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公開番号2024094783
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-10
出願番号2022211558
出願日2022-12-28
発明の名称スイッチング電源装置及び制御装置
出願人オムロン株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H02M 3/00 20060101AFI20240703BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本願は、スイッチング電源装置の出力電圧を安定化可能な技術を開示する。
【解決手段】本発明は、スイッチング電源装置であって、パルス駆動信号に応じたスイッチングにより入力電力を変圧するスイッチ回路と、少なくともスイッチ回路の出力側に並列のコンデンサを配置する平滑回路と、平滑回路の出力電圧が所定の出力目標電圧となるようにパルス駆動信号を生成する制御装置と、を備え、制御装置は、出力目標電圧に対する出力電圧の差分を抑制するように、パルス駆動信号の時比率を変化させる制御値を生成する電圧補償部と、平滑回路の所定箇所における検出電流に基づいて制御値を補正する電流補償部と、コンデンサと並列な仮想の並列素子が生成する仮想キャパシタンスによる電流補正量を出力電圧から演算し、電流補償部に入力される制御値を補正する仮想キャパシタンス部と、を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
パルス駆動信号に応じたスイッチングにより入力電力を変圧するスイッチ回路と、
少なくとも前記スイッチ回路の出力側に並列のコンデンサを配置する平滑回路と、
前記平滑回路の出力電圧が所定の出力目標電圧となるように前記パルス駆動信号を生成する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記出力目標電圧に対する前記出力電圧の差分を抑制するように、前記パルス駆動信号の時比率を変化させる制御値を生成する電圧補償部と、
前記平滑回路の所定箇所における検出電流に基づいて前記制御値を補正する電流補償部と、
前記コンデンサと並列な仮想の並列素子が生成する仮想キャパシタンスによる電流補正量を前記出力電圧から演算し、前記電流補償部に入力される前記制御値を補正する仮想キャパシタンス部と、を有する、
スイッチング電源装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記仮想の並列素子は、前記コンデンサと並列な仮想コンデンサ及び仮想抵抗を含む、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記仮想キャパシタンス部が前記制御値の補正に用いる仮想のアドミッタンスには、高周波域のゲインを低減するフィルタが含まれる、
請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記平滑回路は、前記スイッチ回路に繋がるインダクタを含み、
前記制御装置は、前記インダクタと直列な仮想の直列素子が生成する仮想インダクタンスによる電圧補正量を前記検出電流から演算し、前記電圧補償部に入力される前記出力目標電圧を補正する仮想インダクタンス部を更に有する、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記仮想の直列素子は、前記インダクタと直列な仮想インダクタ及び仮想抵抗を含む、
請求項４に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
前記仮想インダクタンス部が前記制御値の補正に用いる仮想のインピーダンスには、高周波域のゲインを低減するフィルタが含まれる、
請求項４又は５に記載のスイッチング電源装置。
【請求項７】
前記電流補償部は、電流を平均化するフィルタによって平均化された前記検出電流に基づいて前記制御値を補正する、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項８】
前記スイッチ回路と前記平滑回路は、単相又は三相のインバータ回路を形成する、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項９】
パルス駆動信号に応じたスイッチングにより入力電力を変圧するスイッチ回路と、少なくとも前記スイッチ回路の出力側に並列のコンデンサを配置する平滑回路と、を有するスイッチング電源装置用の制御装置であって、
前記平滑回路の出力電圧が所定の出力目標電圧となるように前記パルス駆動信号を生成する制御部を備え、
前記制御部は、
前記出力目標電圧に対する前記出力電圧の差分を抑制するように、前記パルス駆動信
号の時比率を変化させる制御値を生成する電圧補償部と、
前記平滑回路の所定箇所における検出電流に基づいて前記制御値を補正する電流補償部と、
前記コンデンサと並列な仮想の並列素子が生成する仮想キャパシタンスによる電流補正量を前記出力電圧から演算し、前記電流補償部に入力される前記制御値を補正する仮想キャパシタンス部と、を有する、
スイッチング電源装置用の制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源装置及び制御装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、各種のスイッチング電源が提案されている（例えば、特許文献１～３及び非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－２５４６４５号公報
特開２０１７－２００４１９号公報
特開２０２２－９１１８９号公報
【非特許文献】
【０００４】
横尾真志，近藤圭一郎，“直流電気鉄道車両におけるベクトル制御された誘導電動機駆動システムのダンピング制御系設計法”，電気学会論文誌Ｄ，一般社団法人電気学会，２０１５年６月１日，第１３５巻，第６号，ｐ．６２２－６３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スイッチング電源装置の小型化や高効率化を図りたい場合、方策の一つとして、回路を構成する素子に小型で低損失のものを採用することが考えられる。しかし、このような素子をスイッチング電源装置の平滑回路に用いると、減衰能の低下により、例えば、負荷変動時に出力電圧の波形が振動的になりやすい場合がある。
【０００６】
そこで、本願は、スイッチング電源装置の出力電圧を安定化可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、平滑回路に仮想の並列素子を設けた場合の当該仮想の並列素子が生成する仮想キャパシタンスによる電流補正量を出力電圧から演算し、パルス駆動信号の時比率を変化させる制御値を補正することにした。
【０００８】
詳細には、本発明は、スイッチング電源装置であって、パルス駆動信号に応じたスイッチングにより入力電力を変圧するスイッチ回路と、少なくともスイッチ回路の出力側に並列のコンデンサを配置する平滑回路と、平滑回路の出力電圧が所定の出力目標電圧となるようにパルス駆動信号を生成する制御装置と、を備え、制御装置は、出力目標電圧に対する出力電圧の差分を抑制するように、パルス駆動信号の時比率を変化させる制御値を生成する電圧補償部と、平滑回路の所定箇所における検出電流に基づいて制御値を補正する電流補償部と、コンデンサと並列な仮想の並列素子が生成する仮想キャパシタンスによる電流補正量を出力電圧から演算し、電流補償部に入力される制御値を補正する仮想キャパシタンス部と、を有する。
【０００９】
このようなスイッチング電源装置であれば、パルス駆動信号の時比率を変化させる制御値が、平滑回路には実在しない仮想の並列素子が生成する仮想キャパシタンスを含むように補正される。よって、平滑回路に実在させるコンデンサに小型で低損失のものを採用しても、減衰能を低下させずに出力電圧を安定化可能である。
【００１０】
なお、仮想の並列素子は、コンデンサと並列な仮想コンデンサ及び仮想抵抗を含んでもよい。このような仮想の並列素子が生成する仮想キャパシタンスによる電流補正量を出力電圧から演算し、電流補償部に入力される制御値を補正すれば、出力電圧を安定化可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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