JPH11194842A - 電源装置の制御方法 - Google Patents
電源装置の制御方法Info
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- JPH11194842A JPH11194842A JP10228879A JP22887998A JPH11194842A JP H11194842 A JPH11194842 A JP H11194842A JP 10228879 A JP10228879 A JP 10228879A JP 22887998 A JP22887998 A JP 22887998A JP H11194842 A JPH11194842 A JP H11194842A
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- Japan
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- power supply
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- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流検出器の周囲温度を常時監視して制御回
路にフィードバックすることにより、高精度な電流制御
を行う。 【解決手段】 電源装置の出力電流を電流検出器１１に
て検出し、その検出値と電流指令値との偏差をゼロにす
るような操作量をフィードバック制御回路３２Ａにより
求めて電源装置を制御する制御方法に関する。電流検出
器１１の周囲温度を温度検出器３５により検出し、その
周囲温度に基づいてエラー演算器３７により電流検出器
１１のゲインエラーａ及びオフセットエラーｂを推定演
算し、これらの推定値を用いて補正回路４１により電流
指令値を補正する。
路にフィードバックすることにより、高精度な電流制御
を行う。 【解決手段】 電源装置の出力電流を電流検出器１１に
て検出し、その検出値と電流指令値との偏差をゼロにす
るような操作量をフィードバック制御回路３２Ａにより
求めて電源装置を制御する制御方法に関する。電流検出
器１１の周囲温度を温度検出器３５により検出し、その
周囲温度に基づいてエラー演算器３７により電流検出器
１１のゲインエラーａ及びオフセットエラーｂを推定演
算し、これらの推定値を用いて補正回路４１により電流
指令値を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子加速器用電磁
石電源のように負荷が高インダクタンスであり、この負
荷に対して低リプルで三角波状あるいは台形波状の電流
を供給する電源装置の制御方法に関する。
石電源のように負荷が高インダクタンスであり、この負
荷に対して低リプルで三角波状あるいは台形波状の電流
を供給する電源装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は電子加速器用電源装置の従来技術
の基本構成を示している。同図において、１’はダイオ
ード整流器等の交／直変換器、２，３は平滑フィルタを
構成するリアクトル及びコンデンサ、８は交流電源、９
は入力直流電圧を櫛の歯状に制御するチョッパ回路、１
１はシャント等を用いた電流検出器、３２はチョッパ回
路９に対しその出力電流をフィードバック制御する電流
制御系を有する制御回路、３３は電流指令値Ｉ*と出力
電流検出値Ｉとが図示の極性で入力される加算器、３４
は電流調節器である。
の基本構成を示している。同図において、１’はダイオ
ード整流器等の交／直変換器、２，３は平滑フィルタを
構成するリアクトル及びコンデンサ、８は交流電源、９
は入力直流電圧を櫛の歯状に制御するチョッパ回路、１
１はシャント等を用いた電流検出器、３２はチョッパ回
路９に対しその出力電流をフィードバック制御する電流
制御系を有する制御回路、３３は電流指令値Ｉ*と出力
電流検出値Ｉとが図示の極性で入力される加算器、３４
は電流調節器である。
【０００３】このような構成の電源装置を、粒子加速器
の一種であるブースタシンクロトロンの偏向電磁石用電
源として用いる場合には、出力開始と同時に電流ｉLを
直線的に０％から１００％まで立ち上げ、その立ち上げ
期間中の約２％から１００％までを連続的に使用するこ
とが行われている。そして、この種の用途では、上述し
た動的運転時において極めて高い電流値の再現性と低リ
プル性とが要求され、一般に、定格電流値に対して１／
１０4以下の精度が要求されている。なお、フィルタコ
ンデンサ３としては、電源の動特性に影響を与えない範
囲で比較的大容量のものが使用されている。
の一種であるブースタシンクロトロンの偏向電磁石用電
源として用いる場合には、出力開始と同時に電流ｉLを
直線的に０％から１００％まで立ち上げ、その立ち上げ
期間中の約２％から１００％までを連続的に使用するこ
とが行われている。そして、この種の用途では、上述し
た動的運転時において極めて高い電流値の再現性と低リ
プル性とが要求され、一般に、定格電流値に対して１／
１０4以下の精度が要求されている。なお、フィルタコ
ンデンサ３としては、電源の動特性に影響を与えない範
囲で比較的大容量のものが使用されている。
【０００４】上述の如く１／１０4以下の高精度の電流
制御を行う場合、図５における電流検出器１１の抵抗―
温度係数等に関して周囲温度が極めて重要な要素とな
る。このため、従来では、電流検出器１１の構成要素に
温度安定度数が数１０〜数ppm／℃といった特殊な材料
を用いたり、制御回路３２自体を恒温槽（図示せず）に
入れる等の手段により対処していた。
制御を行う場合、図５における電流検出器１１の抵抗―
温度係数等に関して周囲温度が極めて重要な要素とな
る。このため、従来では、電流検出器１１の構成要素に
温度安定度数が数１０〜数ppm／℃といった特殊な材料
を用いたり、制御回路３２自体を恒温槽（図示せず）に
入れる等の手段により対処していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した電源装置
では、電流検出器１１の構成要素に特殊な材料を必要と
するため、高価になりやすく製作にも時間がかかる。更
に、恒温槽を用いることによってもコストの増加や設置
スペースの増大等の不都合を招く結果となる。加えて、
恒温槽内に設置される制御回路３２は通常複数枚のプリ
ント基板にて構成されているため、その全体を温度管理
することが極めて困難であると共に、温度管理を電流検
出器１１だけに限定した場合でも、一般的には±１℃の
範囲が管理できる限界であってこれ以上の厳密な温度管
理は不可能であるという問題があった。
では、電流検出器１１の構成要素に特殊な材料を必要と
するため、高価になりやすく製作にも時間がかかる。更
に、恒温槽を用いることによってもコストの増加や設置
スペースの増大等の不都合を招く結果となる。加えて、
恒温槽内に設置される制御回路３２は通常複数枚のプリ
ント基板にて構成されているため、その全体を温度管理
することが極めて困難であると共に、温度管理を電流検
出器１１だけに限定した場合でも、一般的には±１℃の
範囲が管理できる限界であってこれ以上の厳密な温度管
理は不可能であるという問題があった。
【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、電流検出器等の
検出器の周囲温度を常時監視してこれを制御回路にフィ
ードバックすることにより、低コストで高精度の出力制
御を可能にした電源装置の制御方法を提供することにあ
る。
れたもので、その目的とするところは、電流検出器等の
検出器の周囲温度を常時監視してこれを制御回路にフィ
ードバックすることにより、低コストで高精度の出力制
御を可能にした電源装置の制御方法を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の発明は、電源装置の出力電気量を検出器にて
検出し、その検出値と指令値との偏差をゼロにするよう
な操作量をフィードバック制御回路により求めて電源装
置を制御する制御方法において、前記検出器の周囲温度
に基づいて検出器のゲインエラー及びオフセットエラー
を推定し、これらの推定値を用いて前記指令値を補正す
るものである。
め、第１の発明は、電源装置の出力電気量を検出器にて
検出し、その検出値と指令値との偏差をゼロにするよう
な操作量をフィードバック制御回路により求めて電源装
置を制御する制御方法において、前記検出器の周囲温度
に基づいて検出器のゲインエラー及びオフセットエラー
を推定し、これらの推定値を用いて前記指令値を補正す
るものである。
【０００８】第２の発明は、上記第１の発明が前提とす
る制御方法において、検出器の周囲温度に基づいて検出
器のゲインエラー及びオフセットエラーを推定し、これ
らの推定値を用いて前記検出値を補正するものである。
る制御方法において、検出器の周囲温度に基づいて検出
器のゲインエラー及びオフセットエラーを推定し、これ
らの推定値を用いて前記検出値を補正するものである。
【０００９】第１または第２の発明では、検出器の周囲
温度を常時監視し、この温度と相関関係を持つ検出器の
ゲインエラー及びオフセットエラーを推定する。そし
て、これらのエラー値を用いて電源装置出力電流等の指
令値や検出値を補正することにより、温度の影響を相殺
していかなる温度においても高精度の制御を可能とす
る。
温度を常時監視し、この温度と相関関係を持つ検出器の
ゲインエラー及びオフセットエラーを推定する。そし
て、これらのエラー値を用いて電源装置出力電流等の指
令値や検出値を補正することにより、温度の影響を相殺
していかなる温度においても高精度の制御を可能とす
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って各発明の実施形
態を説明する。まず、図５に示したような電流検出器１
１として用いられるシャントや直流変流器等の直線性
は、一般にはゲインエラーａ、オフセットエラーｂ及び
リニアリティ偏差の３つのパラメータによって記述する
ことができる。図２はこの電流検出器１１における入力
ｘと出力ｙとの関係を示しており、本来であれば検出す
るべき真の値（入力）ｘとその検出値（出力）ｙとは一
致しなくてはならないが、実際には図示するようにｙ＝
ａｘ＋ｂの関係にある。
態を説明する。まず、図５に示したような電流検出器１
１として用いられるシャントや直流変流器等の直線性
は、一般にはゲインエラーａ、オフセットエラーｂ及び
リニアリティ偏差の３つのパラメータによって記述する
ことができる。図２はこの電流検出器１１における入力
ｘと出力ｙとの関係を示しており、本来であれば検出す
るべき真の値（入力）ｘとその検出値（出力）ｙとは一
致しなくてはならないが、実際には図示するようにｙ＝
ａｘ＋ｂの関係にある。
【００１１】ここで、ゲインエラーａ及びオフセットエ
ラーｂについては、図３に示すように周囲温度Ｔと良い
相関関係があり、これを温度に関して適当な点数だけ測
定することにより、一次回帰曲線等の関数で近似するこ
とができる。従って、任意の温度におけるゲインエラー
ａ及びオフセットエラーｂを電流検出器１１の周囲温度
Ｔから推定し、この温度が検出器１１に及ぼす影響を電
流指令値側にフィードバックすることにより、温度によ
って電流検出値が受ける影響を相対的に希釈することが
できる。
ラーｂについては、図３に示すように周囲温度Ｔと良い
相関関係があり、これを温度に関して適当な点数だけ測
定することにより、一次回帰曲線等の関数で近似するこ
とができる。従って、任意の温度におけるゲインエラー
ａ及びオフセットエラーｂを電流検出器１１の周囲温度
Ｔから推定し、この温度が検出器１１に及ぼす影響を電
流指令値側にフィードバックすることにより、温度によ
って電流検出値が受ける影響を相対的に希釈することが
できる。
【００１２】前後するが、図１は上記の点に着目してな
された第１の発明の一実施形態を示している。電源装置
の主回路構成は概ね図５と同一であり、同一の構成要素
には同一の参照符号を付してある。
された第１の発明の一実施形態を示している。電源装置
の主回路構成は概ね図５と同一であり、同一の構成要素
には同一の参照符号を付してある。
【００１３】この実施形態では、シャント等からなる電
流検出器１１に近接して温度検出器３５が配置されてお
り、この温度検出器３５による検出温度Ｔは信号変換器
３６により温度の関数としての制御信号ｖに変換され
る。一方、電流制御系を構成する制御回路３２Ａ内にお
いて、制御信号ｖはエラー演算器３７に入力され、この
演算器３７において温度Ｔの関数ｆ(Ｔ)としてのゲイン
エラーａ及びオフセットエラーｂが演算される。
流検出器１１に近接して温度検出器３５が配置されてお
り、この温度検出器３５による検出温度Ｔは信号変換器
３６により温度の関数としての制御信号ｖに変換され
る。一方、電流制御系を構成する制御回路３２Ａ内にお
いて、制御信号ｖはエラー演算器３７に入力され、この
演算器３７において温度Ｔの関数ｆ(Ｔ)としてのゲイン
エラーａ及びオフセットエラーｂが演算される。
【００１４】これらのゲインエラーａ及びオフセットエ
ラーｂを用い、乗算器３８、定数保持器３９及び加算器
４０からなる補正回路４１により電流指令値Ｉ*を（ａ
Ｉ*＋ｂ）に補正し、この補正後の電流指令値と電流検
出値Ｉとの偏差を加算器３３により求めて電流調節器３
４の入力とする。そして、電流調節器３４は上記偏差が
ゼロになるように調節動作を行う。
ラーｂを用い、乗算器３８、定数保持器３９及び加算器
４０からなる補正回路４１により電流指令値Ｉ*を（ａ
Ｉ*＋ｂ）に補正し、この補正後の電流指令値と電流検
出値Ｉとの偏差を加算器３３により求めて電流調節器３
４の入力とする。そして、電流調節器３４は上記偏差が
ゼロになるように調節動作を行う。
【００１５】なお、補正回路４１における補正操作は、
マイクロコンピュータを用いたディジタル制御装置にあ
ってはソフトウェアにより容易に実現可能である。ま
た、シャント入出力の直線性と温度Ｔとの関係は図３に
示したように使用温度範囲内において予め測定により求
めておき、一次回帰曲線等の適当な関数で近似しておけ
ばよい。
マイクロコンピュータを用いたディジタル制御装置にあ
ってはソフトウェアにより容易に実現可能である。ま
た、シャント入出力の直線性と温度Ｔとの関係は図３に
示したように使用温度範囲内において予め測定により求
めておき、一次回帰曲線等の適当な関数で近似しておけ
ばよい。
【００１６】この実施形態によれば、電流検出器１１の
周囲温度を常時監視してこれを電流制御系にフィードバ
ックし、周囲温度に応じたゲインエラー及びオフセット
エラーの推定値に基づいて電流指令値Ｉ*を補正するこ
とにより、実際の電流検出値Ｉが有する温度による影響
を相殺して高精度な電流制御を行うことができる。
周囲温度を常時監視してこれを電流制御系にフィードバ
ックし、周囲温度に応じたゲインエラー及びオフセット
エラーの推定値に基づいて電流指令値Ｉ*を補正するこ
とにより、実際の電流検出値Ｉが有する温度による影響
を相殺して高精度な電流制御を行うことができる。
【００１７】次に、図４は第２の発明の一実施形態を示
している。この発明は、ゲインエラー及びオフセットエ
ラーの推定値を用いて電流検出値を直接補正することに
より、周囲温度の影響を相殺するものである。
している。この発明は、ゲインエラー及びオフセットエ
ラーの推定値を用いて電流検出値を直接補正することに
より、周囲温度の影響を相殺するものである。
【００１８】すなわち、図４に示す電流制御系の制御回
路３２Ｂにおいて、エラー演算器３７により演算された
ゲインエラーａ及びオフセットエラーｂは、補正回路４
１Ａ内の乗算器３８Ａ及び係数保持器３９にそれぞれ入
力される。一方、補正回路４１Ａ内の加算器４０には電
流検出値Ｉが入力されており、この加算器４０において
（Ｉ−ｂ）が算出される。この信号は乗算器３８Ａに入
力されるが、乗算器３８Ａではエラー演算器３７から取
り込んだゲインエラーａに基づく１／ａと上記（Ｉ−
ｂ）とを乗算する。従って、補正回路４１Ａの出力は
（Ｉ−ｂ）／ａとなる。
路３２Ｂにおいて、エラー演算器３７により演算された
ゲインエラーａ及びオフセットエラーｂは、補正回路４
１Ａ内の乗算器３８Ａ及び係数保持器３９にそれぞれ入
力される。一方、補正回路４１Ａ内の加算器４０には電
流検出値Ｉが入力されており、この加算器４０において
（Ｉ−ｂ）が算出される。この信号は乗算器３８Ａに入
力されるが、乗算器３８Ａではエラー演算器３７から取
り込んだゲインエラーａに基づく１／ａと上記（Ｉ−
ｂ）とを乗算する。従って、補正回路４１Ａの出力は
（Ｉ−ｂ）／ａとなる。
【００１９】つまり、図２に示した１次関数ｙ＝ａｘ＋
ｂを変形すればｘ＝（ｙ−ｂ）／ａとなるから、電流検
出値Ｉを入力として補正回路４１Ａにより（Ｉ−ｂ）／
ａの演算を行って本来の電流検出値Ｉを補正することに
より、周囲温度に応じてその影響を除去した電流検出値
（Ｉ−ｂ）／ａを得ることができる。以後は、電流指令
値Ｉ*と上記検出値（Ｉ−ｂ）／ａとの偏差を加算器３
３により求め、この偏差を電流調節器３４の入力とする
ことにより、実質的に図１と同様の電流制御を行うこと
ができる。
ｂを変形すればｘ＝（ｙ−ｂ）／ａとなるから、電流検
出値Ｉを入力として補正回路４１Ａにより（Ｉ−ｂ）／
ａの演算を行って本来の電流検出値Ｉを補正することに
より、周囲温度に応じてその影響を除去した電流検出値
（Ｉ−ｂ）／ａを得ることができる。以後は、電流指令
値Ｉ*と上記検出値（Ｉ−ｂ）／ａとの偏差を加算器３
３により求め、この偏差を電流調節器３４の入力とする
ことにより、実質的に図１と同様の電流制御を行うこと
ができる。
【００２０】以上のように第１及び第２の発明の各実施
形態では、専ら電流制御系を有する電源装置の制御方法
について説明した。しかるに、前述したようなゲインエ
ラーやオフセットエラーは電圧検出器においても存在す
る可能性がある。従って、図示しないが、これらの発明
は、電圧検出器により電源装置の出力電圧を検出し、こ
の出力電圧検出値と指令値との偏差をゼロにするように
フィードバック制御する電圧制御系を持つ電源装置にも
適用することができる。
形態では、専ら電流制御系を有する電源装置の制御方法
について説明した。しかるに、前述したようなゲインエ
ラーやオフセットエラーは電圧検出器においても存在す
る可能性がある。従って、図示しないが、これらの発明
は、電圧検出器により電源装置の出力電圧を検出し、こ
の出力電圧検出値と指令値との偏差をゼロにするように
フィードバック制御する電圧制御系を持つ電源装置にも
適用することができる。
【００２１】なお、上記各発明は、負荷４に対して台形
波状の電流を供給する場合や、電磁石に限らず種々の誘
導性負荷に電流を供給する電源装置に対しても適用可能
である。
波状の電流を供給する場合や、電磁石に限らず種々の誘
導性負荷に電流を供給する電源装置に対しても適用可能
である。
【００２２】
【発明の効果】以上のように第１または第２の発明によ
れば、電流または電圧等の電気量の検出器における周囲
温度による影響を相殺するように上記電気量の指令値ま
たは検出値を補正するので、従来のように温度安定度が
極めて高い検出器を用いたり、制御回路を恒温槽内に設
置する等の手段によらなくても高精度な電流制御等を行
うことができ、コストの低減、電源装置設置スペースの
狭小化が可能である。
れば、電流または電圧等の電気量の検出器における周囲
温度による影響を相殺するように上記電気量の指令値ま
たは検出値を補正するので、従来のように温度安定度が
極めて高い検出器を用いたり、制御回路を恒温槽内に設
置する等の手段によらなくても高精度な電流制御等を行
うことができ、コストの低減、電源装置設置スペースの
狭小化が可能である。
【図１】第１の発明の実施形態における電源装置及び制
御回路の構成図である。
御回路の構成図である。
【図２】第１及び第２の発明における検出器の直線性に
ついての説明図である。
ついての説明図である。
【図３】第１及び第２の発明における温度とゲインエラ
ー、オフセットエラーとの相関関係を示す図である。
ー、オフセットエラーとの相関関係を示す図である。
【図４】第２の発明の実施形態における制御回路の構成
図である。
図である。
【図５】従来技術を示す電源装置及び制御回路の回路図
である。
である。
【符号の説明】 １’ 交／直変換器 ２ リアクトル ３ フィルタコンデンサ ４ 負荷 ８ 交流電源 ９ チョッパ回路 １１ 電流検出器 ３２Ａ，３２Ｂ 制御回路 ３３，４０ 加算器 ３４ 電流調節器 ３５ 温度検出器 ３６ 信号変換器 ３７ エラー演算器 ３８，３８Ａ 乗算器 ３９ 係数保持器 ４１，４１Ａ 補正回路
Claims (2)
- 【請求項１】 電源装置の出力電気量を検出器にて検出
し、その検出値と指令値との偏差をゼロにするような操
作量をフィードバック制御回路により求めて電源装置を
制御する制御方法において、前記検出器の周囲温度に基
づいて検出器のゲインエラー及びオフセットエラーを推
定し、これらの推定値を用いて前記指令値を補正するこ
とを特徴とする電源装置の制御方法。 - 【請求項２】 電源装置の出力電気量を検出器にて検出
し、その検出値と指令値との偏差をゼロにするような操
作量をフィードバック制御回路により求めて電源装置を
制御する制御方法において、前記検出器の周囲温度に基
づいて検出器のゲインエラー及びオフセットエラーを推
定し、これらの推定値を用いて前記検出値を補正するこ
とを特徴とする電源装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10228879A JPH11194842A (ja) | 1990-12-26 | 1998-08-13 | 電源装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2414323A JP2998213B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-12-26 | 電源装置の運転方法 |
| JP10228879A JPH11194842A (ja) | 1990-12-26 | 1998-08-13 | 電源装置の制御方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2414323A Division JP2998213B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-12-26 | 電源装置の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11194842A true JPH11194842A (ja) | 1999-07-21 |
Family
ID=16883304
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10228878A Pending JPH11146661A (ja) | 1990-12-26 | 1998-08-13 | 電源装置の運転方法 |
| JP10228879A Pending JPH11194842A (ja) | 1990-12-26 | 1998-08-13 | 電源装置の制御方法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10228878A Pending JPH11146661A (ja) | 1990-12-26 | 1998-08-13 | 電源装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPH11146661A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2006271102A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 並列多重チョッパ装置 |
| JP2006352935A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Fujitsu Access Ltd | オフセット調整回路 |
| US7443698B2 (en) | 2004-11-22 | 2008-10-28 | Abb Research Ltd | Converter circuit for switching of a multiplicity of switching voltage levels |
| CN105381985A (zh) * | 2015-07-10 | 2016-03-09 | 嘉兴百盛光电有限公司 | 超声波清洗机的驱动加速电路 |
-
1998
- 1998-08-13 JP JP10228878A patent/JPH11146661A/ja active Pending
- 1998-08-13 JP JP10228879A patent/JPH11194842A/ja active Pending
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