JP5063731B2 - 電源装置 - Google Patents
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上である場合に、前記第二の出力目標生成部は、前記出力検出手段により検出された出力の変動が所定の閾値を超過したとき、前記第一の出力電流目標値よりも低い値を前記第二の出力電流目標値として設定するものである。
以下、この発明の実施の形態1について図面を用いて説明する。図1は実施の形態1に係る電源装置のブロック構成図であり、交流電源1を接続することにより、高圧バッテリ7を充電する電源装置としての例を示している。
Pout*:目標生成部6で生成される制御目標電力値。
Iout:出力電流検出回路34で検出されるDC/DCコンバータ11の出力電流値。
Iout*:出力電流Ioutの制御目標電流値。
Vout:DC/DCコンバータ11の出力電圧値。
Vload:出力電圧検出回路35で検出される負荷電圧値。
Vtr2:トランス24の二次側電圧。
及び電力変換器300が引き込み可能な最大電力のいずれかによって決定される値である。また、電力変換回路400では必ず電力損失が生じるため、実際には最大入力電力よりも損失分低い電力を出力目標値とした時点でPWMデューティが上限にかかり、制御性が低下してリプルを生じる。そのためここでの最大入力電力は、最大入力電力から電力損失を差し引いた値であってよい。
目標電力補正値N = 目標電力補正値N-1 + (リプル振幅 − リプル許容値)×補正係数上式では、求めたい目標電力補正値をN、一回前のフロー実行時に計算した目標電力補正値をN-1で表している。また、補正係数は、電流リプルの差分を電力値に変換する係数である。また、計算した目標電力補正値は下限値を0として制限し、0未満のときは、目標電力補正値に0を代入する。
推定出力電力 = 出力電流指令×負荷電圧Vload
この発明の実施の形態2について図面を用いて説明する。実施の形態2に係る電源装置のブロック構成図は、実施の形態1と同様に図1に示す通りである。ただし、第一の目標生成部であるECU8は通信線9を介して出力電流指令を送信し、第二の目標生成部である目標生成部6は該出力電流指令を受けて目標電流Iout*を生成し、制御部5は該目標電流Iout*を受けてスイッチング素子をPWM制御する。
Vin:整流電圧検出回路30で検出されるダイオードブリッジ通過後の電圧値。
Iin:整流電流検出回路31で検出されるダイオードブリッジ通過後の電流値。
Vsub:直流電圧源電圧検出回路32で検出されるインバータ回路14内直流電圧源19の電圧値。
Vsub*:インバータ回路14内直流電圧源19の制御目標電圧値。
Vdc:平滑コンデンサ電圧検出回路33で検出される平滑コンデンサ22の電圧値。
Vdc*:平滑コンデンサ22の制御目標電圧値。
θ:交流電源1からの入力電圧位相。
0≦θ≦π/2の位相期間では、インバータ回路14の直流電圧源19は、上述したように、0≦θ≦θ1、θ2≦θ≦π/2の期間で充電され、θ1≦θ≦θ2の期間で放電される。インバータ回路14の直流電圧源19の充放電エネルギが等しいとすると、以下の数式が成り立つ。但し、Vpは電圧Vinのピーク電圧、Ipは電流Iinのピーク電流である。
Vdc*=Vp・π/(4cosθ1)
となる。このように、平滑コンデンサ22の目標電圧Vdc*は短絡位相範囲を決定するθ1により決まり、即ちθ1を変化させて制御できる。そして、平滑コンデンサ22の直流電圧Vdcは該目標電圧Vdc*に追従するように制御される。
Vp sinθ1≦Vsub、(Vdc*−Vpsinθ1)≦Vsub、(Vp−Vdc*)≦Vsub
の3条件を満たすように電圧Vsubを設定することで、平滑コンデンサ22の直流電圧Vdcが目標電圧Vdc*に維持でき、また入力力率が概ね1になるように電流Iinを制御するインバータ回路14の制御が、交流電源1の全位相において信頼性よく行える。なお、直流電圧源19の電圧Vsubは、Vinのピーク電圧Vp以下に設定する。
目標電流Iout*N = 目標電流Iout*N-1− 目標電流補正値Δ
上式では、求めたい目標電流Iout*をN、一回前のフロー実行時に計算した目標電流Iout*をN-1で表している。また目標電流補正値Δは目標電流Iout*の補正増減量である。
目標電流Iout*N = 目標電流Iout*N-1+ 目標電流補正値Δ
そして、設定した目標電流Iout*が出力電流指令よりも大きいか判定する(P93)。目標電流Iout*が出力電流指令以下であると判定されたならば、そこで処理を終了する。P93において、目標電流Iout*が出力電流指令よりも大きいと判定されたならば、目標電流Iout*を出力電流指令に設定し(P94)、処理を終了する。このようなフローを繰り返し実行することにより、PWMデューティが上限値に達しないよう目標電流Iout*が設定されるため、出力電流Ioutのリプルを抑制でき、安定した電力を出力可能になる。
以下、本発明の実施の形態3について説明する。実施の形態3に係る電源装置のブロック構成図は、実施の形態2と同様である。本実施の形態による電力変換回路400の概略構成図を図19に示す。図の回路は、実施の形態2で示す図9から出力電流検出回路34を取り除いた構成である。
Pin:交流電源1から入力される電力値。
Iout*:出力電流Ioutの制御目標電流値。
目標電流補正値 = (リプル振幅 − リプル許容値)×補正係数
上式の補正係数は、電圧リプルの差分を電流値に変換する係数である。また、計算した目標電流補正値は下限値を0として制限し、0未満のときは、目標電流補正値に0を代入する。次に、最大入力電力が入力される場合に出力される出力電流値から目標電流補正値を減算して目標電流Iout*とし(P113)、処理を終了する。
6 目標生成部、 7 高圧バッテリ、
8 ECU、 9 通信線、
10 AC/DCコンバータ、 11 DC/DCコンバータ、
12 ダイオードブリッジ、 13 リアクトル、
14インバータ回路、 15、16 ダイオード、
17、18 単相インバータ構成スイッチ、19 直流電圧源、
20 整流ダイオード、 21 短絡用スイッチ、
22 平滑コンデンサ、 23 フォワードコンバータスイッチ、
24 トランス、 25、26 二次側整流ダイオード、
27 平滑リアクトル、 28 コンデンサ、
30 整流電圧検出回路、 31 整流電流検出回路、
32 直流電圧源電圧検出回路、 33 平滑コンデンサ電圧検出回路、
35 出力電圧検出回路、
200 電源装置、
300 電力変換器、
400 電力変換回路。
Claims (12)
- 半導体素子のスイッチングにより出力制御される出力段を持つ電力変換回路と、前記電力変換回路の出力電力の目標値として第一の出力電力目標値を生成する第一の出力目標生成部と、前記第一の出力電力目標値を受けて第二の出力電力目標値を生成する第二の出力目標生成部と、前記第二の出力電力目標値に従い出力制御する制御部とを備えた電源装置であって、前記第二の出力目標生成部は、前記出力段に設けられた半導体素子のスイッチングに係るデューティ値を前記制御部より受け、該デューティ値が上限値を超過しないよう前記第二の出力電力目標値を設定することを特徴とする電源装置。
- 半導体素子のスイッチングにより出力制御される出力段を持つ電力変換回路と、前記電力変換回路の出力電流の目標値として第一の出力電流目標値を生成する第一の出力目標生成部と、前記第一の出力電流目標値を受けて第二の出力電流目標値を生成する第二の出力目標生成部と、前記第二の出力電流目標値に従い出力制御する制御部とを備えた電源装置であって、前記第二の出力目標生成部は、前記出力段に設けられた半導体素子のスイッチングに係るデューティ値を前記制御部より受け、該デューティ値が上限値を超過しないよう前記第二の出力電流目標値を設定することを特徴とする電源装置。
- 半導体素子のスイッチングにより電力変換する電力変換回路と、前記電力変換回路の出力電力の目標値として第一の出力電力目標値を生成する第一の出力目標生成部と、前記第一の出力電力目標値を受けて第二の出力電力目標値を生成する第二の出力目標生成部と、前記第二の出力電力目標値に従い出力制御する制御部と、前記電力変換回路の出力を検出する出力検出手段とを備えた電源装置であって、前記第一の出力電力目標値が最大入力電力以上である場合に、前記第二の出力目標生成部は、前記出力検出手段により検出された出力の変動が所定の閾値を超過したとき、前記第一の出力電力目標値よりも低い値を前記第二の出力電力目標値として設定することを特徴とする電源装置。
- 半導体素子のスイッチングにより電力変換する電力変換回路と、前記電力変換回路の出力電流の目標値として第一の出力電流目標値を生成する第一の出力目標生成部と、前記第一の出力電流目標値を受けて第二の出力電流目標値を生成する第二の出力目標生成部と、前記第二の出力電流目標値に従い出力制御する制御部と、前記電力変換回路の出力を検出する出力検出手段とを備えた電源装置であって、前記第一の出力電流目標値で示される電
流が出力されるときの推定出力電力が最大入力電力以上である場合に、前記第二の出力目標生成部は、前記出力検出手段により検出された出力の変動が所定の閾値を超過したとき、前記第一の出力電流目標値よりも低い値を前記第二の出力電流目標値として設定することを特徴とする電源装置。 - 前記出力検出手段が検出する出力は、前記電力変換回路の出力電流であることを特徴とする請求項3または4に記載の電源装置。
- 前記出力検出手段が検出する出力は、前記電力変換回路の出力電圧であることを特徴とする請求項3または4に記載の電源装置。
- 半導体素子のスイッチングにより出力制御される出力段を持つ電力変換回路と、前記電力変換回路の出力電力の目標値として第一の出力電力目標値を生成する第一の出力目標生成部と、前記第一の出力電力目標値を受けて第二の出力電力目標値を生成する第二の出力目標生成部と、前記第二の出力電力目標値に従い出力制御する制御部と、前記出力段への入力を検出する入力検出手段とを備えた電源装置であって、前記第一の出力電力目標値が最大入力電力以上である場合に、前記第二の出力目標生成部は、前記入力検出手段により検出された前記出力段への入力の変動が所定の閾値を超過したとき、前記第一の出力電力目標値よりも低い値を前記第二の出力電力目標値として設定することを特徴とする電源装置。
- 半導体素子のスイッチングにより出力制御される出力段を持つ電力変換回路と、前記電力変換回路の出力電流の目標値として第一の出力電流目標値を生成する第一の出力目標生成部と、前記第一の出力電流目標値を受けて第二の出力電流目標値を生成する第二の出力目標生成部と、前記第二の出力電流目標値に従い出力制御する制御部と、前記出力段への入力を検出する入力検出手段とを備えた電源装置であって、前記第一の出力電流目標値で示される電流が出力されるときの推定出力電力が最大入力電力以上である場合に、前記第二の出力目標生成部は、前記入力検出手段により検出された前記出力段への入力の変動が所定の閾値を超過したとき、前記第一の出力電流目標値よりも低い値を前記第二の出力電流目標値として設定することを特徴とする電源装置。
- 前記入力検出手段が検出する前記出力段への入力は、前記出力段への入力電流であることを特徴とする請求項7または8に記載の電源装置。
- 前記入力検出手段が検出する前記出力段への入力は、前記出力段への入力電圧であることを特徴とする請求項7または8に記載の電源装置。
- 前記電力変換回路は、交流入力電源からの交流電力を直流電力に電力変換するAC/DC変換回路と、該AC/DC変換回路の出力を受けて所定の直流電力を出力するDC/DC変換回路から構成されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記AC/DC変換回路は、複数の半導体スイッチ素子と直流電圧源とから成る単相インバータを1以上直列接続するインバータ回路と、該インバータ回路の後段に整流素子を介して接続され該出力を平滑する平滑コンデンサとを備え、前記制御部は、前記平滑コンデンサの電圧を目標電圧に追従させると共に前記交流入力電源からの入力力率を改善するように、前記インバータ回路を電流指令を用いて制御することを特徴とする請求項11に記載の電源装置。
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