JP3635844B2 - converter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流の入力電力を接続した負荷あるいは配電系統に適合するように変換して、負荷に供給するコンバータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から使用されているコンバータの一例を図13を使用して説明する。コンバータ1は、直流電源2と、インバータ回路4・高周波トランス5からなる非共振型インバータ部と、整流ブリッジ6・コイル7・周波数変換回路8と制御回路9とによって構成している。インバータ回路4は、4個のトランジスタ4a・4b・4c・4dによって直流電源2の直流を数10kHzの高周波に変換している。このインバータ回路4の出力は、高周波トランス5の2次側に接続した整流ブリッジ6・コイル7によって整流・平滑し、周波数変換回路8を制御回路9によって60Hzで駆動することによって、60Hzの交流としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来のコンバータは、インバータ回路4・周波数変換回路8がそれぞれ4個のスイッチング素子で構成しており、部品点数が多く、またスイッチング素子自体も高耐圧・高電流タイプのものを使用する必要があり、小型・軽量・低価格の実現が困難であるという課題を有している。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インバータ部を共振型として、構成が簡単で、安定した制御ができるコンバータとしている。
【0005】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載した発明は、高周波トランスの1次巻線に接続したスイッチング素子と、高周波トランスの1次巻線の両端またはスイッチング素子のコレクタ・エミッタ間に接続した共振コンデンサとが共振型インバータを構成し、発生したインバータ出力を高周波トランスに伝達して、高周波トランスの2次巻線に接続した周波数変換回路を出力電圧または出力電流の波形情報を基に制御することによって出力電流を所定の波形となるようにし、前記制御手段は、前記共振ドライブ手段に前記スイッチング素子のコレクタ・エミッタ間電圧が0または0付近のタイミングで前記スイッチング素子をオンさせるように制御し、かつ電流の出力および波形が所定の値となるように前記スイッチング素子の共振条件を制御しているものである。
【0006】
請求項2に記載した発明は、制御手段は、電圧検知手段が検知する電圧信号と電流検知手段が検知する電流信号との差に比例するようにスイッチング素子のオン時間を決定して、安定した制御が出来るコンバータとしている。
【0007】
請求項3に記載した発明は、制御手段は、電圧検知手段が検知する電圧信号と電流検知手段が検知する電流信号との所定時間の積分値に比例するようにスイッチング素子のオン時間を決定して、定常偏差による影響を解決でき、出力電流の波形を安定させることが出来るコンバータ安定した制御が出来るコンバータとしている。
【0008】
請求項4に記載した発明は、制御手段は、電圧検知手段が検知する電圧信号と電流検知手段が検知する電流信号との差の微分値に応じてスイッチング素子のオン時間を決定して、応答性が良く、安定した制御が出来るコンバータとしている。
【0009】
請求項5に記載した発明は、制御手段は、比例定数を電圧検知手段から得た電圧によって決定するようにして、出力電流をよりきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータとしている。
【0010】
請求項6に記載した発明は、制御手段は、積分定数を電圧検知手段から得た電圧によって決定するようにして、定常偏差による影響が無く、かつ出力電流をよりきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータとしている。
【0011】
請求項7に記載した発明は、制御手段は、微分定数を電圧検知手段から得た電圧によって決定するようにして、応答性が高く、かつ出力電流をよりきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータとしている。
【0012】
請求項8に記載した発明は、制御手段は、比例定数を電圧検知手段から得た電圧の位相によって決定するようにして、電圧波形の変動による影響を直接受けずに、出力電流をきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータとしている。
【0013】
請求項9に記載した発明は、制御手段は、積分定数を電圧検知手段から得た電圧の位相によって決定するようにして、電圧波形の変動による影響を直接受けずに、定常偏差による影響が無く、出力電流をきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータとしている。
【0014】
請求項10に記載した発明は、制御手段は、微分定数を電圧検知手段から得た電圧の位相によって決定するようにして、電圧波形の変動による影響を直接受けず、応答性が高く、出力電流をきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータとしている。
【0015】
【実施例】
(実施例1)
以下、本発明の第一の実施例について説明する。図1は本実施例の構成を示すブロック図である。11は本実施例のコンバータで、太陽電池等による直流電源2の出力を変換して負荷3に商用周波数の正弦波の交流電力を供給している。コンバータ11は、高周波トランス16と、高周波トランス16の1次巻線の両端に接続した共振コンデンサ14と、IGBTで構成したスイッチング素子12と、高周波トランス16の2次巻線に接続したダイオード17aとコンデンサ17bで構成した整流手段17と、波形平滑用のコイル18と、整流手段17の出力を所定の周波数に変換する周波数変換回路19と、周波数変換回路19の出力電流の波形を検知するカレントトランス等で構成した電流検知手段22と、周波数変換回路19の出力電圧の波形を検知するトランス等によって構成した電圧検知手段23と、スイッチング素子12を共振駆動する共振ドライブ手段20と、周波数変換回路19を駆動する周波数変換回路ドライブ手段21と、電流検知手段22または電圧検知手段23の情報を受けて周波数変換回路19が出力する電流の波形が所定の波形となるように共振ドライブ手段20と周波数変換回路ドライブ手段21を制御する制御手段24とを備えている。スイッチング素子12のコレクタ・エミッタ間には逆導通ダイオード13を接続している。周波数変換回路19は4個のトランジスタ19a・19b・19c・19dから成っており、周波数変換ドライブ手段21の指示によって動作している。つまり、トランジスタ19a・トランジスタ19dと、トランジスタ19b・トランジスタ19cとが対になって順次導通するものである。共振ドライブ手段20はスイッチング素子12を共振発振領域でPWM制御しており、制御手段24は電流検出手段22で検出する電流の出力および波形が所定の値となるようにスイッチング素子12の共振条件を制御するためにマイコン・DSP・IC・ディスクリート部品等によって構成している。
【0016】
以下本実施例の動作について説明する。図示していないスイッチをオンしてコンバータ11に直流電源2の出力を接続すると、コンバータ11は動作を開始する。高周波トランス16の1次巻線には、スイッチング素子12によってスイッチングされた高周波電圧が供給され、高周波トランス16の2次巻線にこの高周波電圧が所定の大きさに変換されて出力される。この2次電圧は、整流手段17によって整流され波形平滑用のコイル18によって波形を平滑されて、周波数変換回路19によって、商用周波数に変換される。負荷3には、この商用周波数の交流電力が供給される。
【0017】
このとき本実施例では、スイッチング素子12・共振コンデンサ14・高周波トランス16の1次コイルは、共振型のインバータ部となっているため、従来のものに比べて構成が非常に簡単となっている。
【0018】
以下図2および図3に基づいて、本実施例の共振動作について説明する。図2において、VGEはスイッチング素子12のゲート電圧を、VCEは同コレクタ・エミッタ間電圧を、VPは高周波トランス16の1次巻線の電圧波形を、IPは同電流波形を、ILはコイル18の電流波形を示している。共振ドライブ手段20の指示に基づいてスイッチング素子12がオン期間TONでオンすると、高周波トランス16の1次巻線には直線的に増加する電流IPが流れる。このときVPは、直流電源2の出力電圧Eとなっている。また共振ドライブ手段20の指示によってスイッチング素子12がオフ期間TOFFでオフすると、高周波トランス16の1次巻線のインダクタンスと共振コンデンサ14とは共振回路を形成するものである。従って、この期間ではVP・IPは高周波の共振波形となる。つまり、共振時の1次巻線のインダクタンスをL1、共振時の共振コンデンサ14の容量をCとすると、TON期間中に1次巻線に貯えられたエネルギーL1IP2/2が共振コンデンサ14によってCVP2/2の蓄積電荷のエネルギーに変換され、更にこの共振コンデンサ14が貯えたエネルギーが高周波トランス16の1次巻線に変換されるものである。こうして高周波トランス16の1次コイルには高周波の電流IPが流れ、この波形と相似の高周波の電圧が発生している。従って高周波トランス16の2次コイルには、前記1次コイルに発生した電圧と相似の高周波の電圧が発生する。TONの時間を変えるとことで、IPの電流量およびVCEのピーク電圧値を変えることができる。以上の発振動作を第3図をもとにマクロ的に説明する。制御手段24は、電流検出手段22から得られる電流波形を電圧検出手段23から得られる電圧波形に一致するように前記TONの時間を制御しているものである。このときVCEの包絡線はTONの時間を制御することで、図3に示しているような商用周波数の負側が反転したような正弦波形となる。高周波トランス16の2次側のコイルにはこのVCEと同様の電圧が発生し、同図にIP2として示している電流が流れる。この電流IP2を整流手段17によって整流することで、波形平滑用のコイル18には前記電流IP2の包絡線部のみとなった波形の電流ILが流れる。この電流ILは周波数変換回路ドライブ手段21の指示によって駆動される周波数変換回路19によって周波数変換される。すなわち、トランジスタ19aと19dまたはトランジスタ19bと19cとが交互に駆動されるものである。このため、電流ILは図3に示している電流Iaと電流Ibとに分割され、正負が反転されて商用周波数の正弦波である出力電流IOが負荷3に供給される。
【0019】
ここで制御手段24は、共振ドライブ手段20にVCEが0または0付近のタイミングでスイッチング素子12をオンさせるように制御しているものである。このため、発生する電磁ノイズのレベルは極めて低くなり、またスイッチング素子12に発生するスイッチング損失も非常に小さいものとなっている。
【0020】
以上のように本実施例は、高周波トランス16の1次巻線と共振コンデンサ14とスイッチング素子12とが共振型インバータとして作用し、高周波トランス16の2次巻線と整流手段17・波形平滑用のコイル18・周波数変換回路19を介して負荷3に電力を供給するコンバータとしているものである。こうして、特にインバータ部に使用するスイッチング素子12をただ1個とした簡単な構成で、発生する電磁ノイズのレベルの低いコンバータを実現しているものである。
【0021】
(実施例2)
続いて本発明の第2の実施例について説明する。図4は本実施例の構成を示すブロック図である。本実施例では制御手段24は、電圧検出手段23が検出する負荷3の両端の電圧波形を基準波形rとして、また電流検出手段22が検出する出力電流の波形をyとして使用している。つまり、前記rとyの波形が一致するように、すなわちrとyとの偏差eを0とするように制御しているものである。このため、共振ドライブ手段20に対する操作量uを数1に示すような制御則を使用して決定している。
【0022】
u=Kp・e (Kp:比例定数) (数1)
数1は、操作量uが偏差eに比例していることを示している。つまり本実施例は、電圧検知手段23が検知する電圧信号と電流検知手段22が検知する電流信号との差に比例するようにスイッチング素子12のオン時間を決定するものである。
【0023】
このため、本実施例によれば出力電流の波形を安定させることが出来るコンバータを実現できるものである。
【0024】
(実施例3)
続いて本発明の第3の実施例について説明する。図5は本実施例の構成を示すブロック図である。本実施例では制御手段24は、電圧検出手段23が検出する負荷3の両端の電圧波形を基準波形rとして、また電流検出手段22が検出する出力電流の波形をyとして使用している。つまり、前記rとyの波形が一致するように、すなわちrとyとの偏差eを0とするように制御しているものである。このため、共振ドライブ手段20に対する操作量uを数2に示すような制御則を使用して決定している。
【0025】
u=Ki・∫edt (Ki:積分定数) (数2)
つまり本実施例では、制御手段24は、電圧検知手段23が検知する電圧信号rと電流検知手段22が検知する電流信号yとの所定時間の積分値に比例するようにスイッチング素子のオン時間を決定するようにしているものである。このため本実施例によれば、実施例2での課題である定常偏差が残るという問題を解消でき、出力電流の波形を安定させることが出来るコンバータを実現できるものである。
【0026】
(実施例4)
続いて本発明の第4の実施例について説明する。図6は本実施例の構成を示すブロック図である。本実施例では、制御手段24は電圧検知手段23が検知する電圧信号と電流検知手段22が検知する電流信号との差の微分値に応じて操作量を決定するようにしているものである。つまり、数3に示す制御則を使用して共振ドライブ手段20に対する操作量uを決定しているものである。
【0027】
u=Kd・de/dt (Kd:微分定数) (数3)
このため本実施例によれば、偏差の増減の動向を操作量の決定に反映でき、実施例3での課題である応答特性が悪いという問題を解決でき、出力電流の波形を安定させることが出来るコンバータを実現できるものである。
【0028】
(実施例5)
続いて本発明の第5の実施例について説明する。図7は本実施例の構成を示すブロック図である。本実施例では制御手段24は、実施例2で説明した比例定数Kpを電圧検知手段23から得た電圧によって決定するようにしているものである。つまり、図8に説明しているフローチャートに従ってKpを決定している。
【0029】
先ずステップ1で、電流検知手段22が検知する電流信号rを受け、ステップ2でこの値rが図9に示している所定値Va以上であるかどうかを判断する。結果がYESであれば、ステップ3に進んで操作量uを数4に決定する。また結果がNoであれば、ステップ4に進んで操作量uを数5に決定する。
【0030】
u=KpHi・e (KpHi:比例定数) (数4)
u=KpLow・e (KpLow:比例定数)(数5)
以上のように本実施例によれば、比例定数Kpの値を電流信号rの大きさに応じてKpHiとKpLowの2種類に使い分けているものである。このため、出力電流をよりきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータを実現できるものである。
【0031】
なお本実施例では、比例定数KpをKpHiとKpLowの2種類に分けているが、必要に応じて3種類以上に分けることも容易に出来るものである。
【0032】
また図8に示したフローチャートの思想を実施例3に適用することもできる。このときの操作量uは、数6・数7に示すとおりとなる。
【0033】
u=KiHi・∫edt (KiHi:比例定数) (数6)
u=KiLow・∫edt (KiLow:比例定数)(数7)
当然この制御とした場合にも、出力電流をよりきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータを実現できるものである。
【0034】
また同様に、図8に示したフローチャートの思想を実施例4に適用することもできる。このときの操作量uは、数8・数9に示すとおりとなる。
【0035】
u=KdHi・de/dt (KdHi:微分定数) (数8)
u=KdLow・de/dt(KdLow:微分定数)(数9)
(実施例6)
続いて本発明の第6の実施例について説明する。図10は本実施例で使用している制御手段の構成を示すブロック図である。本実施例では制御手段24は、位相検出手段26と波形制御手段27を有している。位相検出手段26は、電圧検知手段23が検知する電圧信号rの位相Tを検出している。波形制御手段27は、図11のフローチャートに示す動作プログラムを有している。
【0036】
以下波形制御手段33の動作について説明する。ステップ1で、位相検出手段32が電圧検知手段23から得た電圧から検知した位相情報Tを受け、ステップ2でこの位相情報Tが所定範囲内であるかどうかをチェックしている。つまり、Ta≦T≦Tbであるかどうかをチェックしている。前記Ta・Tbは、図12に示しているように交流電圧のゼロクロス点からの位相角によって分類しているものである。本実施例では0≦Ta<π/6、π/6≦Tb<5/6π、5/6π≦Taとしているが、特にこれに限定する必要はないものである。このチェックの結果がYESである場合は、ステップ3で比例定数KpをKpHiと決定している。またチェックの結果がNoである場合は、ステップ4で比例定数KpをKpLowと決定している。従ってそれぞれの場合の操作量uは、前記数3・数4に示したものとなる。
【0037】
このように、比例定数Kpをゼロクロス点からの位相角によって決定するようにすれば、実施例5が有している課題を解決できるものである。すなわち、実施例5では所定電圧Vaを基準電圧として基準電圧よりの上下によって比例定数Kpを決定しているものである。従ってノイズの影響等によって出力電圧が激しく上下したような場合には、安定した制御が出来ないものである。この点本実施例によれば、ゼロクロス点からの位相角によって比例定数Kpを決定するようにしているため、電圧波形の変動による影響を直接受けないものである。
【0038】
また図10に示した動作プログラムを実施例3・実施例4に適用することもできる。このときの操作量uは、数6・数7・数8・数9に示したとおりとなる。
【0039】
【発明の効果】
請求項1に記載した発明は、高周波トランスと、高周波トランスの1次巻線に接続したスイッチング素子と、高周波トランスの1次巻線に並列に接続した共振コンデンサと、高周波トランスの2次巻線に接続した整流手段と、整流手段の出力を所定の周波数に変換する周波数変換回路と、周波数変換回路の出力電流の波形を検知する電流検知手段と、周波数変換回路の出力電圧の波形を検知する電圧検知手段と、前記スイッチング素子を共振駆動する共振ドライブ手段と、前記周波数変換回路を駆動する周波数変換回路ドライブ手段と、前記電流検知手段または電圧検知手段の情報を受けて周波数変換回路が出力する電流の波形が所定の波形となるように共振ドライブ手段と周波数変換回路ドライブ手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記共振ドライブ手段に前記スイッチング素子のコレクタ・エミッタ間電圧が0または0付近のタイミングで前記スイッチング素子をオンさせるように制御し、かつ電流の出力および波形が所定の値となるように前記スイッチング素子の共振条件を制御する構成として、インバータ部を共振型として、構成が簡単で、安定した制御ができるコンバータを実現するものである。
【0040】
請求項2に記載した発明は、制御手段は、電圧検知手段が検知する電圧信号と電流検知手段が検知する電流信号との差に比例するようにスイッチング素子のオン時間を決定するようにして、安定した制御が出来るコンバータを実現するものである。
【0041】
請求項3に記載した発明は、制御手段は、電圧検知手段が検知する電圧信号と電流検知手段が検知する電流信号との所定時間の積分値に比例するようにスイッチング素子のオン時間を決定するようにして、定常偏差による影響を解決でき、出力電流の波形を安定させることが出来るコンバータ安定した制御が出来るコンバータを実現するものである。
【0042】
請求項4に記載した発明は、制御手段は、電圧検知手段が検知する電圧信号と電流検知手段が検知する電流信号との差の微分値に応じてスイッチング素子のオン時間を決定するようにして、応答性が良く、安定した制御が出来るコンバータを実現するものである。
【0043】
請求項5に記載した発明は、制御手段は、比例定数を電圧検知手段から得た電圧によって決定する構成として、出力電流をよりきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータを実現するものである。
【0044】
請求項6に記載した発明は、制御手段は、積分定数を電圧検知手段から得た電圧によって決定する構成として、定常偏差による影響が無く、かつ出力電流をよりきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータを実現するものである。
【0045】
請求項7に記載した発明は、制御手段は、微分定数を電圧検知手段から得た電圧によって決定する構成として、応答性が高く、かつ出力電流をよりきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータを実現するものである。
【0046】
請求項8に記載した発明は、制御手段は、比例定数を電圧検知手段から得た電圧の位相によって決定する構成として、電圧波形の変動による影響を直接受けずに、出力電流をきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータを実現するものである。
【0047】
請求項9に記載した発明は、制御手段は、積分定数を電圧検知手段から得た電圧の位相によって決定する構成として、電圧波形の変動による影響を直接受けずに、定常偏差による影響が無く、出力電流をきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータを実現するものである。
【0048】
請求項10に記載した発明は、制御手段は、比例定数を電圧検知手段から得た電圧の位相によって決定する構成として、電圧波形の変動による影響を直接受けず、応答性が高く、出力電流をきめ細かく制御でき、安定した出力波形を得ることが出来るコンバータとしている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例であるコンバータの構成を示すブロック図
【図2】 同、各部の動作を示す波形図
【図3】 同、各部の動作を示す波形図
【図4】 本発明の第2の実施例であるコンバータの構成を示すブロック図
【図5】 本発明の第3の実施例であるコンバータの構成を示すブロック図
【図6】 本発明の第4の実施例であるコンバータの構成を示すブロック図
【図7】 本発明の第5の実施例であるコンバータを示すブロック図
【図8】 同、制御手段が有している制御プログラムを示すフローチャート
【図9】 同、基準値Vaを説明する出力電圧の波形図
【図10】 本発明の第6の実施例であるコンバータが有している制御手段の構成を示すブロック図
【図11】 同、制御手段が有している制御プログラムを示すフローチャート
【図12】 同、位相角を説明する波形図
【図13】 従来例であるコンバータを示すブロック図
【符号の説明】
12 スイッチング素子
14 共振コンデンサ
16 高周波トランス
17 整流手段
19 周波数変換回路
20 共振ドライブ手段
21 周波数変換回路ドライブ手段
22 電流検知手段
23 電圧検知手段
24 制御手段
26 位相検出手段
27 波形整形手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a converter that converts DC input power so as to be compatible with a connected load or distribution system and supplies the converted load to a load.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventionally used converter will be described with reference to FIG. The
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional converter, the inverter circuit 4 and the frequency conversion circuit 8 are each composed of four switching elements, and the number of parts is large, and the switching element itself needs to be of a high withstand voltage / high current type. There is a problem that it is difficult to realize small size, light weight and low price.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the inverter unit is a resonance type, and the converter has a simple configuration and can be stably controlled.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the first aspect of the present invention, the switching element connected to the primary winding of the high frequency transformer and the resonance capacitor connected to both ends of the primary winding of the high frequency transformer or between the collector and emitter of the switching element The generated inverter output is transmitted to the high frequency transformer, and the output current is determined by controlling the frequency conversion circuit connected to the secondary winding of the high frequency transformer based on the waveform information of the output voltage or output current. The control means controls the resonance drive means to turn on the switching element at a timing when the collector-emitter voltage of the switching element is 0 or near zero, and outputs the current and The resonance condition of the switching element is controlled so that the waveform becomes a predetermined value .
[0006]
According to the second aspect of the present invention, the control means determines the ON time of the switching element so as to be proportional to the difference between the voltage signal detected by the voltage detection means and the current signal detected by the current detection means, and is stable. It is a converter that can be controlled.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, the control means determines the ON time of the switching element so as to be proportional to an integral value of a predetermined time of the voltage signal detected by the voltage detection means and the current signal detected by the current detection means. Thus, the converter that can solve the influence of the steady deviation and can stabilize the waveform of the output current can be controlled stably.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, the control means determines the ON time of the switching element according to the differential value of the difference between the voltage signal detected by the voltage detection means and the current signal detected by the current detection means, and responds. The converter has good characteristics and can perform stable control.
[0009]
According to the fifth aspect of the present invention, the control means determines the proportionality constant based on the voltage obtained from the voltage detection means so that the output current can be controlled more finely and a converter that can obtain a stable output waveform is provided. .
[0010]
According to the sixth aspect of the present invention, the control means determines the integration constant based on the voltage obtained from the voltage detection means, has no influence of the steady-state deviation, can control the output current more finely, and has a stable output waveform. It is a converter that can obtain
[0011]
According to the seventh aspect of the present invention, the control means determines the differential constant based on the voltage obtained from the voltage detection means, so that the response is high, the output current can be controlled more finely, and a stable output waveform is obtained. It is a converter that can.
[0012]
In the invention described in claim 8, the control means can determine the proportionality constant based on the phase of the voltage obtained from the voltage detection means, and can finely control the output current without being directly affected by the fluctuation of the voltage waveform. The converter can obtain a stable output waveform.
[0013]
According to the ninth aspect of the present invention, the control means determines the integration constant based on the phase of the voltage obtained from the voltage detection means, so that the control means is not directly affected by the fluctuation of the voltage waveform and is not affected by the steady deviation. In this converter, the output current can be finely controlled and a stable output waveform can be obtained.
[0014]
In the invention described in claim 10, the control means determines the differential constant based on the phase of the voltage obtained from the voltage detection means, and is not directly affected by fluctuations in the voltage waveform, has high responsiveness, and has an output current. The converter is capable of finely controlling the output and obtaining a stable output waveform.
[0015]
【Example】
Example 1
The first embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment.
[0016]
The operation of this embodiment will be described below. When a switch (not shown) is turned on and the output of the
[0017]
At this time, in this embodiment, the primary coil of the switching
[0018]
The resonance operation of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 2, VGE is the gate voltage of the switching
[0019]
Here, the control means 24 controls the resonance drive means 20 to turn on the switching
[0020]
As described above, in this embodiment, the primary winding of the high-
[0021]
(Example 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. In this embodiment, the control means 24 uses the voltage waveform at both ends of the load 3 detected by the voltage detection means 23 as the reference waveform r and the waveform of the output current detected by the current detection means 22 as y. In other words, control is performed so that the r and y waveforms match each other, that is, the deviation e between r and y is set to zero. For this reason, the manipulated variable u for the resonant drive means 20 is determined using a control law as shown in equation (1).
[0022]
u = Kp · e (Kp: proportionality constant) (Equation 1)
[0023]
For this reason, according to this embodiment, a converter capable of stabilizing the waveform of the output current can be realized.
[0024]
(Example 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. In this embodiment, the control means 24 uses the voltage waveform at both ends of the load 3 detected by the voltage detection means 23 as the reference waveform r and the waveform of the output current detected by the current detection means 22 as y. In other words, control is performed so that the r and y waveforms match each other, that is, the deviation e between r and y is set to zero. For this reason, the manipulated variable u for the resonant drive means 20 is determined using a control law as shown in
[0025]
u = Ki · ∫edt (Ki: integral constant) (Equation 2)
That is, in this embodiment, the
[0026]
Example 4
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. In this embodiment, the control means 24 determines the operation amount according to the differential value of the difference between the voltage signal detected by the voltage detection means 23 and the current signal detected by the current detection means 22. That is, the operation amount u for the resonant drive means 20 is determined using the control law shown in Equation 3.
[0027]
u = Kd · de / dt (Kd: differential constant) (Equation 3)
For this reason, according to the present embodiment, the increase / decrease trend of the deviation can be reflected in the determination of the operation amount, the problem that the response characteristic which is a problem in the third embodiment is poor can be solved, and the waveform of the output current can be stabilized. It can realize a converter that can.
[0028]
(Example 5)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. In the present embodiment, the
[0029]
First, in
[0030]
u = KpHi · e (KpHi: proportional constant) (Equation 4)
u = KpLow · e (KpLow: proportional constant) (Equation 5)
As described above, according to the present embodiment, the value of the proportionality constant Kp is properly used for two types of KpHi and KpLow according to the magnitude of the current signal r. Therefore, it is possible to realize a converter that can control the output current more finely and obtain a stable output waveform.
[0031]
In this embodiment, the proportionality constant Kp is divided into two types, KpHi and KpLow, but it can be easily divided into three or more types as required.
[0032]
Further, the concept of the flowchart shown in FIG. 8 can be applied to the third embodiment. The operation amount u at this time is as shown in
[0033]
u = KiHi · ∫edt (KiHi: proportional constant) (Equation 6)
u = KiLow · ∫edt (KiLow: proportional constant) (Expression 7)
Naturally, even in this control, it is possible to realize a converter capable of finely controlling the output current and obtaining a stable output waveform.
[0034]
Similarly, the idea of the flowchart shown in FIG. 8 can be applied to the fourth embodiment. The operation amount u at this time is as shown in Equations 8 and 9.
[0035]
u = KdHi · de / dt (KdHi: differential constant) (Equation 8)
u = KdLow · de / dt (KdLow: differential constant) (Equation 9)
(Example 6)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the control means used in this embodiment. In the present embodiment, the control means 24 has a phase detection means 26 and a waveform control means 27. The
[0036]
Hereinafter, the operation of the waveform control means 33 will be described. In
[0037]
Thus, if the proportionality constant Kp is determined by the phase angle from the zero cross point, the problem of the fifth embodiment can be solved. That is, in the fifth embodiment, the proportional constant Kp is determined by using the predetermined voltage Va as a reference voltage and by raising and lowering the reference voltage. Therefore, stable control cannot be performed when the output voltage fluctuates sharply due to the influence of noise or the like. In this respect, according to the present embodiment, the proportionality constant Kp is determined by the phase angle from the zero cross point, so that it is not directly affected by the fluctuation of the voltage waveform.
[0038]
Also, the operation program shown in FIG. 10 can be applied to the third and fourth embodiments. The manipulated variable u at this time is as shown in Equation 6,
[0039]
【The invention's effect】
The invention described in
[0040]
In the invention described in
[0041]
According to a third aspect of the present invention, the control means determines the ON time of the switching element so as to be proportional to an integral value of a predetermined time between the voltage signal detected by the voltage detection means and the current signal detected by the current detection means. In this way, the converter capable of solving the influence of the steady deviation and stabilizing the waveform of the output current can be realized.
[0042]
According to a fourth aspect of the present invention, the control means determines the ON time of the switching element according to a differential value of a difference between the voltage signal detected by the voltage detection means and the current signal detected by the current detection means. This realizes a converter with good responsiveness and stable control.
[0043]
According to the fifth aspect of the present invention, the control means realizes a converter that can control the output current more finely and obtain a stable output waveform as a configuration in which the proportional constant is determined by the voltage obtained from the voltage detection means. Is.
[0044]
In the invention described in claim 6, the control means determines the integration constant based on the voltage obtained from the voltage detection means, has no influence by the steady-state deviation, can control the output current more finely, and has a stable output waveform. The converter which can be obtained is implement | achieved.
[0045]
According to the seventh aspect of the present invention, the control means is configured to determine the differential constant based on the voltage obtained from the voltage detection means, so that the response is high and the output current can be controlled more finely and a stable output waveform can be obtained. It is to realize a converter that can.
[0046]
The invention described in claim 8 is a configuration in which the control means determines the proportionality constant based on the phase of the voltage obtained from the voltage detection means, and can finely control the output current without being directly affected by fluctuations in the voltage waveform. This realizes a converter that can obtain a stable output waveform.
[0047]
The invention described in claim 9 is a configuration in which the control means determines the integration constant based on the phase of the voltage obtained from the voltage detection means, and is not directly affected by the fluctuation of the voltage waveform, and is not affected by the steady deviation, It is intended to realize a converter capable of finely controlling the output current and obtaining a stable output waveform.
[0048]
According to a tenth aspect of the present invention, the control means is configured to determine the proportionality constant based on the phase of the voltage obtained from the voltage detection means. It is a converter that can be finely controlled and can obtain a stable output waveform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a converter according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of each part. FIG. 3 is a waveform diagram showing the operation of each part. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a converter according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a converter according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a block diagram illustrating a converter according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a flowchart illustrating a control program included in the control means. FIG. 10 is a waveform diagram of an output voltage for explaining a reference value Va. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of control means included in a converter according to a sixth embodiment of the present invention. Flow chart showing the control program Preparative [12] the waveform diagram for explaining the
12 switching
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