JPH08214543A - DC / DC converter and control method thereof - Google Patents

DC / DC converter and control method thereof

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JPH08214543A
JPH08214543A JP7017594A JP1759495A JPH08214543A JP H08214543 A JPH08214543 A JP H08214543A JP 7017594 A JP7017594 A JP 7017594A JP 1759495 A JP1759495 A JP 1759495A JP H08214543 A JPH08214543 A JP H08214543A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆起電力補償回路を設けて、電流制御系にお
ける共振点を無くすように構成し、電流コントローラの
応答を大幅に上げ、高速応答と安定性を得る。 【構成】 電圧コントローラ12と電流コントローラ1
4とを有する標準的な制御系に対して、逆起電力補償回
路20から電流コントローラ14の出力に加算器19で
出力電圧フィードバックVdを加算して、電流制御ルー
プ上、Vdの影響が+/−で相殺され、共振点のない安
定な制御系を行う。また、負荷8が軽負荷で電流が断続
する場合、出力電圧Vdを制御するため通流比αを平滑
リアクトル6に流れる電流(整流器5の出力電流)に応
じて絞り込むよう、第2の電圧コントローラ22によ
り、逆起電力補償回路20のゲインを見かけ上G(S)
=1として、出力電圧Vdの影響を無視し、共振点のな
い安定な制御系を行う。
(57) [Abstract] [Purpose] A counter electromotive force compensating circuit is provided so as to eliminate the resonance point in the current control system, and the response of the current controller is greatly improved to obtain high-speed response and stability. [Configuration] Voltage controller 12 and current controller 1
4, the output voltage feedback V d is added by the adder 19 to the output of the current controller 14 from the counter electromotive force compensating circuit 20, and the effect of V d on the current control loop is A stable control system with no resonance point is offset by +/-. Further, when the load 8 is a light load and the current is intermittent, the second voltage is controlled so as to narrow down the conduction ratio α according to the current flowing through the smoothing reactor 6 (the output current of the rectifier 5) in order to control the output voltage V d. By the controller 22, the gain of the counter electromotive force compensation circuit 20 is apparently G (S).
= 1 and the influence of the output voltage V d is ignored, and a stable control system with no resonance point is performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、直流を電圧の異なる
直流に変換するDC/DCコンバータとその制御方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC / DC converter for converting direct current into direct current of different voltage and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は例えば1990年スイッチング電
源システムシンポジューム(社団法人日本能率協会主
催)予稿集P7−1−3に示された従来のDC/DCコ
ンバータの回路図である。図において、1は直流電源、
2は直流電源1と並列に接続された入力コンデンサ(キ
ャパシタンス値C1)、3は直流電源1の直流電圧Eを
高周波の交流電圧V1に変換するインバータで、ブリッ
ジ接続されたU,X,V,Yの4相のアームからなり、
各アームはスイッチング素子として絶縁ゲートトランジ
スタ(以下IGBTと称す)とこのIGBTと逆並列接
続されたダイオードから構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional DC / DC converter shown in, for example, a 1990 switching power supply system symposium (sponsored by the Japan Management Association) P7-1-3. In the figure, 1 is a DC power supply,
Reference numeral 2 is an input capacitor (capacitance value C 1 ) connected in parallel with the DC power source 1, and 3 is an inverter for converting the DC voltage E of the DC power source 1 into a high frequency AC voltage V 1 , which are bridge-connected U, X, It consists of four-phase arms of V and Y,
Each arm is composed of an insulated gate transistor (hereinafter referred to as an IGBT) as a switching element and a diode connected in antiparallel with the IGBT.

【0003】4はインバータ3からの交流電圧V1がそ
の1次巻線に印加される絶縁トランス、5は絶縁トラン
ス4の2次巻線からの交流電圧V2を直流電圧V3 に変
換する整流器で、ブリッジ接続されたダイオードD1
4で構成されている。6および7は平滑回路を構成す
るそれぞれ平滑リアクトル(インダクタンス値L)と平
滑コンデンサ(キャパシタンス値C2)、8は平滑コン
デンサ7と並列接続される負荷Rである。
Reference numeral 4 denotes an insulation transformer to which the AC voltage V 1 from the inverter 3 is applied to its primary winding, and reference numeral 5 converts the AC voltage V 2 from the secondary winding of the insulation transformer 4 into a DC voltage V 3 . Rectifier, bridge-connected diode D 1 ~
It is composed of D 4 . Reference numerals 6 and 7 denote a smoothing reactor (inductance value L) and a smoothing capacitor (capacitance value C 2 ) respectively constituting a smoothing circuit, and 8 is a load R connected in parallel with the smoothing capacitor 7.

【0004】9は平滑リアクトル6(または整流器5の
出力電流)を流れる電流を検出する電流センサ、10は
出力電圧基準Vd *発生器、11は平滑コンデンサ7の電
圧、即ち、出力電圧Vdと出力電圧基準Vd *との偏差を
演算する第1の減算器、12は減算器11からの出力信
号を増幅する第1の電圧コントローラ、13は電圧コン
トローラ12の出力VCと電流センサ9の検出値との偏
差を演算する第2の減算器、14は第2の減算器13か
らの出力信号を増幅する電流コントローラ、15は三角
波のキャリア信号発生回路、16は電流コントローラ1
4とキャリア信号発生回路15からの出力を比較し、
「1」または「0」のレベル信号を出力する比較器、1
7は比較器16からの出力よりU,X,V,Y各相のパ
ルスを発生するパルス分配回路、18はパルス分配回路
17よりのパルス出力を増幅するゲートアンプ回路であ
る。
Reference numeral 9 is a current sensor for detecting a current flowing through the smoothing reactor 6 (or output current of the rectifier 5), 10 is an output voltage reference V d * generator, 11 is a voltage of the smoothing capacitor 7, that is, output voltage V d. Of the output voltage reference V d * and a first subtractor 12 for amplifying the output signal from the subtractor 11, 13 is an output V C of the voltage controller 12 and the current sensor 9 Second subtractor for calculating a deviation from the detected value of, a current controller for amplifying an output signal from the second subtractor 13, a triangular wave carrier signal generation circuit, and a current controller 1
4 and the output from the carrier signal generation circuit 15 are compared,
Comparator that outputs a level signal of "1" or "0", 1
Reference numeral 7 is a pulse distribution circuit for generating pulses of U, X, V, and Y phases from the output from the comparator 16, and reference numeral 18 is a gate amplifier circuit for amplifying the pulse output from the pulse distribution circuit 17.

【0005】次に動作について説明する。直流電源1の
電力は、入力コンデンサ2、インバータ3により矩形波
交流に変換され、絶縁トランス4、整流器5を通してリ
ップルを含んだ直流電圧に変換される。発生したリップ
ルは平滑リアクトル6、平滑コンデンサ7により平滑化
され、リップルの少ない直流に変換され負荷8へ供給さ
れる。そして、その出力電圧Vdはインバータ3のIG
BTの通流率αを変える事により制御する。
Next, the operation will be described. The electric power of the DC power supply 1 is converted into a rectangular wave AC by the input capacitor 2 and the inverter 3, and is converted into a DC voltage containing ripples through the insulating transformer 4 and the rectifier 5. The generated ripple is smoothed by the smoothing reactor 6 and the smoothing capacitor 7, converted into direct current with less ripple, and supplied to the load 8. The output voltage V d is the IG of the inverter 3.
Control is performed by changing the flow rate α of BT.

【0006】以下、この通流率の制御方法について説明
する。出力電圧基準Vd *とフィードバックされた出力電
圧Vdとは減算器11でその偏差が演算され、更に電圧
コントローラ12で増幅される。出力電圧基準Vd *と出
力電圧フィードバックVdとの間に偏差がある場合は、
電圧コントローラ12の出力I*は次段にある電流コン
トローラ14に対し、電流指令として与えられ、出力電
流I0を増減することにより出力電圧Vdを制御するよう
に働く。
The method of controlling the flow rate will be described below. The difference between the output voltage reference V d * and the fed back output voltage V d is calculated by the subtracter 11 and further amplified by the voltage controller 12. If there is a deviation between the output voltage reference V d * and the output voltage feedback V d ,
The output I * of the voltage controller 12 is given to the current controller 14 in the next stage as a current command, and acts to control the output voltage V d by increasing or decreasing the output current I 0 .

【0007】また、電流コントローラ14は電流指令I
*と電流センサ9からのフィードバック電流Iとの偏差
を増幅し、出力VIとキャリア信号発生回路15の出力
CAR(キャリア信号)とを比較器16で比較し、パル
ス分配回路17でインバータの各相パルスを発生するこ
とにより交流電圧V1を発生する。これを図8のDC/
DCコンバータの制御回路の波形図に示す。1周期Tの
内にインバータ3が電圧を出している期間をT1とする
と、出力電圧Vdは、通流比α=T1/Tを変化させるこ
とにより制御する。
Further, the current controller 14 uses the current command I
The deviation between * and the feedback current I from the current sensor 9 is amplified, the output V I and the output CAR (carrier signal) of the carrier signal generation circuit 15 are compared by the comparator 16, and the pulse distribution circuit 17 compares each of the inverters. The alternating voltage V 1 is generated by generating the phase pulse. This is DC /
It is shown in the waveform diagram of the control circuit of the DC converter. When the period during which the inverter 3 is outputting the voltage within one cycle T is T 1 , the output voltage V d is controlled by changing the conduction ratio α = T 1 / T.

【0008】出力電圧制御回路としては、上記のように
電圧コントローラ12と電流コントローラ14をもって
いるが、これは電圧制御ループ全体として見た場合に出
力側に平滑リアクトル6(インダクタンス値L)、平滑
コンデンサ7(キャパシタンス値C2)から成る角周波
数をωCとすると、 ωC=1/(LC21/2 に鋭いピークを持つ共振回路を持っており、電圧コント
ローラ12の応答速度を上げられないため、応答特性の
高速化のため電流コントローラ14を設けている。
The output voltage control circuit has the voltage controller 12 and the current controller 14 as described above. When viewed as the entire voltage control loop, the smoothing reactor 6 (inductance value L) and the smoothing capacitor are provided on the output side. Assuming that the angular frequency composed of 7 (capacitance value C 2 ) is ω C , it has a resonance circuit having a sharp peak at ω C = 1 / (LC 2 ) 1/2 , and the response speed of the voltage controller 12 can be increased. Therefore, the current controller 14 is provided to speed up the response characteristics.

【0009】図9に電流コントローラ14を含む電流制
御系の開ループ伝達関数を示すブロック図を示す。図9
に示すように電流制御系においてもループ内に (1/SL)・(1/(1+SC2R)) 但し、S=jω=d/dt R・・・負荷の抵抗値 という2次の伝達関数が残っており、共振点が存在する
ため、電流コントローラ14の応答を高速にすると不安
定になりやすい。
FIG. 9 is a block diagram showing an open loop transfer function of a current control system including the current controller 14. Figure 9
(1 / SL) · (1 / (1 + SC 2 R)) in the loop even in the current control system, as shown in S = jω = d / dt R ... Load transfer resistance quadratic transfer function Remains, and there is a resonance point, so that instability tends to occur when the response of the current controller 14 is increased.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来のDC/DCコン
バータの回路は以上のように構成されているので、制御
ループ内に共振点が存在するため、制御応答を高速化す
ると不安定になるという問題点があった。
Since the circuit of the conventional DC / DC converter is configured as described above, since the resonance point exists in the control loop, it becomes unstable when the control response is speeded up. There was a problem.

【0011】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、制御ループ内の共振点をなく
し、制御応答を高速化すると共に制御不安定をなくする
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to eliminate the resonance point in the control loop, speed up the control response, and eliminate the control instability.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)この発明に係るDC/DCコンバータは、主回路
および制御回路で構成され、上記主回路は、直流電圧を
インバータで交流電圧に変換し、この交流電圧を整流器
で直流にし、平滑回路を介して負荷に供給すると共に、
上記制御回路は出力電圧基準と出力直流電圧との偏差に
応じて出力電圧を制御する電圧コントローラと、この電
圧コントローラの出力と上記整流器の出力電流との偏差
に応じて電流を制御する電流コントローラとを有し、こ
の電流コントローラの出力で電流制御を行うよう構成し
たDC/DCコンバータにおいて、上記制御回路に逆起
電力補償回路を設け、この逆起電力補償回路は、上記出
力電圧基準と出力直流電圧との偏差に応じて出力電圧を
制御する第2の電圧コントローラを有し、この第2の電
圧コントローラの出力と出力直流電圧との合成値で上記
電流コントローラの出力を補正し、この補正値で上記イ
ンバータを制御するようにしたものである。
(1) A DC / DC converter according to the present invention is composed of a main circuit and a control circuit, and the main circuit converts a DC voltage into an AC voltage by an inverter, converts the AC voltage into a DC by a rectifier, and a smoothing circuit Supply to the load via
The control circuit is a voltage controller that controls the output voltage according to the deviation between the output voltage reference and the output DC voltage, and a current controller that controls the current according to the deviation between the output of the voltage controller and the output current of the rectifier. In the DC / DC converter configured to perform the current control by the output of the current controller, the control circuit is provided with a counter electromotive force compensating circuit, and the counter electromotive force compensating circuit includes the output voltage reference and the output DC A second voltage controller that controls the output voltage according to the deviation from the voltage is provided, and the output of the current controller is corrected by the combined value of the output of the second voltage controller and the output DC voltage. The inverter is controlled by.

【0013】(2)また、主回路および制御回路で構成
され、上記主回路は、直流電圧をインバータで交流電圧
に変換し、この交流電圧を整流器で直流にし、平滑回路
を介して負荷に供給すると共に、上記制御回路は出力電
圧基準と出力直流電圧との偏差に応じて出力電圧を制御
する電圧コントローラと、この電圧コントローラの出力
と上記整流器の出力電流との偏差に応じて電流を制御す
る電流コントローラとを有し、この電流コントローラの
出力で電流制御を行うDC/DCコンバータにおいて、
上記制御回路に演算手段を設け、この演算手段は、負荷
電流とインバータ入力電圧とに基づいて負荷電流に対す
るインバータの通流比を導出する演算手段とし、この演
算結果で上記電流コントローラの出力を補正し、この補
正した補正値で上記インバータを制御するようにしたも
のである。
(2) Further, it is composed of a main circuit and a control circuit, and the main circuit converts a DC voltage into an AC voltage by an inverter, converts this AC voltage into a DC by a rectifier, and supplies it to a load through a smoothing circuit. In addition, the control circuit controls the output voltage according to the deviation between the output voltage reference and the output DC voltage, and controls the current according to the deviation between the output of the voltage controller and the output current of the rectifier. In a DC / DC converter having a current controller and performing current control with the output of this current controller,
An arithmetic means is provided in the control circuit, and the arithmetic means is an arithmetic means for deriving a conduction ratio of the inverter with respect to the load current based on the load current and the inverter input voltage, and the output of the current controller is corrected based on the arithmetic result. Then, the inverter is controlled by this corrected value.

【0014】(3)また、制御回路の演算手段の代わり
に記憶手段を設け、この記憶手段は、負荷電流とインバ
ータ入力電圧とに基づいた負荷電流に対するインバータ
の通流比を記憶する記憶手段とし、負荷電流とインバー
タ入力電圧とに基づいた通流比を抽出し、この抽出した
通流比で上記電流コントローラの出力を補正するように
したものである。 (4)また、演算手段の演算内容、または、記憶手段の
記憶内容は、 α=((2・L・Vd *・I0)/(E・(E−Vd *)・
T))1/2 但し、α:通流比 L:平滑リアクトルのインダクタンス Vd *:出力電圧の指令値 I0:平滑リアクトル電流(整流器の出力電流) E:直流入力電圧 T:スイッチング周期 としたものである。
(3) Further, a memory means is provided in place of the arithmetic means of the control circuit, and the memory means is a memory means for storing the current ratio of the inverter to the load current based on the load current and the inverter input voltage. The current ratio is extracted based on the load current and the inverter input voltage, and the output of the current controller is corrected by the extracted current ratio. (4) The calculation of a computation unit or a storage content of the storage means, α = ((2 · L · V d * · I0) / (E · (E-V d *) ·
T)) 1/2 However, α: conduction ratio L: inductance of smoothing reactor V d * : command value of output voltage I0: smoothing reactor current (output current of rectifier) E: DC input voltage T: switching cycle It is a thing.

【0015】(5)この発明に係るDC/DCコンバー
タの制御方法は、主回路および制御回路で構成され、上
記主回路は、直流電圧をインバータで交流電圧に変換
し、この交流電圧を整流器で直流にし、平滑回路を介し
て負荷に供給すると共に、上記制御回路は出力電圧基準
と出力直流電圧との偏差に応じて出力電圧を制御する電
圧コントローラと、この電圧コントローラの出力と上記
整流器の出力電流との偏差に応じて電流を制御する電流
コントローラとを有し、この電流コントローラの出力で
電流制御を行うよう構成したDC/DCコンバータにあ
って、負荷電流連続出力時には、直流出力電圧に応じた
出力で上記電流コントローラの出力を補正して上記イン
バータを制御すると共に、負荷電流断続出力時には、上
記出力電圧基準と出力直流電圧との偏差を積分要素を通
し、その出力で上記電流コントローラの出力を補正した
補正値で上記インバータを制御するようにしたものであ
る。
(5) A DC / DC converter control method according to the present invention comprises a main circuit and a control circuit, wherein the main circuit converts a DC voltage into an AC voltage by an inverter, and the AC voltage is converted by a rectifier. The DC voltage is supplied to the load through the smoothing circuit, and the control circuit controls the output voltage according to the deviation between the output voltage reference and the output DC voltage. The output of this voltage controller and the output of the rectifier. A DC / DC converter that has a current controller that controls a current according to a deviation from the current and that is configured to perform the current control by the output of the current controller. The output of the current controller is corrected with this output to control the inverter, and the output voltage reference and output is output when the load current is intermittently output. The deviation between the DC voltage through the integral element is obtained by so as to control the inverter with the correction value obtained by correcting the output of the current controller at its output.

【0016】[0016]

【作用】[Action]

(1)この発明のDC/DCコンバータは、逆起電力補
償回路の第2の電圧コントローラで、出力電圧基準と出
力直流電圧との偏差に応じた出力を送出し、この第2の
電圧コントローラの出力と出力直流電圧との合成値で電
流コントローラの出力を補正し、この補正値でインバー
タの制御をする。
(1) In the DC / DC converter of the present invention, the second voltage controller of the back electromotive force compensating circuit sends out an output according to the deviation between the output voltage reference and the output DC voltage, and the second voltage controller The output of the current controller is corrected by the combined value of the output and the output DC voltage, and the inverter is controlled by this corrected value.

【0017】(2)また、演算手段は、負荷電流とイン
バータ入力電圧とに基づいて負荷電流に対するインバー
タの通流比を導出し、この演算結果で電流コントローラ
の出力を補正し、この補正した補正値でインバータを制
御する。
(2) Further, the calculating means derives the current-carrying ratio of the inverter with respect to the load current based on the load current and the inverter input voltage, corrects the output of the current controller based on the calculation result, and corrects the correction. The value controls the inverter.

【0018】(3)また、制御回路の演算手段の代わり
に記憶手段を設け、この記憶手段は、負荷電流とインバ
ータ入力電圧とに基づいた負荷電流に対するインバータ
の通流比を記憶し、負荷電流とインバータ入力電圧とに
基づいた通流比を抽出し、この抽出した通流比で電流コ
ントローラの出力を補正する。 (4)また、演算手段の演算内容、または、記憶手段の
記憶内容は、 α=((2・L・Vd *・I0)/(E・(E−Vd *)・
T))1/2 但し、α:通流比 L:平滑リアクトルのインダクタンス Vd *:出力電圧の指令値 I0:平滑リアクトル電流(整流器の出力電流) E:直流入力電圧 T:スイッチング周期 とする。
(3) Further, a memory means is provided in place of the arithmetic means of the control circuit, and the memory means stores the current ratio of the inverter to the load current based on the load current and the input voltage of the inverter. The current ratio is extracted based on the inverter input voltage and the inverter input voltage, and the output of the current controller is corrected by the extracted current ratio. (4) The calculation of a computation unit or a storage content of the storage means, α = ((2 · L · V d * · I0) / (E · (E-V d *) ·
T)) 1/2 However, α: conduction ratio L: inductance of smoothing reactor V d * : command value of output voltage I0: smoothing reactor current (output current of rectifier) E: DC input voltage T: switching cycle .

【0019】(5)この発明のDC/DCコンバータの
制御方法は、負荷電流連続出力時には、直流出力電圧に
応じた出力で電流コントローラの出力を補正してインバ
ータを制御すると共に、負荷電流断続出力時には、出力
電圧基準と出力直流電圧との偏差を積分要素を通し、そ
の出力で上記電流コントローラの出力を補正した補正値
で上記インバータを制御する。
(5) In the DC / DC converter control method of the present invention, when the load current is continuously output, the output of the current controller is corrected by the output according to the DC output voltage to control the inverter, and the load current intermittent output is provided. Occasionally, the deviation between the output voltage reference and the output DC voltage is passed through an integral element, and the output is used to control the inverter with a correction value obtained by correcting the output of the current controller.

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

実施例1.図1はこの発明の実施例1によるDC/DC
コンバータの回路図で、従来と同一または相当の部分に
は同一の符号を付して説明を省略する。従来と異なるの
は制御ループの共振点をなくするため、逆起電力補償回
路20を設けた点で、以下この逆起電力補償回路につい
て説明する。
Example 1. FIG. 1 shows a DC / DC according to a first embodiment of the present invention.
In the circuit diagram of the converter, the same or corresponding parts as those of the conventional one are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. This counter electromotive force compensating circuit is different from the conventional one in that the counter electromotive force compensating circuit 20 is provided in order to eliminate the resonance point of the control loop.

【0021】逆起電力補償回路20の構成は、出力電圧
基準Vd *と出力電圧フィードバックVdの偏差を演算す
る第3の減算器21、および、軽負荷時のピーク充電を
防止するための第2の電圧コントローラ22と、第2の
電圧コントローラ22の出力と出力電圧フィードバック
dとを加算するための加算器23から構成されてい
る。
The configuration of the counter electromotive force compensating circuit 20 includes a third subtracter 21 for calculating a deviation between the output voltage reference V d * and the output voltage feedback V d , and a peak charge for preventing a light load. It comprises a second voltage controller 22 and an adder 23 for adding the output of the second voltage controller 22 and the output voltage feedback V d .

【0022】次に動作について説明する。全体的な動作
は従来と同様であるが、上述した制御ループ構成上の差
異から特に逆起電力補償回路20の動作を中心に説明す
る。図2はその電流制御ループの伝達関数のブロック図
を示し、図1と共に説明する。
Next, the operation will be described. Although the overall operation is the same as the conventional one, the operation of the counter electromotive force compensating circuit 20 will be mainly described because of the difference in the control loop configuration described above. FIG. 2 shows a block diagram of the transfer function of the current control loop, which will be described in conjunction with FIG.

【0023】従来の回路と比較し、特徴としては出力電
圧フィードバックVdを入力とする逆起電力補償回路2
0の出力を電流コントローラ14の出力と加算器19で
加算している点である。これは図2のブロック図におい
て、負荷8および平滑平滑コンデンサ7による影響を表
わす項R/(1+SC2R)を消去するためである。
Compared with the conventional circuit, the characteristic is that the counter electromotive force compensating circuit 2 receives the output voltage feedback V d as an input.
The output of 0 is added to the output of the current controller 14 by the adder 19. This is to eliminate the term R / (1 + SC 2 R) representing the influence of the load 8 and the smoothing / smoothing capacitor 7 in the block diagram of FIG.

【0024】即ち、図2において、インバータ部のゲイ
ンは電流連続時には通常K=1であるが、この場合に逆
起電力補償回路をG(S)=1となるように選んでおい
て、電流コントローラ14の出力にあらかじめ加算器1
9で出力電圧フィードバックVdを加算しておくことに
より、電流制御ループ上、Vdの影響が+/−で相殺さ
れ、なくなってしまうことにより理論上、R/((1+
SC2R))の項が消去される。これにより、電流制御
ループ上残る項としては1/SLのみとなり共振点のな
い安定な制御系とすることができる。
That is, in FIG. 2, the gain of the inverter unit is usually K = 1 when the current is continuous, but in this case, the counter electromotive force compensating circuit is selected so that G (S) = 1, and the current The adder 1 is previously added to the output of the controller 14.
By adding the output voltage feedback V d in 9, the effect of V d is canceled by +/− on the current control loop and disappears, so theoretically R / ((1+
SC 2 R)) term is erased. As a result, the only term remaining on the current control loop is 1 / SL, and a stable control system with no resonance point can be obtained.

【0025】また、負荷8が非常に軽負荷で電流が断続
限界I0TH以下となり、よく知られているように平滑コ
ンデンサ7の残留電荷により、この平滑コンデンサ7が
ピーク充電されるため、出力電圧Vdを制御するために
は通流比αを図3のような特性カーブにより絞り込む必
要がある。この図3のカーブは電流断続時(I0
0TH)の通流比αを式(1)で表しプロットしたもの
である。 α=((2・L・Vd *・I0)/(E・(E−Vd *)・T))1/2 ・・・・・(1) ここでLは平滑リアクトル6のインダクタンス、Vd *
出力電圧の指令値、I0は平滑リアクトル電流、Eは入
力電圧、Tはスイッチング周期である。従って、無負荷
時I0≒0となった場合にはα≒0まで絞り込む必要が
ある。この役目をするのが第2の電圧コントローラ22
である。
Further, the load 8 is very light and the current is below the intermittent limit I 0TH. As is well known, the smoothing capacitor 7 is peak-charged by the residual charge of the smoothing capacitor 7. In order to control V d , it is necessary to narrow down the flow ratio α with a characteristic curve as shown in FIG. The curve in FIG. 3 shows that the current is intermittent (I 0 <
The current ratio α of (I 0TH ) is represented by the equation (1) and plotted. α = ((2 · L · V d * · I0) / (E · (E-V d *) · T)) 1/2 ····· (1) where L is the smoothing reactor 6 inductance, V d * is the command value of the output voltage, I 0 is the smoothing reactor current, E is the input voltage, and T is the switching cycle. Therefore, when I 0 ≈0 when there is no load, it is necessary to narrow down to α≈0. The second voltage controller 22 plays this role.
Is.

【0026】この第2の電圧コントローラとしては、周
波数応答が共振角周波数ωC=1/((LC21/2)よ
り十分小さく、直流ゲインの大きい遅い積分系KV/S
(KVは定数)のような制御系が適当である。この第2
の電圧コントローラ22により無負荷時のαを絞り、逆
起電力補償回路のゲインを見かけ上、G(S)=1とす
ることができる。
As the second voltage controller, the frequency response is sufficiently smaller than the resonance angular frequency ω C = 1 / ((LC 2 ) 1/2 ) and the slow integration system K V / S having a large DC gain is used.
A control system such as (K V is a constant) is suitable. This second
The voltage controller 22 can reduce α under no load, and apparently the gain of the counter electromotive force compensation circuit can be set to G (S) = 1.

【0027】以上のように、第2の電圧コントローラ2
2を併用することにより、電流断続モード(I0
0TH)の場合、逆起電力補償回路20のゲインを見か
け上G(S)=1とすることができ、出力電圧Vdの影
響を無視することができる。また、この逆起電力補償回
路20により電流制御系の共振点がなくなるため、電流
コントローラ14、第1の電圧コントローラ12の応答
速度を高速にすることができる。
As described above, the second voltage controller 2
2 together, the current intermittent mode (I 0 <
In the case of I 0TH ), the gain of the counter electromotive force compensating circuit 20 can be apparently set to G (S) = 1, and the influence of the output voltage V d can be ignored. Further, since the counter electromotive force compensation circuit 20 eliminates the resonance point of the current control system, the response speed of the current controller 14 and the first voltage controller 12 can be increased.

【0028】実施例2.図4はこの発明の実施例2によ
るDC/DCコンバータの回路図である。この実施例に
おいては逆起電力補償回路としてマイクロコンピュータ
を用いている。
Embodiment 2 FIG. Second Embodiment FIG. 4 is a circuit diagram of a DC / DC converter according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a microcomputer is used as the counter electromotive force compensation circuit.

【0029】図において、24は逆起電力補償回路、2
5はアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変
換装置、26はマイクロコンピュータ、27はディジタ
ル信号をアナログ信号に変換するD/A変換回路であ
る。
In the figure, 24 is a back electromotive force compensating circuit, and 2 is.
Reference numeral 5 is an A / D conversion device for converting an analog signal into a digital signal, 26 is a microcomputer, and 27 is a D / A conversion circuit for converting a digital signal into an analog signal.

【0030】この実施例では負荷電流断続時の逆起電力
補償回路24の出力レベルはマイクロコンピュータ26
がA/D変換器25により平滑リアクトル6を流れる電
流I0、入力電圧Eを読み込み、実施例1の式(1)に
よりαを計算し、D/A変換器27を用いて出力する。
この実施例においては高速のマイクロコンピュータで演
算させることにより、実施例1よりさらに高速制御を行
うことができる。
In this embodiment, the output level of the counter electromotive force compensating circuit 24 when the load current is intermittent is the microcomputer 26.
Reads the current I 0 flowing through the smoothing reactor 6 and the input voltage E by the A / D converter 25, calculates α according to the equation (1) of the first embodiment, and outputs it using the D / A converter 27.
In this embodiment, the control can be performed at a higher speed than that in the first embodiment by performing the calculation by the high speed microcomputer.

【0031】実施例3.図5はこの発明の実施例3によ
るDC/DCコンバータの回路図である。この実施例で
は逆起電力補償回路として読み出し専用メモリ(以下R
OMと呼ぶ)を用いている。
Example 3. FIG. 5 is a circuit diagram of a DC / DC converter according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a read-only memory (hereinafter R
OM) is used.

【0032】図において、28は逆起電力補償回路、2
9はアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変
換装置、30はROM、31はディジタル信号をアナロ
グ信号に変換するD/A変換回路である。
In the figure, 28 is a back electromotive force compensation circuit, 2
Reference numeral 9 is an A / D conversion device for converting an analog signal into a digital signal, 30 is a ROM, and 31 is a D / A conversion circuit for converting a digital signal into an analog signal.

【0033】この実施例では負荷電流断続時の逆起電力
補償回路28の出力レベルは、あらかじめ平滑リアクト
ル6を流れる電流I0と入力電圧Eから、実施例1にお
ける式(1)を用いて計算しておいた結果を、ROM3
0に書き込んでおき、I0およびEの値に応じたαの値
をROM30より読み出し、D/A変換器31を通じて
出力するものである。本実施例においては、実施例1よ
り高速制御をすることができ、かつ、実施例2より簡略
化した構成にすることができる。
In this embodiment, the output level of the counter electromotive force compensating circuit 28 when the load current is interrupted is calculated from the current I 0 flowing through the smoothing reactor 6 and the input voltage E in advance using the equation (1) in the first embodiment. The results you have set are stored in ROM3
0 is written in advance, the value of α corresponding to the values of I 0 and E is read from the ROM 30, and is output through the D / A converter 31. In this embodiment, higher speed control can be performed than in the first embodiment, and the configuration can be simplified as compared with the second embodiment.

【0034】この実施例では、ROMに計算結果を記憶
して利用したが、ROMの他にFD(フロッピーディス
ク)、HD(ハードディスク)、磁気テープ等の記憶装
置に記憶させておき、記憶装置の立ち上がり時にRAM
に読み込んで実行してもよい。
In this embodiment, the calculation result is stored in the ROM for use. However, in addition to the ROM, the calculation result is stored in a storage device such as an FD (floppy disk), HD (hard disk), magnetic tape or the like. RAM at startup
It may be read in and executed.

【0035】実施例4.上記実施例では、インバータ3
のスイッチング素子にIGBT(絶縁ゲートトランジス
タ)を用いたが、バイポーラトランジスタ、MOSFE
T、サイリスタ等を用いてもよい。
Example 4. In the above embodiment, the inverter 3
IGBT (insulated gate transistor) was used for the switching element of the
You may use T, a thyristor, etc.

【0036】実施例5.上記実施例で説明した逆起電力
補償回路を、図6に示すチョッパ方式のDC/DCコン
バータに適用してもよい。即ち、図6のように、変換器
としてチョッパ動作を行うスイッチング素子をこの発明
の制御回路で制御する。
Example 5. The counter electromotive force compensation circuit described in the above embodiment may be applied to the chopper type DC / DC converter shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, a switching element that performs a chopper operation as a converter is controlled by the control circuit of the present invention.

【0037】[0037]

【発明の効果】この発明は以上のように、逆起電力補償
回路を設けることにより、電流制御系における共振点を
なくすように構成したので、制御動作の応答を大幅に上
げることが可能となり、高速応答と安定性の両方を得る
ことができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the counter electromotive force compensating circuit is provided so as to eliminate the resonance point in the current control system, so that the response of the control operation can be greatly improved. There is an effect that both fast response and stability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施例1によるDC/DCコンバ
ータの回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a DC / DC converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施例1による伝達関数のブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a block diagram of a transfer function according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施例1による電流断続時の通流
比を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a conduction ratio when a current is interrupted according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施例2によるDC/DCコンバ
ータの回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a DC / DC converter according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施例3によるDC/DCコンバ
ータの回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a DC / DC converter according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施例5によるDC/DCコンバ
ータの回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of a DC / DC converter according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】 従来のDC/DCコンバータの回路図であ
る。
FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional DC / DC converter.

【図8】 従来のDC/DCコンバータ回路の波形図で
ある。
FIG. 8 is a waveform diagram of a conventional DC / DC converter circuit.

【図9】 電流制御系の開ループ伝達関数を示すブロッ
ク図である。
FIG. 9 is a block diagram showing an open loop transfer function of a current control system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源、2 入力コンデンサC1、3 インバー
タ、4 絶縁トランス、5 整流器、6 平滑リアクト
ル、7 平滑コンデンサ、8 負荷R、9 電流セン
サ、10 出力電圧基準Vd *発生器、11 第1の減算
器、12 第1の電圧コントローラ、13 第2の減算
器、14 電流コントローラ、15 キャリア信号発生
回路、16 比較器、17 パルス分配回路、18 ゲ
ートアンプ回路、19 加算器、20,24,28 逆
起電力補償回路、21 第3の減算器、22 第2のコ
ントローラ、23 加算器、25,29 A/D変換装
置、26 マイクロコンピュータ、27,31 D/A
変換回路、30 ROM。
1 DC power supply, 2 input capacitor C 1 , 3 inverter, 4 insulating transformer, 5 rectifier, 6 smoothing reactor, 7 smoothing capacitor, 8 load R, 9 current sensor, 10 output voltage reference V d * generator, 11 1st Subtractor, 12 First voltage controller, 13 Second subtractor, 14 Current controller, 15 Carrier signal generation circuit, 16 Comparator, 17 Pulse distribution circuit, 18 Gate amplifier circuit, 19 Adder, 20, 24, 28 Back electromotive force compensation circuit, 21 Third subtractor, 22 Second controller, 23 Adder, 25,29 A / D converter, 26 Microcomputer, 27,31 D / A
Conversion circuit, 30 ROM.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主回路および制御回路で構成され、上記
主回路は、直流電圧をインバータで交流電圧に変換し、
この交流電圧を整流器で直流にし、平滑回路を介して負
荷に供給すると共に、上記制御回路は出力電圧基準と出
力直流電圧との偏差に応じて出力電圧を制御する電圧コ
ントローラと、この電圧コントローラの出力と上記整流
器の出力電流との偏差に応じて電流を制御する電流コン
トローラとを有し、この電流コントローラの出力で電流
制御を行うよう構成したDC/DCコンバータにおい
て、上記制御回路に逆起電力補償回路を設け、この逆起
電力補償回路は、上記出力電圧基準と出力直流電圧との
偏差に応じて出力電圧を制御する第2の電圧コントロー
ラを有し、この第2の電圧コントローラの出力と出力直
流電圧との合成値で上記電流コントローラの出力を補正
し、この補正値で上記インバータを制御するようにした
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。
1. A main circuit and a control circuit, wherein the main circuit converts a DC voltage into an AC voltage by an inverter,
This AC voltage is converted to DC by a rectifier and supplied to a load through a smoothing circuit, and the control circuit controls the output voltage according to the deviation between the output voltage reference and the output DC voltage. In a DC / DC converter having a current controller that controls a current according to a deviation between an output and an output current of the rectifier, and performing current control with the output of the current controller, a counter electromotive force is applied to the control circuit. A compensation circuit is provided, and this counter electromotive force compensation circuit has a second voltage controller that controls the output voltage according to the deviation between the output voltage reference and the output DC voltage. The output of the current controller is corrected with a combined value with the output DC voltage, and the inverter is controlled with this corrected value. / DC converter.
【請求項2】 主回路および制御回路で構成され、上記
主回路は、直流電圧をインバータで交流電圧に変換し、
この交流電圧を整流器で直流にし、平滑回路を介して負
荷に供給すると共に、上記制御回路は出力電圧基準と出
力直流電圧との偏差に応じて出力電圧を制御する電圧コ
ントローラと、この電圧コントローラの出力と上記整流
器の出力電流との偏差に応じて電流を制御する電流コン
トローラとを有し、この電流コントローラの出力で電流
制御を行うDC/DCコンバータにおいて、上記制御回
路に演算手段を設け、この演算手段は、負荷電流とイン
バータ入力電圧とに基づいて負荷電流に対するインバー
タの通流比を導出する演算手段とし、この演算結果で上
記電流コントローラの出力を補正し、この補正した補正
値で上記インバータを制御するようにしたことを特徴と
するDC/DCコンバータ。
2. A main circuit and a control circuit, wherein the main circuit converts a DC voltage into an AC voltage by an inverter,
This AC voltage is converted to DC by a rectifier and supplied to a load through a smoothing circuit, and the control circuit controls the output voltage according to the deviation between the output voltage reference and the output DC voltage. In a DC / DC converter that has a current controller that controls a current according to the deviation between the output and the output current of the rectifier, and that controls the current with the output of this current controller, the control circuit is provided with an arithmetic means. The calculating means is a calculating means for deriving the current ratio of the inverter to the load current based on the load current and the inverter input voltage. The calculation result corrects the output of the current controller, and the corrected correction value is used to correct the inverter. A DC / DC converter characterized in that it is controlled.
【請求項3】 請求項2において、上記制御回路の演算
手段の代わりに記憶手段を設け、この記憶手段は、負荷
電流とインバータ入力電圧とに基づいた負荷電流に対す
るインバータの通流比を記憶する記憶手段とし、負荷電
流とインバータ入力電圧とに基づいた通流比を抽出し、
この抽出した通流比で上記電流コントローラの出力を補
正するようにしたことを特徴とするDC/DCコンバー
タ。
3. The storage device according to claim 2, wherein storage means is provided in place of the calculation means of the control circuit, and the storage means stores a current ratio of the inverter to the load current based on the load current and the inverter input voltage. As a storage means, to extract the conduction ratio based on the load current and the inverter input voltage,
A DC / DC converter characterized in that the output of the current controller is corrected by the extracted conduction ratio.
【請求項4】 請求項2の演算手段の演算内容、また
は、請求項3の記憶手段の記憶内容は、 α=((2・L・Vd *・I0)/(E・(E−Vd *)・
T))1/2 但し、α:通流比 L:平滑リアクトルのインダクタンス Vd *:出力電圧の指令値 I0:平滑リアクトル電流(整流器の出力電流) E:直流入力電圧 T:スイッチング周期 としたことを特徴とするDC/DCコンバータ。
4. The calculation content of the calculation means according to claim 2 or the storage content of the storage means according to claim 3 is α = ((2 · L · V d * · I0) / (E · (E−V d * )
T)) 1/2 However, α: conduction ratio L: inductance of smoothing reactor V d * : command value of output voltage I0: smoothing reactor current (output current of rectifier) E: DC input voltage T: switching cycle A DC / DC converter characterized in that
【請求項5】 主回路および制御回路で構成され、上記
主回路は、直流電圧をインバータで交流電圧に変換し、
この交流電圧を整流器で直流にし、平滑回路を介して負
荷に供給すると共に、上記制御回路は出力電圧基準と出
力直流電圧との偏差に応じて出力電圧を制御する電圧コ
ントローラと、この電圧コントローラの出力と上記整流
器の出力電流との偏差に応じて電流を制御する電流コン
トローラとを有し、この電流コントローラの出力で電流
制御を行うよう構成したDC/DCコンバータにあっ
て、負荷電流連続出力時には、直流出力電圧に応じた出
力で上記電流コントローラの出力を補正して上記インバ
ータを制御すると共に、負荷電流断続出力時には、上記
出力電圧基準と出力直流電圧との偏差を積分要素を通
し、その出力で上記電流コントローラの出力を補正した
補正値で上記インバータを制御するようにしたことを特
徴とするDC/DCコンバータの制御方法。
5. A main circuit and a control circuit, wherein the main circuit converts a DC voltage into an AC voltage with an inverter,
This AC voltage is converted to DC by a rectifier and supplied to a load through a smoothing circuit, and the control circuit controls the output voltage according to the deviation between the output voltage reference and the output DC voltage. A DC / DC converter that has a current controller that controls a current according to a deviation between an output and an output current of the rectifier, and that is configured to perform the current control by the output of the current controller. , The output of the current controller is corrected by the output according to the DC output voltage to control the inverter, and at the time of the intermittent output of the load current, the deviation between the output voltage reference and the output DC voltage is passed through an integrating element to output the difference. The DC / DC controller is characterized in that the inverter is controlled by a correction value obtained by correcting the output of the current controller. Method of controlling the converter.
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CN103516219A (en) * 2012-06-15 2014-01-15 西门子(中国)有限公司 A control circuit of a direct current power supply module
US9467058B2 (en) 2014-05-16 2016-10-11 Hyundai Motor Company Method and apparatus for controlling output voltage of DC-DC converter

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