JP5225761B2 - Drive controller for buck-boost converter - Google Patents

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Description

本発明は、昇圧用スイッチング素子及び降圧用スイッチング素子を有し、負荷への電力供給の制御と、負荷より得られる回生電力の蓄電器への供給の制御とを行う昇降圧コンバータの駆動制御装置に関する。   The present invention relates to a drive control device for a step-up / down converter having a step-up switching element and a step-down switching element and performing control of power supply to a load and control of supply of regenerative power obtained from the load to a capacitor. .

従来より、一般的な昇降圧コンバータでは、昇圧用スイッチング素子と降圧用スイッチング素子をPWM(Pulse Width Modulation)駆動するためのデューティ指令は、リアクトルに通流する電流の値や、出力電圧の値を用いるフィードバック系のPI(Proportional Integral)制御によって導出される(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−176567号公報
Conventionally, in a general buck-boost converter, the duty command for driving the step-up switching element and the step-down switching element by PWM (Pulse Width Modulation) is based on the value of the current flowing through the reactor and the value of the output voltage. It is derived by PI (Proportional Integral) control of the feedback system to be used (for example, see Patent Document 1).
JP 2005-176567 A

ところで、昇降圧コンバータをフィードバック制御する場合には、昇圧動作と降圧動作の切替点に近い電流値が微小な領域において、電流の立ち上がりが遅れるため、デューティ指令に対して電流の応答が遅れるという課題がある。   By the way, when the buck-boost converter is feedback-controlled, the current response is delayed with respect to the duty command because the rise of the current is delayed in a region where the current value close to the switching point between the step-up operation and the step-down operation is small. There is.

このような電流応答の遅れは、図5に示すように、デューティ指令に対する電流の特性の昇圧動作と降圧動作の切替点付近に不感帯領域として現れる。この不感帯領域内では電流値が小さいため、昇圧動作又は降圧動作が適切に行われず、昇降圧コンバータと負荷の間にあるDCバスの電圧値が変動しやすくなる。このため、不感帯領域内でDCバス電圧が変動すると、DCバスからモータ等の負荷に供給される電圧も変動するため、負荷を正確に制御しにくくなるという課題があった。   As shown in FIG. 5, such a delay in the current response appears as a dead zone near the switching point between the step-up operation and the step-down operation of the current characteristic with respect to the duty command. Since the current value is small in this dead zone region, the voltage step-up operation or the step-down operation is not appropriately performed, and the voltage value of the DC bus between the buck-boost converter and the load tends to fluctuate. For this reason, when the DC bus voltage fluctuates in the dead zone, the voltage supplied from the DC bus to the load such as a motor also fluctuates, which makes it difficult to accurately control the load.

そこで、本発明は、昇圧動作と降圧動作の切替点付近における応答性の向上と、充電領域及び放電領域における良好な制御性の確保との両立を図った昇降圧コンバータの駆動制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a drive control device for a step-up / down converter that achieves both improvement in responsiveness in the vicinity of a switching point between step-up operation and step-down operation and ensuring good controllability in a charge region and a discharge region. For the purpose.

本発明の一局面の昇降圧コンバータの駆動制御装置は、蓄電器と、力行運転及び回生運転の双方を行う負荷との間に接続され、前記蓄電器の充放電制御を行う昇降圧コンバータの駆動制御装置であって、前記負荷と前記昇降圧コンバータとの間のDCバスの電圧値と目標電圧値との偏差に基づくPI制御により、前記昇降圧コンバータを駆動するためのPWMデューティ値を演算するPWMデューティ演算部と、該演算されたPWMデューティ値に対応して、第1及び第2ゲインを切り替えて設定するゲイン設定部とを含む。   A drive control device for a step-up / down converter according to one aspect of the present invention is connected between a power storage device and a load that performs both a power running operation and a regenerative operation, and performs drive charge / discharge control of the power storage device. A PWM duty for calculating a PWM duty value for driving the buck-boost converter by PI control based on a deviation between a voltage value of a DC bus between the load and the buck-boost converter and a target voltage value A calculation unit and a gain setting unit that switches and sets the first and second gains corresponding to the calculated PWM duty value are included.

また、前記第1ゲインは充電領域又は放電領域で設定され、前記第2ゲインは充放電の切替領域近傍で設定されてもよい。   The first gain may be set in a charge region or a discharge region, and the second gain may be set in the vicinity of a charge / discharge switching region.

また、前記昇降圧コンバータのPWMデューティ値に対する電流値の特性における昇圧側の変曲点と降圧側の変曲点との間の領域は、前記PWMデューティ値に対する電流値の不感帯領域であり、前記ゲイン設定部は、前記不感帯領域のうちの昇圧側又は降圧側の領域において、比例ゲイン又は積分ゲインを前記第2ゲインに設定してもよい。 The region between the inflection point on the boost side and the inflection point on the step-down side in the current value characteristic with respect to the PWM duty value of the buck-boost converter is a dead zone region of the current value with respect to the PWM duty value, The gain setting unit may set a proportional gain or an integral gain as the second gain in the step-up or step-down region of the dead zone region.

また、前記ゲイン設定部は、前記PWMデューティ値が絶対値で第1PWMデューティ値以上の場合に比例ゲイン又は積分ゲイン前記第1ゲインに設定するとともに、前記PWMデューティ値が絶対値で第2PWMデューティ値以下の場合に比例ゲイン又は積分ゲイン前記第2ゲインに設定するように構成されており、前記第1PWMデューティ値と前記第2PWMデューティ値の間の領域では、比例ゲイン又は積分ゲインを前記第1ゲインと前記第2ゲインとの中間値に設定してもよい。 Further, the gain setting unit is configured with PWM duty value is set the proportional gain or integral gain in the case of more than the 1PWM duty value in absolute value to the first gain, the PWM duty value is first 2PWM duty in absolute value the proportional gain or integral gain if the value below is configured to set the second gain, wherein in the region between the first 1PWM duty value and the second 2PWM duty value, the proportional gain or integral gain a it may be set to an intermediate value between the first gain and the second gain.

また、前記中間値は、前記PWMデューティ値に応じて、段階的な値に設定されてもよい。   The intermediate value may be set to a stepwise value according to the PWM duty value.

また、前記中間値は、前記PWMデューティ値に応じて、前記第1ゲインと前記第2ゲインとの間で連続的に変化するように設定されてもよい。   Further, the intermediate value may be set so as to continuously change between the first gain and the second gain in accordance with the PWM duty value.

また、前記ゲイン設定部による比例ゲイン又は積分ゲインの設定は、昇圧側及び降圧側の両方において行われてもよい。

Further, the setting of the proportional gain or the integral gain by the gain setting unit may be performed on both the step-up side and the step-down side.

本発明によれば、昇圧動作と降圧動作の切替点付近における応答性の向上と、充電領域及び放電領域における良好な制御性の確保との両立を図った昇降圧コンバータの駆動制御装置を提供できるという特有の効果が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive control apparatus of the buck-boost converter which aimed at coexistence with the improvement of the responsiveness near the switching point of step-up operation and step-down operation, and ensuring favorable controllability in a charge area | region and a discharge area | region can be provided. A unique effect is obtained.

以下、本発明の昇降圧コンバータの駆動制御装置を適用した実施の形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment to which a drive control device for a buck-boost converter according to the present invention is applied will be described.

図1は、本実施の形態の昇降圧コンバータの回路構成を概略的に示す図である。この昇降圧コンバータ10は、リアクトル11、昇圧用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)12A、降圧用IGBT12B、バッテリ13を接続するための電源接続端子14、モータ15を接続するための出力端子16、一対の出力端子16に並列に挿入される平滑用のコンデンサ17、及びリアクトル電流検出部18を備える。コンバータ10の出力端子16とモータ15との間は、DCバス19によって接続される。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the buck-boost converter according to the present embodiment. This step-up / down converter 10 includes a reactor 11, a step-up IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 12A, a step-down IGBT 12B, a power supply connection terminal 14 for connecting a battery 13, an output terminal 16 for connecting a motor 15, and a pair of A smoothing capacitor 17 inserted in parallel with the output terminal 16 and a reactor current detector 18 are provided. The output terminal 16 of the converter 10 and the motor 15 are connected by a DC bus 19.

リアクトル11は、一端が昇圧用IGBT12A及び降圧用IGBT12Bの中間点に接続されるとともに、他端が電源接続端子14に接続されており、昇圧用IGBT12Aのオン/オフに伴って生じる誘導起電力をDCバス9に供給するために設けられている。   Reactor 11 has one end connected to an intermediate point between boosting IGBT 12A and step-down IGBT 12B and the other end connected to power supply connection terminal 14, and the induced electromotive force generated when ON / OFF of boosting IGBT 12A is generated. It is provided for supplying to the DC bus 9.

昇圧用IGBT12A及び降圧用IGBT12Bは、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)をゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタで構成され、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子である。昇圧用IGBT12A及び降圧用IGBT12Bは、後述する昇降圧コンバータの駆動制御装置からゲート端子にPWM(Pulse Width Modulation)電圧が印加されることによって駆動される。昇圧用IGBT12A及び降圧用IGBT12Bには、整流素子であるダイオード12a及び12bが並列接続される。   The step-up IGBT 12 </ b> A and the step-down IGBT 12 </ b> B are semiconductor elements that are composed of bipolar transistors in which a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is incorporated in a gate portion, and can perform high-power high-speed switching. The step-up IGBT 12A and the step-down IGBT 12B are driven by applying a PWM (Pulse Width Modulation) voltage to the gate terminal from a drive control device for a step-up / down converter described later. Diodes 12a and 12b, which are rectifier elements, are connected in parallel to the step-up IGBT 12A and the step-down IGBT 12B.

バッテリ13は、昇降圧コンバータ10を介してDCバス19との間で電力の授受が行えるように、充放電可能な蓄電器であればよい。なお、図1には、蓄電器としてバッテリ13を示すが、バッテリ13の代わりに、コンデンサ、充放電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。   The battery 13 only needs to be a chargeable / dischargeable battery so that power can be exchanged with the DC bus 19 via the step-up / down converter 10. In FIG. 1, the battery 13 is shown as a capacitor. However, instead of the battery 13, a capacitor, a chargeable / dischargeable secondary battery, or another type of power source capable of transferring power may be used as the capacitor. Good.

電源接続端子14及び出力端子16は、バッテリ13及びモータ15が接続可能な端子であればよい。電源接続端子14及び出力端子16には、電源電圧及び出力電圧を検出する電圧検出部14A及び16Aがそれぞれ配設される。電圧検出部14Aは、バッテリ13の端子間電圧値(vbat_det)を検出し、電圧検出部16Aは、DCバス19の電圧(以下、DCバス電圧:vdc_det)を検出する。   The power connection terminal 14 and the output terminal 16 may be terminals that can connect the battery 13 and the motor 15. The power connection terminal 14 and the output terminal 16 are provided with voltage detection units 14A and 16A for detecting the power supply voltage and the output voltage, respectively. The voltage detection unit 14A detects a voltage value (vbat_det) between terminals of the battery 13, and the voltage detection unit 16A detects a voltage of the DC bus 19 (hereinafter, DC bus voltage: vdc_det).

出力端子16に接続される負荷であるモータ15は、力行運転及び回生運転が可能な電動機であればよく、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたIPM(Interior Permanent Magnetic)モータで構成することができる。図1には、直流駆動用のモータ15を示すが、インバータを介して交流駆動されるモータであってもよい。   The motor 15 that is a load connected to the output terminal 16 may be an electric motor capable of power running operation and regenerative operation. For example, the motor 15 may be configured by an IPM (Interior Permanent Magnetic) motor in which a magnet is embedded in the rotor. it can. Although FIG. 1 shows a motor 15 for direct current drive, a motor driven by alternating current through an inverter may be used.

平滑用のコンデンサ17は、出力端子16の正極端子と負極端子との間に挿入され、出力電圧を平滑化できる蓄電素子であればよい。   The smoothing capacitor 17 may be any storage element that is inserted between the positive terminal and the negative terminal of the output terminal 16 and can smooth the output voltage.

リアクトル電流検出部18は、リアクトル11に通流する電流の値を検出可能な検出手段であればよく、電流検出用の抵抗器を含む。このリアクトル電流検出部18は、バッテリ13に通流する電流値(ibat_det)を検出する。   The reactor current detection unit 18 may be any detection means capable of detecting the value of the current flowing through the reactor 11, and includes a current detection resistor. The reactor current detection unit 18 detects a current value (ibat_det) flowing through the battery 13.

[昇降圧動作]
このような昇降圧コンバータ10において、DCバス19を昇圧する際には、昇圧用IGBT12Aのゲート端子にPWM電圧を印加し、降圧用IGBT12Bに並列に接続されたダイオード12bを介して、昇圧用IGBT12Aのオン/オフに伴ってリアクトル11に発生する誘導起電力をDCバス19に供給する。これにより、DCバス19が昇圧される。
[Buck-boost operation]
In such a step-up / down converter 10, when boosting the DC bus 19, a PWM voltage is applied to the gate terminal of the boosting IGBT 12A, and the boosting IGBT 12A is connected via the diode 12b connected in parallel to the step-down IGBT 12B. Inductive electromotive force generated in the reactor 11 when the power is turned on / off is supplied to the DC bus 19. Thereby, the DC bus 19 is boosted.

また、DCバス19を降圧する際には、降圧用IGBT12Bのゲート端子にPWM電圧を印加し、降圧用IGBT12Bを介して、モータ15によって発生される回生電力をDCバス19からバッテリ13に供給する。これにより、DCバス19に蓄積された電力がバッテリ13に充電され、DCバス19が降圧される。   When the DC bus 19 is stepped down, a PWM voltage is applied to the gate terminal of the step-down IGBT 12B, and regenerative power generated by the motor 15 is supplied from the DC bus 19 to the battery 13 via the step-down IGBT 12B. . As a result, the power stored in the DC bus 19 is charged in the battery 13 and the DC bus 19 is stepped down.

ところで、モータ15の力行運転及び回生運転に際しては、力行運転に必要な電力はDCバス19からモータ15に供給されるとともに、回生運転によって得られる電力はモータ15からDCバス19に供給されるため、DCバス19の電圧値は変動する。   By the way, in the power running operation and the regenerative operation of the motor 15, the electric power necessary for the power running operation is supplied from the DC bus 19 to the motor 15, and the electric power obtained by the regenerative operation is supplied from the motor 15 to the DC bus 19. The voltage value of the DC bus 19 varies.

しかしながら、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置によれば、以下で説明する制御手法によって昇圧動作と降圧動作の切替点付近における応答性の向上と、充電領域及び放電領域における良好な制御性の確保との両立を図り、これによりDCバス19の電圧値を一定の範囲内に保持する。   However, according to the drive control device for the buck-boost converter according to the present embodiment, the responsiveness is improved near the switching point between the step-up operation and the step-down operation by the control method described below, and good control in the charge region and the discharge region is achieved. The voltage value of the DC bus 19 is kept within a certain range.

図2は、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置の回路構成を示す制御ブロック図である。この図に示すように、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御部20は、電圧制御指令生成部21、電圧制御部22、PWM指令算出部23、及び昇降圧切替制御部24を含む。   FIG. 2 is a control block diagram showing a circuit configuration of the drive control device for the buck-boost converter according to the present embodiment. As shown in this figure, the drive control unit 20 of the buck-boost converter according to the present embodiment includes a voltage control command generation unit 21, a voltage control unit 22, a PWM command calculation unit 23, and a buck-boost switching control unit 24.

電圧制御指令生成部21、電圧制御部22、PWM指令算出部23、及び昇降圧切替制御部24は、DCバス電圧値(vdc_det)とDCバス目標電圧値(vdc_ref)との偏差に基づくPI制御により昇降圧コンバータ10を駆動するための駆動指令を生成するフィードバックループを形成する。   The voltage control command generation unit 21, the voltage control unit 22, the PWM command calculation unit 23, and the step-up / step-down switching control unit 24 perform PI control based on a deviation between the DC bus voltage value (vdc_det) and the DC bus target voltage value (vdc_ref). Thus, a feedback loop for generating a drive command for driving the buck-boost converter 10 is formed.

なお、バッテリ電流値(ibat_det)は、バッテリ13からDCバス19へ流れる方向を正とする。   The battery current value (ibat_det) is positive in the direction flowing from the battery 13 to the DC bus 19.

[各部の説明]
電圧制御指令生成部21は、DCバス19の目標電圧となるDCバス目標電圧値(vdc_ref)を出力する。モータ15の駆動開始前におけるDCバス電圧は0(V)であるため、このDCバス目標電圧値(vdc_ref)は、モータ15の駆動開始により0(V)から徐々に上昇し、モータ15の駆動が立ち上がってDCバス電圧が所定値を超えると、一定値に保持されるように設定されている。DCバス目標電圧値(vdc_ref)は、電圧制御部22に入力される。
[Description of each part]
The voltage control command generator 21 outputs a DC bus target voltage value (vdc_ref) that is a target voltage of the DC bus 19. Since the DC bus voltage before starting the driving of the motor 15 is 0 (V), the DC bus target voltage value (vdc_ref) gradually increases from 0 (V) when the driving of the motor 15 is started. Is set to be held at a constant value when the DC bus voltage exceeds a predetermined value. The DC bus target voltage value (vdc_ref) is input to the voltage control unit 22.

電圧制御部22は、DCバス電圧値(vdc_det)をDCバス目標電圧値(vdc_ref)に近づけるように(すなわち、この偏差を小さくするように)PI制御を行い、そのために必要な電圧制御指令(datl)を演算する。生成された電圧制御指令(datl)は、PWMデューティ演算部としてのPWM指令算出部23に入力される。   The voltage control unit 22 performs PI control so that the DC bus voltage value (vdc_det) approaches the DC bus target voltage value (vdc_ref) (that is, to reduce this deviation), and the voltage control command ( datl). The generated voltage control command (datl) is input to the PWM command calculation unit 23 as a PWM duty calculation unit.

PWM指令算出部23は、電圧制御指令(datl)をPWM制御に必要なデューティ値を表すPWM電圧指令値(pwm_v)に変換するための算出処理を行う。算出されたPWM電圧指令値(pwm_v)は、昇降圧切替制御部24に入力される。   The PWM command calculation unit 23 performs a calculation process for converting the voltage control command (datl) into a PWM voltage command value (pwm_v) representing a duty value necessary for PWM control. The calculated PWM voltage command value (pwm_v) is input to the step-up / step-down switching control unit 24.

昇降圧切替制御部24は、PWM電圧指令値(pwm_v)をPWMデューティ値であるデューティ指令値(pwm_ref)に変換する。このデューティ指令値(pwm_ref)は、昇降圧コンバータ10の昇圧用IGBT12Aと降圧用IGBT12Bを駆動するためのPWMデューティを表す値(%)である。   The step-up / step-down switching control unit 24 converts the PWM voltage command value (pwm_v) into a duty command value (pwm_ref) that is a PWM duty value. This duty command value (pwm_ref) is a value (%) representing a PWM duty for driving the step-up IGBT 12A and the step-down IGBT 12B of the buck-boost converter 10.

ここで、デューティ指令値(pwm_ref)は、昇圧用の値に正の符号を付し、降圧用の値に負の符号を付して昇降圧用の値を区別する。このため、昇降圧切替制御部24は、デューティ指令値(pwm_ref)が正の値である場合は、デューティ指令値(pwm_ref)を昇圧用IGBT12Aに送り、デューティ指令値(pwm_ref)が負の値である場合は、デューティ指令値(pwm_ref)を降圧用IGBT12Bに送る。   Here, in the duty command value (pwm_ref), a positive sign is added to the boosting value, and a negative sign is added to the boosting value to distinguish the step-up / step-down values. Therefore, when the duty command value (pwm_ref) is a positive value, the step-up / step-down switching control unit 24 sends the duty command value (pwm_ref) to the boosting IGBT 12A, and the duty command value (pwm_ref) is a negative value. If there is, the duty command value (pwm_ref) is sent to the step-down IGBT 12B.

図3は、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置に含まれる電圧制御部22の構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the voltage control unit 22 included in the drive control device for the buck-boost converter according to the present embodiment.

電圧制御部22は、加算器101、リミッタ102、比例ゲイン操作量演算部103、リミッタ104、加算器105、リミッタ106、ゲイン設定部107、積分時間操作量演算部108、加算器109、及びリミッタ110を含む。   The voltage control unit 22 includes an adder 101, a limiter 102, a proportional gain operation amount calculation unit 103, a limiter 104, an adder 105, a limiter 106, a gain setting unit 107, an integration time operation amount calculation unit 108, an adder 109, and a limiter. 110 is included.

加算器101は、DCバス目標電圧値(vdc_ref)とDCバス電圧値(vdc_det)との偏差(dev)を算出する。DCバス目標電圧値(vdc_ref)は、図2に示す電圧制御指令生成部21から入力され、DCバス電圧値(vdc_det)は、電圧検出部16Aから符号が反転されて入力される。   The adder 101 calculates a deviation (dev) between the DC bus target voltage value (vdc_ref) and the DC bus voltage value (vdc_det). The DC bus target voltage value (vdc_ref) is input from the voltage control command generator 21 shown in FIG. 2, and the DC bus voltage value (vdc_det) is input from the voltage detector 16A with the sign inverted.

リミッタ102は、加算器101から入力される偏差(dev)を制限する制限特性を有しており、所定の制限値以下に制限して偏差(dev)を出力する。この偏差(dev)は、比例ゲイン操作量演算部103に入力される。   The limiter 102 has a limiting characteristic that limits the deviation (dev) input from the adder 101, and outputs the deviation (dev) by limiting it to a predetermined limit value or less. This deviation (dev) is input to the proportional gain manipulated variable calculation unit 103.

比例ゲイン操作量演算部103は、リミッタ102から入力される偏差(dev)と、ゲイン設定部107から入力される比例ゲイン(P)とを乗じて操作量(vdc_p)を演算する。この操作量(vdc_p)はリミッタ104に入力される。   The proportional gain operation amount calculation unit 103 calculates the operation amount (vdc_p) by multiplying the deviation (dev) input from the limiter 102 and the proportional gain (P) input from the gain setting unit 107. This manipulated variable (vdc_p) is input to the limiter 104.

リミッタ104は、比例ゲイン操作量演算部103から入力される操作量(vdc_p)を制限する制限特性を有しており、所定の制限値以下に制限して操作量(vdc_p)を出力する。リミッタ104を経た操作量(vdc_p)は、加算器105に入力される。   The limiter 104 has a limiting characteristic that limits the operation amount (vdc_p) input from the proportional gain operation amount calculation unit 103, and outputs an operation amount (vdc_p) with a limit equal to or less than a predetermined limit value. The operation amount (vdc_p) that has passed through the limiter 104 is input to the adder 105.

加算器105は、リミッタ104から入力される操作量(vdc_p)と、リミッタ110から入力される操作量(vdc_i)とを加算して電圧制御指令(datl)を出力する。この電圧制御指令(datl)は、リミッタ106に入力される。   The adder 105 adds the operation amount (vdc_p) input from the limiter 104 and the operation amount (vdc_i) input from the limiter 110, and outputs a voltage control command (datl). This voltage control command (datl) is input to the limiter 106.

リミッタ106は、加算器105から入力される電圧制御指令(datl)を制限する制限特性を有しており、所定の制限値以下に制限して電圧制御指令(datl)を出力する。リミッタ106から出力される電圧制御指令(datl)は、電圧制御部22の出力として図2に示すPWM指令算出部23に入力される。   The limiter 106 has a limiting characteristic that limits the voltage control command (datl) input from the adder 105, and outputs a voltage control command (datl) with a limit equal to or less than a predetermined limit value. The voltage control command (datl) output from the limiter 106 is input to the PWM command calculation unit 23 shown in FIG.

ゲイン設定部107は、DCバス電圧値(vdc_det)、バッテリ13の端子間電圧値(vbat_det)、及びPWM電圧指令値(pwm_v)に基づき、比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)の値を設定する。DCバス電圧値(vdc_det)は、電圧検出部16Aから入力され、端子間電圧値(vbat_det)は、電圧検出部14Aから入力される。また、PWM電圧指令値(pwm_v)は、PWM指令算出部23の出力がフィードバックされて入力される。なお、比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)の設定手法については図4を用いて後述する。   The gain setting unit 107 determines the values of the proportional gain (P) and the integral gain (I) based on the DC bus voltage value (vdc_det), the voltage value between terminals of the battery 13 (vbat_det), and the PWM voltage command value (pwm_v). Set. The DC bus voltage value (vdc_det) is input from the voltage detection unit 16A, and the inter-terminal voltage value (vbat_det) is input from the voltage detection unit 14A. Further, the PWM voltage command value (pwm_v) is inputted by feeding back the output of the PWM command calculation unit 23. A method for setting the proportional gain (P) and the integral gain (I) will be described later with reference to FIG.

積分時間操作量演算部108は、リミッタ102から入力される偏差(dev)と、ゲイン設定部107から入力される積分ゲイン(I)とを乗じて微小操作量(Δvdc_i)を演算する。この微小操作量(Δvdc_i)は、積分演算の微小値として加算器109に入力される。   The integration time manipulated variable calculator 108 multiplies the deviation (dev) input from the limiter 102 and the integral gain (I) input from the gain setting unit 107 to calculate a minute manipulated variable (Δvdc_i). The minute manipulated variable (Δvdc_i) is input to the adder 109 as a minute value of the integral calculation.

加算器109は、積分時間操作量演算部108から入力される微小操作量(Δvdc_i)と、リミッタ110から入力される操作量(vdc_i)とを加算して操作量(vdc_i)を算出する。この演算処理は繰り返し実行されるため、リミッタ110から加算器109に入力される操作量(vdc_i)は、前回の演算結果であり、加算器109から出力される操作量(vdc_i)が今回の演算結果となる。この加算処理を繰り返すことにより、PI制御における積分演算が実現される。加算器109から出力される操作量(vdc_i)はリミッタ110に入力される。   The adder 109 adds the minute operation amount (Δvdc_i) input from the integration time operation amount calculation unit 108 and the operation amount (vdc_i) input from the limiter 110 to calculate the operation amount (vdc_i). Since this calculation process is repeatedly executed, the operation amount (vdc_i) input from the limiter 110 to the adder 109 is the previous calculation result, and the operation amount (vdc_i) output from the adder 109 is the current calculation. Result. By repeating this addition processing, integration calculation in PI control is realized. The operation amount (vdc_i) output from the adder 109 is input to the limiter 110.

リミッタ110は、加算器109から入力される操作量(vdc_i)を制限する制限特性を有しており、所定の制限値以下に制限して操作量(vdc_i)を出力する。リミッタ110から出力される操作量(vdc_i)は、加算器105に入力されるとともに、次回の積分演算のために前回値として加算器109に入力される。   The limiter 110 has a limiting characteristic that limits the operation amount (vdc_i) input from the adder 109, and outputs the operation amount (vdc_i) by limiting it to a predetermined limit value or less. The manipulated variable (vdc_i) output from the limiter 110 is input to the adder 105 and also input to the adder 109 as a previous value for the next integration calculation.

図4は、実施の形態1の昇降圧コンバータの駆動制御装置における比例ゲイン及び積分ゲインの設定に用いる特性を示す図である。比例ゲイン及び積分ゲインの設定は、電圧制御部22内のゲイン設定部107によって実行される。   FIG. 4 is a diagram illustrating characteristics used for setting a proportional gain and an integral gain in the drive control device for the buck-boost converter according to the first embodiment. The setting of the proportional gain and the integral gain is executed by the gain setting unit 107 in the voltage control unit 22.

この図4には、比例ゲイン及び積分ゲインの設定に用いる特性を昇降圧コンバータの電流特性とともに示す。電流特性の横軸はPWMデューティ値を表し、比例ゲイン及び積分ゲインの設定特性の横軸はPWM電圧指令値(pwm_v)を表すが、PWM電圧指令値(pwm_v)は昇降圧切替制御部24でPWMデューティ値であるデューティ指令値(pwm_ref)に変換されるため、電流特性と比例ゲイン及び積分ゲインの設定に用いる特性の横軸は実質的に同一である。   FIG. 4 shows the characteristics used for setting the proportional gain and integral gain together with the current characteristics of the buck-boost converter. The horizontal axis of the current characteristic represents the PWM duty value, and the horizontal axis of the setting characteristic of the proportional gain and the integral gain represents the PWM voltage command value (pwm_v). The PWM voltage command value (pwm_v) is Since it is converted to a duty command value (pwm_ref) which is a PWM duty value, the horizontal axis of the current characteristic and the characteristic used for setting the proportional gain and integral gain are substantially the same.

また、横軸において、原点より右側が昇圧側、左側が降圧側となる。昇圧側の変曲点と降圧側の変曲点との間は昇降圧コンバータの電流の不感帯領域である。この電流特性に示すように、実際には不感帯領域内でも微弱な電流は通流するが、不感帯領域よりも右側の領域を放電領域(バッテリ13が放電を行い、DCバス19の電圧値を昇圧する動作領域)、不感帯領域よりも左側の領域を充電領域(DCバス19の電圧値を降圧し、バッテリ13を充電する動作領域)と称す。   On the horizontal axis, the right side from the origin is the boost side, and the left side is the step-down side. Between the inflection point on the step-up side and the inflection point on the step-down side is a dead zone region of the current of the buck-boost converter. As shown in this current characteristic, a weak current actually flows even in the dead zone, but the region on the right side of the dead zone is discharged in the discharge zone (the battery 13 discharges and boosts the voltage value of the DC bus 19). Area on the left side of the dead zone area is referred to as a charging area (an operating area in which the voltage value of the DC bus 19 is stepped down to charge the battery 13).

ゲイン設定部107は、PWM電圧指令値(pwm_v)に応じて比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)を第1ゲインと第2ゲインとで切り替える。   The gain setting unit 107 switches the proportional gain (P) and the integral gain (I) between the first gain and the second gain according to the PWM voltage command value (pwm_v).

具体的には、昇圧側では、PWM電圧指令値(pwm_v)がA1以上であるときは、第1ゲインとして、比例ゲイン(P)をPup1に設定するとともに積分ゲイン(I)をIup1に設定し、PWM電圧指令値(pwm_v)がA2以下であるときは、比例ゲイン(P)をPup2に設定するとともに積分ゲイン(I)をIup2に設定する。Pup2はPup1の数十倍の値をとり、Iup2はIup1の数十倍の値をとる。 Specifically, on the boost side, when the PWM voltage command value (pwm_v) is A1 or more, the proportional gain (P) is set to P up1 and the integral gain (I) is set to I up1 as the first gain. When the PWM voltage command value (pwm_v) is A2 or less, the proportional gain (P) is set to Pup2 and the integral gain (I) is set to Iup2 . P up2 takes a value several tens of times greater than P up1 , and I up2 takes a value several tens of times greater than I up1 .

また、PWM電圧指令値(pwm_v)がA2からA1の間であるときは、PWM電圧指令値(pwm_v)に応じて比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)の値を設定する。図4に示すように、PWM電圧指令値(pwm_v)がA2からA1の間では、比例ゲイン(P)の値は、PWM電圧指令値(pwm_v)に応じて、Pup2とPup1との間で比例配分される値となる。同様に、積分ゲイン(I)は、Iup2とIup1との間で比例配分される値となる。 Further, when the PWM voltage command value (pwm_v) is between A2 and A1, the values of the proportional gain (P) and the integral gain (I) are set according to the PWM voltage command value (pwm_v). As shown in FIG. 4, between PWM voltage instruction value (PWM_V) from the A2 to A1, the value of the proportional gain (P), depending on the PWM voltage instruction value (PWM_V), between the P up2 and P up1 The value is proportionally distributed. Similarly, the integral gain (I) is a value that is proportionally distributed between I up2 and I up1 .

なお、Pup1とIup1は、従来の昇降圧コンバータのようにゲインの変更を行わない場合の比例ゲイン及び積分ゲインと同一の通常値である。これに対して、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置では、PWM電圧指令値(pwm_v)が絶対値で小さい低負荷領域において、第2ゲインとして、比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)の値をPup2及びIup2という大きな値に設定する。 Note that P up1 and I up1 are the same normal values as the proportional gain and the integral gain when the gain is not changed as in the conventional buck-boost converter. In contrast, in the drive control device for the buck-boost converter according to the present embodiment, the proportional gain (P) and the integral gain (integral gain (Pwm_v) are used as the second gain in the low load region where the PWM voltage command value (pwm_v) is small in absolute value. Set the value of I) to large values P up2 and I up2 .

ここで、昇圧側の変曲点を表すPWM電圧指令値(pwm_v)の値は、DCバス電圧値とバッテリ13の端子間電圧値との比によって求められ、図4においてはdutyupは、次式で与えられる。 Here, the value of the PWM voltage instruction value representing the inflection point of the step-up side (PWM_V) is determined by the ratio of the inter-terminal voltage value of the DC bus voltage value and the battery 13, duty Stay up-in Figure 4, the following It is given by the formula.

dutyup=1−(vbat_det)/(vdc_det)
このdutyupを用いると、A1及びA2の値は以下の式で与えられる。
duty up = 1− (vbat_det) / (vdc_det)
Using this duty up , the values of A1 and A2 are given by the following equations.

A1=dutyup1=dutyup×PWMup1={1−(vbat_det)/(vdc_det)}×PWMup1
A2=dutyup2=dutyup×PWMup2={1−(vbat_det)/(vdc_det)}×PWMup2
ここで、PWMup1とPWMup2は、A1とA2の値が不感帯領域内に収まるように決定するための百分率を示す値であり、それぞれ、95〜70%と5〜30%に設定される。すなわち、A1とA2の値は、それぞれ、昇圧側の変曲点を表すdutyupの値の95〜70%と5〜30%の値となる。
A1 = duty up1 = duty up × PWM up1 = {1− (vbat_det) / (vdc_det)} × PWM up1
A2 = duty up2 = duty up × PWM up2 = {1- (vbat_det) / (vdc_det)} × PWM up2
Here, PWM up1 and PWM up2 is a value that indicates the percentage to be determined as the value of A1 and A2 falls dead band region, respectively, is set to 95-70% and 5-30%. That is, the values of A1 and A2 are 95 to 70% and 5 to 30% of the duty up value representing the inflection point on the boost side, respectively.

なお、昇圧側の変曲点を表すdutyupの値は、DCバス電圧値(vdc_det)とバッテリ13の端子間電圧値(vbat_det)の値の変動によって変化する。また、A1、A2の値はdutyupの値に応じて変動するが、不感帯領域内に収まるように予め設定された値A1とA2により、図4に示すように比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)が増大する領域は、常に不感帯領域の中に収まる。このため、不感帯領域よりも外側に位置する放電領域では、比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)は、常に通常値であるPup1及びIup1に設定されるため、放電領域において比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)が増大されることはない。 Note that the duty up value representing the inflection point on the boosting side changes depending on fluctuations in the value of the DC bus voltage value (vdc_det) and the voltage value between terminals of the battery 13 (vbat_det). The values of A1 and A2 vary according to the value of duty up. However, as shown in FIG. 4, the proportional gain (P) and the integral gain are obtained by preset values A1 and A2 so as to be within the dead zone. The region where (I) increases is always within the dead zone region. For this reason, in the discharge region located outside the dead zone region, the proportional gain (P) and the integral gain (I) are always set to the normal values P up1 and I up1 , so the proportional gain ( P) and integral gain (I) are not increased.

同様に、降圧側では、PWM電圧指令値(pwm_v)がB1以下であるときは、第1ゲインとして、比例ゲイン(P)をPdw1に設定するとともに積分ゲイン(I)をIdw1に設定し、PWM電圧指令値(pwm_v)がB2以上であるときは、比例ゲイン(P)をPdw2に設定するとともに積分ゲイン(I)をIdw2に設定する。Pdw2はPdw1の数十倍の値をとり、Idw2はIdw1の数十倍の値をとる。 Similarly, on the step-down side, when the PWM voltage command value (pwm_v) is B1 or less, the proportional gain (P) is set to P dw1 and the integral gain (I) is set to I dw1 as the first gain. When the PWM voltage command value (pwm_v) is B2 or more, the proportional gain (P) is set to P dw2 and the integral gain (I) is set to I dw2 . P dw2 takes a value several tens of times greater than P dw1 , and I dw2 takes a value several tens of times greater than I dw1 .

また、PWM電圧指令値(pwm_v)がB2からB1の間であるときは、PWM電圧指令値(pwm_v)に応じて比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)の値を設定する。図4に示すように、PWM電圧指令値(pwm_v)がB2からB1の間では、比例ゲイン(P)の値は、PWM電圧指令値(pwm_v)に応じて、Pdw2とPdw1との間で比例配分される値となる。同様に、積分ゲイン(I)は、Idw2とIdw1との間で比例配分される値となる。 Further, when the PWM voltage command value (pwm_v) is between B2 and B1, the values of the proportional gain (P) and the integral gain (I) are set according to the PWM voltage command value (pwm_v). As shown in FIG. 4, when the PWM voltage command value (pwm_v) is between B2 and B1, the value of the proportional gain (P) is between P dw2 and P dw1 according to the PWM voltage command value (pwm_v). The value is proportionally distributed. Similarly, the integral gain (I) is a value proportionally distributed between I dw2 and I dw1 .

なお、Pdw1とIdw1は、従来の昇降圧コンバータのようにゲインの変更を行わない場合の比例ゲイン及び積分ゲインと同一の通常値である。これに対して、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置では、PWM電圧指令値(pwm_v)が絶対値で小さい低負荷領域において、第2ゲインとして、比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)の値をPdw2及びIdw2という大きな値に設定する。 P dw1 and I dw1 are the same normal values as the proportional gain and the integral gain when the gain is not changed as in the conventional buck-boost converter. In contrast, in the drive control device for the buck-boost converter according to the present embodiment, the proportional gain (P) and the integral gain (integral gain (Pwm_v) are used as the second gain in the low load region where the PWM voltage command value (pwm_v) is small in absolute value. The value of I) is set to large values such as P dw2 and I dw2 .

また、本実施の形態では、降圧側におけるPdw1、Idw1、Pdw2、Idw2は、昇圧側におけるPup1、Iup1、Pup2、Iup2の各値と同一である。 Further, in the present embodiment, P dw1, I dw1, P dw2, I dw2 in buck side are identical to the values of P up1, I up1, P up2 , I up2 in boost.

ここで、降圧側の変曲点を表すPWM電圧指令値(pwm_v)の値dutydwは、次式で与えられる。 Here, the value duty dw of the PWM voltage command value (pwm_v) representing the inflection point on the step-down side is given by the following equation.

dutydw=−(vbat_det)/(vdc_det)
このため、dutydwを用いると、B1及びB2の値は以下の式で与えられる。
duty dw = − (vbat_det) / (vdc_det)
For this reason, when duty dw is used, the values of B1 and B2 are given by the following equations.

B1=dutydw1=dutydw×PWMdw1=−(vbat_det)/(vdc_det)×PWMdw1
B2=dutydw2=dutydw×PWMdw2=−(vbat_det)/(vdc_det)}×PWMdw2
ここで、PWMdw1とPWMdw2は、B1とB2の値が不感帯領域内に収まるように決定するための百分率を示す値であり、それぞれ、95〜70%と5〜30%に設定される。すなわち、B1とB2の値は、それぞれ、降圧側の変曲点を表すdutydwの値の95〜70%と5〜30%の値となる。
B1 = duty dw1 = duty dw × PWM dw1 = − (vbat_det) / (vdc_det) × PWM dw1
B2 = duty dw2 = duty dw x PWM dw2 =-(vbat_det) / (vdc_det)} x PWM dw2
Here, PWM dw1 and PWM dw2 are values indicating percentages for determining the values of B1 and B2 to be within the dead zone region, and are set to 95 to 70% and 5 to 30%, respectively. That is, the values of B1 and B2 are 95 to 70% and 5 to 30% of the value of duty dw representing the inflection point on the step-down side, respectively.

なお、降圧側の変曲点を表すdutydwの値は、DCバス電圧値(vdc_det)とバッテリ13の端子間電圧値(vbat_det)の値の変動によって変化するが、B1、B2の値はdutydwの値に応じて変動するため、図4に示すように比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)が増大する領域は、常に不感帯領域の中に収まる。このため、不感帯領域よりも外側に位置する充電領域では、比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)は、常に通常値であるPdw1及びIdw1に設定されるため、充電領域において比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)が増大されることはない。 Note that the value of the duty dw representing the inflection point on the step-down side varies depending on the fluctuation of the DC bus voltage value (vdc_det) and the voltage value between the terminals of the battery 13 (vbat_det), but the values of B1 and B2 Since it fluctuates according to the value of dw , the region where the proportional gain (P) and integral gain (I) increase as shown in FIG. 4 is always within the dead zone region. For this reason, in the charging region located outside the dead zone region, the proportional gain (P) and the integral gain (I) are always set to the normal values P dw1 and I dw1. P) and integral gain (I) are not increased.

このように、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置によれば、PWMデューティ値に対して電流の応答性が低下する不感帯領域内の充放電の切り替え領域付近では、比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)を増大するので、不感帯領域における応答性を向上させることができる。   Thus, according to the drive control device for the buck-boost converter of the present embodiment, in the vicinity of the charge / discharge switching region in the dead zone where the current response to the PWM duty value decreases, the proportional gain (P) Since the integral gain (I) is increased, the responsiveness in the dead zone can be improved.

また、不感帯領域の外側にある放電領域及び充電領域では、比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)は通常値に設定されるので、放電領域及び充電領域における良好な制御性を確保することができる。   Further, in the discharge region and the charge region outside the dead zone region, the proportional gain (P) and the integral gain (I) are set to normal values, so that it is possible to ensure good controllability in the discharge region and the charge region. it can.

従来は、不感帯領域内でDCバス電圧が変動すると、DCバスからモータ等の負荷に供給される電圧も変動するため、負荷を正確に制御しにくくなるという課題があった。   Conventionally, when the DC bus voltage fluctuates in the dead zone region, the voltage supplied from the DC bus to a load such as a motor also fluctuates, which makes it difficult to accurately control the load.

また、このような不感帯領域内における応答性を向上させるためにPI制御のゲインを増大させると、不感帯領域以外の充電領域及び放電領域ではゲインが高すぎるため、DCバス電圧値が発振してしまい、制御性が低下するという課題があった。   In addition, if the gain of PI control is increased in order to improve the response in such a dead zone, the DC bus voltage value oscillates because the gain is too high in the charge zone and the discharge zone other than the dead zone. There was a problem that the controllability was lowered.

しかしながら、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置によれば、PWMデューティ値に対して電流の応答性が低下する不感帯領域内だけで比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)を増大するので、不感帯領域における応答性を向上させることができる。   However, according to the drive control device for the buck-boost converter of the present embodiment, the proportional gain (P) and the integral gain (I) are increased only in the dead zone where the current responsiveness decreases with respect to the PWM duty value. Therefore, the responsiveness in the dead zone region can be improved.

また、図4に示すように、特に低負荷領域(PWM電圧指令値(pwm_v)が絶対値で小さい領域)で比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)の値を大きく設定しているので、低負荷領域における応答性を飛躍的に向上させることができる。   Further, as shown in FIG. 4, the values of the proportional gain (P) and the integral gain (I) are set to be large especially in the low load region (the region where the PWM voltage command value (pwm_v) is small in absolute value). The responsiveness in the low load region can be greatly improved.

また、同時に、放電領域及び充電領域における良好な制御性を確保することができる。   At the same time, good controllability in the discharge region and the charge region can be ensured.

この結果、昇圧動作と降圧動作の切替点付近の低電流領域における電流の応答性を向上させることができ、これによりDCバス電圧値(vdc_det)を大きく変動させることなく一定の範囲内に保持することができる。   As a result, the current responsiveness in the low current region near the switching point between the step-up operation and the step-down operation can be improved, and thereby the DC bus voltage value (vdc_det) can be held within a certain range without greatly fluctuating. be able to.

以上のように、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置によれば、昇圧動作と降圧動作の切替点付近における低電流領域での電流応答性を改善し、これによりDCバス19の電圧値を一定の範囲内に保持し、過電圧による負荷のドライバの損傷を抑制でき、負荷の制御性を良好な状態に保持することができる。   As described above, according to the buck-boost converter drive control device of the present embodiment, the current response in the low current region in the vicinity of the switching point between the step-up operation and the step-down operation is improved, whereby the voltage of the DC bus 19 is improved. The value can be kept within a certain range, damage to the driver of the load due to overvoltage can be suppressed, and the controllability of the load can be kept in a good state.

以上では、図4に示すように、PWM電圧指令値(pwm_v)がA2からA1の間とB2からB1の間とにおいて、比例ゲイン(P)及び積分ゲイン(I)が線形的に比例配分される特性を用いる形態について説明したが、線形的に比例配分される特性に限定されるものではなく、曲線的に変化する特性やステップ状に変化する特性であってもよい。   In the above, as shown in FIG. 4, the proportional gain (P) and the integral gain (I) are linearly proportionally distributed when the PWM voltage command value (pwm_v) is between A2 and A1 and between B2 and B1. However, the present invention is not limited to the linearly proportional characteristic, but may be a characteristic that changes in a curved line or a characteristic that changes in a step shape.

また、以上では、昇圧側におけるPup1、Iup1、Pup2、Iup2は、降圧側におけるPdw1、Idw1、Pdw2、Idw2の各値と同一である形態について説明したが、昇圧側と降圧側で異なる値を用いてもよい。 In the above, P up1, I up1, P up2, I up2 in boost has been described P dw1, I dw1, P dw2 , form is the same as the value of I dw2 in buck side, boost Different values may be used on the step-down side.

以上では、出力端子16に直流駆動のモータ15を直接接続する形態について説明したが、これに代えて、出力端子16にインバータを介して交流駆動されるモータを接続してもよい。   In the above description, the DC drive motor 15 is directly connected to the output terminal 16, but instead, an AC drive motor may be connected to the output terminal 16 via an inverter.

なお、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置の制御部は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。   The controller of the drive control device for the buck-boost converter according to the present embodiment can be realized by either an electronic circuit or an arithmetic processing device.

また、以上では、PI制御を用いる形態について説明したが、制御方式はPI制御方式に限られるものではなく、ヒステリシス制御、ロバスト制御、適応制御、比例制御、積分制御、ゲインスケジューリング制御、又は、スライディングモード制御であってもよい。   In the above, the mode using PI control has been described. However, the control method is not limited to the PI control method, and hysteresis control, robust control, adaptive control, proportional control, integral control, gain scheduling control, or sliding Mode control may be used.

以上、本発明の例示的な実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。   As mentioned above, although the drive control apparatus of the step-up / step-down converter according to the exemplary embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and from the claims. Various modifications and changes can be made without departing.

本実施の形態の昇降圧コンバータの回路構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the circuit structure of the buck-boost converter of this Embodiment. 本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置の回路構成を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the circuit structure of the drive control apparatus of the buck-boost converter of this Embodiment. 本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置に含まれる電圧制御部22の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the voltage control part 22 contained in the drive control apparatus of the buck-boost converter of this Embodiment. 実施の形態1の昇降圧コンバータの駆動制御装置における比例ゲイン及び積分ゲインの設定に用いる特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic used for the setting of the proportional gain and integral gain in the drive control apparatus of the buck-boost converter of Embodiment 1. FIG. 従来の昇降圧コンバータの駆動制御装置におけるPWMデューティに対する電流の変化量を表す図である。It is a figure showing the variation | change_quantity of the electric current with respect to the PWM duty in the drive control apparatus of the conventional step-up / step-down converter.

符号の説明Explanation of symbols

10 昇降圧コンバータ
11 リアクトル
12A 昇圧用IGBT
12B 降圧用IGBT
13 バッテリ
14 電源接続端子
15 モータ
16 出力端子
17 コンデンサ
18 リアクトル電流検出部
19 DCバス
20 駆動制御部
21 電圧制御指令生成部
22 電圧制御部
23 PWM指令算出部
24 昇降圧切替制御部
101 加算器
102 リミッタ
103 比例ゲイン操作量演算部
104 リミッタ
105 加算器
106 リミッタ
107 ゲイン設定部
108 積分時間操作量演算部
109 加算器
110 リミッタ
10 Buck-Boost Converter 11 Reactor 12A Boost IGBT
12B IGBT for step-down
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Battery 14 Power supply terminal 15 Motor 16 Output terminal 17 Capacitor 18 Reactor current detection part 19 DC bus 20 Drive control part 21 Voltage control command generation part 22 Voltage control part 23 PWM command calculation part 24 Buck-boost switching control part 101 Adder 102 Limiter 103 Proportional gain operation amount calculation unit 104 Limiter 105 Adder 106 Limiter 107 Gain setting unit 108 Integration time operation amount calculation unit 109 Adder 110 Limiter

Claims (7)

蓄電器と、力行運転及び回生運転の双方を行う負荷との間に接続され、前記蓄電器の充放電制御を行う昇降圧コンバータの駆動制御装置であって、
前記負荷と前記昇降圧コンバータとの間のDCバスの電圧値と目標電圧値との偏差に基づくPI制御により、前記昇降圧コンバータを駆動するためのPWMデューティ値を演算するPWMデューティ演算部と、
該演算されたPWMデューティ値に対応して、第1及び第2ゲインを切り替えて設定するゲイン設定部と
を含む、昇降圧コンバータの駆動制御装置。
A drive control device for a step-up / down converter connected between a capacitor and a load that performs both power running operation and regenerative operation, and performs charge / discharge control of the capacitor,
A PWM duty calculator for calculating a PWM duty value for driving the buck-boost converter by PI control based on a deviation between a voltage value of a DC bus between the load and the buck-boost converter and a target voltage value;
A drive controller for a step-up / down converter, comprising: a gain setting unit that switches and sets the first and second gains corresponding to the calculated PWM duty value.
前記第1ゲインは充電領域又は放電領域で設定され、前記第2ゲインは充放電の切替領域近傍で設定される、請求項1に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。   The step-up / down converter drive control device according to claim 1, wherein the first gain is set in a charge region or a discharge region, and the second gain is set in the vicinity of a charge / discharge switching region. 前記昇降圧コンバータのPWMデューティ値に対する電流値の特性における昇圧側の変曲点と降圧側の変曲点との間の領域は、前記PWMデューティ値に対する電流値の不感帯領域であり、
前記ゲイン設定部は、前記不感帯領域のうちの昇圧側又は降圧側の領域において、比例ゲイン又は積分ゲインを前記第2ゲインに設定する、請求項1又は2に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。
A region between the inflection point on the boost side and the inflection point on the step-down side in the current value characteristic with respect to the PWM duty value of the buck-boost converter is a dead zone region of the current value with respect to the PWM duty value,
3. The drive control device for a step-up / down converter according to claim 1, wherein the gain setting unit sets a proportional gain or an integral gain to the second gain in a step-up or step-down region in the dead zone region. .
前記ゲイン設定部は、前記PWMデューティ値が絶対値で第1PWMデューティ値以上の場合に比例ゲイン又は積分ゲイン前記第1ゲインに設定するとともに、前記PWMデューティ値が絶対値で第2PWMデューティ値以下の場合に比例ゲイン又は積分ゲイン前記第2ゲインに設定するように構成されており、
前記第1PWMデューティ値と前記第2PWMデューティ値の間の領域では、比例ゲイン又は積分ゲインを前記第1ゲインと前記第2ゲインとの中間値に設定する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。
The gain setting unit is configured with PWM duty value is set the proportional gain or integral gain in the case of more than the 1PWM duty value in absolute value to the first gain, the PWM duty value is less the 2PWM duty value with an absolute value is configured to set the second gain proportional gain or integral gain in the case of,
Wherein in the region between the first 1PWM duty value and the second 2PWM duty value, setting the proportional gain or integral gain to an intermediate value between the first gain and the second gain, any one of claims 1 to 3 The drive control device of the step-up / step-down converter described in 1.
前記中間値は、前記PWMデューティ値に応じて、段階的な値に設定される、請求項4に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。   The step-up / down converter drive control device according to claim 4, wherein the intermediate value is set to a stepwise value in accordance with the PWM duty value. 前記中間値は、前記PWMデューティ値に応じて、前記第1ゲインと前記第2ゲインとの間で連続的に変化するように設定される、請求項4に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。   5. The drive control device for a step-up / down converter according to claim 4, wherein the intermediate value is set so as to continuously change between the first gain and the second gain in accordance with the PWM duty value. . 前記ゲイン設定部による比例ゲイン又は積分ゲインの設定は、昇圧側及び降圧側の両方において行われる、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。 The step-up / down converter drive control apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the setting of the proportional gain or the integral gain by the gain setting unit is performed on both the boost side and the step-down side.
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