JP7196699B2 - voltage converter - Google Patents

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Description

本発明は、入力側と出力側とに対して並列に接続される複数の駆動相を有する電圧変換装置に関する。 The present invention relates to a voltage conversion device having a plurality of drive phases connected in parallel to an input side and an output side.

従来、この種の電圧変換装置としては、電源(入力側)と平滑コンデンサ(出力側)とに対して並列に接続された複数個の駆動相(昇圧チョッパ回路)を有する電圧変換部と、電圧変換部の動作を制御する制御部と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、制御部は、同一のキャリア周波数で均等な位相差を有する複数個の駆動信号(パルス信号)を生成し、生成した駆動信号を対応する駆動相に供給することで電圧変換部の動作を制御している。これにより、リアクトルを流れる電流の変動幅(リップル電流)を小さくし、平滑コンデンサの発熱を抑制することができるとしている。また、電圧変換装置は、キャリア周波数の切り替えが要求されると、複数個の駆動信号において、切り替え前のキャリア周波数の信号と切り替え後のキャリア周波数の信号との間に調整信号を1周期挿入することによりキャリア周波数を切り替えている。 Conventionally, this type of voltage conversion device includes a voltage conversion section having a plurality of drive phases (boost chopper circuits) connected in parallel to a power source (input side) and a smoothing capacitor (output side); and a control unit that controls the operation of the conversion unit (see, for example, Patent Document 1). In this device, the control unit generates a plurality of drive signals (pulse signals) having the same carrier frequency and a uniform phase difference, and supplies the generated drive signals to the corresponding drive phases, thereby controlling the voltage conversion unit. controlling the action. Accordingly, it is possible to reduce the variation width (ripple current) of the current flowing through the reactor and suppress the heat generation of the smoothing capacitor. Further, when switching of the carrier frequency is requested, the voltage conversion device inserts one cycle of the adjustment signal between the signal of the carrier frequency before switching and the signal of the carrier frequency after switching in the plurality of drive signals. By doing so, the carrier frequency is switched.

特開2017-108517号公報JP 2017-108517 A

しかしながら、上述した電圧変換装置では、複数個の駆動相においてそれぞれ生成される駆動信号の位相差が適正値から外れると、位相差が適正であるか否かを判定する手段がないため、電圧変換部の動作が適正に行なわれているかを確認することが困難である。 However, in the voltage conversion device described above, if the phase difference between the drive signals generated in each of the plurality of drive phases deviates from the proper value, there is no means for determining whether the phase difference is proper. It is difficult to confirm whether the operation of the unit is performed properly.

本発明の電圧変換装置は、同一の周期かつ所定の位相差を有するPWMタイマを生成すると共に生成したPWMタイマのタイマ値に基づいて駆動信号を生成して対応する駆動相を制御するものにおいて、PWMタイマの位相差が適正であるか否かを簡易な処理により判定できるようにすることを主目的とする。 A voltage conversion device according to the present invention generates PWM timers having the same period and a predetermined phase difference, generates a drive signal based on the timer value of the generated PWM timer, and controls the corresponding drive phase, A main object of the present invention is to make it possible to determine whether or not the phase difference of the PWM timer is appropriate by simple processing.

本発明の電圧変換装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The voltage conversion device of the present invention employs the following means in order to achieve the above main object.

本発明の電圧変換装置は、
入力側と出力側とに対して並列に接続される複数の駆動相を有する電圧変換部と、
同一のタイマクロックを用いて同一の周期かつ所定の位相差を有するように複数のPWMタイマの計測を開始すると共に各PWMタイマのタイマ値に基づいて駆動信号を生成して対応する駆動相に出力する制御部と、
を備える電圧変換装置であって、
前記制御部は、前記複数の駆動相のうち比較対象の2つの駆動相における現在のPWMタイマのタイマ値を、前記2つの駆動相の一方を基準相とすると共に他方を比較相として前記基準相,前記比較相,前記基準相の順に取得し、該取得したPWMタイマのタイマ値から前記2つの駆動相におけるPWMタイマの位相差のとり得る範囲を位相差範囲として設定し、該設定した位相差範囲内に前記所定の位相差が含まれるか否かにより前記2つの駆動相におけるPWMタイマの位相差が正常であるか否かを判定する、
ことを要旨とする。
The voltage conversion device of the present invention is
a voltage conversion unit having a plurality of drive phases connected in parallel with respect to the input side and the output side;
Using the same timer clock, start measuring a plurality of PWM timers so as to have the same period and a predetermined phase difference, generate a drive signal based on the timer value of each PWM timer, and output it to the corresponding drive phase a control unit that
A voltage conversion device comprising:
The control unit sets the current timer values of the PWM timer in the two drive phases to be compared among the plurality of drive phases as the reference phase with one of the two drive phases as a reference phase and the other as a comparison phase. , the comparison phase, and the reference phase in this order, and from the obtained timer value of the PWM timer, set a possible range of the phase difference of the PWM timer in the two driving phases as a phase difference range, and set the phase difference Determining whether the phase difference between the PWM timers in the two driving phases is normal based on whether the predetermined phase difference is included in the range;
This is the gist of it.

この本発明の電圧変換装置では、同一のタイマクロックを用いて同一の周期かつ所定の位相差を有するように複数のPWMタイマの計測を開始すると共に各PWMタイマのタイマ値に基づいて駆動信号を生成して対応する駆動相に出力する制御部を備える。この制御部は、複数の駆動相のうち比較対象の2つの駆動相における現在のPWMタイマのタイマ値を、基準相,比較相,基準相の順に取得し、取得したPWMタイマのタイマ値から2つの駆動相におけるPWMタイマの位相差のとり得る位相差範囲を設定し、設定した位相差範囲内に上記の所定の位相差が含まれるか否かにより2つの駆動相におけるPWMタイマの位相差が正常であるか否かを判定する。これにより、専用の回路用いることなく、簡易な処理によって各駆動相のPWMタイマの位相差が適正であるか否かを判定することができる。 In the voltage conversion device of the present invention, the same timer clock is used to start measurement of a plurality of PWM timers so as to have the same period and a predetermined phase difference, and the driving signal is generated based on the timer value of each PWM timer. A controller is provided for generating and outputting to the corresponding drive phase. This control unit acquires the current timer values of the PWM timers in the two drive phases to be compared among the plurality of drive phases in the order of the reference phase, the comparison phase, and the reference phase. Set the possible phase difference range of the PWM timer phase difference between the two drive phases, and determine whether the above-mentioned predetermined phase difference is included in the set phase difference range. Determine whether it is normal or not. As a result, it is possible to determine whether or not the phase difference between the PWM timers of the driving phases is appropriate by a simple process without using a dedicated circuit.

本発明の一実施例としての電圧変換装置20の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a voltage conversion device 20 as one embodiment of the present invention; FIG. 制御部40の構成の概略を示す構成図である。4 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a control unit 40; FIG. PWMタイマを用いて駆動信号が生成される様子を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing how a drive signal is generated using a PWM timer; 制御部40のCPU41により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a control routine executed by a CPU 41 of a control unit 40; 各相PWMタイマの計測の様子を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing how each phase PWM timer measures; 位相差ずれ判定処理の一例を示すフローチャートである。9 is a flowchart showing an example of phase difference deviation determination processing; 基準相PWMタイマと比較相PWMタイマとを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a reference phase PWM timer and a comparison phase PWM timer; 基準相PWMタイマのタイマ値と比較相PWMタイマのタイマ値との取得タイミングのバリエーションを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing variations in acquisition timing of a timer value of a reference phase PWM timer and a timer value of a comparison phase PWM timer; 位相差ずれ無し判定と位相差ずれ有り判定の様子を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing how determination of no phase difference deviation and determination of presence of phase difference deviation are performed; 位相差補正の様子を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing how phase difference correction is performed; 基準相PWMタイマのタイマ値と比較相PWMタイマのタイマ値の取得タイミングを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing acquisition timings of a timer value of a reference phase PWM timer and a timer value of a comparison phase PWM timer;

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described using examples.

図1は、本発明の一実施例としての電圧変換装置20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電圧変換装置20は、図示するように、直流電源12に接続された低電圧系電力ライン14と平滑コンデンサ16に接続された高電圧系電力ライン18とに接続され、低電圧系電力ライン14の電圧を昇圧して高電圧系電力ライン18に供給する昇圧コンバータ30と、昇圧コンバータ30を制御する制御部40と、を備える。電圧変換装置20は、例えば、走行用のモータを備える電動車両において、燃料電池や二次電池の電圧を昇圧して当該モータを駆動するインバータに供給するものとして構成することができる。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a voltage conversion device 20 as one embodiment of the present invention. As illustrated, the voltage converter 20 of the embodiment is connected to a low-voltage power line 14 connected to a DC power supply 12 and a high-voltage power line 18 connected to a smoothing capacitor 16, and converts the low-voltage power A boost converter 30 that boosts the voltage of the line 14 and supplies it to the high-voltage power line 18 , and a controller 40 that controls the boost converter 30 . For example, in an electric vehicle having a motor for running, the voltage conversion device 20 can be configured to boost the voltage of a fuel cell or a secondary battery and supply it to an inverter that drives the motor.

昇圧コンバータ30は、図1に示すように、低電圧系電力ライン14と高電圧径電力ライン18とに対して並列に接続される複数個(図の例では4個)の昇圧相31a~31dを有する多相昇圧コンバータとして構成される。なお、N個(Nは、2以上の整数)の昇圧相を備える場合、各昇圧相をそれぞれS0相,S1相,…,SN-1相とも称する。昇圧相31a~31dは、いずれも、リアクトル32と、スイッチング素子33と、整流用のダイオード34と、スイッチング素子33をスイッチングする駆動回路35とを有する昇圧チョッパ回路として構成され、パルス幅変調(PWM)制御を用いて駆動回路35によりスイッチング素子33がスイッチングされることにより、低電圧系電力ライン14の電圧を昇圧して高電圧系電力ライン18に供給する。スイッチング素子33は、本実施例では、還流ダイオードを有するIGBTにより構成される。なお、直流電源12を二次電池により構成した場合、昇圧コンバータ30は、低電圧系電力ライン14の電圧を昇圧して高電圧系電力ライン18に供給すると共に、高電圧系電力ライン18の電圧を降圧して低電圧系電力ライン14に供給可能な昇降圧チョッパ回路として構成されてもよい。 As shown in FIG. 1, the boost converter 30 has a plurality of (four in the figure) boost phases 31a to 31d connected in parallel to the low-voltage power line 14 and the high-voltage diameter power line 18. is configured as a multi-phase boost converter with When N (N is an integer equal to or greater than 2) boosting phases are provided, the respective boosting phases are also referred to as S0 phase, S1 phase , . . . , S N-1 phase . Each of the boost phases 31a to 31d is configured as a boost chopper circuit having a reactor 32, a switching element 33, a rectifying diode 34, and a drive circuit 35 for switching the switching element 33, and is pulse width modulated (PWM ) control, the switching element 33 is switched by the drive circuit 35 to boost the voltage of the low-voltage power line 14 and supply it to the high-voltage power line 18 . The switching element 33 is composed of an IGBT having a free wheel diode in this embodiment. When the DC power supply 12 is configured by a secondary battery, the boost converter 30 boosts the voltage of the low-voltage power line 14 and supplies it to the high-voltage power line 18, and the voltage of the high-voltage power line 18 may be configured as a step-up/step-down chopper circuit capable of stepping down the voltage and supplying it to the low-voltage power line 14 .

制御部40は、マイクロコンピュータとして構成される。この制御部40は、図2に示すように、電圧変換装置20全体の制御を司るCPU41と、発振回路42からの発振信号を元にCPU41等の動作に必要なメインクロックを生成するメインクロック発振器43と、メインクロック発振器42からのメインクロックを分周して後述するPWMタイマを生成するためのタイマクロックを生成する分周器44と、昇圧相31a~31dの駆動回路35にそれぞれ駆動信号(PWM信号)を出力する駆動信号出力部50と、を備える。 The control unit 40 is configured as a microcomputer. As shown in FIG. 2, the control unit 40 includes a CPU 41 that controls the entire voltage conversion device 20, and a main clock oscillator that generates a main clock necessary for the operation of the CPU 41 and the like based on an oscillation signal from an oscillation circuit 42. 43, a frequency divider 44 that divides the main clock from the main clock oscillator 42 to generate a timer clock for generating a PWM timer, which will be described later, and drive signals ( and a drive signal output unit 50 that outputs a PWM signal).

駆動信号出力部50は、図2に示すように、複数個の昇圧相31a~31dのうち対応する昇圧相の駆動回路35に駆動信号を出力する複数個(実施例では、4個)の駆動信号出力部51a~51dを有する。各駆動信号出力部51a~51dは、いずれも、分周器44により生成される共通のタイマクロックからPWMタイマを生成するPWMタイマ生成部52と、PWMタイマ生成部52により生成されたPWMタイマのタイマ値に基づいて駆動信号を生成して対応する昇圧相の駆動回路35へ出力する駆動信号生成部54と、を有する。 As shown in FIG. 2, the drive signal output unit 50 includes a plurality of (four in the embodiment) drive circuits 35 for outputting drive signals to corresponding boost phase drive circuits 35 among the plurality of boost phases 31a to 31d. It has signal output units 51a to 51d. Each of the drive signal output units 51a to 51d includes a PWM timer generation unit 52 that generates a PWM timer from a common timer clock generated by the frequency divider 44, and a PWM timer generated by the PWM timer generation unit 52. and a drive signal generation unit 54 that generates a drive signal based on the timer value and outputs it to the corresponding boost phase drive circuit 35 .

図3は、PWMタイマを用いて駆動信号が生成される様子を示す説明図である。PWMタイマは、本実施例では、初期値(値0)から単位時間(タイマの分解能)ごとに値1ずつカウントアップするカウントアップタイマとして構成される。なお、PWMタイマは、初期値から単位時間ごとに値1ずつカウントダウンするカウントダウンタイマとして構成されてもよい。PWMタイマ生成部52は、CPU41からPWMタイマ周期にかかる設定値(PWMタイマ周期設定値)を入力し、PWMタイマのタイマ値がPWMタイマ周期設定値に到達すると、タイマ値を初期値に戻す。駆動信号生成部54は、CPU41から対応する昇圧相をスイッチング制御する際のデューティにかかる設定値(デューティ設定値)を入力し、PWMタイマのタイマ値が初期値からデューティ設定値に到達するまでオンとし、デューティ設定値から初期値に戻るまでオフとするパルス信号を駆動信号として生成して対応する昇圧相の駆動回路35に出力する。各昇圧相31a~31dに出力する駆動信号の周期を同一とすると共に位相差を均等とすることにより、リアクトル31に流れる電流の脈動(リップル電流)を小さくすることができ、平滑コンデンサ16の発熱を抑制することができる。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing how a drive signal is generated using a PWM timer. In this embodiment, the PWM timer is configured as a count-up timer that counts up by 1 every unit time (timer resolution) from an initial value (value 0). The PWM timer may be configured as a countdown timer that counts down from the initial value by 1 per unit time. The PWM timer generator 52 receives a set value (PWM timer cycle set value) for the PWM timer cycle from the CPU 41, and returns the timer value to the initial value when the timer value of the PWM timer reaches the PWM timer cycle set value. The drive signal generation unit 54 receives a set value (duty set value) related to the duty when switching-controlling the corresponding boost phase from the CPU 41, and is turned on until the timer value of the PWM timer reaches the duty set value from the initial value. , a pulse signal that is turned off from the duty set value to the initial value is generated as a drive signal and output to the corresponding boost phase drive circuit 35 . By equalizing the periods of the drive signals output to the boosting phases 31a to 31d and equalizing the phase differences, the pulsation (ripple current) of the current flowing through the reactor 31 can be reduced, and the smoothing capacitor 16 generates heat. can be suppressed.

次に、こうして構成された実施例の電圧変換装置20の動作について説明する。図4は、制御部40のCPU41により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、実施例の電圧変換装置20を備えるシステムの起動が指示されたときに実行される。 Next, the operation of the voltage converter 20 of the embodiment thus configured will be described. FIG. 4 is a flow chart showing an example of a control routine executed by the CPU 41 of the control section 40. As shown in FIG. This routine is executed when the activation of the system including the voltage converter 20 of the embodiment is instructed.

制御ルーチンが実行されると、CPU41は、まず、S0~SN-1相のPMWタイマ周期設定値を初期周期T0~TN-1に設定すると共に各相においてPWMタイマの位相を調整するための位相調整値d0,1~dN-2,N-1を設定し、S0~SN-1相のPWMタイマ生成部52にPWMタイマの計測の開始を指示する(ステップS100)。Sn相の初期周期Tnは、Sn-1相の初期周期Tn-1を用いて次式(1)を満たすように設定される。但し、次のステップS110を実行するのに十分な時間が確保されるように設定される。Sn(n=1,2,…,N-1)相のPWMタイマ生成部52に対する指示は、本実施例では、Sn-1相に対して位相調整値dn-1,nだけずれたタイミングで設定値に応じたPWMタイマ周期でタイマの計測を開始するように指示することにより行なう。位相調整値dn-1,nは、Sn-1相の計測を開始してからSn相の計測を開始するまでにPWMタイマのタイマ値が進む時間を考慮したものであり、予めプログラムの実行時間を解析し或いは実験的に求めた値が設定される。こうしてS0~SN-1相のPMWタイマの計測を開始すると、次に、S0~SN-1相のPMWタイマ周期設定値を全相で周期Tに再設定する(ステップS110)。これにより、Sn相のPMWタイマは、2周期目以降から同一の周期TかつSn-1相とSn相との間で位相差(T/N)をもって計測されることになる。例えば、N=4の場合、S0,S1,S2,S3相の各相のPWMタイマは、図5から導き出せるように、初期周期T1は、次式(2)で示され、初期周期T2は、次式(3)で示され、初期周期T3は、次式(4)で示される。したがって、S0,S1,S2,S3相の2周期目にPWMタイマ周期を全相で周期Tに再設定することで、図5に示すように、各相のPWMタイマを同一の周期Tかつ位相差(T/4)を有するように計測させることができる。 When the control routine is executed, the CPU 41 first sets the PWM timer cycle setting values of the S 0 to S N-1 phases to the initial cycle T 0 to T N-1 and adjusts the phase of the PWM timer in each phase. to set the phase adjustment values d 0,1 to d N-2,N-1 , and instruct the PWM timer generation unit 52 of the S 0 to S N-1 phases to start the measurement of the PWM timer (step S100 ). The initial period T n of the S n phase is set using the initial period T n−1 of the S n−1 phase so as to satisfy the following equation (1). However, it is set so that sufficient time is secured for executing the next step S110. In this embodiment, the instruction to the PWM timer generator 52 of the S n ( n = 1 , 2, . This is done by instructing the timer to start counting at the PWM timer cycle corresponding to the set value at the timing specified. The phase adjustment value d n-1,n takes into consideration the time the timer value of the PWM timer advances from the start of measurement of the S n-1 phase to the start of measurement of the S n phase, and is programmed in advance. A value obtained by analyzing the execution time of or experimentally is set. When the measurement of the PMW timers of the S 0 to S N-1 phases is started in this way, next, the PMW timer cycle setting values of the S 0 to S N-1 phases are reset to the cycle T for all phases (step S110). As a result, the S n -phase PMW timer is measured with the same cycle T and a phase difference (T/N) between the S n−1 phase and the S n phase from the second cycle onwards. For example, when N = 4 , the PWM timers of the S0 , S1, S2 , and S3 phases can be derived from FIG. The initial period T2 is expressed by the following formula ( 3 ), and the initial period T3 is expressed by the following formula ( 4 ). Therefore, by resetting the PWM timer cycle for all phases to cycle T in the second cycle of phases S0, S1, S2, and S3 , as shown in FIG . Measurement can be performed so as to have a period T and a phase difference (T/4).

Tn=Tn-1+(T/N)-dn-1,n …(1)
T1=T0+(T/4)-d0,1 …(2)
T2=T1+(T/4)-d1,2 …(3)
T3=T2+(T/4)-d2,3 …(4)
Tn= Tn-1 +(T/N)-dn -1,n ( 1)
T1= T0 +(T / 4) -d0,1 (2)
T2 = T1+(T / 4) -d1,2 (3)
T3=T2 + (T/ 4 ) -d2,3 (4)

続いて、S0~SN-1相の昇圧動作を行なう(ステップS120)。昇圧動作は、平滑コンデンサ16の目標電圧に応じたデューティ設定値を設定して、各相の駆動信号生成部54に出力することにより行なわれる。そして、所定の判定条件が成立したか否かを判定する(ステップS130)。なお、判定条件は、昇圧コンバータ30が起動された直後に成立するものとしたり、前回の判定が実行されてからの経過時間が所定時間に達したときに成立するものとしたり、PWMタイマ周期設定値が変更されたときに成立するものとしたりすることができる。判定条件が成立したと判定すると、S0~SN-1相の位相差が適正か否かを判定するための位相差ずれ判定処理を実行する(ステップS140)。 Subsequently, boosting operations of the S 0 to S N-1 phases are performed (step S120). The step-up operation is performed by setting a duty set value according to the target voltage of the smoothing capacitor 16 and outputting it to the drive signal generator 54 of each phase. Then, it is determined whether or not a predetermined determination condition is satisfied (step S130). The determination condition may be satisfied immediately after the boost converter 30 is activated, satisfied when the elapsed time from the execution of the previous determination reaches a predetermined time, or may be satisfied when the PWM timer period is set. It can be set to be true when the value is changed. When it is determined that the determination condition is established, a phase difference deviation determination process for determining whether or not the phase difference of the S 0 to S N-1 phases is appropriate is executed (step S140).

図6は、位相差ずれ判定処理の一例を示すフローチャートである。位相差ずれ判定処理は、まず、変数iを値0に初期化する(ステップS200)。続いて、S0,S1,…,SN-1相のうちSi相を基準相とすると共に当該基準相に対して比較する比較相をSi+1相とし、Si相,Si+1相,Si相の順にPWMタイマのタイマ値Qi,0,Qi+1,0,Qi、1をPWMタイマ生成部52から取得する(ステップS210)。そして、取得したタイマ値Qi,0,Qi+1,0,Qi、1を換算係数αを用いて次式(5)~(7)により時間換算する(ステップS220)。ここで、換算係数αは、図7の一点鎖線で囲まれた部分拡大図に示すように、PWMタイマが値1だけカウントするのに要する時間、すなわちタイマの分解能である。 FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of phase difference deviation determination processing. In the phase difference deviation determination process, first, a variable i is initialized to a value of 0 (step S200). Then , among the S 0 , S 1 , . The timer values Q i,0 , Q i+1,0 , Q i ,1 of the PWM timer are acquired from the PWM timer generator 52 in order of the i+1 phase and the S i phase (step S210). Then, the acquired timer values Q i,0 , Q i+1,0 , Q i ,1 are time-converted by the following equations (5) to (7) using the conversion coefficient α (step S220). Here, the conversion factor α is the time required for the PWM timer to count a value of 1, ie, the resolution of the timer, as shown in the partially enlarged view surrounded by the dashed-dotted line in FIG.

ti,0=Qi,0・α …(5)
ti+1,0=Qi+1,0・α …(6)
ti,1=Qi,1・α …(7)
t i,0 =Q i,0・α (5)
t i+1,0 =Q i+1,0・α …(6)
t i,1 =Q i,1・α (7)

次に、基準相(Si相)と比較相(Si+1相)とにおいてそれぞれ取得したタイマ値ti,0,ti+1,0,ti、1に基づいて基準相(Si相)と比較相(Si+1相)との間の実際の位相差δi,i+1の取りうる下限値δi,i+1_minと上限値δi,i+1_maxとを次式(8),(9)により設定する(ステップS230)。位相差δi,i+1の計算式は、タイマ値ti,0,ti+1,0,ti、1のそれぞれの大小関係によって図8に示す3つのパターンが存在する。すなわち、図8(a)に示すように、ti,0≧ti+1,0かつti,0≦ti,1のとき、ti,0≦δi,i+1+ti+1,0≦ti,1が成立するから、位相差δi,i+1は、次式(10)で示される。また、図8(b)に示すように、ti,0≧ti+1,0かつti,0≧ti,1のとき、ti,0≦δi,i+1+ti+1,0≦T+ti,1が成立するから、位相差δi,i+1は、次式(11)で示される。さらに、図8(c)に示すように、ti,0≦ti+1,0かつti,0≦ti,1のとき、T+ti,0≦δi,i+1+ti+1,0≦T+ti,1が成立するから、位相差δi,i+1は、次式(12)で示される。タイマ値ti,0,ti+1,0,ti、1が周期Tで循環することを考えると、任意のt(0≦t≦T)は、次式(13)により示される。但し、mod(a,b)は、a/bの剰余である。また、式(13)により式(14)も成立する。式(13)より、式(10),(11)中の「ti,0-ti+1,0」は、「mod((T+ti,0-ti+1,0),T)」に置き換えることができ、式(12)中の「T+ti,0-ti+1,0」は、「mod((2・T+ti,0-ti+1,0),T)」に置き換えることができる。また、同様に、式(10)中の「ti,1-ti+1,0」は、「mod((T+ti,1-ti+1,0),T)」に置き換えることができ、式(11),(12)中の「T+ti,1-ti+1,0」は、「mod((2・T+ti,1-ti+1,0),T)」に置き換えることができる。式(14)より、mod((T+ti,0-ti+1,0),T)=mod((2・T+ti,0-ti+1,0),T)が成立し、mod((T+ti,1-ti+1,0),T)=mod((2・T+ti,1-ti+1,0),T)が成立するから、式(10)~(12)は、次式(15)にまとめることができ、式(8),(9)が求まる。 Next , the reference phase ( S i ,i+ 1_min and upper limit δi, i +1_min of the actual phase difference δi ,i+1 between the phase i) and the comparison phase ( Si+1 phase) max is set by the following equations (8) and (9) (step S230). The formula for calculating the phase difference δ i,i+1 has three patterns shown in FIG. That is, as shown in FIG. 8A, when t i,0 ≧t i+1,0 and t i,0 ≦t i,1 , t i,0 ≦δ i,i+1 +t i+ Since 1,0≤t i,1 holds, the phase difference δ i,i+1 is given by the following equation (10). Also, as shown in FIG. 8B, when t i,0 ≧t i+1,0 and t i,0 ≧t i,1 , t i,0 ≦δ i,i+1 +t i+ Since 1,0≤T +t i,1 holds, the phase difference δ i,i+1 is given by the following equation (11). Furthermore, as shown in FIG. 8C, when t i,0 ≤t i+1,0 and t i,0 ≤t i,1 , T+t i,0 ≤δ i,i+1 +t i+ Since 1,0≤T +t i,1 holds, the phase difference δ i,i+1 is given by the following equation (12). Considering that the timer values t i,0 , t i+1,0 , and t i ,1 circulate with a period T, an arbitrary t (0≦t≦T) is given by the following equation (13). where mod(a,b) is the remainder of a/b. Equation (14) also holds from Equation (13). From equation (13), "t i,0 -t i+1,0 " in equations (10) and (11) is "mod ((T+t i,0 -t i+1,0 ),T) ”, and “T + t i,0 −t i+1,0 ” in equation (12) can be replaced by “mod ((2 · T + t i,0 −t i+1,0 ), T)” can be replaced with Similarly, “t i,1 −t i+1,0 ” in formula (10) can be replaced with “mod ((T+t i,1 −t i+1,0 ), T)”. "T + t i,1 - t i +1, 0 " in formulas (11) and (12) can be changed to "mod ((2 · T + t i, 1 - t i + 1, 0 ), T)" can be replaced. From the equation (14), mod ((T + t i,0 - t i +1,0 ), T) = mod ((2 T + t i,0 - t i +1,0 ), T) holds, and mod Since ((T+t i,1 −t i+1,0 ),T)=mod((2·T+t i,1 −t i+1,0 ),T) holds, equations (10)-(12 ) can be summarized in the following equation (15), and equations (8) and (9) are obtained.

δi,i+1_min=mod((T+ti,0-ti+1,0),T) …(8)
δi,i+1_max=mod((T+ti,1-ti+1,0),T) …(9)
ti,0-ti+1,0≦δi,i+1≦ti,1-ti+1,0 …(10)
ti,0-ti+1,0≦δi,i+1≦T+ti,1-ti+1,0 …(11)
T+ti,0-ti+1,0≦δi,i+1≦T+ti,1-ti+1,0 …(12)
t=mod(T+t,T) …(13)
mod(T+t,T)=mod(2・T+t,T) …(14)
mod((T+ti,0-ti+1,0),T)≦δi,i+1≦mod((T+ti,1-ti+1,0),T) …(15)
δ i,i+1 _min=mod((T+t i,0 -t i+1,0 ),T) …(8)
δ i,i+1 _max=mod((T+t i,1 -t i+1,0 ),T) …(9)
t i,0 −t i+1,0 ≦δ i,i+1 ≦t i,1 −t i+1,0 (10)
t i,0 −t i+1,0 ≦δ i,i+1 ≦T+t i,1 −t i+1,0 (11)
T+t i,0 -t i+1,0 ≦δ i,i+1 ≦T+t i,1 -t i+1,0 (12)
t=mod(T+t,T) …(13)
mod(T+t,T)=mod(2・T+t,T) …(14)
mod((T+t i,0 -t i+1,0 ),T)≦δ i,i+1 ≦mod((T+t i,1 -t i+1,0 ),T) …( 15)

こうして実際の位相差δi,i+1の取りうる下限値δi,i+1_minと上限値δi,i+1_maxとを設定すると、位相差δi,i+1の適正値T/Nが下限値δi,i+1_minと上限値δi,i+1_maxとにより定まる実位相差範囲内にあるか否かを判定する(ステップS240)。適正値T/Nが実位相差範囲内にあると判定すると(図9(a)参照)、Si相とSi+1相との間に適正値T/Nに対する位相差ずれが生じていないと判定し(ステップS250)、変数iが値N-1以上であるか否かを判定する(ステップS280)。変数iが値N-1未満であると判定すると、変数iを値1だけインクリメントすることにより、基準相であるSi相と比較相であるSi+1相とをそれぞれ更新し、ステップS210に戻って処理を繰り返す。ステップS240において、適正値T/Nが実位相差範囲内にないと判定すると(図9(b)参照)、Si相とSi+1相との間に適正値T/Nに対する位相差ずれが生じていると判定し(ステップS260)、Si相(基準相)に対してSi+1相(比較相)の位相を調整するための位相調整値γi+1を設定する(ステップS270)。位相調整値γi+1は、本実施例では、図9(b)に示すように、下限値δi,i+1_minと上限値δi,i+1_maxとの中央値(δi,i+1_min+δi,i+1_max)/2と適正値T/Nとの差分により算出するものとした。 When the lower limit value δi ,i+ 1_min and the upper limit value δi ,i+ 1_max of the actual phase difference δi ,i+1 are set in this way, the appropriateness of the phase difference δi ,i+1 can be determined. It is determined whether or not the value T/N is within the actual phase difference range determined by the lower limit value δ i,i+1 — min and the upper limit value δ i,i+1 — max (step S240). When it is determined that the proper value T/N is within the actual phase difference range (see FIG. 9(a)), there is a phase difference deviation from the proper value T/N between the Si phase and the Si+1 phase. It is determined that there is not (step S250), and it is determined whether or not the variable i is equal to or greater than the value N-1 (step S280). If it is determined that the variable i is less than the value N−1, the variable i is incremented by 1 to update the reference phase Si phase and the comparison phase Si+1 phase, respectively, and step S210. and repeat the process. In step S240, if it is determined that the proper value T/N is not within the actual phase difference range (see FIG. 9B), the phase difference with respect to the proper value T/N between the Si phase and the Si+1 phase is It is determined that there is a deviation (step S260), and a phase adjustment value γ i+1 for adjusting the phase of Si+1 phase (comparison phase) with respect to Si phase (reference phase) is set ( step S270). In this embodiment, as shown in FIG. 9B , the phase adjustment value γ i+1 is the median value ( It is calculated from the difference between δi, i + 1_min + δi ,i+ 1_max )/2 and the proper value T/N.

図4の制御ルーチンに戻って、位相差ずれ判定処理の結果、位相差ずれが生じていないと判定すると、ステップS120に戻って、昇圧制御を行なう。一方、位相差ずれ判定処理の結果、位相差ずれが生じていると判定すると、Si相に対して位相差ずれが生じているSi+1相の位相を補正する位相補正処理を行なって(ステップS170)、ステップS120に戻る。位相補正処理は、図10に示すように、Si+1相に対して周期Tに位相調整値γi+1を加えたPWMタイマ周期を1周期分挿入することにより行なわれる。 Returning to the control routine of FIG. 4, if it is determined that there is no phase difference deviation as a result of the phase difference deviation determination process, the process returns to step S120 and boost control is performed. On the other hand, when it is determined that a phase difference has occurred as a result of the phase difference determination process, a phase correction process is performed to correct the phase of the Si+1 phase in which a phase difference has occurred with respect to the Si phase. (Step S170) and returns to step S120. As shown in FIG. 10, the phase correction process is performed by inserting one cycle of the PWM timer obtained by adding the phase adjustment value γi +1 to the cycle T to the S i+1 phase.

以上説明した本実施例の電圧変換装置20では、N個の昇圧相S0,S1,…,SN-1のうちSi相(i=0,1,…,N-2)を基準相とすると共にSi+1相を比較相として、現在のPWMタイマのタイマ値をSi相,Si+1相,Si相の順に取得し、取得したPWMタイマのタイマ値ti,0,ti+1,0,ti、1からSi相とSi+1相との間の実際の位相差δi,i+1のとり得る範囲(実位相差範囲)を設定し、設定した範囲内に適正値T/Nが含まれるか否かにより基準相と比較相とのPWMタイマの位相差が正常であるか否かを判定する。これにより、専用の回路用いることなく、簡易な処理によって各昇圧相のPWMタイマの位相差が適正であるか否かを判定することができる。また、PMWタイマの位相差δi,i+1が適正でないときには、比較相であるSi+1相の位相を調整することにより、Si相とSi+1相との間のPWMタイマの位相差を適正値T/Nに修正することができる。 In the voltage converter 20 of this embodiment described above, the Si phase (i=0, 1, . . . , N-2) among the N boosted phases S 0 , S 1 , . With the S i+1 phase as the comparison phase, the current timer values of the PWM timer are acquired in the order of S i phase, S i+1 phase, and S i phase, and the acquired timer value t i,0 of the PWM timer , t i+1,0 , t i ,1 to set the possible range (actual phase difference range) of the actual phase difference δ i,i+1 between the S i phase and the S i+1 phase, It is determined whether or not the PWM timer phase difference between the reference phase and the comparison phase is normal depending on whether or not the proper value T/N is included in the set range. As a result, it is possible to determine whether or not the phase difference between the PWM timers of the boosting phases is appropriate by simple processing without using a dedicated circuit. When the phase difference δi ,i+1 of the PWM timer is not appropriate, the phase of the Si +1 phase, which is the comparison phase, is adjusted so that the PWM timer between the Si phase and the Si+1 phase is adjusted. can be corrected to the proper value T/N.

なお、本実施例では、PWMタイマのタイマ値ti,0,ti+1,0,ti、1からSi相とSi+1相との間の実際の位相差δi,i+1のとり得る下限値δi,i+1_minと上限値δi,i+1_maxとを設定し、位相差δi,i+1の適正値T/Nが下限値δi,i+1_minと上限値δi,i+1_maxとにより定まる範囲内にあるか否かにより位相差ずれが生じているか否かを判定するものとした。しかし、図11に示すように、PWMタイマの分解能に対してタイマ値ti,0,ti+1,0,ti、1の取得間隔が十分に小さく、Si相の1回目と2回目とにそれぞれ取得されるタイマ値ti,0,ti、1が同値である場合、式(15)は、次式(16)で示される。したがって、位相差ずれ判定処理では、式(16)により求まる位相差δi,i+1が適正値T/Nと一致する場合に、Si相とSi+1との間に位相差ずれが生じていないと判定することができ、位相差δi,i+1が適正値T/Nと一致しない場合に、位相差ずれが生じていると判定することができる。 In this embodiment, the actual phase difference δ i , i A lower limit value δi ,i+ 1_min and an upper limit value δi, i + 1_max that can be taken by +1 are set, and the proper value T/N of the phase difference δi ,i+1 is the lower limit value δi ,i+ 1_min and the upper limit value δ i,i+ 1_max , it is determined whether or not there is a phase difference deviation. However, as shown in FIG. 11, the acquisition interval of the timer values t i,0 , t i+1,0 , t i ,1 is sufficiently small with respect to the resolution of the PWM timer, and the first and second S i phases If the timer values t i,0 and t i ,1 respectively acquired for the first and second times are the same, Equation (15) is expressed by Equation (16) below. Therefore, in the phase difference determination process, when the phase difference δi ,i+1 obtained by the equation (16) matches the proper value T/N, the phase difference between the S i phase and S i+1 is is not generated, and when the phase difference δ i,i+1 does not match the proper value T/N, it can be determined that a phase difference deviation has occurred.

δi,i+1=mod((T+ti,0-ti+1,0),T) …(16) δ i,i+1 =mod((T+t i,0 -t i+1,0 ),T) …(16)

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、昇圧コンバータ30が「電圧変換部」に相当し、昇圧相31a~31dが「駆動相」に相当し、制御部40が「制御部」に相当する。 The correspondence relationship between the main elements of the embodiments and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems will be described. In the embodiment, the boost converter 30 corresponds to the "voltage converter", the boost phases 31a to 31d correspond to the "drive phases", and the controller 40 corresponds to the "controller".

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 Note that the correspondence relationship between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems is the Since it is an example for specifically explaining the mode for solving the problem, it does not limit the elements of the invention described in the column of the means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of Means to Solve the Problem should be made based on the description in that column, and the Examples are based on the description of the invention described in the column of Means to Solve the Problem. This is only a specific example.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments at all, and can be modified in various forms without departing from the scope of the present invention. Of course, it can be implemented.

本発明は、電圧変換装置の製造産業に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to the manufacturing industry of voltage converters.

12 直流電源、14 低電圧系電力ライン、16 平滑コンデンサ、18 高電圧系電力ライン、20 電圧変換装置、30 昇圧コンバータ、31a~31d 昇圧相、32 リアクトル、33 スイッチング素子、34 ダイオード、35 駆動回路、40 制御部、41 CPU、42 発振回路、43 メインクロック発振器、44 分周器、50,51a~51d 駆動信号出力部、52 PWMタイマ生成部、54 駆動信号生成部。 12 DC power supply, 14 low-voltage power line, 16 smoothing capacitor, 18 high-voltage power line, 20 voltage converter, 30 boost converter, 31a to 31d boost phase, 32 reactor, 33 switching element, 34 diode, 35 drive circuit , 40 control section, 41 CPU, 42 oscillation circuit, 43 main clock oscillator, 44 frequency divider, 50, 51a to 51d drive signal output section, 52 PWM timer generation section, 54 drive signal generation section.

Claims (1)

入力側と出力側とに対して並列に接続される複数の駆動相を有する電圧変換部と、
同一のタイマクロックを用いて同一の周期かつ所定の位相差を有するように複数のPWMタイマの計測を開始すると共に各PWMタイマのタイマ値に基づいて駆動信号を生成して対応する駆動相に出力する制御部と、
を備える電圧変換装置であって、
前記制御部は、前記複数の駆動相のうち比較対象の2つの駆動相における現在のPWMタイマのタイマ値を、前記2つの駆動相の一方を基準相とすると共に他方を比較相として前記基準相,前記比較相,前記基準相の順に取得し、該取得したPWMタイマのタイマ値から前記2つの駆動相におけるPWMタイマの位相差のとり得る範囲を位相差範囲として設定し、該設定した位相差範囲内に前記所定の位相差が含まれるか否かにより前記2つの駆動相におけるPWMタイマの位相差が正常であるか否かを判定する、
電圧変換装置。
a voltage conversion unit having a plurality of drive phases connected in parallel with respect to the input side and the output side;
Using the same timer clock, start measuring a plurality of PWM timers so as to have the same period and a predetermined phase difference, generate a drive signal based on the timer value of each PWM timer, and output it to the corresponding drive phase a control unit that
A voltage conversion device comprising:
The control unit sets the current timer values of the PWM timer in the two drive phases to be compared among the plurality of drive phases as the reference phase with one of the two drive phases as a reference phase and the other as a comparison phase. , the comparison phase, and the reference phase in this order, and from the obtained timer value of the PWM timer, set a possible range of the phase difference of the PWM timer in the two driving phases as a phase difference range, and set the phase difference Determining whether the phase difference between the PWM timers in the two driving phases is normal based on whether the predetermined phase difference is included in the range;
Voltage converter.
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