JP7614136B2 - Power Controller - Google Patents
Power Controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP7614136B2 JP7614136B2 JP2022068430A JP2022068430A JP7614136B2 JP 7614136 B2 JP7614136 B2 JP 7614136B2 JP 2022068430 A JP2022068430 A JP 2022068430A JP 2022068430 A JP2022068430 A JP 2022068430A JP 7614136 B2 JP7614136 B2 JP 7614136B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- signal
- state
- period
- switching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
Description
本開示は、人工衛星などに搭載される電力制御器に関するものである。 This disclosure relates to a power controller installed on a satellite or the like.
人工衛星は、バス電圧制御器を搭載している。
バス電圧制御器は、Sequential Shunt Unit(SSU)と呼ばれる。
The satellite is equipped with a bus voltage controller.
The bus voltage controller is called a Sequential Shunt Unit (SSU).
バス電圧制御器を軽量化するためには、特定のシャントへの発熱の集中、という課題を解消する必要がある。そのため、発熱を分散させる技術が求められている。 To reduce the weight of the bus voltage controller, it is necessary to resolve the issue of heat concentration in specific shunts. Therefore, technology to disperse heat is required.
特許文献1は、インターリーブPWM方式を採用することで発熱が分散され最大発熱が抑えられることを開示している。
PWMは、Pulse Width Modulationの略称である。
PWM is an abbreviation for Pulse Width Modulation.
具体的には、特許文献1は、以下のような内容を開示している。
各ストリングのスイッチング周期とストリング相互に設けられる位相差は、以下の式で示される関係を満たす。
Tpe=Tph×N
「Tpe」は、各ストリングのスイッチング周期である。
「Tph」は、ストリング相互に設けられる位相差である。
「N」は、ストリング構成段数である。
Specifically,
The switching period of each string and the phase difference provided between the strings satisfy the relationship shown in the following formula.
Tpe = Tph x N
"Tpe" is the switching period of each string.
"Tph" is the phase difference provided between the strings.
"N" is the number of stages of the string.
全体のシャント動作におけるスイッチング周期は位相差Tphと同じになる。
これにより、スイッチング損失が各ストリングに分散される。
The switching period in the entire shunt operation is equal to the phase difference Tph.
This distributes the switching losses across each string.
シャント動作におけるスイッチング損失を抑えるため、比較的低い周波数に対応するスイッチング周期Tphが設定される。 To reduce switching losses during shunt operation, a switching period Tph is set that corresponds to a relatively low frequency.
この方式では、スイッチング周期Tphが固定される。そして、スイッチング周期Tphは、電圧帰還制御におけるサンプリング周期となる。
そのため、そのカットオフ周波数がこの周期に対するナイキスト周波数よりも十分低い必要がある。
その結果、急峻な負荷変動に対して制御遅れが生じて過渡応答特性が悪くなる。
In this method, the switching period Tph is fixed, and serves as a sampling period in voltage feedback control.
Therefore, the cutoff frequency must be sufficiently lower than the Nyquist frequency for this period.
As a result, a control delay occurs in response to a sudden load change, resulting in poor transient response characteristics.
特許文献1に開示された技術では、多段構成において制御帯域が低下してしまう。つまり、段数が多くなるほど制御応答速度が悪化してしまう。
In the technology disclosed in
本開示は、段数が多くても制御応答速度が悪化しない電力制御器を提供できるようにすることを目的とする。 The purpose of this disclosure is to provide a power controller that does not deteriorate the control response speed even with a large number of stages.
本開示の電力制御器は、
複数の電源のそれぞれと並列に接続され前記複数の電源のうちの接続された電源をオン状態のときに短絡させる複数のスイッチ素子と、
前記複数のスイッチ素子を制御する演算駆動部と、
を備える。
前記演算駆動部は、前記複数の電源のうちの短絡される電源の数である短絡段数と同じ数の前記スイッチ素子のうちの1つをオフ状態と前記オン状態の切り替えが繰り返されるスイッチング状態にし、前記短絡段数と同じ数の前記スイッチ素子のうちの残りを前記オン状態にし、前記複数のスイッチ素子のうちの残りを前記オフ状態にし、前記スイッチング状態にされる前記スイッチ素子を順に変更する。
The power controller of the present disclosure comprises:
a plurality of switch elements connected in parallel to the plurality of power sources, respectively, for shorting the connected power sources among the plurality of power sources when the power sources are in an on state;
A calculation and driving unit that controls the plurality of switch elements;
Equipped with.
The arithmetic and driving unit sets one of the switch elements, the number of which is the same as the number of short-circuit stages, which is the number of power supplies to be short-circuited among the multiple power supplies, to a switching state in which switching between the off state and the on state is repeated, sets the remaining of the switch elements, the number of which is the same as the number of short-circuit stages, to the on state, and sets the remaining of the multiple switch elements to the off state, thereby sequentially changing the switch elements to be set to the switching state.
本開示によれば、段数が多くても制御応答速度が悪化しない電力制御器を提供することが可能となる。 This disclosure makes it possible to provide a power controller in which the control response speed does not deteriorate even with a large number of stages.
実施の形態および図面において、同じ要素または対応する要素には同じ符号を付している。説明した要素と同じ符号が付された要素の説明は適宜に省略または簡略化する。図中の矢印は信号の流れを主に示している。 In the embodiments and drawings, the same or corresponding elements are given the same reference numerals. Explanations of elements given the same reference numerals as previously described elements are omitted or simplified as appropriate. Arrows in the drawings primarily indicate the flow of signals.
実施の形態1.
電力制御器11について、図1から図7に基づいて説明する。
電力制御器11は、例えば人工衛星100に搭載される。
The
The
***構成および動作の説明***
図1に基づいて、人工衛星100の構成を説明する。
人工衛星100は、電力制御器11と、複数の太陽電池アレイSAと、負荷15と、キャパシタバンク16と、を備える。
具体的には、人工衛星100は、3つ以上の太陽電池アレイSAを備える。
***Description of configuration and operation***
The configuration of an
The
Specifically, the
太陽電池アレイSAは、電源の一例である。
負荷15は、電力分配器を介して、アンテナおよびヒータなどのユーザ機器の電源となる。
The solar cell array SA is an example of a power source.
The
電力制御器11は、複数の太陽電池アレイSAに接続され、余剰電力分の太陽電池アレイSAを短絡させる。短絡はシャントともいう。
The
図2に基づいて、電力制御器11の構成を説明する。太陽電池アレイSAの数はnである。nは3以上の整数である。
電力制御器11は、電力バス12を備える。
負荷15とキャパシタバンク16は、並列に接続される。
n個の太陽電池アレイSAは、並列に接続される。
各太陽電池アレイSAは、電力バス12を介して、負荷15とキャパシタバンク16に並列に接続される。
各太陽電池アレイSAは、負荷15とキャパシタバンク16に電力を供給する。
Isは、発生電力を表す。発生電力Isは、太陽電池アレイSAによって発生する電力である。
Ilは、負荷電流を表す。負荷電流Ilは、負荷15を流れる電流である。
The configuration of the
The
The
The n solar cell arrays SA are connected in parallel.
Each solar cell array SA is connected in parallel to a
Each solar cell array SA supplies power to a
Is represents the generated power. The generated power Is is the power generated by the solar cell array SA.
Il represents the load current. The load current Il is the current flowing through the
電力制御器11は、n個のスイッチ素子SWを備える。具体的なスイッチ素子SWは、電界効果トランジスタ(FET)である。
スイッチ素子SWは、太陽電池アレイSAと並列に接続される。具体的には、太陽電池アレイSAは、スイッチ素子SWのドレイン端子とソース端子に接続される。
The
The switch element SW is connected in parallel with the solar cell array SA. Specifically, the solar cell array SA is connected to the drain terminal and source terminal of the switch element SW.
電力制御器11は、n個の第二演算駆動部Bを備える。具体的な第二演算駆動部Bは、比較器(コンパレータ)である。
第二演算駆動部Bは、スイッチ素子SWに接続される。具体的には、第二演算駆動部Bは、スイッチ素子SWのゲート端子に接続される。
第二演算駆動部Bは、スイッチ素子SWを制御する。具体的には、第二演算駆動部Bは、スイッチ素子SWをオン状態、オフ状態またはスイッチング状態にする。
スイッチ素子SWがオン状態になると、太陽電池アレイSAが短絡する。
スイッチ素子SWがオフ状態になると、太陽電池アレイSAによって発生した電力が供給される。
スイッチング状態において、スイッチ素子SWは、スイッチング周期の間にオン状態とオフ状態を切り替える動作(スイッチング動作)を繰り返す。
The
The second calculation driver B is connected to the switch element SW. Specifically, the second calculation driver B is connected to the gate terminal of the switch element SW.
The second calculation and driving unit B controls the switch element SW. Specifically, the second calculation and driving unit B sets the switch element SW in an on state, an off state, or a switching state.
When the switch element SW is turned on, the solar cell array SA is short-circuited.
When the switch element SW is turned off, the power generated by the solar cell array SA is supplied.
In the switching state, the switch element SW repeats an operation of switching between an on state and an off state (switching operation) during a switching period.
電力制御器11は、n個の逆流防止素子Dを備える。具体的な逆流防止素子Dはダイオードである。
逆流防止素子Dは、電力バス12とスイッチ素子SWと太陽電池アレイSAに接続される。具体的には、逆流防止素子Dのカソード端子が電力バス12に接続される。また、逆流防止素子Dのアノード端子は、太陽電池アレイSAと、スイッチ素子SWのドレイン端子と、に接続される。
The
The backflow prevention element D is connected to the
電力制御器11は、第一演算駆動部Aと、誤差増幅器13と、オフセット信号発生部14と、を備える。第一演算駆動部Aが電力制御器11の特徴である。
第一演算駆動部Aは、n個の第二演算駆動部Bと、誤差増幅器13と、オフセット信号発生部14と、に接続される。
The
The first calculation and driving unit A is connected to n second calculation and driving units B, an
誤差増幅器13は、負荷15とキャパシタバンク16と第一演算駆動部Aに接続される。
誤差増幅器13は、バス電圧Vbに応じて、後述する誤差増幅信号Drを生成して出力する。
The
The
オフセット信号発生部14は、第一演算駆動部Aに接続される。
オフセット信号発生部14は、後述するオフセット信号Ofを出力する。
The offset
The offset
第一演算駆動部Aは、誤差増幅信号Drとオフセット信号Ofと後述する基準電圧群Vtに基づいて、n個の第二演算駆動部Bを介してn個のスイッチ素子SWを制御する。 The first calculation drive unit A controls n switch elements SW via n second calculation drive units B based on the error amplification signal Dr, the offset signal Of, and a reference voltage group Vt described later.
図3に基づいて、第一演算駆動部Aの構成を説明する。
第一演算駆動部Aは、n段構成のシャント回路である。
The configuration of the first calculation and driving unit A will be described with reference to FIG.
The first calculation and driving unit A is a shunt circuit having n stages.
基準電圧群Vtは、n個の基準電圧組から成る。基準電圧組はヒステリシスレベルともいう。
基準電圧組は、基準電圧L_Hと基準電圧L_Lから成る。
基準電圧L_Hは、基準電圧L_Lよりも高い高レベルの基準電圧である。
基準電圧L_Lは、基準電圧L_Hよりも低い低レベルの基準電圧である。
誤差増幅信号Drと基準電圧L_Hと基準電圧L_Lは、バンバン制御のために使用される。誤差増幅信号Drが基準電圧L_Hを上回った場合、バス電圧Vbは下がるように制御される。誤差増幅信号Drが基準電圧L_Lを下回った場合、バス電圧Vbは上がるように制御される。
n個の基準電圧組は、互いに異なる。
The reference voltage group Vt is made up of n reference voltage sets, which are also called hysteresis levels.
The reference voltage set consists of a reference voltage L_H and a reference voltage L_L.
The reference voltage L_H is a high-level reference voltage higher than the reference voltage L_L.
The reference voltage L_L is a low-level reference voltage lower than the reference voltage L_H.
The error amplified signal Dr, the reference voltage L_H, and the reference voltage L_L are used for bang-bang control. When the error amplified signal Dr exceeds the reference voltage L_H, the bus voltage Vb is controlled to decrease. When the error amplified signal Dr falls below the reference voltage L_L, the bus voltage Vb is controlled to increase.
The n reference voltage sets are different from each other.
第一演算駆動部Aは、n個の制御部A1を備える。
制御部A1は、誤差増幅信号Drの電圧を基準電圧組と比較し、比較結果に応じた電圧を出力する。
誤差増幅信号Drは、短絡される太陽電池アレイSAの数(短絡段数)を示す電圧を有する。
The first calculation and driving unit A includes n control units A1.
The control unit A1 compares the voltage of the error amplified signal Dr with a reference voltage set, and outputs a voltage according to the comparison result.
The error amplified signal Dr has a voltage indicating the number of short-circuited solar cell arrays SA (the number of short-circuited stages).
第一演算駆動部Aは、段数信号生成部A2を備える。
段数信号生成部A2は、n個の制御部A1に接続される。
段数信号生成部A2は、各制御部A1の出力電圧に基づいて段数信号M_Sを生成し、段数信号M_Sを出力する。
段数信号M_Sは、短絡段数を示す信号である。
The first calculation and driving unit A includes a stage number signal generating unit A2.
The stage number signal generating unit A2 is connected to the n control units A1.
The stage number signal generating section A2 generates a stage number signal M_S based on the output voltage of each control section A1, and outputs the stage number signal M_S.
The stage number signal M_S is a signal that indicates the number of short-circuited stages.
図4に基づいて、段数信号M_Sを説明する。図4は、短絡段数が4である場合の段数信号M_Sの波形を示している。短絡段数が4である場合、3つのスイッチ素子SWがオン状態になり、1つのスイッチ素子SWがスイッチング状態になる。
段数信号M_Sは、短絡段数に比例した大きさの電圧を有するパルス信号である。
段数信号M_Sのパルス幅(スイッチング周期)は、後述するオフセット信号Ofのパルス幅t(段周期)に比べて、十分に短い。
The stage number signal M_S will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 shows a waveform of the stage number signal M_S when the number of short-circuited stages is 4. When the number of short-circuited stages is 4, three switch elements SW are turned on and one switch element SW is turned on in a switching state.
The stage number signal M_S is a pulse signal having a voltage magnitude proportional to the number of short-circuited stages.
The pulse width (switching period) of the stage number signal M_S is sufficiently shorter than the pulse width t (stage period) of the offset signal Of described later.
図3に戻り、説明を続ける。
オフセット信号発生部14は、n個のオフセット信号Ofを出力する。
Returning to FIG. 3, the explanation will be continued.
The offset
図4に基づいて、オフセット信号Ofを説明する。図4は、n=6の場合におけるオフセット信号Of(1)の波形を示している。
オフセット信号Ofは、制御周期Tごとに電圧がゼロ段から(n-1)段までの階段状に変化する。
オフセット信号Ofの電圧は、パルス幅tの間隔で変化する。(n-1)段まで上昇した電圧はパルス幅tの経過時にゼロに戻る。
オフセット信号Ofの1段分の電圧は、段数信号M_Sの1段分の電圧に等しい。
制御周期Tとパルス幅t(段周期)と構成段数nの関係は、以下の通りである。
T=t×n
The offset signal Of will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 shows the waveform of the offset signal Of(1) when n=6.
The offset signal Of changes stepwise from zero voltage to (n-1) voltage steps for each control period T.
The voltage of the offset signal Of changes at intervals of a pulse width t. The voltage that has risen to the (n-1)th stage returns to zero when the pulse width t has elapsed.
The voltage of one stage of the offset signal Of is equal to the voltage of one stage of the stage number signal M_S.
The relationship between the control period T, the pulse width t (stage period), and the number of stages n is as follows:
T = t × n
図5に基づいて、n個のオフセット信号Ofを説明する。図5は、n=6の場合における各オフセット信号Ofの波形を示している。
n個のオフセット信号Ofは、相互に位相が2π/n[Rad]ずれている。
The n offset signals Of will be described with reference to Fig. 5. Fig. 5 shows the waveforms of the offset signals Of when n=6.
The n offset signals Of are out of phase with each other by 2π/n [Rad].
図3に戻り、説明を続ける。
第一演算駆動部Aは、n個の駆動信号発生部A3を備える。
駆動信号発生部A3は、段数信号生成部A2とオフセット信号発生部14と第二演算駆動部Bに接続される。
駆動信号発生部A3は、段数信号M_Sとオフセット信号Ofを用いて駆動信号AOを生成し、駆動信号AOを出力する。
駆動信号AOは、段数信号M_Sをオフセット信号Ofに加算して生成される。
Returning to FIG. 3, the explanation will be continued.
The first calculation and driving unit A includes n driving signal generating units A3.
The drive signal generating unit A3 is connected to the stage number signal generating unit A2, the offset
The drive signal generating section A3 generates a drive signal AO using the stage number signal M_S and the offset signal Of, and outputs the drive signal AO.
The drive signal AO is generated by adding the stage number signal M_S to the offset signal Of.
図6に、n=6の場合における駆動信号AO(1)の波形を示す。
駆動信号AO(1)は、段数信号M_S(図4を参照)をオフセット信号Of(1)(図4を参照)に加算して生成される。
FIG. 6 shows the waveform of the drive signal AO(1) when n=6.
The drive signal AO(1) is generated by adding the stage number signal M_S (see FIG. 4) to the offset signal Of(1) (see FIG. 4).
図3に戻り、説明を続ける。
各駆動信号AOは、第二演算駆動部Bに入力される。
第二演算駆動部Bは、駆動信号AOの電圧を参照電圧Reと比較し、比較結果に応じてスイッチ素子SWを制御する。
Returning to FIG. 3, the explanation will be continued.
Each drive signal AO is input to a second calculation and drive unit B.
The second calculation drive unit B compares the voltage of the drive signal AO with a reference voltage Re, and controls the switch element SW according to the comparison result.
図4に基づいて、参照電圧Reを説明する。図4は、n=6の場合における参照電圧Reを示している。
参照電圧Reは、段数信号M_Sおよびオフセット信号Ofの(n-1)段分の電圧より大きくn段分の電圧より小さい。具体的には、参照電圧Reは、(n-1)段分の電圧とn段分の電圧の中間値である。
The reference voltage Re will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 shows the reference voltage Re when n=6.
The reference voltage Re is greater than the voltage of (n-1) stages of the stage number signal M_S and the offset signal Of and less than the voltage of n stages. Specifically, the reference voltage Re is an intermediate value between the voltage of (n-1) stages and the voltage of n stages.
図6に基づいて、第二演算駆動部Bの動作を説明する。
第二演算駆動部Bは、駆動信号AOの電圧が参照電圧Reより小さい間、スイッチ素子SWをオフ状態にする。
第二演算駆動部Bは、駆動信号AOの電圧が参照電圧Reより大きい間、スイッチ素子SWをオン状態にする。
第二演算駆動部Bは、参照電圧Reに対する駆動信号AOの電圧の大小がスイッチング周期ごとに変化している間、スイッチ素子SWをスイッチング状態にする。
The operation of the second calculation and driving unit B will be described with reference to FIG.
The second calculation drive unit B keeps the switch element SW in the OFF state while the voltage of the drive signal AO is smaller than the reference voltage Re.
The second calculation drive unit B keeps the switch element SW in the on state while the voltage of the drive signal AO is higher than the reference voltage Re.
The second calculation drive unit B keeps the switch element SW in a switching state while the magnitude of the voltage of the drive signal AO relative to the reference voltage Re changes every switching period.
段数信号M_Sのパルス幅は、スイッチング周期に相当する。
パルス幅tは、スイッチング周期よりも十分に長い。
The pulse width of the stage number signal M_S corresponds to the switching period.
The pulse width t is sufficiently longer than the switching period.
図6において、スイッチ素子SW(1)は以下のように制御される。
位相がゼロから2π/3までの間、駆動信号AO(1)の電圧が参照電圧Reより小さいため、スイッチ素子SW(1)はオフ状態である。
位相が2π/3からπまでの間、参照電圧Reに対する駆動信号AO(1)の電圧の大小がスイッチング周期ごとに変化するため、スイッチ素子SW(1)はスイッチング状態である。
位相がπから2πまでの間、駆動信号AO(1)の電圧が参照電圧Reより大きいため、スイッチ素子SW(1)はオン状態である。
In FIG. 6, the switch element SW(1) is controlled as follows.
When the phase is between zero and 2π/3, the voltage of the drive signal AO(1) is smaller than the reference voltage Re, so the switch element SW(1) is in the OFF state.
When the phase is between 2π/3 and π, the magnitude of the voltage of the drive signal AO(1) relative to the reference voltage Re changes every switching period, so the switch element SW(1) is in a switching state.
When the phase is from π to 2π, the voltage of the drive signal AO(1) is greater than the reference voltage Re, so the switch element SW(1) is in the on state.
図7に基づいて、n個のスイッチ素子SWの動作を説明する。図7は、段数nが6であり且つ短絡段数が4である場合について駆動信号AOの位相とスイッチ素子SWの状態の関係を示している。
「ON」は、スイッチ素子SWがオン状態であることを意味する。
「OFF」は、スイッチ素子SWがオフ状態であることを意味する。
「SW」は、スイッチ素子SWがスイッチング状態であることを意味する。
各スイッチ素子SWは、位相が2π変化する間に、つまり、制御周期Tの間に、オン状態とオフ状態とスイッチング状態を切り替えている。
位相が2π/n変化する毎に、つまり、パルス幅tの経過毎に、オン状態のスイッチ素子SWの組が変化する。また、オフ状態のスイッチ素子SWの組が変化する。さらに、スイッチング状態のスイッチ素子SWが変化する。
図7において、SW3、SW2、SW1、SW6、SW5、SW4の順で各スイッチ素子SWがスイッチング状態になる。
The operation of the n switch elements SW will be described with reference to Fig. 7. Fig. 7 shows the relationship between the phase of the drive signal AO and the state of the switch elements SW when the number of stages n is 6 and the number of short-circuited stages is 4.
"ON" means that the switch element SW is in the on state.
"OFF" means that the switch element SW is in the off state.
"SW" means that the switch element SW is in a switching state.
Each switch element SW switches between an on state and an off state while the phase changes by 2π, that is, during a control period T.
Every time the phase changes by 2π/n, that is, every time the pulse width t elapses, the set of switch elements SW in the ON state changes. The set of switch elements SW in the OFF state also changes. Furthermore, the switch elements SW in the switching state change.
In FIG. 7, the switching elements SW are switched on in the order of SW3, SW2, SW1, SW6, SW5, and SW4.
***実施の形態1の効果***
実施の形態1により、シャントスイッチング制御について、電圧ヒステリシス制御による高速応答動作が可能である。電圧ヒストリシス制御は、ヒストリシスレベルと制御信号の比較結果に基づく制御である。
分散スイッチング制御は、シャントスイッチング周期よりも長い周期で切り替わる。
これにより、発熱の分散と制御帯域の両立が可能となる。
***Advantages of First Embodiment***
According to the first embodiment, high-speed response operation is possible for shunt switching control by voltage hysteresis control. Voltage hysteresis control is control based on the result of comparison between a hysteresis level and a control signal.
The distributed switching control switches at a period longer than the shunt switching period.
This makes it possible to achieve both heat dispersion and control bandwidth.
実施の形態1により、短絡段数が固定された状態においても、スイッチングを行う短絡段がパルス幅tの経過毎に切り替えられる。つまり、複数のスイッチ素子の間でスイッチング動作が分散される。
シャントスイッチング制御について、アナログ回路構成による高速応答動作が可能である。
分散スイッチング制御は、シャントスイッチング周期(例えば1ミリ秒以下)よりも長い周期(例えば10ミリ秒以上)で切り替わる。そのため、シャント動作の高速制御応答が可能である。
According to the first embodiment, even when the number of short-circuited stages is fixed, the short-circuited stage performing switching is switched every time the pulse width t elapses. That is, the switching operation is distributed among a plurality of switch elements.
For shunt switching control, high-speed response operation is possible using an analog circuit configuration.
The distributed switching control switches at a period (e.g., 10 milliseconds or more) longer than the shunt switching period (e.g., 1 millisecond or less), enabling high-speed control response of the shunt operation.
***実施の形態1の特徴***
電力制御器(11)は
複数の電源のそれぞれと並列に接続され前記複数の電源のうちの接続された電源をオン状態のときに短絡させる複数のスイッチ素子スイッチ素子(SW)と、
前記複数のスイッチ素子を制御する演算駆動部(A、B)と、
を備える。
前記演算駆動部は、前記複数の電源のうちの短絡される電源の数である短絡段数と同じ数の前記スイッチ素子のうちの1つをオフ状態と前記オン状態の切り替えが繰り返されるスイッチング状態にし、前記短絡段数と同じ数の前記スイッチ素子のうちの残りを前記オン状態にし、前記複数のスイッチ素子のうちの残りを前記オフ状態にし、前記スイッチング状態にされる前記スイッチ素子を順に変更する。
***Features of the First Embodiment***
The power controller (11) includes a plurality of switch elements (SW) connected in parallel with each of a plurality of power sources, and short-circuiting the connected power sources among the plurality of power sources when the power sources are in an on state;
A calculation and driving unit (A, B) for controlling the plurality of switch elements;
Equipped with.
The arithmetic and driving unit sets one of the switch elements, the number of which is the same as the number of short-circuit stages, which is the number of power supplies to be short-circuited among the multiple power supplies, to a switching state in which switching between the off state and the on state is repeated, sets the remaining of the switch elements, the number of which is the same as the number of short-circuit stages, to the on state, and sets the remaining of the multiple switch elements to the off state, thereby sequentially changing the switch elements to be set to the switching state.
電源数(n)は、前記複数の電源の数である。
制御周期(T)は、決められた周期である。
段周期(t)は、前記制御周期を前記電源数で割って得られる周期である。
スイッチング周期は、前記段周期よりも短い周期である。
前記演算駆動部は、
前記スイッチング状態にされる前記スイッチ素子を前記段周期ごとに変更し、
前記スイッチング状態における前記切り替えを前記スイッチング周期ごとに行う。
The number of power sources (n) is the number of the plurality of power sources.
The control period (T) is a predetermined period.
The step period (t) is a period obtained by dividing the control period by the number of power supplies.
The switching period is shorter than the stage period.
The arithmetic and driving unit includes:
The switch element to be switched is changed every step period;
The switching of the switching state is performed every switching period.
構成段数(n)は、前記電源数に相当する段数であり、
前記電力制御器は、
前記段周期ごとに変化して前記制御周期ごとに前記構成段数を有する階段状に変化する複数のオフセット信号を、相互に異なる位相で出力するオフセット信号発生部を備える。
前記演算駆動部は、
前記短絡段数に比例した大きさの電圧を基準にして前記スイッチング周期ごとに前記オフセット信号の1段分の電圧の大きさで変化するパルス信号である段数信号を生成し、前記オフセット信号ごとに前記段数信号を前記オフセット信号に加算して生成される駆動信号を出力する第一演算駆動部(A)と、
前記複数のスイッチ素子のそれぞれに接続され、前記複数のオフセット信号に対応する複数の駆動信号のそれぞれが入力され、前記複数の駆動信号のうちの入力された駆動信号の電圧を参照電圧(Re)と比較し、前記複数のスイッチ素子のうちの接続されたスイッチ素子を比較結果に応じて制御する複数の第二演算駆動部(B)と、を備える。
The number of stages (n) corresponds to the number of power sources,
The power controller includes:
The offset signal generating section outputs a plurality of offset signals, which change for each step period and change stepwise having the number of constituent steps for each control period, with mutually different phases.
The arithmetic and driving unit includes:
a first calculation and driving unit (A) that generates a stage number signal, which is a pulse signal that changes by a voltage magnitude of one stage of the offset signal for each switching period based on a voltage having a magnitude proportional to the short-circuit stage number, and outputs a driving signal that is generated by adding the stage number signal to the offset signal for each offset signal;
and a plurality of second calculation drive units (B) connected to the plurality of switch elements, each of which receives a plurality of drive signals corresponding to the plurality of offset signals, compares a voltage of an input drive signal among the plurality of drive signals with a reference voltage (Re), and controls a connected switch element among the plurality of switch elements in accordance with a comparison result.
前記参照電圧は、前記オフセット信号の最大電圧より大きく前記最大電圧に前記オフセット信号の1段分の前記電圧を足して得られる電圧より小さい。
前記第二演算駆動部は、
前記駆動信号の前記電圧が前記参照電圧より小さい間、前記スイッチ素子を前記オフ状態にし、
前記駆動信号の前記電圧が前記参照電圧より大きい間、前記スイッチ素子を前記オン状態にし、
前記参照電圧に対する前記駆動信号の前記電圧の大小が前記スイッチング周期ごとに変化している間、前記スイッチ素子を前記スイッチング状態にする。
The reference voltage is greater than the maximum voltage of the offset signal and less than a voltage obtained by adding the maximum voltage to the voltage of one stage of the offset signal.
The second calculation and driving unit is
keeping the switch element in the off state while the voltage of the drive signal is smaller than the reference voltage;
keeping the switch element in the on state while the voltage of the drive signal is greater than the reference voltage;
The switch element is placed in the switching state while the magnitude of the voltage of the drive signal relative to the reference voltage changes for each switching period.
***実施の形態1の補足***
電力制御器11は、人工衛星100以外の装置に搭載されてもよい。
***Additional Notes to the First Embodiment***
The
実施の形態1は、好ましい形態の例示であり、本開示の技術的範囲を制限することを意図するものではない。
11 電力制御器、12 電力バス、13 誤差増幅器、14 オフセット信号発生部、15 負荷、16 キャパシタバンク、100 人工衛星、A 第一演算駆動部、A1 制御部、A2 段数信号生成部、A3 駆動信号発生部、AO 駆動信号、B 第二演算駆動部、D 逆流防止素子、Dr 誤差増幅信号、Il 負荷電流、Is 発生電力、L 基準電圧、M_S 段数信号、Of オフセット信号、Re 参照電圧、SA 太陽電池アレイ、SW スイッチ素子、T 制御周期、Vb バス電圧、Vt 基準電圧群、t パルス幅。 11 Power controller, 12 Power bus, 13 Error amplifier, 14 Offset signal generator, 15 Load, 16 Capacitor bank, 100 Satellite, A First calculation driver, A1 Control unit, A2 Stage signal generator, A3 Drive signal generator, AO Drive signal, B Second calculation driver, D Backflow prevention element, Dr Error amplification signal, Il Load current, Is Generated power, L Reference voltage, M_S Stage signal, Of Offset signal, Re Reference voltage, SA Solar cell array, SW Switch element, T Control period, Vb Bus voltage, Vt Reference voltage group, t Pulse width.
Claims (4)
前記複数のスイッチ素子を制御する演算駆動部と、
を備え、
前記演算駆動部は、前記複数の電源のうちの短絡される電源の数である短絡段数と同じ数の前記スイッチ素子のうちの1つをオフ状態と前記オン状態の切り替えが繰り返されるスイッチング状態にし、前記短絡段数と同じ数の前記スイッチ素子のうちの残りを前記オン状態にし、前記複数のスイッチ素子のうちの残りを前記オフ状態にし、前記スイッチング状態にされる前記スイッチ素子を順に変更する
電力制御器。 a plurality of switch elements connected in parallel to the plurality of power sources, respectively, for shorting the connected power sources among the plurality of power sources when the power sources are in an on state;
A calculation and driving unit that controls the plurality of switch elements;
Equipped with
The arithmetic and driving unit is a power controller that sets one of the switch elements, the number of which is the same as the number of short-circuit stages, which is the number of power supplies to be short-circuited among the multiple power supplies, to a switching state in which switching between an off state and the on state is repeated, sets the remaining of the switch elements, the number of which is the same as the number of short-circuit stages, to the on state, and sets the remaining of the multiple switch elements to the off state, thereby sequentially changing the switch elements that are set to the switching state.
制御周期は、決められた周期であり、
段周期は、前記制御周期を前記電源数で割って得られる周期であり、
スイッチング周期は、前記段周期よりも短い周期であり、
前記演算駆動部は、
前記スイッチング状態にされる前記スイッチ素子を前記段周期ごとに変更し、
前記スイッチング状態における前記切り替えを前記スイッチング周期ごとに行う
請求項1に記載の電力制御器。 the number of power sources is the number of the plurality of power sources;
The control period is a predetermined period.
a step period is a period obtained by dividing the control period by the number of power sources,
The switching period is shorter than the stage period,
The arithmetic and driving unit includes:
The switch element to be switched is changed every step period;
The power controller of claim 1 , wherein the switching in the switching state is performed every switching period.
前記電力制御器は、
前記段周期ごとに変化して前記制御周期ごとに前記構成段数を有する階段状に変化する複数のオフセット信号を、相互に異なる位相で出力するオフセット信号発生部を備え、
前記演算駆動部は、
前記短絡段数に比例した大きさの電圧を基準にして前記スイッチング周期ごとに前記オフセット信号の1段分の電圧の大きさで変化するパルス信号である段数信号を生成し、前記オフセット信号ごとに前記段数信号を前記オフセット信号に加算して生成される駆動信号を出力する第一演算駆動部と、
前記複数のスイッチ素子のそれぞれに接続され、前記複数のオフセット信号に対応する複数の駆動信号のそれぞれが入力され、前記複数の駆動信号のうちの入力された駆動信号の電圧を参照電圧と比較し、前記複数のスイッチ素子のうちの接続されたスイッチ素子を比較結果に応じて制御する複数の第二演算駆動部と、
を備える
請求項2に記載の電力制御器。 The number of configuration stages corresponds to the number of power sources,
The power controller includes:
an offset signal generating unit that outputs a plurality of offset signals that change in each step period and change in a stepwise manner having the number of constituent steps in each control period, with mutually different phases;
The arithmetic and driving unit includes:
a first calculation and driving unit that generates a stage number signal, which is a pulse signal that changes by a voltage magnitude of one stage of the offset signal for each switching period based on a voltage having a magnitude proportional to the short-circuit stage number, and outputs a driving signal generated by adding the stage number signal to the offset signal for each offset signal;
a plurality of second calculation drive units each connected to the plurality of switch elements, each receiving a plurality of drive signals corresponding to the plurality of offset signals, comparing a voltage of an input drive signal among the plurality of drive signals with a reference voltage, and controlling a connected switch element among the plurality of switch elements in accordance with a comparison result;
The power controller of claim 2 .
前記第二演算駆動部は、
前記駆動信号の前記電圧が前記参照電圧より小さい間、前記スイッチ素子を前記オフ状態にし、
前記駆動信号の前記電圧が前記参照電圧より大きい間、前記スイッチ素子を前記オン状態にし、
前記参照電圧に対する前記駆動信号の前記電圧の大小が前記スイッチング周期ごとに変化している間、前記スイッチ素子を前記スイッチング状態にする
請求項3に記載の電力制御器。 the reference voltage is greater than a maximum voltage of the offset signal and less than a voltage obtained by adding the maximum voltage to the voltage of one stage of the offset signal,
The second calculation and driving unit is
keeping the switch element in the off state while the voltage of the drive signal is smaller than the reference voltage;
keeping the switch element in the on state while the voltage of the drive signal is greater than the reference voltage;
4. The power controller according to claim 3, wherein the switch element is in the switching state while the magnitude of the voltage of the drive signal relative to the reference voltage changes for each switching period.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022068430A JP7614136B2 (en) | 2022-04-18 | 2022-04-18 | Power Controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022068430A JP7614136B2 (en) | 2022-04-18 | 2022-04-18 | Power Controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023158532A JP2023158532A (en) | 2023-10-30 |
| JP7614136B2 true JP7614136B2 (en) | 2025-01-15 |
Family
ID=88509413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022068430A Active JP7614136B2 (en) | 2022-04-18 | 2022-04-18 | Power Controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7614136B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009118699A (en) | 2007-11-09 | 2009-05-28 | Nec Toshiba Space Systems Ltd | Power control device |
| US20140001865A1 (en) | 2012-06-29 | 2014-01-02 | Gerhard Osterloh | Photovoltaic module monitoring and control |
| JP2019195248A (en) | 2018-04-25 | 2019-11-07 | Ntn株式会社 | Photovoltaic power generation system |
| WO2020157884A1 (en) | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 三菱電機株式会社 | Power controller |
-
2022
- 2022-04-18 JP JP2022068430A patent/JP7614136B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009118699A (en) | 2007-11-09 | 2009-05-28 | Nec Toshiba Space Systems Ltd | Power control device |
| US20140001865A1 (en) | 2012-06-29 | 2014-01-02 | Gerhard Osterloh | Photovoltaic module monitoring and control |
| JP2019195248A (en) | 2018-04-25 | 2019-11-07 | Ntn株式会社 | Photovoltaic power generation system |
| WO2020157884A1 (en) | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 三菱電機株式会社 | Power controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023158532A (en) | 2023-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6850045B2 (en) | Multi-phase and multi-module power system with a current share bus | |
| US8643354B2 (en) | Multi-phase switching regulator and driver circuit and control method thereof | |
| US11095204B2 (en) | Voltage regulator adapted for changing loads | |
| JP4110470B2 (en) | Multiphase multiple control system | |
| US20060043954A1 (en) | Digital current mode controller with low frequency current sampling | |
| US20050052163A1 (en) | Dynamic multiphase operation | |
| US20120062189A1 (en) | Switching regulator and control circuit and control method thereof | |
| JP2007513600A (en) | Digital loop for regulating DC / DC converters with segmented switching | |
| US8564990B2 (en) | Converter device and method for controlling a converter device | |
| US20230361681A1 (en) | Control circuit and control method for multiphase power supply and multiphase power supply | |
| JP3546068B2 (en) | DC motor drive circuit using stepwise multiple voltage control and magnetic field control of battery unit | |
| JP2016119700A (en) | Semiconductor device | |
| JP7614136B2 (en) | Power Controller | |
| KR101962176B1 (en) | Single inductor multi output dc/dc converter | |
| JP7592214B2 (en) | Driver for supplying current to an LED load | |
| US11190101B2 (en) | System and method for balancing current of converter phases | |
| KR101989936B1 (en) | Single inductor multi output dc/dc converter | |
| US7215272B2 (en) | Schemes to implement multi-level PWM in digital system | |
| JP2013162586A (en) | Dc/dc converter | |
| KR102616623B1 (en) | Flying capacitor balancing circuit in multi-level DC/DC converter and multi-level DC/DC converter having the same | |
| US20220166336A1 (en) | Wind energy installation having an inverter device for generating an ac voltage, and corresponding method | |
| US20250253758A1 (en) | Flying capacitor voltage and inductor current compensation for nonlinear coupling in a three-level converter | |
| KR102472463B1 (en) | Interleaved switching amplifier with a plurality of phases improving the unbalance of switching current | |
| US20250253770A1 (en) | Flying capacitor voltage and inductor current compensation for nonlinear coupling in a three-level converter | |
| KR101989935B1 (en) | Single inductor multi output dc/dc converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240306 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241210 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20241211 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241226 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7614136 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |