(57)【要約】【課題】従来では、ハード的に電流検出器を設けて、負荷電流を直接に検出することが多く最も確実であるが、コストの面では好ましくない。【解決手段】負荷電流検出器を設けず、安定に動作する負荷電流の推定装置を提供する。第１の手段によりフィルタリアクトル電流（ＩＬ）を検出し、第２の手段によりフィルタコンデンサ電圧（ＶＣ）を検出し、第３の手段により第１、２の手段で求められたフィルタリアクトル電流（ＩＬ）とフィルタコンデンサ電圧（ＶＣ）とフィルタコンデンサ容量（Ｃ）を用い、これらを入力としたオブザーバー理論に基づいて負荷電流推定値を求める。安定に設計したオブザーバのゲインＨ１、Ｈ２は（７）式のように選択すると、所望の収束特性を得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチングブリッジとフィルタリアクトルとフィルタコンデンサを介し、電源電力を変換して負荷に供給するＰＷＭ変換器の負荷電流の推定装置において、
前記フィルタリアクトルに流れる電流（ＩＬ）を検出する第１の手段と、フィルタコンデンサ電圧（ＶＣ）を検出する第２の手段と、前記第１、２の手段で求められたフィルタリアクトル電流値と、フィルタコンデンサ電圧値と、フィルタコンデンサ容量値（Ｃ）を用いて、負荷に流れる電流（ＩＯ）の推定値を求める第３の手段と、負荷電流推定装置
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を設け、前記第３の手段で求められた負荷電流推定値
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を負荷電流の推定値とすることを特徴とするＰＷＭ変換器の負荷電流推定装置。
【請求項２】
請求項１において、第３の手段として、
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ここに、Ｈ１，Ｈ２はゲイン定数、
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はそれぞれフィルタコンデンサ電圧
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の推定値およびその微分値、
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は負荷電流推定値の微分値
とすることを特徴とするＰＷＭ変換器の負荷電流推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＷＭ変換器の制御装置に係わり、特に負荷電流を推定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング作用により電力変換を行うＰＷＭ変換器は公知である。
図２は従来の技術を説明するための電力変換を行うＰＷＭ変換器の回路構成を示す図であって、同図において、４は変換器を構成するＰＷＭ変換ブリッジ、５は電力を供給する電源、６は負荷、７は変換器出力電流を平滑するためのフィルタリアクトル、８は出力電圧を平滑するためのフィルタコンデンサ、９は変換器出力電流を検出するため電流検出器、１０フィルタコンデンサ電圧（出力電圧）を検出するための電圧検出器、１１は負荷電流を検出するための電流検出器である。
【０００３】
変換器制御の目的は主に出力電圧を所定の電圧指令値に整定することであるが、システムの安定性を確保するために、変換器出力電流（フィルタリアクトル電流）検出器９、出力電圧（フィルタコンデンサ電圧）検出器１０を設けるのは普通である。また、負荷急変などに対応するために、負荷電流値を直接または間接に求め、変換器の制御器にフィードバックする必要がある。
【０００４】
このため、従来では、ハード的に電流検出器１１を設けて、負荷電流を直接に検出することが多い。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかし、ハード的に負荷電流を直接検出して求めるのが最も確実であるが、コストの面では好ましくない。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２７２１１７号公報（第１図、７  直流電圧検出器、１１  電流検出器）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題点に対して、負荷電流検出器を設けず、安定に動作する負荷電流の推定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
つまり、その目的を達成するために、フィルタリアクトルに流れる電流（ＩＬ）を検出する第１の手段と、フィルタコンデンサ電圧（ＶＣ）を検出する第２の手段と、第１、２の手段で求められたフィルタリアクトル電流値と、フィルタコンデンサ電圧値と、フィルタコンデンサ容量値（Ｃ）を用いて、負荷に流れる電流（ＩＯ）の推定値を求める第３の手段と、を設け、第４の手段で求められた負荷電流推定値
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を負荷電流の推定値とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の負荷電流推定の原理を詳述する。
本発明は安定な負荷電流推定方法を得るために、オブザーバー理論に基づいて、負荷電流推定器を構成している。
【００１０】
図１は本発明の負荷電流の推定装置の構成を示す図である。同図において、１は本発明の第１の手段であり、フィルタリアクトル電流値（ＩＬ）を検出する。２は本発明の第２の手段であり、フィルタコンデンサ電圧値（ＶＣ）を検出する。３は本発明の第３の手段で、本発明の中心となる負荷電流オブザーバーである。ただし、Ｈ１、Ｈ２はオブザーバのゲイン定数であり、Ｃはフィルタコンデンサの容量値、＾符号の付いたものはその推定値を表している。
【００１１】
以下、第３の手段を中心に詳述する。
まず、オブザーバを構成するために、フィルタ回路のコンデンサ８の特性に注目し、そのダイナミックス方程式は（１）式のよう表すことができる。
ただし、ＶＣはフィルタコンデンサ電圧、ＶＣはコンデンサ電圧の微分値を表す。また、ＩＬはフィルタリアクトル電流、Ｉｏは出力負荷電流を表す。
【００１２】
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オブザーバの応答速度を負荷電流Ｉｏの変化速度と比べて十分速く設定できれば、負荷電流の変化は無視しても差し支えないので、（２）式が成立する。
【００１３】
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以上の（１）、（２）式をまとめて、オブザーバの基本モデルとし、（３）式で表される。
【００１４】
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【００１５】
（３）式のモデルに基づいて、オブザーバーを（４）式のように構成する。
【００１６】
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【００１７】
（４）式において、Ｈ１、Ｈ２はオブザーバのゲイン定数で、推定値の安定化および真値への追従速度の決定に選定される。ＩＬ、ＶＣは本発明のオブザーバの入力であり、ぞれぞれ第１手段、第２手段の出力のフィルタリアクトル電流、フィルタコンデンサ電圧の検出値である。
（４）式のオブザーバの構成は本発明の第３の手段であり、Ｈ１、Ｈ２の選定でオブザーバを安定に設計すれば、オブザーバの出力の負荷電流推定値
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はその真値に収束することが理論的に保証される。（４）式の推定装置は本発明請求項の第２項で請求する内容である。
【００１８】
以下、（４）式のオブザーバにあるゲイン定数Ｈ１、Ｈ２の一選択例を紹介する。設計目標は推定誤差をダンピング率がζ、減衰率がωｎとしよう。
【００１９】
（４）式のオブザーバーの特性はその特性方程式Ｐ（ｓ）の（５）式の根で決められる。ただし、ｓはラプラス演算子を表す。
【００２０】
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【００２１】
上記特性方程式を希望通りに（６）式のようになるために、
【００２２】
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【００２３】
オブザーバのゲインＨ１、Ｈ２を（７）式のように選択すると、所望の収束特性を得ることができる。
【００２４】
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【００２５】
したがって、本発明によれば、負荷電流推定値を安定に負荷電流の真値に追従させることができ、また、オブザーバのゲインを適切に調整すれば、任意の収束率で収束させることが指定できる。
以上は本発明請求項に請求した内容である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したようにＰＷＭ変換器の負荷電流推定装置において、本発明の請求項によれば、負荷電流を誤差無しで安定に推定することができる。また、推定装置の特性はゲイン定数を適切に選定により任意に設定することができる。本発明の推定装置を利用すれば、負荷電流センサを設けなくても、推定装置出力の推定値を利用すればよいので、安価な電力変換システムを構成することができる。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の技術を説明するための変換器主回路を示す図である。
【符号説明】
１      本発明の第１の手段のフィルタリアクトル電流検出器
２      本発明の第２の手段のフィルタコンデンサ電圧検出手段
３      本発明の第３の手段の負荷電流算出手段
４      ＰＷＭ変換器を構成するＰＷＭ変換ブリッジ
５      電力を供給する電源
６      電力を供給される負荷
７      フィルタリアクトル
８      フィルタコンデンサ
９      リアクトル電流検出器
１０    コンデンサ電圧検出器
１１    負荷電流検出器
【図１】
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【図２】
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