software processing.
However, at such a software processing level, the state of the circuit system at the time of resuming the control calculation cannot be grasped, so that a processing time for surely returning the system is required.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、エラー復帰時に負帰還演算が発散し大電流が流れてしまうことを防止することができる電力変換装置を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a power converter that can prevent a negative feedback operation from diverging and causing a large current to flow when an error is recovered.
上記の課題を解決するために、本発明の一形態に係る電力変換装置は、入力電源と、電力変換部と、電流検出回路と、エラー検出回路と、制御部と、電流補償回路とを具備する。
前記電力変換部は、前記入力電源からの入力電圧を所定の出力電圧に変換する。
前記エラー検出回路は、所定の条件を検出したときにエラー信号を出力する。
前記制御部は、前記電流検出回路から出力されるフィードバック値の大きさに基づいて、前記出力電流が所定値となるように前記電力変換部を制御し、前記エラー信号を受信したときは前記電力変換部の制御を停止するように構成される。
前記電流補償回路は、前記電流検出回路に接続され、前記エラー信号を受信したときに前記フィードバック値を所定の値に設定する。
In order to solve the above problems, a power conversion device according to an aspect of the present invention includes an input power supply, a power conversion unit, a current detection circuit, an error detection circuit, a control unit, and a current compensation circuit. To do.
The power conversion unit converts an input voltage from the input power supply into a predetermined output voltage.
The error detection circuit outputs an error signal when a predetermined condition is detected.
The control unit controls the power conversion unit so that the output current becomes a predetermined value based on the magnitude of a feedback value output from the current detection circuit, and when the error signal is received, the power conversion unit outputs the power. It is configured to stop the control of the conversion unit.
The current compensation circuit is connected to the current detection circuit and sets the feedback value to a predetermined value when the error signal is received.
前記所定の条件は、前記入力電源、前記電力変換部または駆動負荷の、過電流、温度過昇、瞬時停電、過電圧、低電圧、または異常発熱であってもよい。 The predetermined condition may be an overcurrent, an overheat, an instantaneous power failure, an overvoltage, a low voltage, or abnormal heat generation of the input power supply, the power converter, or the driving load.
前記所定の値は、前記フィードバック値の最大値あるいは最小値、前記制御部が前記エラー信号を受信する直前のフィードバック値、または、前記フィードバック値の最大値と前記直前のフィードバック値との間の中間値であってもよい。 The predetermined value may be a maximum value or a minimum value of the feedback value, a feedback value immediately before the control unit receives the error signal, or an intermediate value between the maximum value of the feedback value and the previous feedback value. It may be a value.
前記電流補償回路は、補助電流源と、前記補助電流源と前記電流検出回路との間に接続され前記エラー信号の受信時にオン動作するスイッチング素子とを含んでもよい。 The current compensation circuit may include an auxiliary current source, and a switching element connected between the auxiliary current source and the current detection circuit and turned on when the error signal is received.
前記電力変換装置は、監視回路をさらに具備してもよい。前記監視回路は、前記制御部および前記エラー検出回路に接続され、前記制御部を監視し、異常になったときは、初期スタートから再開させて正常状態に戻し、かつ、前記エラー検出回路を有効化し、これをトリガとして前記電流補償回路を有効化させるように機能する。 The power conversion device may further include a monitoring circuit. The monitoring circuit is connected to the control unit and the error detection circuit, monitors the control unit, restarts from an initial start to return to a normal state when an abnormality occurs, and enables the error detection circuit. Functioning as a trigger to activate the current compensation circuit.
以上のように、本発明によれば、エラー復帰時に負帰還演算が発散し大電流が流れてしまうことを防止することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent a large amount of current from flowing due to divergence of the negative feedback calculation at the time of error recovery.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明の一実施形態における電力変換装置１０の構成を示した回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a
この電力変換装置１０は、（入力）電圧Ａ（Ｖ）の直流の入力電源（以下、直流電源１という）と、直流電源１の下流に配置されたエラー検出回路４とを含む。
The
エラー検出回路４は、例えばＭＯＳＦＥＴなどの電源停止スイッチＳＷ、および電源停止スイッチＳＷの下流に電流計Ａを含む。エラー検出回路４は、平常時は電源停止スイッチＳＷをＯＮし、電流計Ａにおいてエラー（過電流、温度過昇）検出時に電源停止スイッチＳＷをＯＦＦして電源供給（電流入力）を停止し、エラー信号を、後述するＰＷＭ制御部３および電流補償回路６に送信するように機能する。
エラー検出回路４はその後、過電流が検出されなくなると、電源停止スイッチＳＷを再びＯＮして電源供給を再開させるとともに、エラー信号の送信を停止する。
The
After that, when the overcurrent is no longer detected, the
電流計Ａの代わりに温度計を設け、電源停止スイッチＳＷが異常発熱したときに当該スイッチがＯＦＦされるようにしてもよい。
エラー検出回路４は、入力部の過電流や温度過昇だけでなく、入力電源１の瞬時停電、過電圧、または低電圧、出力電圧（電力変換部）または駆動負荷の異常（過電圧、低電圧等）、第１および２の抵抗Ｒ１やＲ２（後述）に流れる過電流、もしくは、Ｒ１やＲ２に過電流が流れることによる異常発熱（所定の条件）などを検出してもよい。
A thermometer may be provided instead of the ammeter A, and the switch may be turned off when the power stop switch SW abnormally generates heat.
The
直流電源１は、マイナス側が接地（フレームＧＮＤ（ＦＧ）に接続）されており、出力する電圧Ａ（Ｖ）は例えば、４００〜８００Ｖである。直流電源１はマイナス側をＦＧではなく、電源のマイナス側（アース）に接続してもよい。
電力変換装置１０は一例として、電圧Ａ（Ｖ）を受けて電圧Ｂ（Ｖ）を出力するＤＣ‐ＤＣコンバータ回路の一部であり、電圧Ｂ（Ｖ）を受けるソレノイドや電動モータなどの負荷を駆動させるものである（図示せず）。
The negative side of the DC power supply 1 is grounded (connected to the frame GND (FG)), and the output voltage A (V) is 400 to 800 V, for example. The negative side of the DC power source 1 may be connected to the negative side (earth) of the power source instead of the FG.
The
電力変換装置１０は、直流電源１の代わりに、交流電源、および、その交流電源からの交流電圧を整流する整流回路が用いられてもよい（図示せず）。交流電源は例えば、Ｒ，Ｓ，Ｔ相から成る三相交流電源であり、Ｙ、Δ、Ｖ結線のいずれでもよい。ここで、交流電源のＳ相は、接地される。
またこの場合、整流回路は、例えばダイオードモジュールを用いた三相半波整流回路である。整流回路は半波整流ではなく、全波整流でもよい。三相交流の代わりに単相交流を使用してもよい。
Instead of the DC power supply 1, the
Further, in this case, the rectifier circuit is, for example, a three-phase half-wave rectifier circuit using a diode module. The rectification circuit may be full-wave rectification instead of half-wave rectification. Single-phase alternating current may be used instead of three-phase alternating current.
電力変換装置１０は、２つのハーフブリッジで構成された（フルブリッジ型の回路でもよい）、入力電圧Ａ（Ｖ）を、電圧Ｂ（Ｖ）（例えば２００〜４００Ｖ）に降圧する（昇圧してもよい）。
電力変換装置１０は、装置全体の出力側のプラス側と信号用接地Ｇ１（マイナス側）との間に配置されたコンデンサＣを有する。電圧Ｂ（Ｖ）により駆動される負荷は例えば、このコンデンサＣに対して並列に配置される。
The
The
エラー検出回路４と信号用接地Ｇ２との間には、ハーフブリッジを構成するための第１および２のスイッチング素子ＳＷ１および２（具体的にはＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ等）が配置されている。
第１および２のスイッチング素子ＳＷ１、２は、直列接続されており、入力電圧Ａ（Ｖ）を所定の出力電圧Ｂ（Ｖ）に変換する電力変換部を構成する。
Between the
The first and second switching elements SW1 and SW2 are connected in series and form a power conversion unit that converts the input voltage A (V) into a predetermined output voltage B (V).
電力変換装置１０は、第１および２のスイッチング素子ＳＷ１、２のスイッチング動作を制御するためのＰＷＭ制御部３を有する。このＰＷＭ制御部３は、ＣＰＵ、マイコン、専用ＩＣ等であり、負帰還処理として例えばＰＩＤ制御によるＰＷＭ出力に基づいて、第１および２のスイッチング素子ＳＷ１、２のそれぞれに制御信号１および２を送信し、スイッチングを行うことができる。
The
第１のスイッチング素子ＳＷ１と第２のスイッチング素子ＳＷ２との間に一端が、そして、コンデンサＣの上流側に他端が接続された、インダクタＬ（Ｖout）がさらに配置されている。
さらに、インダクタＬとコンデンサＣとの間に、第１および２の抵抗Ｒ１、２が接続され、第２の抵抗Ｒ２の下流には信号用接地Ｇ３が接続されてもよい。ここで、第１および２の抵抗Ｒ１、２は互いに直列接続され、信号用接地Ｇ１、２、３は共通のグランドである。
An inductor L (V out ) having one end connected between the first switching element SW1 and the second switching element SW2 and the other end connected to the upstream side of the capacitor C is further arranged.
Further, the first and second resistors R1, 2 may be connected between the inductor L and the capacitor C, and the signal ground G3 may be connected downstream of the second resistor R2. Here, the first and second resistors R1, 2 are connected in series with each other, and the signal grounds G1, 2, 3 are a common ground.
第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との間に（インダクタＬの下流に）、電流センサ（電流検出回路、具体的には単一利得バッファアンプ、非反転増幅回路などのオペアンプ）２の非反転入力端子が接続されている。換言すると、出力Ｂ（Ｖ）が、Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）で分圧されて、Ｒ２に流れる電流の電圧換算値が、電流センサ２へ供給される。
Between the first resistor R1 and the second resistor R2 (downstream of the inductor L), a current sensor (current detection circuit, specifically an operational amplifier such as a single gain buffer amplifier or a non-inverting amplifier circuit) 2 The non-inverting input terminal is connected. In other words, the output B (V) is divided by R2 / (R1 + R2), and the voltage conversion value of the current flowing through R2 is supplied to the
電流センサ２の出力側は、それ自体の反転入力端子側およびＰＷＭ制御部３に接続されており、その出力信号Ｓは、電流センサ２自体およびＰＷＭ制御部３に返される。
電流センサ２の出力（フィードバック信号）がＰＷＭ制御部３に返されることにより、ＰＷＭ制御部３は、フィードバック信号に基づいて負帰還演算処理（ネガティブフィードバック処理、ＰＩＤ制御）を行うことができる。
The output side of the
By returning the output (feedback signal) of the
以下の第１および２のスイッチング状態を所定の時間幅(デューティ)で周期的に切り替えるように、ＰＷＭ制御部３は、第１および２のスイッチング素子ＳＷ１、２をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
The
（第１のスイッチング状態、ＨＩ）
このスイッチング状態では、第１のスイッチング素子ＳＷ１がＯＮで、かつ、第２のスイッチング素子ＳＷ２がＯＦＦとなるＨＩ状態である。
この状態において例えば、直流電源１からインダクタＬに磁気エネルギが蓄えられる。ここで直流電源１からインダクタＬへ流れる電流が所望より足りないときに、電流補償するように機能するコンデンサを配置してもよい（図示せず）。
(First switching state, HI)
In this switching state, the first switching element SW1 is ON and the second switching element SW2 is OFF, which is an HI state.
In this state, for example, magnetic energy is stored in the inductor L from the DC power supply 1. Here, when the current flowing from the DC power supply 1 to the inductor L is lower than desired, a capacitor that functions to compensate the current may be arranged (not shown).
（第２のスイッチング状態、ＬＯＷ）
このスイッチング状態では、第１のスイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦで、かつ、第２のスイッチング素子ＳＷ２がＯＮとなるＬＯＷ状態である。
この状態において例えば、インダクタＬに蓄えられた磁気エネルギが、コンデンサＣおよび駆動負荷（図示せず）へ移動する。ここでコンデンサＣは、インダクタＬから駆動負荷へ流れる電流が所望より足りないときに、この電流を補償するように駆動負荷へ電流を流すように機能する。
(Second switching state, LOW)
In this switching state, the first switching element SW1 is in the OFF state and the second switching element SW2 is in the LOW state.
In this state, for example, the magnetic energy stored in the inductor L moves to the capacitor C and the driving load (not shown). Here, the capacitor C functions to flow a current to the driving load so as to compensate for the current flowing from the inductor L to the driving load when the current is less than desired.
上記の第１のスイッチング状態と第２のスイッチング状態とを切り替えるように、ＰＷＭ制御部３は、第１および２のスイッチング素子ＳＷ１、２のオンの時間幅(デューティ)を周期的に変化させる。これにより、（入力）電圧Ａ（Ｖ）が、異なる電圧Ｂ（Ｖ）に変換される。
The
なお、第１のスイッチング状態と第２のスイッチング状態との間には、各スイッチング素子ＳＷ１、２がＯＦＦとなるデッドタイムを設けることが好ましい。 Note that it is preferable to provide a dead time between the first switching state and the second switching state so that the switching elements SW1 and SW2 are turned off.
電圧Ａ（Ｖ）とＢ（Ｖ）との比は、この第１のスイッチング状態と第２のスイッチング状態との間のデューティ比（例えば所定のデューティ比として５０％）で決定される。このデューティ比は、ＰＷＭ制御部３からの制御信号１および２により調整可能である。
The ratio between the voltages A (V) and B (V) is determined by the duty ratio between the first switching state and the second switching state (for example, 50% as a predetermined duty ratio). This duty ratio can be adjusted by the control signals 1 and 2 from the
図４は、従来型の電力変換装置２０の構成においてシミュレーションを行って得られたグラフ図である。図４の横軸は時間、そして縦軸は電流または信号値である。
なお、従来型の電力変換装置２０は、図１の電力変換装置１０の電流補償回路６を備えていない構成となる（図示せず）。
FIG. 4 is a graph obtained by performing a simulation in the configuration of the conventional power conversion device 20. The horizontal axis of FIG. 4 is time, and the vertical axis is current or signal value.
The conventional power conversion device 20 does not include the
図４の一点鎖線は、出力電流の指令値である。エラー発生時にエラー検出回路４により、その指令値がゼロとなり、エラー回復時に停止前の指令値で再開されていることが分かる。
The alternate long and short dash line in FIG. 4 is the command value of the output current. It can be seen that the
図４の実線は、電流センサ２からの出力信号Ｓ（つまりＰＷＭ制御部３へのフィードバック値）を見た波形である。
エラー発生時に電流センサ２に残留した電気エネルギが漸減し、エラー回復時にその残留値からフィードバック制御が再開されるため、その後出力信号Ｓが、オーバーシュートしていることが分かる。
The solid line in FIG. 4 is a waveform of the output signal S from the current sensor 2 (that is, the feedback value to the PWM control unit 3).
When the error occurs, the electric energy remaining in the
以下に、従来型の電力変換装置２０の構成における問題点を詳述する。
図４に示されているように、エラー発生時（過電流検出時）にエラー検出回路４により、負荷（インダクタＬ）への電流供給が停止される。このとき、ＰＷＭ制御部３は、エラー検出回路４からの通知により、負帰還演算（ＰＩＤ制御）を停止する。
The problems in the configuration of the conventional power conversion device 20 will be described in detail below.
As shown in FIG. 4, when an error occurs (when an overcurrent is detected), the
その後、エラー状態が継続すればフィードバック信号ＳもＯＡ（出力の最小値）相当に落ち着くため問題にならない。しかし、エラー状態がＯＡ相当に落ち着く前にエラー回復し、負帰還演算を再開すると、電流センサ２に残留した電位によってフィードバック出力信号Ｓの再開初期値が異常となり、負帰還演算が発散し、大電流が流れ、第１および第２のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２やコンデンサＣが故障するおそれがある。
After that, if the error state continues, the feedback signal S settles down to OA (minimum output value), which is not a problem. However, if the error recovery is performed before the error state has settled down to OA and the negative feedback calculation is restarted, the potential at which the
従来型の電力変換装置２０はソフトウェア処理として、エラー回復時にソフトスタート（負帰還演算の再開を少し遅らせること）あるいは、制御演算（フィードバック値）の初期化を行う。これにより、上記の負帰還演算の発散、および、駆動負荷の回路素子の損傷を防止するという対応がなされてきた。 As a software process, the conventional power conversion device 20 performs a soft start (slowly delays the restart of the negative feedback calculation) or an initialization of the control calculation (feedback value) at the time of error recovery. As a result, measures have been taken to prevent the divergence of the negative feedback operation and the damage to the circuit elements of the driving load.
本実施形態の電力変換装置１０は、電流補償回路６をさらに備える。電流補償回路６は、電流検出回路（電流センサ２）に接続され、エラー検出回路４から出力されるエラー信号を受信したときにフィードバック信号Ｓを所定の値に設定するように構成される。
The
電流補償回路６は、補助電圧源（補助電源）Ｖｃｃと、この補助電圧源Ｖｃｃと電流検出回路（電流センサ２）との間に接続されたスイッチング素子ＳＷ３とを含み、スイッチング素子ＳＷ３は、エラー信号の受信時にオン動作するように構成される。
The
図１に示すように、スイッチング素子ＳＷ３は、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との間（インダクタＬの下流）、および、電流センサ２の非反転入力端子に接続される。
このスイッチング素子ＳＷ３は、例えばn型MOSFETであり、ゲート(図左)が、エラー検出回路４からのエラー信号を受けるように構成される。ドレイン（図上）が補助電圧源Ｖｃｃと接続され、ソース（図下）が、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との間、および、電流センサ２の非反転入力端子に接続される。
As shown in FIG. 1, the switching element SW3 is connected between the first resistor R1 and the second resistor R2 (downstream of the inductor L) and to the non-inverting input terminal of the
The switching element SW3 is, for example, an n-type MOSFET, and its gate (left side in the drawing) is configured to receive an error signal from the
ここで補助電圧源Ｖｃｃは、ＰＷＭ制御部３（マイコン）または電流センサ２（オペアンプ）の電源電位に相当する。
なお、負荷の通常動作時に発生するフィードバック信号（Ｒ２の電圧）の最大値は、Ｖｃｃ以下となるように設定される。
Here, the auxiliary voltage source Vcc corresponds to the power supply potential of the PWM control unit 3 (microcomputer) or the current sensor 2 (opamp).
The maximum value of the feedback signal (voltage of R2) generated during normal operation of the load is set to Vcc or less.
スイッチング素子ＳＷ３には、FET、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、IGBT、p型MOSFETなどが、n型MOSFETの代わりに用いられてもよい。 For the switching element SW3, FET, bipolar transistor, field effect transistor, IGBT, p-type MOSFET and the like may be used instead of the n-type MOSFET.
この回路構成により、電流補償回路６は、エラー検出回路４からゲートにエラー信号（所定の電圧(5.0Vを想定)）を受けると、スイッチング素子ＳＷ３がオンとなる。すると、補助電圧源Ｖｃｃの電圧が電流センサ２の入力に印加される。これにより、電流センサ２の入力が最大値に固定される。
また電流補償回路６は、ハードウェア的な短絡保護と同期してスイッチング素子ＳＷ３をオンすることで、ＰＷＭ制御部３へのフィードバック値（出力信号Ｓ）を最大値（所定の値）まで引き上げることができる。
With this circuit configuration, when the
Further, the
図２は、図１の本実施形態の電力変換装置１０の構成においてシミュレーションを行って得られたグラフ図である。図２の横軸は時間、そして縦軸は電流または信号値である。
FIG. 2 is a graph diagram obtained by performing a simulation in the configuration of the
図２の一点鎖線（Ａ）は、出力電流の指令値である。図４と同様に、エラー発生時にエラー検出回路４により、この指令値がゼロとなり、エラー回復時に停止前の指令値で再開されていることが分かる。
The alternate long and short dash line (A) in FIG. 2 is the command value of the output current. Similar to FIG. 4, it can be seen that when the error occurs, the
図２の点線（Ｂ）は、インダクタＬに流れる電流Ｉ１（実電流）を見た波形である。エラー発生時から電流値が徐々に下がり、エラー回復時から電流値が徐々に上がる、変曲点が１つだけの良い応答性が得られることが分かる。 The dotted line (B) in FIG. 2 is a waveform of the current I 1 (actual current) flowing through the inductor L. It can be seen that the current value gradually decreases after the error occurs, and the current value gradually increases after the error recovery, and good response with only one inflection point is obtained.
図２の実線（Ｃ）は、電流センサ２からの出力信号Ｓ（つまりＰＷＭ制御部３へのフィードバック値）を見た波形である。
エラー発生時に電流補償回路６により（ハードウェアレベルで）フィードバック出力信号Ｓが最大値に設定される。これにより、ＯＡ相当に落ち着くより前に（電流センサ２に電位が残留したまま）エラーから復帰した場合でも、制御再開時のフィードバック出力信号Ｓは最大値になる。したがって、電流Ｉ１は、オーバーシュートせずに指令値に収束することが分かる。
The solid line (C) in FIG. 2 is a waveform of the output signal S from the current sensor 2 (that is, the feedback value to the PWM control unit 3).
When an error occurs, the
上記のように電流補償回路６が付加され機能することにより、エラー発生時に常にフィードバック信号Ｓが最大値に固定されるようになる。
エラー復帰時、実電流（電流Ｉ１）は流れていなくとも、ＰＷＭ制御部３は最大電流が流れていると判断するので、負帰還処理の性質上、指令値へゆっくりと近づくように演算を行う。これにより、本実施形態の電力変換装置１０は、従来型の電力変換装置２０における負帰還演算が発散し、大電流が流れてしまうエラー現象を防止することができる。
Since the
At the time of error recovery, even if the actual current (current I 1 ) is not flowing, the
従来型の電力変換装置２０はソフトウェアレベルで、上記のソフトスタートのための待ち時間を設定し、フィードバック値が０（Ｖ）（ＬＯＷ状態）になるまで待機してから、あるいは、フィードバック値の初期化（０（Ｖ））をした後に、負帰還演算を再開していた。
それに対し本実施形態の電力変換装置１０は、電流補償回路６を付加しハードウェアレベルでフィードバック値を補償することにより、この待ち時間や初期化を必要とすることなく、より迅速かつ確実に負帰還演算を再開することが可能となる。
The conventional power conversion device 20 sets the waiting time for the above soft start at the software level, waits until the feedback value becomes 0 (V) (LOW state), or waits for the initial feedback value. After the conversion (0 (V)), the negative feedback calculation was restarted.
On the other hand, the
ここで、電流補償回路６の出力値や電流センサ２の構成は、実施例に限定されるものではない。
例えば電流補償回路６は、エラー発生時のＰＷＭ制御部３へのフィードバック値を、最大値だけなく、場合によっては最小値（０（Ｖ）、ＬＯＷ状態）、エラー発生時前（エラー信号を受信する直前）の値（ＨＩ状態）、あるいは最大値とエラー発生時前の値との間の中間値になるように補償してもよい。
Here, the output value of the
For example, the current compensating
図３は、本発明の他の実施形態における電力変換装置１０'の構成を示した回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a
本実施形態の電力変換装置１０'は、ＰＷＭ制御部３の暴走を監視する監視回路としてＷＤＴ（ウォッチドッグ・タイマ）７を備えること以外は、図１の電力変換装置１０と同様の構成である。
したがって説明の簡略化のため、その付加された構成および制御方法のみを以下に記載する。
The
Therefore, for simplification of description, only the added configuration and control method will be described below.
このＷＤＴ７は、ＰＷＭ制御部３およびエラー検出回路４（具体的には電流計Ａから電源停止スイッチＳＷへの負帰還経路）に接続される。
ＷＤＴ７は、ＰＷＭ制御部３（のプログラムの異常）を（常に）監視しており、万一異常になったときは、初期スタートから再開させて正常状態に戻すように機能する。
The
The WDT 7 (always) monitors the PWM control unit 3 (abnormality of the program thereof), and in the unlikely event of an abnormality, the
ＷＤＴ７がエラー検出回路４と接続（動作リンク）されない場合（図示せず）、ＰＷＭ制御部３が暴走状態になると、監視ハードウェア機構であるＷＤＴ７によってＰＷＭ制御部３はリセット（再起動）される。
ＰＷＭ制御部３が暴走状態から復帰する際も、負荷（インダクタＬ）への電流供給が行われ、上述したＡ／Ｄ残留値（電流センサ２に残留した電位）やコンデンサＣの回生により負帰還処理が発散（オーバーシュート）してしまう可能性がある。
When the
Even when the
図３のように、ＷＤＴ７がエラー検出回路４と接続（動作リンク）されると、ＰＷＭ制御部３が暴走（異常）状態になると、ＷＤＴ７によりＰＷＭ制御部３がリセットされるだけでなく、エラー検出回路４が有効化され、これをトリガとして電流補償回路６が有効化される。
これにより図１の電力変換装置１０と同様に、ＰＷＭ制御部３が暴走状態になったとしても、電流補償回路６によりフィードバック値（出力信号Ｓ）が最大値に固定補償され、負帰還演算をオーバーシュートなしで再開することが可能となる。
As shown in FIG. 3, when the
As a result, similarly to the
上述したように、本実施形態の電力変換装置１０'は、電流補償回路６、さらにはＷＤＴ７を備えることによって、エラー復帰時における負帰還演算の発散（オーバーシュート）を防止しながら、より迅速かつ確実に回路システムを復帰させることができる。換言すると、本発明は、一種のアナログリセット機能を有することにより、ソフトウェア処理の負担を軽減することができる。
As described above, the
また本実施形態によれば、負帰還演算の発散を防止することができるので、ソフトウェアの開発中／デバッグ中の事故を抑制することもできる。
さらに本実施形態によれば、ハードウェアレベルでの保護機構（電流補償回路６）と、ソフトウェアレベルでの保護機能（ＷＤＴ７）との二重の保護を備えることができるので、より安全に負帰還演算を実行／継続することができる。
Further, according to the present embodiment, since it is possible to prevent the divergence of the negative feedback calculation, it is possible to suppress an accident during software development / debugging.
Further, according to the present embodiment, since the double protection of the protection mechanism (current compensation circuit 6) on the hardware level and the protection function (WDT7) on the software level can be provided, the negative feedback can be performed more safely. Operations can be executed / continued.
本実施形態の電力変換装置は、電流補償回路６、さらにはＷＤＴ７を付加することができる、モータ、ソレノイド、電源回路、センシングデバイス全般に幅広く適用されることができる。
The power converter of the present embodiment can be widely applied to motors, solenoids, power supply circuits, and sensing devices to which a
上述した各実施形態の電力変換装置においては、入力電源は、直流電源に限られず、交流電源であってもよい。また、電力変換部の制御方式は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）に限られず、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）、ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）などの他の制御方式も適用可能である。 In the power converters of the above-described embodiments, the input power supply is not limited to the DC power supply, and may be the AC power supply. Further, the control method of the power conversion unit is not limited to PWM (Pulse Width Modulation), and other control methods such as PAM (Pulse Amplitude Modulation) and PFM (Pulse Frequency Modulation) are also applicable.
１・・・・直流電源（入力電源）
２・・・・電流センサ（電流検出回路）
３・・・・ＰＷＭ制御部（制御部）
４・・・・エラー検出回路
５・・・・電力変換部
６・・・・電流補償回路
７・・・・監視回路（ＷＤＴ）
１０，１０'・・・電力変換装置
Ｌ・・・・インダクタ
Ｃ・・・・コンデンサ
ＦＧ・・・フレームＧＮＤ
Ｇ・・・・信号用接地
ＳＷ１〜ＳＷ３・・・スイッチング素子
Ｖｃｃ・・補助電圧源（補助電源）
1 ... DC power supply (input power supply)
2 ... Current sensor (current detection circuit)
3 ... PWM control unit (control unit)
4 ... Error detection circuit 5 ...
10, 10 '... Power converter L ... Inductor C ... Capacitor FG ... Frame GND
G ... Signal ground SW1 to SW3 ... Switching element Vcc ... Auxiliary voltage source (auxiliary power supply)
Claims (5)
前記入力電源からの入力電圧を所定の出力電圧に変換する電力変換部と、
前記電力変換部の出力電流を検出する電流検出回路と、
所定の条件を検出したときにエラー信号を出力するエラー検出回路と、
前記電流検出回路から出力されるフィードバック値の大きさに基づいて、前記出力電流が所定値となるように前記電力変換部を制御し、前記エラー信号を受信したときは前記電力変換部の制御を停止するように構成された制御部と、
前記電流検出回路に接続され、前記エラー信号を受信したときに前記フィードバック値を所定の値に設定する電流補償回路と
を具備する電力変換装置。 Input power,
A power converter that converts an input voltage from the input power supply into a predetermined output voltage;
A current detection circuit for detecting the output current of the power converter,
An error detection circuit that outputs an error signal when a predetermined condition is detected,
Based on the magnitude of the feedback value output from the current detection circuit, the power conversion unit is controlled so that the output current becomes a predetermined value, and when the error signal is received, the power conversion unit is controlled. A controller configured to stop,
And a current compensation circuit that is connected to the current detection circuit and that sets the feedback value to a predetermined value when the error signal is received.
前記所定の条件は、前記入力電源、前記電力変換部または駆動負荷の、過電流、温度過昇、瞬時停電、過電圧、低電圧、または異常発熱である
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1, wherein
The predetermined condition is an overcurrent, an excessive temperature rise, an instantaneous power failure, an overvoltage, a low voltage, or abnormal heat generation of the input power supply, the power converter or a driving load.
前記所定の値は、前記フィードバック値の最大値あるいは最小値、前記制御部が前記エラー信号を受信する直前のフィードバック値、または、前記フィードバック値の最大値と前記直前のフィードバック値との間の中間値である
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein
The predetermined value may be a maximum value or a minimum value of the feedback value, a feedback value immediately before the control unit receives the error signal, or an intermediate value between the maximum value of the feedback value and the previous feedback value. The value is the power converter.
前記電流補償回路は、補助電源と、前記補助電源と前記電流検出回路との間に接続され前記エラー信号の受信時にオン動作するスイッチング素子とを含む
電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 3,
The current compensating circuit includes an auxiliary power supply, and a switching element connected between the auxiliary power supply and the current detection circuit and turned on when the error signal is received.
前記制御部および前記エラー検出回路に接続され、
前記制御部を監視し、異常になったときは、初期スタートから再開させて正常状態に戻し、かつ、前記エラー検出回路を有効化し、これをトリガとして前記電流補償回路を有効化させるように機能する、監視回路をさらに備える
電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4,
Connected to the control unit and the error detection circuit,
Functions to monitor the control unit and, when an abnormality occurs, restart from an initial start to return to a normal state, enable the error detection circuit, and use this as a trigger to enable the current compensation circuit A power converter further comprising a monitoring circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018201802A JP2020068627A (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Power conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018201802A JP2020068627A (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Power conversion device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020068627A true JP2020068627A (en) | 2020-04-30 |
Family
ID=70388736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018201802A Pending JP2020068627A (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Power conversion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2020068627A (en) |
-
2018
- 2018-10-26 JP JP2018201802A patent/JP2020068627A/en active Pending
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