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制御装置および電力変換回路の制御装置 外国出願あり

国内特許コード P130008903
整理番号 S2012-0605-N0
掲載日 2013年4月1日
出願番号 特願2012-083410
公開番号 特開2013-215029
登録番号 特許第5858533号
出願日 平成24年3月31日(2012.3.31)
公開日 平成25年10月17日(2013.10.17)
登録日 平成27年12月25日(2015.12.25)
発明者
  • 黒川 不二雄
  • 高橋 司
  • 番匠 宏太
  • 田中 徹
出願人
  • 国立大学法人 長崎大学
  • 株式会社NTTファシリティーズ
発明の名称 制御装置および電力変換回路の制御装置 外国出願あり
発明の概要 【課題】
第1制御部が第2制御部のA/D変換回路の検出遅れを補償し、第2制御部が第1制御部の積分要素や微分要素の応答遅れを補償する制御装置および電力変換回路の制御装置を提供する。
【解決手段】
入力段に第1A/D変換器211を有する第1制御部212は、制御対象のサンプリング情報に基づき第1制御量である時間量を生成し、所定の基準時刻から第1制御量にかかる時間を経過したときに第2制御部222に動作開始信号を与え、
入力段に第2A/D変換器222を有する第2制御部222は、動作開始信号を入力したときは、制御対象のサンプリング情報に基づき第2制御量である時間量を生成し、動作開始信号の入力時から第2制御量にかかる時間を経過したときにスイッチ切り替え信号を出力する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


図11に、従来のDC/DCコンバータ8および制御装置91を示す。
図11のDC/DCコンバータ8は降圧型である。図12に、出力電圧eoとインダクタ電流iLとスイッチSWの動作状態を示す。
制御装置91は、DC/DCコンバータ8の出力電圧eoおよびインダクタ電流iL(インダクタ電流検出用抵抗rLの電圧降下)を検出する。
出力電圧eoのディジタル検出値をEoとし、インダクタ電流iLのディジタル検出値ILをとする。
制御装置91は、これらの検出値の乗算値(Eo×IL)に基づきPID制御量を求める。具体的には、制御装置91は、スイッチSWのオフタイミングTonを決定し、ドライブ回路92を介してスイッチSWを制御する。



図11のDC/DCコンバータ8において、出力電圧eoが高くなるかインダクタ電流iLが目標値iL*(出力電圧eoをインダクタ電流iLに換算した値)よりも大きくなる兆候を示したとする。この場合には、制御装置91はスイッチSWのオフタイミングを早めることで出力電圧eoの上昇を抑制する。
一方、図11のDC/DCコンバータ8において、出力電圧eoが低くなるかインダクタ電流iLが目標値iL*よりも小さくなる兆候を示したとする。この場合には、制御装置91はスイッチSWのオフタイミングを遅らすことで出力電圧eoの低下を抑制する。

産業上の利用分野


本発明は、第1制御部と当該第1制御部からの信号(トリガ)により動作を開始する第2制御部とを備え、第1制御部が第2制御部の検出遅れを補償し、第2制御部が第1制御部の応答遅れを補償する制御装置および電力変換回路の制御装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
スイッチ切り替え信号を繰り返し送出することにより制御対象の出力を制御する制御装置であって、
入力段に第1A/D変換器を有する第1制御部は、前記制御対象のサンプリング情報に基づき第1制御量である時間量を生成し、所定の基準時刻から前記第1制御量にかかる時間を経過したときに第2制御部または第2A/D変換器に動作開始信号を与え、
入力段に前記第2A/D変換器を有する前記第2制御部は、前記動作開始信号を入力したとき、または前記動作開始信号により動作開始した第2A/D変換器からディジタル信号を受け取ったときは、前記制御対象のサンプリング情報に基づき第2制御量である時間量を生成し、前記動作開始信号の入力時から前記第2制御量にかかる時間を経過したときに前記スイッチ切り替え信号を出力し、
前記第1制御量が、前記第2制御部が持つ前記第2サンプリング情報の検出遅れを補償し、
前記第2制御量が、前記第1制御部が持つ過去のサンプリングに由来する第1制御量の応答遅れを補償する、
ことを特徴とする制御装置。

【請求項2】
前記第1制御量またはさらに前記第2制御量がフィードバック制御量であることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。

【請求項3】
スイッチ切り替え信号を繰り返し送出することにより制御対象の出力を制御する制御装置であって、
入力段にA/D変換器を有する第1制御部は、前記制御対象のサンプリング情報に基づき第1制御量である時間量を生成し、基準時刻から前記第1制御量にかかる時間を経過したときに第2制御部に動作開始信号を与え、
入力段にアナログ積分回路を有する前記第2制御部は、前記動作開始信号を入力したときは、前記制御対象から取得したアナログ信号に基づき第2制御量である時間量を生成し、前記動作開始信号の入力時から前記第2制御量にかかる時間を経過したときに前記スイッチ切り替え信号を生成することで、
前記第1制御量が、前記第2制御部が持つ前記アナログ信号の検出遅れを補償し、
前記第2制御量が、前記第1制御部が持つ過去のサンプリングに由来する第1制御量の応答遅れを補償する、
ことを特徴とする制御装置。

【請求項4】
前記第1制御量またはさらに前記第2制御量がフィードバック制御量であることを特徴とする請求項3に記載の制御装置。

【請求項5】
スイッチ切り替え信号を繰り返し送出することにより電力変換回路の出力を制御する制御装置であって、
入力段に第1A/D変換器を有する第1制御部は、前記電力変換回路のサンプリング情報に基づき第1制御量である時間量を生成し、基準時刻から前記第1制御量にかかる時間を経過したときに前記第2制御部または第2A/D変換器に動作開始信号を与え、
入力段に前記第2A/D変換器を有する第2制御部は、前記動作開始信号を入力したとき、または前記動作開始信号により動作開始した第2A/D変換器からディジタル信号を受け取ったときは、前記電力変換回路のサンプリング情報に基づき第2制御量である時間量を生成し、前記動作開始信号の入力時から前記第2制御量にかかる時間を経過したときに前記スイッチ切り替え信号を生成することで、
前記第1制御量が、前記第2制御部が持つ前記第2サンプリング情報の検出遅れを補償し、
前記第2制御量が、前記第1制御部が持つ過去のサンプリングに由来する第1制御量の応答遅れを補償する、
ことを特徴とする電力変換回路の制御装置。

【請求項6】
前記第1制御量がフィードバック制御量であることを特徴とする請求項5に記載の電力変換回路の制御装置。

【請求項7】
前記電力変換回路がインダクタへのエネルギーの蓄積および放出を繰り返し、
前記第1サンプリング情報が、少なくとも、出力電圧の過去のサンプリング値であり、前記第1制御部は、前記第1サンプリング情報から前記第1制御量をフィードバック制御量として生成し、
前記第2サンプリング情報が、前記インダクタを流れる電流の前記動作開始信号の入力時におけるサンプリング値であり、前記第2制御部は、前記サンプリング値と前記出力電圧の増・減に応じて減・増する参照値(EB-A(Eo-Er))との偏差を前記第2制御量として生成する、
ことを特徴とする請求項5または6に記載の電力変換回路の制御装置。

【請求項8】
スイッチ切り替え信号を繰り返し送出することにより電力変換回路の出力を制御する制御装置であって、
入力段にA/D変換器を有する前記第1制御部は、前記電力変換回路のサンプリング情報に基づき第1制御量である時間量を生成し、所定の基準時刻から前記第1制御量にかかる時間を経過したときに前記第2制御部に動作開始信号を与え、
入力段にアナログ積分回路を有する前記第2制御部は、前記動作開始信号を入力したときは、前記電力変換回路から取得したアナログ信号に基づき第2制御量である時間量を生成し、前記動作開始信号の入力時から前記第2制御量にかかる時間を経過したときに前記スイッチ切り替え信号を生成することで、
前記第1制御量が、前記第2制御部が持つ前記アナログ信号の検出遅れを補償し、
前記第2制御量が、前記第1制御部が持つ過去のサンプリングに由来する第1制御量の応答遅れを補償する、
ことを特徴とする電力変換回路の制御装置。

【請求項9】
前記第1制御量またはさらに前記第2制御量がフィードバック制御量であることを特徴とする請求項8に記載の電力変換回路の制御装置。

【請求項10】
前記電力変換回路がインダクタへのエネルギーの蓄積および放出を繰り返し、
前記サンプリング情報が、少なくとも、出力電圧のサンプリング値であり、前記第1制御部は、前記サンプリング情報から前記第1制御量をフィードバック制御量として生成し、
前記電力変換回路から取得したアナログ信号が、前記インダクタを流れる電流の前記動作開始信号の入力時における電流値であり、前記第2制御部は、前記電流値と前記出力電圧の増・減に応じて減・増する参照値(EB-A(Eo-Er))との偏差を前記第2制御量として生成する、
ことを特徴とする請求項8または9に記載の電力変換回路の制御装置。
産業区分
  • 変電
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012083410thum.jpg
出願権利状態 登録
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