KR102587779B1 - 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

컨버터의 제어 장치이며, 상기 컨버터는, 1상 또는 복수상의 변환 회로를 갖고, 상기 변환 회로의 리액터가 자기 결합된 상태인 자기 결합 회로인지 여부를 판정하는 자기 결합 판정부와, 상기 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 상기 컨버터의 제어 방법을 변경하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.

Description

제어 장치 및 제어 방법 {CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD}
본 개시는 컨버터의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
연료 전지 차량 등의 차량에 탑재되어 사용되는 시스템에 구비되는 컨버터에 관하여 여러 가지 연구가 이루어지고 있다. 컨버터의 제어부는, 리액터에 흐르는 전류를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 스위칭 소자의 듀티비를 조절하는 피드백 제어를 행하여, 보다 많은 전류를 인출할 수 있도록 동작하고 있다. 이러한 동작을 부하로부터의 요구에 대하여 응답 좋게 전력 변환하기 위해, 리액터의 특성에 따라 별개의 제어 회로를 구분지어 사용하는 것이 일반적이다. 예를 들어 일본 특허 공개 제2004-282835호에서는, 부하의 요구에 따라 전력 변환부의 제어부가 승압 회로 또는 강압 회로로 전환된다고 하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2018-098855호에서는, 컨버터의 제어부는, 리액터의 전류의 순시값에 대한 게인 특성이, 상대적으로 소 전류값에 대하여 고 게인, 대 전류값에 대하여 저 게인의 관계로 되도록 피드백 게인을 변화시키는 기술이 개시되어 있다.
자동차 등의 차량용 전력 변환 장치(컨버터)에 대해서는 탑재 스페이스의 제한으로부터 소형화가 요구되고 있으며, 그 아이템으로서 복수상의 인덕터(코일)를 단일의 자성체 코어에 권선을 집약하여 결합 인덕터로 한 자기 결합 리액터가 검토되고 있다. 한편, 자기 결합 리액터는 권선을 집약하는 만큼, 발열의 크기 및 누설 자속 등을 고려할 필요가 있기 때문에, 이들 문제를 클리어할 수 없는 경우에는, 단일의 자성체 코어에 단일의 권선으로 구성되는 비자기 결합 리액터를 종래대로 적용하는 것도 고려된다. 따라서, 용도가 자동차인지 여부, 용도가 자동차인 경우에도 차종 및 탑재 위치 등에 따라 각각에 적합한 컨버터가 필요하게 되며, 그에 따라 리액터가 자기 결합 타입, 비자기 결합 타입, 또는 그들의 병용과 같은 구분 사용을 하는 것이 고려된다. 자기 결합 리액터가 탑재된 컨버터와 비자기 결합 리액터가 탑재된 컨버터에서는, 각각 다른 제어 조건을 갖는 제어 장치를 내장할 필요가 있으며, 종래 기술에서는 리액터의 종류 등에 따라 각각에 제어 회로를 준비할 필요가 있다. 이후, 컨버터는 다른 자동차 부품과 마찬가지로 외판되거나, 수리하거나, 나아가 유저가 임의로 컨버터를 커스터마이즈하는 것과 같은 장면이 상정된다. 그러한 경우, 컨버터를 구성하는 리액터 및 제어 회로 등이 상기와 같은 자동차 부품과 세트로 유통되는 것은 반드시 바람직하지는 않으며, 필요한 출력 및 탑재 스페이스 등에 따라 리액터를 구분 사용하는 것을 가능하게 하면서, 공통의 제어 회로에서의 컨버터의 제어가 요망된다. 그러나, 일본 특허 공개 제2004-282835호, 일본 특허 공개 제2018-098855호에 개시된 기술은, 리액터의 종류가 다른 것이 아니며, 리액터의 종류에 상관없이 공통의 제어 회로로 컨버터를 제어하는 기술이 아니다.
본 개시는 리액터의 종류에 상관없이, 공통의 제어 회로로 컨버터의 제어가 가능하게 되는 제어 장치를 제공한다.
본 개시의 일 양태는, 컨버터의 제어 장치이며,
상기 컨버터는, 1상 또는 복수상의 변환 회로를 갖고,
상기 변환 회로가, 상기 변환 회로의 리액터가 자기 결합된 상태인 자기 결합 회로인지 여부를 판정하도록 구성된 자기 결합 판정부와,
상기 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 상기 컨버터의 제어 방법을 변경하도록 구성된 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치를 제공한다.
상기 일 양태의 제어 장치에 있어서는, 상기 제어부는, 상기 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 상기 컨버터의 피드포워드 제어, 피드백 제어 및 셧 다운 제어를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 제어 방법을 변경하도록 구성되어도 된다.
상기 일 양태의 제어 장치에 있어서는, 비자기 결합 리액터의 자기 인덕턴스를 L1, 자기 결합 리액터의 자기 인덕턴스를 L2, 자기 결합 리액터의 상호 인덕턴스를 M이라고 하였을 때, 상기 자기 결합 판정부가 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로라고 판정하였을 때, 상기 제어부는, 상기 피드백 제어로서, 상기 자기 결합 판정부가 상기 변환 회로의 상기 리액터가 자기 결합되어 있지 않은 상태인 비자기 결합 회로라고 판정하였을 때와 비교하여, 피드백 게인을 (L2-M)/L1배로 되도록 변경하도록 구성되어도 된다.
상기 일 양태의 제어 장치에 있어서는, 복수상의 상기 변환 회로의 각각이 고장나 있는지 여부를 판정하도록 구성된 고장 판정부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 셧 다운 제어로서, 상기 자기 결합 판정부가 상기 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정하며, 또한 상기 고장 판정부가 1상 이상의 상기 변환 회로가 고장나 있다고 판정하였을 때, 고장난 변환 회로의 동작을 정지하며, 또한 고장난 당해 변환 회로와 서로 자기 결합하고 있는 1상 또는 복수상의 다른 변환 회로의 동작을 정지하도록 구성되어도 된다.
상기 일 양태의 제어 장치에 있어서는, 복수상의 상기 변환 회로의 각각은 스위치부를 구비하고, 상기 제어부가 복수상의 상기 변환 회로의 각 상기 스위치부를 각각 다른 타이밍에 On 또는 Off로 전환하였을 때의, 1상의 상기 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류의 파형의 기울기가, 다른 상기 변환 회로의 상기 스위치부의 On 또는 Off의 조작의 타이밍에 변화한 경우에, 상기 자기 결합 판정부는, 복수상의 상기 변환 회로가 각각 자기 결합 회로라고 판정하도록 구성되어도 된다.
상기 일 양태의 제어 장치에 있어서는, 복수상의 상기 변환 회로의 각각은 스위치부를 구비하고, 상기 제어부가 복수상의 상기 변환 회로의 각 상기 스위치부를 각각 다른 타이밍에 On 또는 Off로 전환하였을 때의, 1상의 상기 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류의 파형의 기울기가, 당해 1상의 변환 회로의 상기 스위치부가 On 또는 Off로 전환되었을 때 및 전류값이 0으로 되었을 때 이외에 변화한 경우에, 상기 자기 결합 판정부는, 복수상의 상기 변환 회로가 각각 자기 결합 회로라고 판정하도록 구성되어도 된다.
상기 일 양태의 제어 장치에 있어서는, 상기 자기 결합 판정부는, 상기 컨버터의 출구 전압이 입구 전압의 2배 이상일 때, 상기 제어부가 상기 변환 회로의 듀티비를 0.25로부터 0.50으로 변화시켰을 때의 상기 컨버터의 입구 전류의 변화가 3A 이하인 경우에, 상기 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정하도록 구성되어도 된다.
상기 일 양태의 제어 장치에 있어서는, 상기 컨버터의 동작 중에 상기 변환 회로의 운전 상태를 취득하도록 구성된 운전 상태 취득부를 구비하고,
상기 자기 결합 판정부는, 상기 운전 상태 취득부가 취득한 상기 운전 상태에 따라 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정하도록 구성되어도 된다.
상기 일 양태의 제어 장치에 있어서는, 상기 운전 상태 취득부는, 상기 변환 회로의 구동상수를 취득하고,
상기 자기 결합 판정부는, 상기 변환 회로의 상기 구동상수에 변동이 있었을 때, 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정하도록 구성되어도 된다.
상기 일 양태의 제어 장치에 있어서는, 상기 운전 상태 취득부는, 상기 컨버터의 입구 전류값 및 상기 컨버터의 입구 전압값을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 운전 상태값을 취득하고,
상기 자기 결합 판정부는, 상기 운전 상태값이 소정의 값 이상인 경우에, 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정하도록 구성되어도 된다.
본 개시의 다른 양태는, 1상 또는 복수상의 변환 회로를 갖는 컨버터의 제어 방법을 제공한다. 이 제어 방법은, 제어 장치의 자기 결합 판정부에 의해, 상기 변환 회로가, 상기 변환 회로의 리액터가 자기 결합된 상태인 자기 결합 회로인지 여부를 판정하는 것과, 상기 제어 장치의 제어부에 의해, 상기 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 상기 컨버터의 제어 방법을 변경하는 것을 구비한다.
상기 양태의 제어 방법에 있어서, 상기 제어부에 의해, 상기 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 상기 컨버터의 피드포워드 제어, 피드백 제어 및 셧 다운 제어를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 제어 방법을 변경해도 된다.
상기 양태의 제어 방법에 있어서, 비자기 결합 리액터의 자기 인덕턴스를 L1, 자기 결합 리액터의 자기 인덕턴스를 L2, 자기 결합 리액터의 상호 인덕턴스를 M이라고 하였을 때, 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로라고 판정되었을 때, 상기 제어부에 의해, 상기 피드백 제어로서, 상기 자기 결합 판정부에 의해 상기 변환 회로의 상기 리액터가 자기 결합되어 있지 않은 상태인 비자기 결합 회로라고 판정되었을 때와 비교하여, 피드백 게인을 (L2-M)/L1배로 되도록 변경해도 된다.
상기 양태의 제어 방법은, 또한 상기 제어 장치의 고장 판정부에 의해, 복수상의 상기 변환 회로의 각각이 고장나 있는지 여부를 판정하는 것을 구비해도 된다. 상기 제어부에 의해, 상기 셧 다운 제어로서, 상기 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정되며, 또한 1상 이상의 상기 변환 회로가 고장나 있다고 판정되었을 때, 고장난 변환 회로의 동작을 정지하며, 또한 고장난 당해 변환 회로와 서로 자기 결합하고 있는 1상 또는 복수상의 다른 변환 회로의 동작을 정지해도 된다.
상기 양태의 제어 방법에 있어서, 복수상의 상기 변환 회로의 각각은 스위치부를 구비하고, 상기 제어부에 의해 복수상의 상기 변환 회로의 각 상기 스위치부를 각각 다른 타이밍에 On 또는 Off로 전환하였을 때의, 1상의 상기 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류의 파형의 기울기가, 다른 상기 변환 회로의 상기 스위치부의 On 또는 Off의 조작의 타이밍에 변화한 경우에, 상기 자기 결합 판정부에 의해, 복수상의 상기 변환 회로가 각각 자기 결합 회로라고 판정해도 된다.
상기 양태의 제어 방법에 있어서, 복수상의 상기 변환 회로의 각각은 스위치부를 구비하고, 상기 제어부에 의해 복수상의 상기 변환 회로의 각 상기 스위치부를 각각 다른 타이밍에 On 또는 Off로 전환하였을 때의, 1상의 상기 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류의 파형의 기울기가, 당해 1상의 변환 회로의 상기 스위치부가 On 또는 Off로 전환되었을 때 및 전류값이 0으로 되었을 때 이외에 변화한 경우에, 상기 자기 결합 판정부에 의해, 복수상의 상기 변환 회로가 각각 자기 결합 회로라고 판정해도 된다.
상기 양태의 제어 방법에 있어서, 상기 컨버터의 출구 전압이 입구 전압의 2배 이상일 때, 상기 제어부가 상기 변환 회로의 듀티비를 0.25로부터 0.50으로 변화시켰을 때의 상기 컨버터의 입구 전류의 변화가 3A 이하인 경우에, 상기 자기 결합 판정부에 의해, 상기 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정해도 된다.
상기 양태의 제어 방법은, 또한 상기 제어 장치의 운전 상태 취득부에 의해 상기 컨버터의 동작 중에 상기 변환 회로의 운전 상태를 취득하는 것을 구비해도 된다. 상기 자기 결합 판정부에 의해, 취득된 상기 운전 상태에 따라 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정해도 된다.
상기 양태의 제어 방법에 있어서, 상기 운전 상태 취득부에 의해, 상기 변환 회로의 구동상수를 취득해도 되고, 상기 자기 결합 판정부에 의해, 상기 변환 회로의 상기 구동상수에 변동이 있었을 때, 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정해도 된다.
상기 양태의 제어 방법에 있어서, 상기 운전 상태 취득부에 의해, 상기 컨버터의 입구 전류값 및 상기 컨버터의 입구 전압값을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 운전 상태값을 취득해도 되고, 상기 자기 결합 판정부에 의해, 상기 운전 상태값이 소정의 값 이상인 경우에, 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정해도 된다.
본 개시의 제어 장치 및 제어 방법에 따르면, 리액터의 종류에 상관없이, 공통의 제어 회로로 컨버터의 제어가 가능하게 된다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점, 그리고 기술적 및 산업적 중요성을 첨부된 도면을 참조하여 하기에 설명할 것이며, 여기서 유사한 번호는 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 개시의 제어 장치가 행하는 제어의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 2는 비자기 결합 승압 회로의 전류 파형의 일례이다.
도 3은 D≤0.5인 경우의 자기 결합 승압 회로의 전류 파형의 일례이다.
도 4는 D>0.5인 경우의 자기 결합 승압 회로의 전류 파형의 일례이다.
도 5는 비자기 결합 회로에 있어서의 듀티비(％)에 대한 리액터 평균 전류의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 자기 결합 회로에 있어서의 듀티비(％)에 대한 리액터 평균 전류의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 요구 출력과 효율의 관계, 및 각 시스템에 있어서의 운전 범위를 도시한 도면이다.
도 8은 본 개시의 제어 장치가 행하는 제어의 다른 일례를 도시하는 흐름도이다.
본 개시의 일 양태는, 컨버터의 제어 장치이며,
상기 컨버터는, 1상 또는 복수상의 변환 회로를 갖고,
상기 변환 회로의 리액터가 자기 결합된 상태인 자기 결합 회로인지 여부를 판정하는 자기 결합 판정부와,
상기 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 상기 컨버터의 제어 방법을 변경하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치를 제공한다.
비자기 결합 변환 회로용 제어 소프트로 자기 결합 변환 회로를 구동하거나, 자기 결합 변환 회로용 제어 소프트로 비자기 결합 변환 회로를 구동하거나 하면, 리액터에 흐르는 전류가 격렬하게 진동하여, 리액터에 과전류가 발생하는 경우가 있다. 이것은, 비자기 결합 변환 회로와 자기 결합 변환 회로에서는, 회로의 동적 특성이 다르기 때문이다.
도 1은 본 개시의 제어 장치가 행하는 제어의 일례를 도시하는 흐름도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이 본 개시에서는, 변환 회로의 리액터가 자기 결합된 상태인 자기 결합 회로인지 여부를 판정하여, 그에 따라 제어 방법을 변경한다. 이에 의해, 비자기 결합 회로에서도 자기 결합 회로에서도, 공통의 제어 소프트로 리액터 전류의 진동을 억제하고, 리액터의 과전류의 발생을 억제할 수 있다. 그리고, 본 개시에 따르면, 자기 결합 리액터가 탑재된 컨버터에서도, 비자기 결합 리액터가 탑재된 컨버터에서도, 또한 그들 양쪽이 탑재된 컨버터에서도, 차량의 운전 개시 시 또는 운전 중에 상관없이, 적절 또한 고정밀도로 리액터의 코일의 자기 결합의 유무를 판별할 수 있기 때문에, 리액터의 종류에 상관없이, 공통의 제어 회로에서의 제어가 가능하게 된다.
본 개시의 제어 장치는, 컨버터의 제어 장치이며, 적어도 자기 결합 판정부 및 제어부를 구비하고, 필요에 따라 고장 판정부, 운전 상태 취득부 등을 더 구비한다.
컨버터는 승압 컨버터여도 되고, 강압 컨버터여도 되고, 승강압 컨버터여도 된다. 컨버터는 1상 또는 복수상의 변환 회로를 구비한다. 컨버터가 2상 이상의 변환 회로를 갖는 경우에는, 각 변환 회로는 서로 병렬로 접속되어 있어도 되고, 각 변환 회로는 서로 자기 결합되어 있어도 되고, 자기 결합되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 컨버터가, 병렬로 접속된 2상의 변환 회로를 구비하고, 2상의 변환 회로가 서로 자기 결합 가능한 변환조인 경우, 2상 중 1상만을 구동한 경우에는, 컨버터는 비자기 결합 회로로서 동작하게 된다. 변환 회로는, 전압 변환을 행하기 위한 회로이며, 리액터와, 리액터에 포함되는 코어에 권회된 1개의 코일에 대한 전류의 흐름의 On 또는 Off를 전환하기 위한 스위치부와, 다이오드 등을 구비하고, 필요에 따라 리액터 또는 코일에 흐르는 전류를 검지하는 전류 센서 등을 구비한다. 변환 회로는, 복수상의 각 코일이 1개의 리액터의 코어를 공유하는 경우, 이들 변환 회로는 서로 자기 결합할 수 있다. 리액터는, 1개의 코어와 당해 코어에 권회된 1개 또는 복수의 코일을 가져도 된다. 리액터의 각 코일은 각 변환 회로의 구성의 일부여도 된다. 또한, 서로 자기 결합된 각 자기 결합 변환 회로의 각 코일은, 1개의 리액터의 코어를 공용해도 된다. 코어 및 코일은 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지된 리액터에 사용되고 있는 코어 및 코일을 채용해도 된다. 스위치부는 스위칭 소자여도 된다. 스위칭 소자로서는 IGBT 및 MOSFET 등이어도 된다.
제어부는, 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 컨버터의 제어 방법을 변경한다. 제어부는, 물리적으로는, 예를 들어 CPU(중앙 연산 처리 장치) 등의 연산 처리 장치와, CPU에서 처리되는 제어 프로그램 및 제어 데이터 등을 기억하는 ROM(리드 온리 메모리), 그리고 주로 제어 처리를 위한 각종 작업 영역으로서 사용되는 RAM(랜덤 액세스 메모리) 등의 기억 장치와, 입출력 인터페이스를 갖는 것이다. 또한, 제어부는, 예를 들어 ECU(엔진 컨트롤 유닛) 등의 제어 장치여도 된다. 제어부는 컨버터, 스위치부, 자기 결합 판정부, 고장 판정부, 운전 상태 취득부 등과 입출력 인터페이스를 통하여 접속되어 있어도 된다. 또한, 제어부는, 차량에 탑재되어 있어도 되는 이그니션 스위치와 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 제어부는, 컨버터와 전기적으로 접속되고, 컨버터의 출력 전압을 제어하고, 차량 등으로부터 요구되는 필요 전압을 충족한다. 제어부는, 예를 들어 변환 회로의 스위치부를 On 또는 Off로 전환 제어함으로써, 변환 회로의 구동상수를 제어하여 컨버터의 출력 전압을 제어한다.
제어부가 행하는 컨버터의 제어의 종류로서는 피드포워드 제어, 피드백 제어 및 셧 다운 제어 등을 들 수 있다. 제어부는, 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 컨버터의 피드포워드 제어, 피드백 제어 및 셧 다운 제어를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 제어 방법을 변경해도 된다.
피드포워드 제어로서는, 예를 들어 통상 승강압(비자기 결합 승강압)과 자기 결합 승강압의 각각에 대응하는 피드포워드 Duty비의 소정의 산출식을 미리 도출하고, 당해 산출식을, 각 변환 회로의 리액터 전류 명령값에 대응한 피드포워드 Duty비의 데이터군으로 변환해 두고, 당해 데이터군을 사용하여 각 변환 회로를 독립적으로 제어해도 된다. 예를 들어, 변환 회로가 자기 결합 회로인 경우에는, 불연속 모드 시에 사용하는 피드포워드 Duty비의 소정의 산출식을 미리 도출하고, 당해 산출식을, 각 리액터 전류 명령값에 대응한 피드포워드 Duty비의 데이터군으로 변환해 두고, 리액터 전류 명령값을 당해 데이터군에 대조함으로써, 피드포워드 Duty비를 결정하는 등의 제어를 행해도 된다.
피드백 제어로서는, 예를 들어 자기 결합 판정부가 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정하였을 때, 제어부는, 자기 결합 판정부가 변환 회로가 비자기 결합 회로라고 판정하였을 때와 비교하여, 피드백 게인을 (L2-M)/L1배로 되도록 변경해도 된다. 여기서, 비자기 결합 리액터의 자기 인덕턴스를 L1, 자기 결합 리액터의 자기 인덕턴스를 L2, 자기 결합 리액터의 상호 인덕턴스를 M이라고 한다. 또한, L1, L2, M의 값은, 미리 제어부에 구비되는 소프트웨어 등에 상수로서 정의해 두어도 된다. 피드백 게인을 (L2-M)/L1배로 하는 구체적인 산출식은 이하와 같다.
도 2는, 비자기 결합 승압 회로의 전류 파형의 일례이다. ON 기간, OFF 기간의 각각의 인덕턴스 L의 코일에 걸리는 전압과 전류의 경시 변화는 각각 다음의 미분 방정식 (a), (b)로 표시된다. 여기서 L은 인덕턴스, I는 코일을 흐르는 전류, VL은 입력 전압(변환 전 전압), VH는 출력 전압(변환 후 전압), T는 시간, D는 듀티비이다.
ON 기간: dI/dt=VL/L … (a)
ON 시간: TD
OFF 기간: dI/dt=(VL-VH)/L … (b)
OFF 시간: T-TD
ON 기간, OFF 기간의 미분 방정식을 상태 평균하면 다음의 미분 방정식 (c)로 된다.
dI/dt=(VL/L)D+{(VL-VH)/L}(1-D) … (c)
이것을 정리하면 비자기 결합 회로의 방정식은 이하의 식 (1)과 같다.
dI/dt=(VL-VH)/L+(VH/L)D … (1)
식 (1)에 있어서, I=I∞+i, D=D∞+d로서 정상분과 변동분을 나눈다. 정상분은, 그 정의로부터 dI∞/dt=0이기 때문에, D∞=(VH-VL)/VH=1-VL/VH로 된다. 그 때문에, 변동분은 하기 식 (1-1)로 된다.
di/dt=(VH/L)d … (1-1)
이것이 비자기 결합 회로의 동적 특성이다.
도 3은, D≤0.5인 경우의 자기 결합 승압 회로의 전류 파형의 일례이다. 도 3에 도시하는 T1 기간 내지 T4 기간의 각각의 인덕턴스 L의 코일에 걸리는 전압과 전류의 경시 변화는 각각 다음의 미분 방정식 (d) 내지 (g)로 표시된다. 여기서 L은 인덕턴스, M은 자기 결합 리액터의 상호 인덕턴스, I는 코일을 흐르는 전류, VL은 입력 전압(변환 전 전압), VH는 출력 전압(변환 후 전압), T는 시간, D는 듀티비이다.
T1 기간: dI/dt={1/(L2-M2)}{LVL+M(VL-VH)} … (d)
T2 기간: dI/dt={1/(L2-M2)}(L+M)(VL-VH) … (e)
T3 기간: dI/dt={1/(L2-M2)}{L(VL-VH)+MVL} … (f)
T4 기간: dI/dt={1/(L2-M2)}(L+M)(VL-VH) … (g)
T1=T3=TD
T2=T4=T/2-TD
T1 기간 내지 T4 기간의 미분 방정식을 상태 평균하면 다음의 미분 방정식 (h)로 된다.
dI/dt={1/(L2-M2)}{LVL+M(VL-VH)}×D+{1/(L2-M2)}(L+M)(VL-VH)×(1/2-D)+{1/(L2-M2)}{L(VL-VH)+MVL}×D+{1/(L2-M2)}(L+M)(VL-VH)×(1/2-D) … (h)
이것을 정리하면 D≤0.5인 경우의 자기 결합 회로의 방정식은 이하의 식 (2)와 같다.
dI/dt=(VL-VH)/(L-M)+VH/(L-M)×D… (2)
도 4는, D>0.5인 경우의 자기 결합 승압 회로의 전류 파형의 일례이다. 도 4에 도시하는 T1 기간 내지 T4 기간의 각각의 인덕턴스 L의 코일에 걸리는 전압과 전류의 경시 변화는 각각 다음의 미분 방정식 (i) 내지 (l)로 표시된다. 또한, 각 미분 방정식 중에 사용되는 기호의 의미는, 상기 미분 방정식 (d) 내지 (g)에서 사용되는 기호의 의미와 동일하다.
T1 기간: dI/dt={1/(L2-M2)}(LVL+MVL) … (i)
T2 기간: dI/dt={1/(L2-M2)}{LVL+M(VL-VH)} … (j)
T3 기간: dI/dt={1/(L2-M2)}(LVL+MVL) … (k)
T4 기간: dI/dt={1/(L2-M2)}{L(VL-VH)+MVL} … (l)
T1=T3=TD-T/2
T2=T4=T-TD
T1 기간 내지 T4 기간의 미분 방정식을 상태 평균하면 다음의 미분 방정식 (m)으로 된다.
dI/dt={1/(L2-M2)}(LVL+MVL)×(D-1/2)+{1/(L2-M2)}{LVL+M(VL-VH)}×(1-D)+{1/(L2-M2)}(LVL+MVL)×(D-1/2)+{1/(L2-M2)}{L(VL-VH)+MVL}×(1-D) … (m)
이것을 정리하면 D>0.5인 경우의 자기 결합 회로의 방정식은 이하의 식 (3)과 같다.
dI/dt=(VL-VH)/(L-M)+VH/(L-M)×D … (3)
식 (2)와 식 (3)은 동일한 식으로 된다. 이에 의해, 자기 결합 회로의 경우, 시간에 대한 전류의 파형은 듀티비에 따라 다르지만, 듀티비의 수치에 상관없이 자기 결합 회로의 방정식은 동일한 것을 알 수 있다. 식 (2)와 식 (3)에 있어서, I=I∞+i, D=D∞+d로서 정상분과 변동분을 나눈다. 정상분은, 그 정의로부터 dI∞/dt=0이기 때문에, D∞=(VH-VL)/VH=1-VL/VH로 된다. 변동분은 이하의 식 (2-2)로 된다.
di/dt={VH/(L-M)}d … (2-2)
이것이 자기 결합 회로의 동적 특성이다. 식 (1-1)로 나타내는 비자기 결합 회로의 동적 특성과 식 (2-2)로 나타내는 자기 결합 회로의 동적 특성을 비교하면, 자기 결합 회로의 동적 특성은, 비자기 결합 회로의 동적 특성에 대하여 정확히 (L-M)/L배로 되어 있는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 본 개시의 제어 장치가 복수상의 변환 회로의 각각이 고장나 있는지 여부를 판정할 수 있는 고장 판정부를 구비하고 있어도 되며, 셧 다운 제어로서는, 자기 결합 판정부가 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정하며, 또한 고장 판정부가 1상 이상의 변환 회로가 고장나 있다고 판정하였을 때, 고장난 변환 회로의 동작을 정지하며, 또한 고장난 당해 변환 회로와 서로 자기 결합하고 있는 1상 또는 복수상의 다른 변환 회로의 동작을 정지하는 제어를 행해도 된다. 즉, 셧 다운 제어로서는, 자기 결합 회로인 경우, 특정 구동상(변환 회로)에 고장이 발생하였을 때, 고장난 상 외에, 고장상과 자기적으로 결합하고 있는 상도, 그 후의 구동을 금지하도록 변경하는 제어를 행한다. 고장 판정부는, 복수상의 변환 회로의 각각이 고장나 있는지 여부를 판정할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 제어부가 그 기능을 겸비하고 있어도 된다. 고장 판정부가 고장을 판정하는 시기는 특별히 한정되지 않으며, 자기 결합 판정부가 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정한 타이밍이어도 된다.
자기 결합 판정부는, 변환 회로의 리액터가 자기 결합된 상태인 자기 결합 회로인지 여부를 판정할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 제어부가 그 기능을 겸비하고 있어도 된다. 리액터가 자기 결합된 상태란, 리액터의 코어를 복수의 코일이 공유하고, 복수의 당해 코일이 각각 전기적으로 접속되어 있는 상태를 의미한다. 한편, 리액터가 자기 결합되어 있지 않은 상태란, 리액터의 코어를 복수의 코일이 공유하고 있어도, 당해 코어를 공유하는 각 코일을 갖는 변환 회로의 조인 변환조에 있어서, 당해 변환조에 포함되는 복수의 당해 변환 회로 중 1상의 변환 회로만을 구동하고 있는 상태여도 된다. 또한, 리액터의 코어에 1개의 코일만이 권회되고, 당해 리액터를 갖는 변환 회로를 구동하고 있는 상태여도 된다. 본 개시에 있어서는, 자기 결합된 상태의 리액터를 자기 결합 리액터라고 칭하는 경우가 있고, 자기 결합되어 있지 않은 상태의 리액터를 비자기 결합 리액터라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 자기 결합 리액터를 포함하는 변환 회로를 자기 결합 회로라고 칭하는 경우가 있고, 비자기 결합 리액터를 포함하는 변환 회로를 비자기 결합 회로라고 칭하는 경우가 있다.
제어부가 복수상의 변환 회로의 각 스위치부를 각각 다른 타이밍에 On 또는 Off로 전환하였을 때의, 1상의 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류의 파형의 기울기가, 다른 변환 회로의 스위치부의 On 또는 Off의 조작의 타이밍에 변화한 경우에, 자기 결합 판정부는, 복수상의 변환 회로가 각각 자기 결합 회로라고 판정해도 된다. 또한, 제어부가 복수상의 변환 회로의 각 스위치부를 각각 다른 타이밍에 On 또는 Off로 전환하였을 때의, 1상의 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류의 파형의 기울기가, 당해 변환 회로의 스위치부가 On 또는 Off로 전환되었을 때 및 전류값이 0으로 되었을 때 이외에 변화한 경우에, 자기 결합 판정부는, 복수상의 변환 회로가 각각 자기 결합 회로라고 판정해도 된다.
또한, 1상의 변환 회로에서 스위칭 소자를 ON으로부터 OFF로 한 것과 동시에 다른 상의 변환 회로에서 스위칭 소자를 OFF로부터 ON으로 한 경우에는, 다른 타이밍에는 해당하지 않고, 동일한 타이밍으로 된다. 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류는, 제어 장치 및 변환 회로 등에 구비되어 있어도 되는 종래 공지된 전류 센서 등에 의해 계측해도 된다. 상기 판정 방법이면, 리액터에 흐르는 전류를 복수회 샘플링하여, 자신의 상(변환 회로)의 스위치 조작을 하였을 때, 및 자신의 상의 전류값이 0에 도달하였을 때 이외에 리액터에 흐르는 전류에 변곡점이 있으면, 자기 결합 회로라고 판정할 수 있다. 그러나, 변곡점의 유무를 확인하기 위해 자신의 상의 스위치 ON 기간 중에 최저 3회의 전류의 샘플링이 필요하며, 변환 회로의 구동 주파수가 높으면 제어 장치에 구비되어 있어도 되는 마이크로컴퓨터의 샘플링 취득 간격이 짧아지고, 처리가 늦어지는 경우가 있다.
도 5는, 비자기 결합 회로에 있어서의 듀티비(％)에 대한 리액터 평균 전류의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6은, 자기 결합 회로에 있어서의 듀티비(％)에 대한 리액터 평균 전류의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 비자기 결합 회로라면, 고승압비라도 듀티비를 증가시킴으로써, 전류값이 증가하고, 원하는 전류값이 얻어진다. 한편, 도 6에 도시하는 바와 같이, 자기 결합 회로인 경우, 승압비가 높아지면 듀티비를 증가시켜도, 전류값은 약간 증가하거나 거의 증가하지 않기 때문에, 원하는 전류값을 얻기 어려워진다. 그 때문에, 변환 회로의 출구 전압을 입구 전압보다 몇배 높게 설정해 두고, 제어부가 스위칭 소자의 구동 펄스의 듀티비를 증가시켰을 때, 컨버터의 입구 전류의 변화(리액터에 흐르는 전류의 평균값의 변화)가 거의 없으면, 자기 결합 판정부는, 당해 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정해도 된다. 자기 결합 회로라고 판정된 변환 회로가 갖는 리액터의 코어를 공유하는 1상 또는 복수상의 변환 회로가 있는 경우에는, 자기 결합 판정부는, 그들 변환 회로도 자기 결합 회로라고 판정해도 된다.
변환 회로의 입구 전압에 대한 출구 전압은 몇배 이상이면 되며, 2배 이상이어도 되고, 3.5배 이상이어도 되고, 10배 이하여도 된다. 증가 전의 듀티비는 0.20 이상이어도 되고, 0.25 이상이어도 되고, 0.50 미만이어도 된다. 증가 후의 듀티비는 0.20을 초과해도 되고, 0.25를 초과해도 되고, 0.60 이하여도 되고, 0.50 이하여도 된다. 컨버터의 입구 전류의 변화(리액터에 흐르는 전류의 평균값의 변화)는 7A 이하여도 되고, 5A 이하여도 되고, 3A 이하여도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 자기 결합 판정부는, 컨버터의 출구 전압이 입구 전압의 2배 이상일 때, 제어부가 변환 회로의 듀티비를 0.25로부터 0.50으로 변화시켰을 때의 컨버터의 입구 전류의 변화가 3A 이하인 경우에, 당해 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정해도 된다. 당해 판정 방법이면, 변환 회로의 구동 주파수가 예를 들어 50kHz 이상인 고주파수로 되는 경우라도 마이크로컴퓨터의 샘플링에 관계없이 변환 회로가 자기 결합 회로인지 여부의 판정이 가능하며, 변환 회로의 회로 방식을 고정밀도로 판정할 수 있다.
본 개시의 제어 장치는, 컨버터가 탑재되는 연료 전지 시스템 등의 시스템에 탑재되어 사용되어도 된다. 그리고, 시스템에 있어서, 컨버터의 변환 회로가 자기 결합 회로인지 여부를 판정해도 된다. 이 경우, 시스템의 기동 시에 컨버터의 변환 회로가 자기 결합 회로인지 여부를 판정하는 것이 고려된다. 그러나, 컨버터를 탑재한 시스템의 구성에 따라서는, 시스템을 탑재하고 있는 차량의 운전 조건에 따라 컨버터의 자기 결합 회로와 비자기 결합 회로를 전환하는 경우가 있다. 예를 들어, 시스템 기동 직후는, 시스템 요구 전력이 작기 때문에 1상 구동으로 하며, 이 경우 변환 회로는 비자기 결합 회로이다. 그러나, 그 후 시스템 요구 전력이 증대됨에 따라 2상 구동, 즉 자기 결합 회로로 이행하는 경우가 있다. 여기서, 시스템의 기동 시에 자기 결합 판정부가 자기 결합 회로인지 여부를 판정하여, 비자기 결합 회로라고 판정한 경우에, 비자기 결합 회로의 피드백 게인 조건인 채로 자기 결합 회로로 이행하면, 리액터에 흐르는 전류가 격렬하게 진동하여, 리액터에 과전류가 발생하는 것이 고려된다.
도 7은, 요구 출력과 효율의 관계, 및 각 시스템에 있어서의 운전 범위를 도시한 도면이다. 승압 컨버터에 있어서, 요구 출력이 도 7에 도시하는 α 미만일 때에는, 1상 구동(비자기 결합)인 쪽이 전력 변환 효율이 좋기 때문에, 1상 구동(통상 승압)으로 구동되는 것이 바람직하다. 또한, 요구 출력이 도 7에 도시하는 α 이상인 경우에는, 2상 구동(자기 결합)인 쪽이 전력 변환 효율이 좋기 때문에, 2상 구동(자기 결합)으로 구동되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 시스템 A에 있어서는, 요구 출력은 항상 α 미만이기 때문에, 예를 들어 운전 개시 시에 「자기 결합인지 비자기 결합인지」의 판정을 실시하고, 이후, 비자기 결합 승압의 조건에서 제어를 실시하면, 항상 적절한 조건에서 제어를 실행할 수 있다. 마찬가지로, 시스템 B에 있어서는, 요구 출력은 항상 α 이상이기 때문에, 예를 들어 운전 개시 시에 「자기 결합인지 비자기 결합인지」의 판정을 실시하고, 이후, 자기 결합의 조건에서 제어를 실시하면, 항상 적절한 조건에서 제어를 실행할 수 있다. 본 개시의 제어 장치는 동일한 제원의 것을 시스템 A 및 시스템 B의 각각에 내장하고, 운전 개시 시에 「자기 결합인지 비자기 결합인지」의 판정을 실시함으로써 적절한 조건에서 운전할 수 있다.
한편, 시스템 C에 있어서는, 요구 출력의 범위가 역치 α를 넘고 있다. 따라서, 운전 개시 시에 「자기 결합인지 비자기 결합인지」의 판정을 실시해도, 운전 도중에 상기 판정 결과가 바뀌어 버릴 우려가 있다. 예를 들어, 연료 전지가 발전하는 전력을 사용하여 모터를 구동하여 주행하는 연료 전지 차량에 있어서는, 차량의 속도, 가속도, 짐의 적재량, 도로의 구배 등의 각종 조건에 따라, 연료 전지에 요구되는 출력은 크게 변동된다. 연료 전지의 출력 전압은, 승압 컨버터에 의해 모터를 구동하는 전압까지 승압되어, 모터에 공급되는 경우가 있다. 상기 구성에서는, 승압 컨버터의 출력 전력도 운전 조건에 따라 크게 변동된다. 예를 들어, 차량 주행 개시 직후에는 거리를 저속도로 운전하고 있기 때문에, 시스템 요구 전력이 작아 컨버터는 1상 구동(비자기 결합)이지만, 그 후에 고속 도로에 진입하여 고속도로 주행하는 경우에는, 시스템 요구 전력이 커서 컨버터를 2상 구동(자기 결합)하는 것이 고려된다. 여기서, 시스템 기동 시에 자기 결합인지 비자기 결합인지를 판정하여 비자기 결합 승압의 조건인 채로 자기 결합 승압으로 이행하면, 리액터 전류가 격렬하게 진동하여, 리액터에 과전류가 발생할 우려가 있다.
그래서, 본 개시의 제어 장치는, 추가로 컨버터의 동작 중에 변환 회로의 운전 상태를 취득하는 운전 상태 취득부를 구비하고 있어도 되고, 자기 결합 판정부는, 운전 상태 취득부가 취득한 운전 상태에 따라 변환 회로가 자기 결합 회로인지 여부를 판정해도 된다. 이에 의해, 시스템 운전 중에 항상 적절한 조건에서 컨버터를 제어하는 것이 가능하게 되어, 리액터의 과전류의 발생을 억제할 수 있다. 운전 상태 취득부는, 컨버터의 동작 중에 변환 회로의 운전 상태를 취득할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 제어부가 운전 상태 취득부의 기능을 겸비하고 있어도 된다.
변환 회로의 운전 상태로서는, 예를 들어 변환 회로의 구동상수 등이어도 된다. 이 경우, 운전 상태 취득부는, 컨버터의 동작 중에 변환 회로의 구동상수를 취득하고, 자기 결합 판정부는, 변환 회로의 구동상수에 변동이 있었을 때, 변환 회로가 자기 결합 회로인지 여부를 판정해도 된다. 운전 상태 취득부가, 변환 회로의 구동상수를 취득하는 시기는 컨버터의 동작 중이면 특별히 한정되지 않는데, 상시 취득해도 되고, 소정의 시간 간격을 두고 취득해도 되며, 제어부가 변환 회로의 스위치부를 On 또는 Off로 전환 제어를 행한 타이밍에 취득해도 된다.
변환 회로의 운전 상태로서는, 예를 들어 컨버터의 입구 전류값 및 컨버터의 입구 전압값 등의 운전 상태값이어도 된다. 이 경우, 운전 상태 취득부는, 컨버터의 입구 전류값 및 컨버터의 입구 전압값을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 운전 상태값을 취득하고, 자기 결합 판정부는, 당해 운전 상태값이 소정의 값 이상인 경우에, 변환 회로가 자기 결합 회로인지 여부를 판정해도 된다. 운전 상태값의 소정의 값은, 예를 들어 연료 전지의 출력 등을 고려하여 적절하게 설정해도 된다.
또한, 컨버터가 연료 전지와 접속되어, 연료 전지의 출력 전압을 컨버터가 변환하는 경우, 컨버터의 입구 전류값은, 연료 전지의 I-V 커브 및 I-P 커브 등에 의해 일의적으로 결정되며, 연료 전지의 출력 전류값과 상관이 있기 때문에, 운전 상태값은 연료 전지의 출력 전류값이어도 된다. 또한, 연료 전지의 출력 전류값은, 연료 전지의 출력 전력값과 상관이 있기 때문에, 운전 상태값은 연료 전지의 출력 전력값이어도 된다. 연료 전지의 출력 전력값은, 컨버터의 입력 전력값과 상관이 있기 때문에, 운전 상태값은 컨버터의 입력 전력값이어도 된다. 또한, 상기의 각 운전 상태값은, 시스템 요구 출력과 상관이 있기 때문에, 시스템 요구 출력을 운전 상태값으로 해도 된다. 또한, 시스템 요구 출력과 상관이 있는 차량의 속도, 가속도, 적재물의 중량, 및 주행하는 도로의 구배 등의 1개 또는 복수의 값을 운전 상태값으로서 취득해도 된다. 그리고, 이들 값 중 적어도 하나를 운전 상태값으로서 채용하여 변환 회로가 자기 결합 회로인지 여부를 판정해도 된다.
또한, 상기 각 값은, 센서에 의해 직접 검지되는 실측값이어도 되고, 검지된 값을 사용하여 산출되는 계산값이어도 되고, 제어부로부터의 명령값이어도 된다. 운전 상태 취득부가 운전 상태값을 취득하는 시기는 컨버터의 동작 중이면 특별히 한정되지 않는데, 상시 취득해도 되고, 소정의 시간 간격을 두고 취득해도 된다.
도 8은, 본 개시의 제어 장치가 행하는 제어의 다른 일례를 도시하는 흐름도이다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 제어부가 변환 회로의 스위치부를 On 또는 Off로 전환 제어를 행하여 구동상수에 변동이 있었던 타이밍에, 자기 결합 판정부는, 변환 회로가 자기 결합 회로인지 여부를 판정하여, 당해 판정 결과에 따라, 제어부는 비자기 결합 회로용의 제어 또는 자기 결합 회로용의 제어로 변경해도 된다. 변환 회로의 구동상의 전환이 있었던 타이밍에, 변환 회로가 자기 결합 회로인지 여부를 판정함으로써, 변환 회로를, 저부하 시는 비자기 결합 회로, 그 이외에는 자기 결합 회로로서 동작시킴으로써, 리액터에 흐르는 전류의 진동을 억제하여 리액터의 과전류의 발생을 억제할 수 있으며, 또한 전력 변환 효율이 높은 동작이 가능하게 된다.

Claims (20)

1상 또는 복수상의 변환 회로를 갖는 컨버터의 제어 장치이며,
상기 변환 회로가, 상기 변환 회로의 리액터가 자기 결합된 상태인 자기 결합 회로인지 여부를 판정하도록 구성된 자기 결합 판정부와,
상기 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 상기 컨버터의 제어 방법을 변경하도록 구성된 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 상기 컨버터의 피드포워드 제어, 피드백 제어 및 셧 다운 제어를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 제어 방법을 변경하도록 구성되고,
비자기 결합 리액터의 자기 인덕턴스를 L1, 자기 결합 리액터의 자기 인덕턴스를 L2, 자기 결합 리액터의 상호 인덕턴스를 M이라고 하였을 때,
상기 자기 결합 판정부가 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로라고 판정하였을 때, 상기 제어부는, 상기 피드백 제어로서, 상기 자기 결합 판정부가 상기 변환 회로의 상기 리액터가 자기 결합되어 있지 않은 상태인 비자기 결합 회로라고 판정하였을 때와 비교하여, 피드백 게인을 (L2-M)/L1배로 되도록 변경하도록 구성되어 있는, 제어 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 복수상의 상기 변환 회로의 각각이 고장나 있는지 여부를 판정하도록 구성된 고장 판정부를 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 셧 다운 제어로서, 상기 자기 결합 판정부가 상기 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정하며, 또한 상기 고장 판정부가 1상 이상의 상기 변환 회로가 고장나 있다고 판정하였을 때, 고장난 변환 회로의 동작을 정지하며, 또한 고장난 당해 변환 회로와 서로 자기 결합하고 있는 1상 또는 복수상의 다른 변환 회로의 동작을 정지하도록 구성되어 있는, 제어 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 복수상의 상기 변환 회로의 각각은 스위치부를 구비하고,
상기 제어부가 복수상의 상기 변환 회로의 각 상기 스위치부를 각각 다른 타이밍에 On 또는 Off로 전환하였을 때의, 1상의 상기 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류의 파형의 기울기가, 다른 상기 변환 회로의 상기 스위치부의 On 또는 Off의 조작의 타이밍에 변화한 경우에, 상기 자기 결합 판정부는, 복수상의 상기 변환 회로가 각각 자기 결합 회로라고 판정하도록 구성되어 있는, 제어 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 복수상의 상기 변환 회로의 각각은 스위치부를 구비하고,
상기 제어부가 복수상의 상기 변환 회로의 각 상기 스위치부를 각각 다른 타이밍에 On 또는 Off로 전환하였을 때의, 1상의 상기 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류의 파형의 기울기가, 당해 1상의 변환 회로의 상기 스위치부가 On 또는 Off로 전환되었을 때 및 전류값이 0으로 되었을 때 이외에 변화한 경우에, 상기 자기 결합 판정부는, 복수상의 상기 변환 회로가 각각 자기 결합 회로라고 판정하도록 구성되어 있는, 제어 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 자기 결합 판정부는, 상기 컨버터의 출구 전압이 입구 전압의 2배 이상일 때, 상기 제어부가 상기 변환 회로의 듀티비를 0.25로부터 0.50으로 변화시켰을 때의 상기 컨버터의 입구 전류의 변화가 3A 이하인 경우에, 상기 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정하도록 구성되어 있는, 제어 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 컨버터의 동작 중에 상기 변환 회로의 운전 상태를 취득하도록 구성된 운전 상태 취득부를 더 포함하며, 상기 자기 결합 판정부는, 상기 운전 상태 취득부가 취득한 상기 운전 상태에 따라 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정하도록 구성되어 있는, 제어 장치.
제8항에 있어서, 상기 운전 상태 취득부는, 상기 변환 회로의 구동상수를 취득하도록 구성되고,
상기 자기 결합 판정부는, 상기 변환 회로의 상기 구동상수에 변동이 있었을 때, 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정하도록 구성되어 있는, 제어 장치.
제8항에 있어서, 상기 운전 상태 취득부는, 상기 컨버터의 입구 전류값 및 상기 컨버터의 입구 전압값을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 운전 상태값을 취득하도록 구성되고,
상기 자기 결합 판정부는, 상기 운전 상태값이 소정의 값 이상인 경우에, 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정하도록 구성되어 있는, 제어 장치.
1상 또는 복수상의 변환 회로를 갖는 컨버터의 제어 방법이며,
제어 장치의 자기 결합 판정부에 의해, 상기 변환 회로가, 상기 변환 회로의 리액터가 자기 결합된 상태인 자기 결합 회로인지 여부를 판정하는 것과,
상기 제어 장치의 제어부에 의해, 상기 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 상기 컨버터의 제어 방법을 변경하는 것을 포함하고,
상기 제어부에 의해, 상기 자기 결합 판정부의 판정 결과에 따라 상기 컨버터의 피드포워드 제어, 피드백 제어 및 셧 다운 제어를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 제어 방법을 변경하고,
비자기 결합 리액터의 자기 인덕턴스를 L1, 자기 결합 리액터의 자기 인덕턴스를 L2, 자기 결합 리액터의 상호 인덕턴스를 M이라고 하였을 때,
상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로라고 판정되었을 때, 상기 제어부에 의해, 상기 피드백 제어로서, 상기 자기 결합 판정부에 의해 상기 변환 회로의 상기 리액터가 자기 결합되어 있지 않은 상태인 비자기 결합 회로라고 판정되었을 때와 비교하여, 피드백 게인을 (L2-M)/L1배로 되도록 변경하는, 제어 방법.
삭제
삭제
제11항에 있어서, 상기 제어 장치의 고장 판정부에 의해, 복수상의 상기 변환 회로의 각각이 고장나 있는지 여부를 판정하는 것을 더 포함하며,
상기 제어부에 의해, 상기 셧 다운 제어로서, 상기 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정되며, 또한 1상 이상의 상기 변환 회로가 고장나 있다고 판정되었을 때, 고장난 변환 회로의 동작을 정지하며, 또한 고장난 당해 변환 회로와 서로 자기 결합하고 있는 1상 또는 복수상의 다른 변환 회로의 동작을 정지하는, 제어 방법.
제11항 또는 제14항에 있어서, 복수상의 상기 변환 회로의 각각은 스위치부를 구비하고,
상기 제어부에 의해 복수상의 상기 변환 회로의 각 상기 스위치부를 각각 다른 타이밍에 On 또는 Off로 전환하였을 때의, 1상의 상기 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류의 파형의 기울기가, 다른 상기 변환 회로의 상기 스위치부의 On 또는 Off의 조작의 타이밍에 변화한 경우에, 상기 자기 결합 판정부에 의해, 복수상의 상기 변환 회로가 각각 자기 결합 회로라고 판정하는, 제어 방법.
제11항 또는 제14항에 있어서, 복수상의 상기 변환 회로의 각각은 스위치부를 구비하고,
상기 제어부에 의해 복수상의 상기 변환 회로의 각 상기 스위치부를 각각 다른 타이밍에 On 또는 Off로 전환하였을 때의, 1상의 상기 변환 회로를 흐르는 시간에 대한 전류의 파형의 기울기가, 당해 1상의 변환 회로의 상기 스위치부가 On 또는 Off로 전환되었을 때 및 전류값이 0으로 되었을 때 이외에 변화한 경우에, 상기 자기 결합 판정부에 의해, 복수상의 상기 변환 회로가 각각 자기 결합 회로라고 판정하는, 제어 방법.
제11항 또는 제14항에 있어서, 상기 컨버터의 출구 전압이 입구 전압의 2배 이상일 때, 상기 제어부가 상기 변환 회로의 듀티비를 0.25로부터 0.50으로 변화시켰을 때의 상기 컨버터의 입구 전류의 변화가 3A 이하인 경우에, 상기 자기 결합 판정부에 의해, 상기 변환 회로가 자기 결합 회로라고 판정하는, 제어 방법.
제11항 또는 제14항에 있어서, 상기 제어 장치의 운전 상태 취득부에 의해 상기 컨버터의 동작 중에 상기 변환 회로의 운전 상태를 취득하는 것을 더 포함하며, 상기 자기 결합 판정부에 의해, 취득된 상기 운전 상태에 따라 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정하는, 제어 방법.
제18항에 있어서, 상기 운전 상태 취득부에 의해, 상기 변환 회로의 구동상수를 취득하고,
상기 자기 결합 판정부에 의해, 상기 변환 회로의 상기 구동상수에 변동이 있었을 때, 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정하는, 제어 방법.
제18항에 있어서, 상기 운전 상태 취득부에 의해, 상기 컨버터의 입구 전류값 및 상기 컨버터의 입구 전압값을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 운전 상태값을 취득하고,
상기 자기 결합 판정부에 의해, 상기 운전 상태값이 소정의 값 이상인 경우에, 상기 변환 회로가 상기 자기 결합 회로인지 여부를 판정하는, 제어 방법.
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