JPH06233530A - 負荷電流の検出を利用したdc/dcコンバータの可変ゲイン電圧制御系 - Google Patents

負荷電流の検出を利用したdc/dcコンバータの可変ゲイン電圧制御系

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JPH06233530A
JPH06233530A JP3612793A JP3612793A JPH06233530A JP H06233530 A JPH06233530 A JP H06233530A JP 3612793 A JP3612793 A JP 3612793A JP 3612793 A JP3612793 A JP 3612793A JP H06233530 A JPH06233530 A JP H06233530A
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JP
Japan
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voltage control
control element
control system
output
voltage
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JP3612793A
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Takumi Ikeda
巧 池田
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Nippon Electric Industry Co Ltd
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Nippon Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 DC/DCコンバータにおける電圧制御系の
制御特性を定常ゲインを大きくすることなしに安定化さ
せる。 【構成】 DC/DCコンバータを制御する平均電圧制
御要素11と瞬時電圧制御要素12等によって構成した
電圧制御系3に可変ゲイン制御要素13を設け、出力端
に設けた電流検出器6の検出信号を前記可変ゲイン制御
要素13にフィードバックさせて構成した。 【効果】 負荷を瞬時にオン/オフしても出力電圧の変
動は小さくて済む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、UPSや各種スイッ
チング電源を構成するDC/DCコンバータや単相ある
いは三相のインバータ等における電圧制御系に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】DC/DCコンバータを構成する従来技
術による電圧制御系のブロック図を図4に示す。直流電
源10の直流出力はブリッジ回路1に入力され、このブ
リッジ回路1において変換された直流出力はリアクタ4
を介して出力され、スイッチ7を介して負荷8に供給さ
れる。なお、ブリッジ回路1の直流側にはコンデンサ9
が、交流側にはコンデンサ5が接続されている。また、
平滑フィルタの出力端から検出された出力電圧信号V
out は電圧制御系3′にフィードバックされ、電圧制御
系3′を構成する平均電圧制御要素11′と瞬時電圧制
御要素12′にそれぞれ入力する。基準電圧Vref とフ
ィードバックされた出力電圧信号Vout を入力する平均
電圧制御要素11′からの出力信号Vref ′は前記出力
電圧信号Vout と共に瞬時電圧制御要素12′に入力
し、出力信号Vu を送出する。この出力信号Vu は電圧
制御系3′の出力信号であって、PWMゲート駆動回路
2を介してブリッジ回路1を制御する。
【0003】図3は瞬時電圧制御要素12′の内部構成
を示すブロック線図であり、2つの位相補償要素とフィ
ードフォワード制御回路によって構成している。平均電
圧制御要素11′の出力信号Vref ′と出力電圧信号V
out は加算器31において加算され、位相進み補償要素
32と位相遅れ補償要素33および増幅器35を介して
加算器36に入力し、増幅器34を介してフィードフォ
ワードされる前記出力信号Vref ′と加算器36におい
て加算され、PWMゲート駆動回路2を介してブリッジ
回路1を制御する信号Vu を出力する。DC/DCコン
バータの負荷をオン/オフしたときの出力電圧Vout
負荷電流iL の変化を図6(a)に示す。負荷電流iL
の瞬時変動に伴って出力電圧Vout も変動し、この出力
電圧の瞬時変動分は電圧制御系3′にフィードバックさ
れる。電圧制御系3′にフィードバックされた出力電圧
変動分は瞬時電圧制御要素12′において演算処理され
てその出力信号Vu は図6(b)に示すようにdVu
dtだけ変化する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】DC/DCコンバータ
の負荷を瞬時にオン/オフした場合のシミュレーション
結果は図9と図10に示す通りである。4ms間隔のS
Wのオン/オフにより、負荷電流iL は変化し、ブリッ
ジ回路1の出力電流iS も若干のタイムラグをもって変
動し、また、出力電圧Vout も図9に示すように大幅に
変動する。この出力電圧Vout の変動は、電圧制御系
3′における瞬時電圧制御要素12′からの出力信号V
u を図10に示すようにdVu /dtだけ変化させるこ
とによって抑制している。
【0005】上述した負荷のオン/オフに伴う出力電圧
out の変動を小幅に抑制するためには、電圧制御系
3′の定常ゲインKを大きくすることによって対応でき
る。しかし乍ら、定常ゲインKを大きくすると、無負荷
時における安定性が損なわれるばかりでなく、PWM制
御系の非線形性に起因する問題を生ずるおそれがある。
以上の理由により定常ゲインKを大きくできないので、
負荷のオン/オフ等による瞬時変動に対しては、従来技
術による電圧制御系では充分に速応できず、出力電圧の
過渡変動特性は悪くなるのを免れなかった。この発明
は、上述した従来技術による電圧制御系の欠点を解決す
るためになされたものであって、定常ゲインKを大きく
することなしに負荷電流の瞬時変動時における出力電圧
の変動を小幅に抑制することのできるDC/DCコンバ
ータにおける可変ゲイン電圧制御系を提供することを目
的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、この発明による負荷電流の検出を利用したDC
/DCコンバータの可変ゲイン電圧制御系は、平均電圧
制御要素と瞬時電圧制御要素等によって構成した電圧制
御系に可変ゲイン制御要素を設けると共にDC/DCコ
ンバータの出力端から検出した負荷電流検出信号を前記
可変ゲイン制御要素に入力させるフィードバック回路を
設け、前記瞬時電圧制御要素の出力信号と前記負荷電流
検出信号とを前記可変ゲイン制御要素において演算処理
し、この検出信号によってDC/DCコンバータを制御
するものである。
【0007】
【作用】負荷電流iL の瞬時変動に伴う出力電圧Vout
の変動はフィードバックされて平均電圧制御要素11と
瞬時電圧制御要素12に入力される。この瞬時電圧変動
に対しては瞬時電圧制御要素12のみが応動し、その変
動量は(dVu /dt)であり図5(b)における点線
で示す通りである。この発明による可変ゲイン制御要素
13の構成要素は図2に示す通りであり、負荷電流から
検出した負荷電流信号iL と瞬時電圧制御要素12から
の出力信号Vu が入力しており、それぞれの信号は位相
補償要素や増幅器等を介して(|diL /dt|)と
(dVu /dt)となり乗算器27に入力される。乗算
器27の出力信号は(dVu /dt)×(|diL /d
t|)となるので、加算器29の出力信号Vu ′はVu
+(dVu /dt)×(|diL /dt|)となる。す
なわち、図5(b)に示すように、負荷電流変動に伴う
(diL /dt)により電圧制御系3の出力信号Vu
のゲインは従来方式における出力信号Vu のゲインの
(|diL /dt|)倍に増加するので、出力電圧V
out は図5(a)に示すように変動分が減少する。
【0008】
【実施例】以下、この発明に係る実施例を図面を参照し
ながら説明する。図1はこの発明による負荷電流の検出
を利用したDC/DCコンバータの可変ゲイン電圧制御
系の回路構成を示すブロック図である。出力端に設けら
れた電流検出器6と電圧制御系3の内部に設けられた可
変ゲイン制御要素13およびフィードバック回路14を
除くと従来技術による電圧制御系の回路構成と同一であ
るので、重複説明は行わない。
【0009】この発明による可変ゲイン制御要素13の
構成要素は図2に示す通りであり、負荷電流検出信号i
L は微分要素22,増幅器24,絶対値変換要素25,
不感帯要素26を介して乗算器27に入力され、一方、
瞬時電圧制御要素12の出力信号Vu は微分要素21,
増幅器23を介して乗算器27に入力される。乗算器2
7への入力信号はそれぞれ(dVu /dt)と(|di
L /dt|)であるので、その出力信号は(dVu /d
t)×(|diL /dt|)となり、増幅器28を介し
て加算器29において瞬時電圧制御要素12の出力信号
u と加算される。負荷をオン/オフした場合における
電圧制御系3の制御特性は図5(a)と図5(b)に示
す通りであり、電圧制御系3からの出力信号Vu は負荷
電流の瞬時変動分diL /dtによって(dVu /d
t)×(|diL /dt|)だけ増加する。すなわち、
負荷電流のフィードバック回路を備えた可変ゲイン制御
要素を設けることにより、出力電圧Vout の変動幅は図
5(a)に示すように、従来技術による電圧制御系の場
合より小さくなる。
【0010】負荷を4ms間隔でオン/オフしたシミュ
レーション結果を図7と図8に示す。図7は負荷をオン
/オフすることによる出力電流iS と出力電圧Vout
変動を示しており、出力電圧Vout の変動幅が減少して
いることが判る。また、図8は可変ゲイン制御要素13
の内部回路における電圧信号Vu ″と電流信号iL ′の
変動状況を示しており、可変ゲイン制御要素13からの
出力信号(電圧制御系3の出力信号)Vu ′のゲインは
大きく変化するので、DC/DCコンバータの出力電圧
out の変動は抑制される。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るD
C/DCコンバータの可変ゲイン電圧制御系は、平均電
圧制御要素と瞬時電圧制御要素等の他に可変ゲイン制御
要素を設け、出力端に設けた電流検出器の検出信号を可
変ゲイン制御要素にフィードバックさせたものである。
このために、負荷を瞬時にオン/オフしたときの出力電
圧の変動は、上述した瞬時電圧制御要素と可変ゲイン制
御要素のそれぞれのゲインの相乗効果によって制御され
る。従って、定常ゲインKを大きくする必要もないので
無負荷時の安定性を確保でき、また、負荷のオン/オフ
等による過渡変動時の出力電圧特性を改善させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるDC/DCコンバータの可変ゲ
イン電圧制御系の構成を示すブロック図。
【図2】この発明による可変ゲイン制御要素の内部構成
を示すブロック線図。
【図3】従来の瞬時電圧制御要素の内部構成を示すブロ
ック線図。
【図4】従来のDC/DCコンバータの電圧制御系の構
成を示すブロック図。
【図5】この発明による電圧制御系を備えたDC/DC
コンバータの負荷変動時の応答を示す説明図。
【図6】従来の電圧制御系を備えたDC/DCコンバー
タの負荷変動時の応答を示す説明図。
【図7】この発明による電圧制御系を備えたDC/DC
コンバータの出力特性のシミュレーション結果。
【図8】この発明による可変ゲイン制御要素内部におけ
る検出信号のシミュレーション結果。
【図9】従来の電圧制御系を備えたDC/DCコンバー
タの出力特性のシミュレーション結果。
【図10】従来の瞬時電圧制御要素の出力信号のシミュ
レーション結果。
【符号の説明】
1 ブリッジ回路 2 PWMゲート駆動回路 3 電圧制御系 4 リアクタ 5,9 コンデンサ 6 電流検出器 10 直流電源 11 平均電圧制御要素 12 瞬時電圧制御要素 13 可変ゲイン制御要素 14,15 フィードバック回路 21,22 微分要素 23,24,28 増幅器 25 絶対値変換要素 26 不感帯要素 27 乗算器 29 加算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均電圧制御要素と接続した瞬時電圧制
    御要素およびその他の構成要素より成る電圧制御系を備
    え、平滑フィルタの出力端から検出した出力電圧信号を
    前記平均電圧制御要素と瞬時電圧制御要素にそれぞれフ
    ィードバックさせ、 前記瞬時電圧制御要素の出力信号をPWMゲート駆動回
    路に入力させてスイッチング素子より成るブリッジ回路
    を制御するDC/DCコンバータの電圧制御系におい
    て、 前記電圧制御系を構成する瞬時電圧制御要素の出力側に
    可変ゲイン制御要素を設けると共に出力端に設けた電流
    検出器から検出した負荷電流信号を前記可変ゲイン制御
    要素に入力させるフィードバック回路を設け、前記負荷
    電流信号と前記瞬時電圧制御要素の出力信号を前記可変
    ゲイン制御要素において演算処理したうえで前記PWM
    ゲート駆動回路に入力させ、負荷電流変動に伴う出力電
    圧変動時には前記瞬時電圧制御要素の出力信号のゲイン
    を前記可変ゲイン制御要素を介することによって可変と
    することを特徴とする負荷電流の検出を利用したDC/
    DCコンバータの電圧制御系。
JP3612793A 1993-02-01 1993-02-01 負荷電流の検出を利用したdc/dcコンバータの可変ゲイン電圧制御系 Pending JPH06233530A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7036899B2 (en) 2002-11-25 2006-05-02 Canon Kabushiki Kaisha Printing apparatus and printhead control method
KR100798983B1 (ko) * 2005-04-26 2008-01-28 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 배기 가스 처리 장치 및 배기 가스 처리 방법
CN100438290C (zh) * 2004-07-01 2008-11-26 株式会社村田制作所 直流-直流变换器及变换装置
JP2009291006A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Fujitsu Ltd 電圧変換装置、電圧変換方法、およびデューティ比決定プログラム
US9467058B2 (en) 2014-05-16 2016-10-11 Hyundai Motor Company Method and apparatus for controlling output voltage of DC-DC converter
JP2021511003A (ja) * 2018-03-26 2021-04-30 ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィMitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. スイッチングを制御するデバイス及び方法

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