JP7425155B2 - Dc/dcコンバータ及びその制御 - Google Patents
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Description
Ib_cmd=Im_cmd-Idelta;
Is_cmd=Im_cmd+Idelta;
Ideltaは、インターフェイス電流比較値と呼ばれる。インターフェイス電流比較値Ideltaは、正の定数として設定可能である。しかしながら、次の式のようにIm_cmdでその値が変化することが望ましい。
Idelta=Kdrp*abs(Im_cmd);
上記式では、インターフェイス電流比較値Ideltaは、正の値でなければならない。好ましくは、インターフェイス電流比較値Ideltaについて最小制限値Idelta_minが設定されており、それにより、Kdrp*abs(Im_cmd)<Idelta_minの場合Idelta=Idelta_minとなる。ドループ係数Kdrpは、小さい比(例えば、5-10%、Kdrp=0.05-0.1)であることが望ましい。Idelta_minは、チューニングの初期値として定格コンバータ電流の5%に設定されることが望ましい。デューティ比Db1及びDs1は、通常、最大値1に制限される。第1及び第2ポート130及び140の電圧が十分に離れている場合(即ち、第1及び第2ポート130、140の電圧の大きさが、実質的に等しくない)、デューティ比の一つ(より低い電圧側)が1に飽和すると、この側はスイッチングしない。他方の側は、1未満のデューティ比を有し、この側はスイッチングする。電圧が実質的に同じである場合(即ち、第1及び第2ポートの間の電圧レベルの差分が所定値未満である)、最大デューティ比は、所定値に制限される(例えば0.95に制限される)。この場合、両方の側がスイッチングする。実施形態では、一の場合から他に移行するためのヒステリシス帯(この例では25V)が存在する-これは、エッジでのモード間の急速な切替を防ぐ。制御システムは、第1及び第2ポート130及び140電圧V1及びV2が、実質的に同じであるとみなされる場合――両者は50V未満の差であり、25Vのヒステリシス帯が提供される場合――について、最大デューティ比が所定値0.95に制限される例について、下記の制御ロジックを含んでよい。即ち、
if abs(V1-V2) < 25V //電圧が十分に近い場合(25V以内)、最大デューティを0.95に制限
Db1_max=0.95 Ds1_max=0.95
else if abs(V1-V2) > 50V //電圧が十分に離れている場合(50Vより大きい)、最大デューティを1に解放
Db1_max=1 Ds1_max=1
上記式に従い、内部制御ループ520では、外部制御ループにより制御されるインターフェイス電流コマンドIm_cmdは、第1及び第2インテ―フェイス電流コマンドIb_cmd及びIs_cmdを出力するために、インターフェイス電流比較値Ideltaと比較される/により調整される。図5の実施形態では、インターフェイス電流比較値との比較は、第1インターフェイス電流コマンドIb_cmdを生成するために、インターフェイス電流コマンドIm_cmdからインテ―フェイス電流比較値Ideltaを引くことと、第2インターフェイス電流コマンドを生成するために、インターフェイス電流コマンドIm_cmdにインターフェイス電流比較値Ideltaを加えることとを含む。第1及び第2インターフェイス電流コマンドは、次に、例えば、これらの値からインターフェイス電流Im1の実際値を引くことによって、インターフェイス電流Im1の実際値(例えば、インダクタL1(図1)のインターフェイス電流又はトランス電流(図2))と比較され、比較の結果は、第1及び第2変換ステージコントローラ522及び524に出力される。第1及び第2変換ステージコントローラ522は、次に、第1及び第2変換ステージ110及び120夫々のスイッチング信号を生成するためのゲートデューティ値Db1及びDs1を生成する。
Claims (24)
- DC/DCコンバータであって、
第1端子及び第2端子を規定する第1ポートと、
ノードで接続された第1ハーフブリッジ及び第2ハーフブリッジと、
を備え、
前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジは、前記第1ポートの前記第1端子と前記第1ポートの前記第2端子との間に直列に接続されており、
前記第1ハーフブリッジは、ジャンクションで接続された2つのスイッチを含み、
前記第1ハーフブリッジの第1スイッチは、前記第1ポートの前記第1端子に接続されており、
前記第1ハーフブリッジの第2スイッチは、前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードに接続されており、
前記第2ハーフブリッジは、ジャンクションで接続された2つのスイッチを含み、
前記第2ハーフブリッジの第1スイッチは、前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードに接続されており、
前記第2ハーフブリッジの第2スイッチは前記第1ポートの前記第2端子に接続されており、
第1端子及び第2端子を規定する第2ポートと、
ノードで接続された第3ハーフブリッジ及び第4ハーフブリッジと、
を更に備え、
前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジは、前記第2ポートの前記第1端子と前記第2ポートの前記第2端子との間に直列に接続されており、
前記第3ハーフブリッジは、ジャンクションで接続された2つのスイッチを含み、
前記第3ハーフブリッジの第1スイッチは、前記第2ポートの前記第1端子に接続されており、
前記第3ハーフブリッジの第2スイッチは、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードに接続されており、
前記第4ハーフブリッジは、ジャンクションで接続された2つのスイッチを含み、
前記第4ハーフブリッジの第1スイッチは、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードに接続されており、
前記第4ハーフブリッジの第2スイッチは、前記第2ポートの前記第2端子に接続されており、
前記第1ハーフブリッジの前記2つのスイッチの前記ジャンクションは、前記第3ハーフブリッジの前記2つのスイッチの前記ジャンクションに接続されており、
当該DC/DCコンバータは、双方向DC/DCコンバータである
DC/DCコンバータ。 - 前記第2ハーフブリッジの前記2つのスイッチの前記ジャンクションは、前記第4ハーフブリッジの前記2つのスイッチの前記ジャンクションに接続される
請求項1に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第1ハーフブリッジの前記第1スイッチ及び前記第1ハーフブリッジの前記第2スイッチは、前記第1ポートの前記第1端子と、前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードとの間に直列に接続されており、
前記第2ハーフブリッジの前記第1スイッチ及び前記第2ハーフブリッジの前記第2スイッチは、前記第1ポートの前記第2端子と、前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードとの間に直列に接続されている
請求項2に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第3ハーフブリッジの前記第1スイッチ及び前記第3ハーフブリッジの前記第2スイッチは、前記第2ポートの前記第1端子と、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードとの間に直列に接続されており、
前記第4ハーフブリッジの前記第1スイッチ及び前記第4ハーフブリッジの前記第2スイッチは、前記第2ポートの前記第2端子と、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードとの間に直列に接続されている
請求項3に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第1ハーフブリッジの前記2つのスイッチに接続する前記ジャンクションと、前記第3ハーフブリッジの前記2つのスイッチに接続する前記ジャンクションとに接続された第1インダクタと、
前記第2ハーフブリッジの前記2つのスイッチに接続する前記ジャンクションと、前記第4ハーフブリッジの前記2つのスイッチに接続する前記ジャンクションとに接続された第2インダクタと、
を備える請求項2に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第1ポートの前記第1端子と、前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードとの間に接続された第1キャパシタと、
前記第1ポートの前記第2端子と、前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードとの間に接続された第2キャパシタと、
前記第2ポートの前記第1端子と、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードとの間に接続された第3キャパシタと、
前記第2ポートの前記第2端子と、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードの間に接続された第4キャパシタと、
を備える請求項1に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードは、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードに接続される
請求項1に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジは、カスケードハーフブリッジのセットを規定し、
前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジは、カスケードハーフブリッジのセットを規定する
請求項1に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第1ポート及び前記第2ポートの一方は、電気エネルギ源に接続するように構成及び適合されており、
前記第1ポート及び前記第2ポートの他方は、負荷に接続するように構成及び適合されている
請求項1に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第1ポート及び前記第2ポートの一方は、バッテリに接続するように構成及び適合されており、
前記第1ポート及び前記第2ポートの他方は、フォトボルタイクアレイに接続するように構成及び適合されている
請求項1に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第2ハーフブリッジの前記2つのスイッチの前記ジャンクションは、前記第4ハーフブリッジの前記2つのスイッチの前記ジャンクションに接続されており、
前記第1ハーフブリッジの前記第1スイッチ及び前記第1ハーフブリッジの前記第2スイッチは、前記第1ポートの前記第1端子と、前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードとの間に直列に接続されており、
前記第2ハーフブリッジの前記第1スイッチ及び前記第2ハーフブリッジの前記第2スイッチは、前記第1ポートの前記第2端子と、前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードとの間に直列に接続されており、
前記第3ハーフブリッジの前記第1スイッチ及び前記第3ハーフブリッジの前記第2スイッチは、前記第2ポートの前記第1端子と、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードとの間に直列に接続されており、
前記第4ハーフブリッジの前記第1スイッチ及び前記第4ハーフブリッジの前記第2スイッチは、前記第2ポートの前記第2端子と、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードとの間に直列に接続されており、
前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードは、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードに接続されている
請求項1に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第1ハーフブリッジの前記2つのスイッチに接続する前記ジャンクションと、前記第3ハーフブリッジの前記2つのスイッチに接続する前記ジャンクションとに接続された第1インダクタと、
前記第2ハーフブリッジの前記2つのスイッチに接続する前記ジャンクションと、前記第4ハーフブリッジの前記2つのスイッチに接続する前記ジャンクションとに接続された第2インダクタと、
を備える請求項11に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第1ポートの前記第1端子と、前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードとの間に接続された第1キャパシタと、
前記第1ポートの前記第2端子と、前記第1ハーフブリッジ及び前記第2ハーフブリッジの前記ノードとの間に接続された第2キャパシタと、
前記第2ポートの前記第1端子と、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードとの間に接続された第3キャパシタと、
前記第2ポートの前記第2端子と、前記第3ハーフブリッジ及び前記第4ハーフブリッジの前記ノードの間に接続された第4キャパシタと、
を備える請求項12に記載のDC/DCコンバータ。 - DC/DCコンバータであって、
第1入出力ポートと、
第2入出力ポートと、
夫々、3つのポートと1組のスイッチとを含む4つのハーフブリッジと、
を備え、
前記1組のスイッチは、ジャンクションでお互い接続されており、前記1組のスイッチは、前記3つのポートの第1ポート及び第2ポートに接続されており、前記1組のスイッチの前記ジャンクションは、前記3つのポートの第3ポートに接続されており、
前記4つのハーフブリッジの第1組は、前記第1入出力ポートと直列に接続されており、前記4つのハーフブリッジの前記第1組と、前記第1入出力ポートとの間の前記接続は、お互いに接続された、前記第1入出力ポートと、前記4つのハーフブリッジの前記第1組の各ハーフブリッジの前記3つのポートの前記第2ポートとに接続された、前記4つのハーフブリッジの前記第1組の前記各ハーフブリッジの前記第1ポートで形成され、
前記4つのハーフブリッジの第2組は、前記第2入出力ポートと直列に接続されており、前記4つのハーフブリッジの前記第2組と、前記第2入出力ポートとの間の前記接続は、お互いに接続された、前記第2入出力ポートと、前記4つのハーフブリッジの前記第2組の各ハーフブリッジの前記3つのポートの前記第2ポートとに接続された、前記4つのハーフブリッジの前記第2組の各ハーフブリッジの前記第1ポートで形成され、
ハーフブリッジの前記第1組におけるハーフブリッジの一方の前記第3ポートは、ハーフブリッジの前記第2組におけるハーフブリッジの一方の前記第3ポートに接続されており、
当該DC/DCコンバータは、双方向DC/DCコンバータである
DC/DCコンバータ。 - 前記ハーフブリッジの前記第1組における前記ハーフブリッジの他方の前記第3ポートは、前記ハーフブリッジの前記第2組における前記ハーフブリッジの他方の前記第3ポートに接続されている
請求項14に記載のDC/DCコンバータ。 - 各ハーフブリッジにおける前記1組のスイッチは、互いに直列に接続されている
請求項15に記載のDC/DCコンバータ。 - 当該DC/DCコンバータは、前記第1ポートでエネルギストレージデバイスに接続されている
請求項15に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記エネルギストレージデバイスは、バッテリである
請求項17に記載のDC/DCコンバータ。 - 当該DC/DCコンバータは、前記第2ポートでフォトボルタイクアレイに接続されている
請求項15に記載のDC/DCコンバータ。 - 当該DC/DCコンバータは、前記第2ポートで電気的負荷に接続されている
請求項15に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記ハーフブリッジの前記第1組の一方は、第1インダクタに接続されており、
前記ハーフブリッジの前記第2組の一方は、前記第1インダクタに接続されている
請求項15に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記ハーフブリッジの前記第1組の他方は、第2インダクタに接続されており、
前記ハーフブリッジの前記第2組の他方は、前記第2インダクタに接続されている
請求項21に記載のDC/DCコンバータ。 - 第1キャパシタと、
第2キャパシタと、
を備え、
前記4つのハーフブリッジの前記第1組は、前記第1入出力ポートの第1端子と前記第1入出力ポートの第2端子との間に接続されており、
前記第1キャパシタは、前記第1入出力ポートの前記第1端子と、前記4つのハーフブリッジの前記第1組の間の前記ジャンクションとの間に接続されており、
前記第2キャパシタは、前記第1入出力ポートの前記第2端子と、前記4つのハーフブリッジの前記第1組の間の前記ジャンクションとの間に接続されている
請求項15に記載のDC/DCコンバータ。 - 第1インダクタと、
第2インダクタと、
第1キャパシタと、
第2キャパシタと、
第3キャパシタと、
第4キャパシタと、
を備え、
前記ハーフブリッジの前記第1組における前記ハーフブリッジの他方の前記第3ポートは、前記ハーフブリッジの前記第2組における前記ハーフブリッジの他方の前記第3ポートに接続されており、
各ハーフブリッジの前記1組のスイッチは、互いに直列に接続されており、
前記ハーフブリッジの前記第1組の一方は、前記第1インダクタに接続されており、前記ハーフブリッジの前記第2組の一方は、前記第1インダクタに接続されており、前記ハーフブリッジの前記第1組の前記他方は、前記第2インダクタに接続されており、前記ハーフブリッジの前記第2組の前記他方は、前記第2インダクタに接続されており、
前記4つのハーフブリッジの前記第1組は、前記第1入出力ポートの前記第1端子と前記第1入出力ポートの前記第2端子との間に接続されており、
前記第1キャパシタは、前記第1入出力ポートの前記第1端子と、前記4つのハーフブリッジの前記第1組の間の前記ジャンクションとの間に接続されており、
前記第2キャパシタは、前記第1入出力ポートの前記第2端子と、前記4つのハーフブリッジの前記第1組の間の前記ジャンクションとの間に接続されており、
前記4つのハーフブリッジの前記第2組は、前記第2入出力ポートの第1端子と、前記第2入出力ポートの第2端子との間に接続されており、
前記第3キャパシタは、前記第2入出力ポートの前記第1端子と、前記4つのハーフブリッジの前記第2組の間の前記ジャンクションとの間に接続されており、
前記第4キャパシタは、前記第2入出力ポートの前記第2端子と、前記4つのハーフブリッジの前記第2組の間の前記ジャンクションとの間に接続されている
請求項14に記載のDC/DCコンバータ。
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