JP6210024B2 - スイッチング制御装置 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1に開示されたスイッチング制御装置は、直流電圧変換器である昇圧コンバータと、電力変換器であるインバータとのスイッチング素子の切替タイミングが重なる場合、インバータの切替タイミングを所定のインバータ遮蔽期間(切替禁止期間)の終了時点に遅らせるように補正する。
ここで、直流電圧変換器は、電気エネルギを蓄積且つ放出可能なリアクトル、及び、リアクトルに接続される少なくとも一つのスイッチング素子を有し、スイッチング素子をオンオフさせることで、直流電源からリアクトルに入力される入力電圧(VL)を出力電圧(VH)に変換する。
電力変換器は、高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子からなる複数のスイッチング素子対を有し、対をなすスイッチング素子を交互にオンオフさせることで、直流電圧変換器が出力した直流電力を交流電力に変換して負荷に出力する。
直流電圧変換器制御回路は、直流電圧変換器の出力電圧に対する指令電圧(VHcom)に応じて直流電圧変換器の制御量を演算する。
直流電圧変換器駆動回路は、直流電圧変換器制御回路が演算した直流電圧変換器の制御量に従って、直流電圧変換器のスイッチング素子を動作させる。
電力変換器制御回路は、負荷の要求出力に応じて電力変換器の制御量を演算する。
電力変換器駆動回路は、電力変換器制御回路が演算した電力変換器の制御量に従って、電力変換器のスイッチング素子対を動作させる。
ここで、切替禁止期間の幅は、想定されるサージ電圧の大きさや各スイッチング素子の特性ばらつきを考慮し、サージ電圧が各スイッチング素子に影響を及ぼさない程度に減衰する時間を確保するように設定される。
切替補正手段は、さらに、第1の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングである「第2の補正対象の切替タイミング(tsw2)」について、第1の補正対象の切替タイミングの補正量に応じて、第2の補正対象の切替タイミングを補正する。
毎回の切替タイミングに先立って直後の切替タイミングの補正量を決定する構成では、第2の補正対象の切替タイミングを「今回の補正対象の切替タイミング」として、前回の切替タイミングである第1の補正対象の切替タイミングの補正量を参照して、第2の補正対象の切替タイミングの補正量を決定する。
他方の構成では、今回、第1の補正対象の切替タイミングを切替禁止期間外に補正すると同時に、第1の補正対象の切替タイミングの補正量を反映して、次回の切替タイミングである第2の補正対象の切替タイミングの補正量を決定する。
直流電圧変換器切替補正手段は、直流電圧変換器のスイッチング素子の切替タイミングが直流電圧変換器切替禁止期間内に入ると予測される場合、当該切替タイミングを「第1の補正対象の切替タイミング」とする。
電力変換器切替補正手段は、電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングが電力変換器切替禁止期間内に入ると予測される場合、当該切替タイミングを「第1の補正対象の切替タイミング」とする。
詳しくは、第2の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングを第3の補正対象の切替タイミング(tsw3)とし、第1の補正対象の切替タイミングの一回前の切替タイミングである「基準時(t0)」から、補正後の第1の切替タイミング(tsw1’)、補正後の第2の切替タイミング(tsw2’)、及び、補正後の第3の切替タイミング(tsw3’)までの時間をそれぞれ補正後第1時間(T1)、補正後第2時間(T2)、及び補正後第3時間(T3)とする。そして、直流電圧変換器切替補正手段は、「基準時からキャリア周期2周期の期間における直流電圧変換器の出力電圧を一定とするように」、補正後第2時間及び補正後第3時間を算出する。
よって、直流電圧変換器及び電力変換器における重畳サージの発生を回避しつつ、昇圧等の直流電圧変換制御や負荷の駆動制御を安定させることができる。
本発明の実施形態のスイッチング制御装置は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として用いられるモータジェネレータを駆動する駆動システムに適用される。このモータジェネレータ駆動システムは、バッテリの電源電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに出力するインバータとを含む。
第1〜第5実施形態のスイッチング制御装置に共通の構成及び作用について、図1〜図4を参照して説明する。
図1に示すように、「負荷駆動システム」としてのモータジェネレータ駆動システム1は、「直流電源」としてのバッテリ15、「直流電圧変換器」としての昇圧コンバータ20、「電力変換器」としてのインバータ30、「負荷」としてのモータジェネレータ4(図中「MG」と示す)、及び、スイッチング制御装置50等を含む。
バッテリ15は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の充放電可能な蓄電装置によって構成される直流電源である。この他、電気二重層キャパシタ等を直流電源として用いてもよい。
リアクトル21は、インダクタンスLを有しており、電流ILの変化に伴って誘起電圧が発生し、電気エネルギが蓄積される。
このように本実施形態の昇圧駆動部22は、「スイッチング素子対」として構成されている。ただし、本発明の他の実施形態の昇圧駆動部は、対をなさない一つ以上のスイッチング素子で構成されてもよい。
高電位側スイッチング素子23がオンで低電位側スイッチング素子24がオフのとき、リアクトル21に蓄積されたエネルギが放出されることにより、バッテリ入力電圧VLに誘起電圧が重畳され昇圧された出力電圧VHが平滑コンデンサ25に充電される。
各相の上下アームのスイッチング素子31〜36は、インバータ駆動回路64からのインバータ駆動信号Si(図3参照)に従って、交互に、かつ相補的にオンオフ動作する。
スイッチング制御装置50は、マイコン等により構成され、内部にはいずれも図示しないCPU、ROM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。スイッチング制御装置50は、予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。
スイッチング制御装置50には、上位の車両制御回路等から指令されたモータジェネレータ4に対する指令トルクtrq*、モータジェネレータ4の電気角θ及び電気角速度ωが入力される。なお、電気角速度ω[rad/s]は、スイッチング制御装置50内部で算出されてもよく、さらに回転数N[rpm]に換算されてもよい。
以下、本明細書では、高電位側スイッチング素子23のスイッチング周期に対するオン時間比率(オンデューティ)の指令値を「duty」と定義する。デッドタイムを無視すれば、低電位側スイッチング素子24のオンデューティは、高電位側スイッチング素子23のオフデューティに一致し、「1−duty」に相当する。なお、「duty」は一般に[%]単位で用いられる場合もあるが、本明細書では、dutyを「0以上1以下の無次元数」として定義する。
以下、本明細書では、各相の高電位側スイッチング素子31、32、33のオンデューティの指令値を「duty」と定義する。デッドタイムを無視すれば、各相の低電位側スイッチング素子34、35、36のオンデューティは、対応する高電位側スイッチング素子のdutyに対して「1−duty」に相当する。
指令電圧生成部511は、指令トルクtrq*及び電気角速度ωに基づいて指令電圧VHcomを演算する。フィードバック演算部512は、指令電圧VHcomと出力電圧VHとの偏差をゼロに収束させるように、PI演算により、dutyのフィードバック項dfbを演算する。フィードフォワード演算部513は、dutyのフィードフォワード項dffを演算する。昇圧コンバータ制御回路51は、フィードバック項dfbとフィードフォワード項dffとを加算したdutyを出力する。
図3のタイムチャートは、インバータ30のいずれかの相の高電位側スイッチング素子の駆動信号Siと、昇圧コンバータ20の高電位側スイッチング素子23の駆動信号Scとの関係を示す。詳しくは、図の上から順に、インバータキャリアCi、インバータ駆動信号Si、コンバータキャリアCc及びコンバータ駆動信号Scを示している。
以上の図3についての注意事項は、以下のタイムチャートについても同様とする。
回避期間δは、想定されるサージ電圧の大きさや各スイッチング素子の特性ばらつきを考慮し、サージ電圧が各スイッチング素子に影響を及ぼさない程度に減衰する時間を確保するように設定される。そして、昇圧コンバータの切替タイミングが切替禁止期間Pp内に入ると予測される場合、予め切替タイミングtsw1を切替禁止期間Ppの外に補正することが求められる。
例えば、コンバータキャリアCcの谷のタイミングtc0に昇圧コンバータ20の制御演算がされると、制御演算の完了時tc*において、次回の切替タイミングが切替禁止期間Pp内に入るか否か判断し、切替タイミングが切替禁止期間Pp内に入ると予測される場合、補正処理を実行する。
昇圧コンバータ駆動回路54は、duty(補正後)とキャリアCcとを比較し、駆動信号Sc(ScA、ScB)を昇圧駆動部22に出力する。
図4の補正処理開始タイミングtc*にて、次回の駆動信号Scの立上がりタイミングは、切替禁止期間Ppに入ると予測され、第1の補正対象の切替タイミングtsw1とされる。
特許文献1の従来技術では、重畳サージを回避するために第1の補正対象の切替タイミングtsw1を補正することにより、補正前後の期間を通じて、平均dutyや昇圧電圧が不連続に変化する等の出力変動が発生する場合がある。その結果、負荷であるモータジェネレータ40の駆動が不安定になり、ドライバビリティの低下を招くおそれがある。
したがって、各実施形態の「切替タイミング補正処理」は、少なくとも二段階の補正を含む。以下、切替タイミング補正処理の具体的な構成について、実施形態毎に説明する。
次に、第1実施形態の切替タイミング補正処理について、図5の詳細ブロック図、図6のタイムチャート、及び、図7のフローチャートを参照して説明する。
図5に示すように、昇圧コンバータ切替補正手段53は、前回値参照部530及びSW(スイッチング)補正部535を含む。図5における「補正量」は、dutyについての補正量を意味する。
SW補正部535は、前回値参照部530が出力したduty_tmp、及び、切替禁止期間算出手段52が算出した切替禁止期間Ppが入力され、補正対象の切替タイミングを所望のタイミングに補正すべくduty(補正後)を出力する。duty_tmp及びduty(補正後)は、減算器533にフィードバックされ、その差分が「今回補正量」として算出される。
以下、「演算I」は、第1の補正対象の切替タイミングtsw1についての補正演算をいう。演算Iは、第1の補正対象の切替タイミングtsw1の直前のコンバータキャリアCcの谷のタイミングtc1の前の演算開始タイミングtc*Iに実行される。
また、「演算II」は、第2の補正対象の切替タイミングtsw2についての補正演算をいう。演算IIは、第1の補正対象の切替タイミングtsw1の直後、且つ、第2の補正対象の切替タイミングtsw2の直前のコンバータキャリアCcの山のタイミングtc2の前の演算開始タイミングtc*IIに実行される。
なお、第2実施形態等では、第3の補正対象の切替タイミングtsw3についての補正演算を「演算III」といい、第2の補正対象の切替タイミングtsw2の直後のコンバータキャリアCcの谷のタイミングtc3の前の演算開始タイミングtc*III(図6では括弧で示す)に実行される。
また、第1の補正対象の切替タイミングの前の切替タイミングをt0、切替タイミングt0から4回後の切替タイミングをt4とし、t0からt4までのコンバータキャリア2周期(2T)におけるオンデューティの平均を「平均duty」という。補正前では、平均dutyは当然に「0.5」である。
IL_est[A]:リアクトル電流(推定値)
Nm[1/s] :モータジェネレータ4の回転数
trq[V・A・s]:モータジェネレータ4のトルク
L[V・s/A] :リアクトル21のインダクタンス
Toff[s]:高電位側スイッチング素子23のオフ時間(=低電位側スイッチング素子24のオン時間)
S11では、遅延素子531にて、前回の演算Iでの「今回補正量」[0.6−0.5=+0.1]を、演算IIでの「前回補正量」[+0.1]に変更する。
S12では、減算器532にて、duty(補正前)から前回補正量を減算してduty_tmp[0.5−0.1=0.4]を算出する。
duty(補正後)がduty_tmpに等しい場合は、「今回補正量」は0となる。すなわち、今回の演算IIで演算Iの補償を終了し、次回(演算III)への持ち越しが無いことを意味する。
したがって、第1の補正によって生じる出力変動を打ち消し、昇圧制御を安定させることができる。
本発明の第2実施形態による切替タイミング補正処理について、図8のタイムチャートを参照して説明する。第2実施形態では、演算IIにて、演算Iによる補正後の第2の補正対象の切替タイミングtsw2’が切替禁止期間Pp内に入ると予測される場合、再補正を行う。第2実施形態以下の「補正量」は、タイミングについての補正量を意味する。
なお、第2実施形態に関するフローチャートは、第3実施形態の図10の中で示す。
しかし、演算開始タイミングtc*IIにおいて切替タイミングtsw2’が切替禁止期間Pp2内に入ると予測されるため、演算IIでは、切替タイミングtsw2’を切替禁止期間Pp2の前のタイミングtsw2' 'に補正量−Δ2だけ再補正する。再補正された切替タイミングtsw2' 'は、補正前の第2の補正対象の切替タイミングtsw2に対して、(+Δ1−Δ2)のタイミングとなる。
また、第3の補正対象の切替タイミングtsw3まで含めて補正量を補償することで、第1実施形態と同様に、第1の補正によって生じる出力変動を打ち消し、昇圧制御を安定させることができる。
本発明の第3実施形態による補正方向修正処理について、図9のタイムチャート、及び、図10のフローチャートを参照して説明する。
図9の演算IIで、第2の補正対象の切替タイミングtsw2を切替禁止期間Pp2の前のタイミングtsw2' 'とするように補正量−Δ2を「仮算出する」ところまでは第2実施形態の図8と同様である。
また別の例では、今回の切替タイミングが立下がりタイミングであり、前回の切替タイミングが立上がりタイミングである場合、前回の補正後の立上がりタイミングから、今回仮算出した補正後の立下がりタイミングまでのスイッチング素子のオン時間を評価対象とする。そして、評価対象となるオン時間が所定の時間下限値α未満の場合、或いは、所定の時間上限値βを超える場合を想定する。
逆に、高電位側スイッチング素子23のオフ時間が上限値βより長いか、オン時間が下限値αより短い場合、低電位側スイッチング素子24の連続通電時間が許容範囲を超え、過電流により発熱するおそれがある。
こうして第2の補正対象の切替タイミングtsw2が再々補正後の切替タイミングtsw2' ' 'に補正されると、演算IIIでは、第2実施形態と同様に、t0〜t4の期間における平均dutyを一定とするように、第3の補正対象の切替タイミングtsw3を補正量+Δ2だけ遅らせた切替タイミングtsw3' 'に補正する。
S10(図7で定義済み)では、前回、すなわち第1の補正対象の切替タイミングtsw1の補正量を補償するように、今回、すなわち第2の補正対象の切替タイミングtsw2の補正量を演算する。
S21では、第1の補正対象の切替タイミングtsw1の補正量に応じて補正した第2の補正対象の切替タイミングtsw2’が切替禁止期間Pp2内に入るか否か判定する。切替タイミングtsw2’が切替禁止期間Pp2内に入ると予測される場合(S21:YES)、S22にて切替タイミングtsw2’を切替禁止期間Pp2外の切替タイミングtsw2''に再補正した後、S31に進む。切替タイミングtsw2’が切替禁止期間Pp2内に入らない場合、(S21:NO)、ルーチンを終了する。
一方、S31にて、評価対象とするオン時間又はオフ時間が時間下限値α以上、時間上限値β以下の範囲にあるとき(S31:NO)、仮算出した補正量を確定する。
このように第3実施形態では、過電流によるスイッチング素子23、24の発熱を防止しつつ、第1の補正によって生じる出力変動を打ち消し、昇圧制御を安定させることができる。
本発明の第4実施形態による補正量リセット処理について、図11、図12のタイムチャート、及び、図13のフローチャートを参照して説明する。
図11の演算IIで、第2の補正対象の切替タイミングtsw2を補正量−Δ2だけ補正し、さらに、演算IIIで、平均dutyを一定とするように第3の補正対象の切替タイミングtsw3についての補正量−Δ2を「仮算出する」ところまでは第2実施形態の図8と同様である。
図11の例では、演算IIIで仮算出された第3の補正対象の切替タイミングtsw3の補正量(−Δ2)が補正量下限値Δaよりも小さいため、補正量を0に設定している。
昇圧コンバータ20のPWM制御におけるdutyの上下限値は、回路定数や昇圧比等に応じて、昇圧制御が成立する値を算出することができる。
図12(a)に示すように、duty上限値とduty(補正前)との差に応じて、コンバータキャリアCcの山のタイミングの前では、立下がりタイミングtsw_dnを最も遅らせることができる補正量上限値Δbが決まり、山のタイミングの後では、立上がりタイミングtsw_upを最も早めることができる補正量下限値Δaが決まる。
同様に図12(b)に示すように、duty(補正前)とduty下限値との差に応じて、コンバータキャリアCcの谷のタイミングの前では、立上がりタイミングtsw_upを最も遅らせることができる補正量上限値Δbが決まり、谷のタイミングの後では、立下がりタイミングtsw_dnを最も早めることができる補正量下限値Δaが決まる。
S10(演算II)では、前々回、すなわち第1の補正対象の切替タイミングtsw1の補正量を補償するように、前回、すなわち第2の補正対象の切替タイミングtsw2の補正量を演算する。
S41では、仮算出した負の補正量が補正量下限値Δaより小さいか、又は、仮算出した正の補正量が補正量上限値Δbより大きいか判定する。
S41でYESのとき、S42にて補正量を0に設定(リセット)する。一方、S41でNOのとき、その補正量が確定され、第3の補正対象の切替タイミングtsw3が補正される。
本発明の第5実施形態による切替タイミング補正処理について、図14のタイムチャートを参照して説明する。上記第1〜第4実施形態の切替タイミング補正処理がいずれも、第1の補正対象の切替タイミングtsw1の補正によって生じたdutyの変化を補償し「平均dutyを一定にする」という基本思想に立脚しているのに対し、この第5実施形態は、「昇圧後の出力電圧VHを一定にする」という思想に基づくものである。
リアクトル電流IL減少時の傾き=(VL−VH)/L ・・・(2.1)
リアクトル電流IL増加時の傾き=VL/L ・・・(2.2)
図14に示す演算開始タイミングtc*IIにおいて、コンバータキャリアCcのキャリア周期T、リアクトル21のインダクタンスL、昇圧コンバータ20の入力電圧VL、出力電圧VH、負荷電流Im、リアクトル電流I0、I1、及び、補正後第1時間τ1は、定数又は既知の変数として扱う。
一方、演算開始タイミングtc*IIにおいて、未来の切替タイミングtsw2’、tsw3’におけるリアクトル電流I2、I3、補正後第2時間τ2、及び補正後第3時間τ3は未知の値である。
次に、インバータ30の切替タイミングを補正する第6実施形態について、図15の全体構成図、及び、図16のタイムチャートを参照して説明する。
図15に示すスイッチング制御装置60は、図1の昇圧コンバータ切替補正手段53に代えて、「電力変換器切替補正手段」としてのインバータ切替補正手段63を有しており、昇圧コンバータに関する制御ブロックとインバータに関する制御ブロックとの構成が図1の構成と逆になっている。
dutyがキャリアCiを上回るとき、インバータ駆動信号Siはオン状態となり、dutyがキャリアCiを下回るとき、インバータ駆動信号Siはオフ状態となる。
(ア)本発明の「直流電圧変換器」は、入力電圧を昇圧する昇圧コンバータに限らず、入力電圧を降圧する降圧コンバータでもよい。また、昇降圧コンバータは、上下アームのスイッチング素子対を含むものに限らず、少なくとも一つのスイッチング素子を含むものであればよい。
昇圧コンバータにおいて指令電圧VHcomを算出する方法として、指令電圧生成部で指令トルクtrq*及び電気角速度ωに基づいて算出する方法(図2参照)以外の方法を用いてもよい。例えば、「インバータ制御でのdq軸電圧Vd、Vqから指令電圧VHcomを算出する」、「車両の状態(例えばエンジン始動時)に応じて上位ECUから指令電圧VHcomを指令する」、公知技術の転用等が考えられる。
しかし、スイッチング素子の駆動信号を生成する方法はこれに限らない。何らかの方法でオンオフの切替タイミングを制御可能なスイッチング制御装置であれば、本発明による切替タイミング補正処理を適用することができる。
また、キャリアを用いる実施形態において、キャリアは三角波でなく鋸波でもよい。
[1]第2の補正対象の切替タイミングtsw2を「今回」の補正対象の切替タイミングとして、その直前に補正量を決定する構成であり、前回の切替タイミングである第1の補正対象の切替タイミングtsw1の補正量を参照して、第2の補正対象の切替タイミングtsw2の補正量を決定する。上記第1〜第4実施形態に相当する。第3の補正対象の切替タイミングtsw3に対する補正の演算時期についても同様に考えることができる。
第1〜第4実施形態の変形例として、次回のdutyを予め推定演算して切替禁止期間Ppを算出すれば、第1の補正対象の切替タイミングtsw1を補正する時点で、第2の補正対象の切替タイミングtsw2の補正演算を同時に実施することも可能である。
なお、上記第5実施形態では、演算開始タイミングtc*IIにおいて、第2、第3の補正対象の切替タイミングtsw2、tsw3に対する補正を同時に演算する。
さらに、切替タイミングは、時間軸上で定義する方法の他、モータジェネレータ4の電気角で定義してもよい。
(キ)負荷としての回転機等は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として用いられるものに限らず、車両の補機用や、車両以外の電車、昇降機、一般機械等に用いられるものであってもよい。少なくともサージ電圧の重畳が問題となる可能性があるシステムに対し、本発明のスイッチング制御装置は有効に適用される。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
15・・・バッテリ(直流電源)、
20・・・昇圧コンバータ(直流電圧変換器)、
21・・・リアクトル、
23、31、32、33・・・高電位側スイッチング素子、
24、34、35、36・・・低電位側スイッチング素子、
30・・・インバータ(電力変換器)、
4 ・・・モータジェネレータ(負荷)、
50、60・・・スイッチング制御装置、
51・・・昇圧コンバータ制御回路(直流電圧変換器制御回路)、
52・・・切替禁止期間算出手段、
53・・・昇圧コンバータ切替補正手段(直流電圧変換器切替補正手段)、
54・・・昇圧コンバータ駆動回路(直流電圧変換器駆動回路)、
61・・・インバータ制御回路(電力変換器制御回路)、
62・・・切替禁止期間算出手段、
63・・・インバータ切替補正手段(電力変換器切替補正手段)、
64・・・インバータ駆動回路(電力変換器駆動回路)。
Claims (5)
- 電気エネルギを蓄積且つ放出可能なリアクトル(21)、及び、前記リアクトルに接続される少なくとも一つのスイッチング素子(23、24)を有し、前記スイッチング素子をオンオフさせることで、直流電源(15)から前記リアクトルに入力される入力電圧(VL)を出力電圧(VH)に変換する直流電圧変換器(20)、並びに、
高電位側スイッチング素子(31、32、33)及び低電位側スイッチング素子(34、35、36)からなる複数のスイッチング素子対を有し、対をなす前記スイッチング素子を交互にオンオフさせることで、前記直流電圧変換器が出力した直流電力を交流電力に変換して負荷に出力する電力変換器(30)を備える負荷駆動システム(1)に適用され、
前記直流電圧変換器のスイッチング素子、及び、前記電力変換器のスイッチング素子対の切替タイミングを制御するスイッチング制御装置(50、60)であって、
前記直流電圧変換器の出力電圧に対する指令電圧(VHcom)に応じて前記直流電圧変換器の制御量を演算する直流電圧変換器制御回路(51)と、
前記直流電圧変換器制御回路が演算した前記直流電圧変換器の制御量に従って、前記直流電圧変換器のスイッチング素子を動作させる直流電圧変換器駆動回路(54)と、
前記負荷の要求出力に応じて前記電力変換器の制御量を演算する電力変換器制御回路(61)と、
前記電力変換器制御回路が演算した前記電力変換器の制御量に従って、前記電力変換器のスイッチング素子対を動作させる電力変換器駆動回路(64)と、
前記電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたって前記直流電圧変換器のスイッチング素子の切替を禁止する期間、又は、前記直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたって前記電力変換器のスイッチング素子の切替を禁止する期間である切替禁止期間(Pp)を算出する切替禁止期間算出手段(52、62)と、
前記直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子、又は、前記電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングが前記切替禁止期間内に入ると予測される場合、当該切替タイミングを第1の補正対象の切替タイミング(tsw1)とし、当該第1の補正対象の切替タイミングを前記切替禁止期間外に補正する切替補正手段(53、63)と、
を備え、
前記切替補正手段は、さらに、前記第1の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングである第2の補正対象の切替タイミング(tsw2)について、
前記第1の補正対象の切替タイミングの補正量に応じて、前記第1及び第2の補正対象の切替タイミングの前後の期間における前記スイッチング素子、又は前記スイッチング素子対の一方の平均時比率が補正前と補正後とで同等となるように、前記第2の補正対象の切替タイミングを補正することを特徴とするスイッチング制御装置。 - 前記切替補正手段は、
前記第1の補正対象の切替タイミングの補正量に応じて補正した前記第2の補正対象の切替タイミング(tsw2’)が前記切替禁止期間内に入ると予測される場合、前記第2の補正対象の切替タイミングをさらに前記切替禁止期間外に補正し、
且つ、前記第2の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングである第3の補正対象の切替タイミング(tsw3)について、
前記第1、第2及び第3の補正対象の切替タイミングの前後の期間における前記スイッチング素子、又は前記スイッチング素子対の一方の平均時比率が補正前と補正後とで同等となるように補正することを特徴とする請求項1に記載のスイッチング制御装置。 - 前記補正対象の切替タイミングの補正量の符号について、補正前の切替タイミングに対して遅らせる方向の補正量を正、早める方向の補正量を負と定義すると、
前記切替補正手段は、
前記第2の補正対象の切替タイミングを、仮算出した補正量の方向に補正した場合、前記スイッチング素子、又は前記スイッチング素子対の一方のオン時間又はオフ時間が所定の時間下限値(α)を下回るか、又は所定の時間上限値(β)を上回るとき、前記仮算出した補正量に対し反対方向の補正量に修正することを特徴とする請求項2に記載のスイッチング制御装置。 - 前記切替補正手段は、
前記第3の補正対象の切替タイミングに対して仮算出した補正量について、
前記切替タイミングを早める方向の負の補正量が所定の補正量下限値(Δa)より小さいとき、又は、前記切替タイミングを遅らせる方向の正の補正量が所定の補正量上限値(Δb)より大きいとき、
前記第3の補正対象の切替タイミングの補正量を0に設定することを特徴とする請求項2または3に記載のスイッチング制御装置。 - 電気エネルギを蓄積且つ放出可能なリアクトル(21)、及び、前記リアクトルに接続される少なくとも一つのスイッチング素子(23、24)を有し、前記スイッチング素子をオンオフさせることで、直流電源(15)から前記リアクトルに入力される入力電圧(VL)を出力電圧(VH)に変換する直流電圧変換器(20)、並びに、
高電位側スイッチング素子(31、32、33)及び低電位側スイッチング素子(34、35、36)からなる複数のスイッチング素子対を有し、対をなす前記スイッチング素子を交互にオンオフさせることで、前記直流電圧変換器が出力した直流電力を交流電力に変換して負荷に出力する電力変換器(30)を備える負荷駆動システム(1)に適用され、
前記直流電圧変換器のスイッチング素子、及び、前記電力変換器のスイッチング素子対の切替タイミングを制御するスイッチング制御装置(50)であって、
前記直流電圧変換器の出力電圧に対する指令電圧(VHcom)に応じて前記直流電圧変換器の制御量を演算する直流電圧変換器制御回路(51)と、
前記直流電圧変換器制御回路が演算した前記直流電圧変換器の制御量に従って、前記直流電圧変換器のスイッチング素子を動作させる直流電圧変換器駆動回路(54)と、
前記負荷の要求出力に応じて前記電力変換器の制御量を演算する電力変換器制御回路(61)と、
前記電力変換器制御回路が演算した前記電力変換器の制御量に従って、前記電力変換器のスイッチング素子対を動作させる電力変換器駆動回路(64)と、
前記電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたって前記直流電圧変換器のスイッチング素子の切替を禁止する期間である切替禁止期間(Pp)を算出する切替禁止期間算出手段(52)と、
前記直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子の切替タイミングが前記切替禁止期間内に入ると予測される場合、当該切替タイミングを第1の補正対象の切替タイミング(tsw1)とし、当該第1の補正対象の切替タイミングを前記切替禁止期間外に補正する直流電圧変換器切替補正手段(53)と、
を備え、
前記直流電圧変換器切替補正手段は、さらに、前記第1の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングである第2の補正対象の切替タイミング(tsw2)について、
前記第1の補正対象の切替タイミングの補正量に応じて、前記第2の補正対象の切替タイミングを補正し、
前記第2の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングを第3の補正対象の切替タイミング(tsw3)とし、前記第1の補正対象の切替タイミングの一回前の切替タイミングである基準時(t0)から、補正後の前記第1の切替タイミング(tsw1’)、補正後の前記第2の切替タイミング(tsw2’)、及び、補正後の前記第3の切替タイミング(tsw3’)までの時間をそれぞれ補正後第1時間(τ1)、補正後第2時間(τ2)、及び、補正後第3時間(τ3)とすると、
前記直流電圧変換器切替補正手段は、
前記直流電圧変換器のキャリア周期(T)、回路定数(L)、入力電圧(VL)及び出力電圧(VH)、前記負荷に流れる負荷電流(Im)、前記基準時及び前記補正後の前記第1の切替タイミングにおいて直流電圧変換器の前記リアクトルに流れるリアクトル電流(I0、I1)、並びに、前記補正後第1時間に基づいて、
前記基準時から前記キャリア周期2周期の期間における前記直流電圧変換器の出力電圧を一定とするように、前記補正後第2時間及び前記補正後第3時間を算出することを特徴とするスイッチング制御装置。
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