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公開番号2022138010
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-09-22
出願番号2021037774
出願日2021-03-09
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20220914BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】入力電圧と出力電圧との大小関係の変化に伴う制御の複雑さを低減すること
【解決手段】電力変換装置は、両側PWM制御モードを備えている。両側PWM制御モードは、1次側電圧が正、負、又はゼロに切り替わり、且つ、2次側電圧が正、負、又はゼロに切り替わるモードである。両側PWM制御モードは、1次側電圧と2次側電圧との極性が反転している反転期間Φと、伝送期間とにより構成されている。伝送期間は、2次側電圧が正又は負である出力期間T2を含む。制御回路は、両側PWM制御モードである場合、目標電流に基づいて反転期間Φ及び出力期間T2を導出する導出部を備え、当該導出部によって導出された反転期間Φ及び出力期間T2となるように各スイッチング素子を制御するものである。制御回路の導出部は、反転期間Φを出力期間T2の1次関数とみなして、反転期間Φ及び出力期間T2を導出する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項1】
1次側巻線及び2次側巻線を有するトランスと、
前記1次側巻線に接続された回路であって、複数の1次側スイッチング素子を有する1次側フルブリッジ回路と、
前記2次側巻線に接続された回路であって、複数の2次側スイッチング素子を有する2次側フルブリッジ回路と、
前記複数の1次側スイッチング素子及び前記複数の2次側スイッチング素子を制御することにより、前記1次側フルブリッジ回路に入力される入力電圧を前記2次側フルブリッジ回路から出力される出力電圧に変換する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記複数の1次側スイッチング素子及び前記複数の2次側スイッチング素子を周期的に制御する制御モードとして、前記1次側巻線に入力される1次側電圧が正、負又はゼロに切り替わり、且つ、前記2次側巻線に入力される2次側電圧が正、負、又はゼロに切り替わる両側PWM制御モードを備え、
前記両側PWM制御モードは、前記1次側電圧と前記2次側電圧との極性が反転している反転期間と、伝送期間とにより構成され、
前記伝送期間は、前記2次側電圧が正又は負である出力期間を含み、
前記制御回路は、前記両側PWM制御モードである場合、
目標電流に基づいて前記反転期間及び前記出力期間を導出する導出部を備え、
当該導出部によって導出された前記反転期間及び前記出力期間となるように前記複数の1次側スイッチング素子及び前記複数の2次側スイッチング素子を制御するものであり、
前記導出部は、前記反転期間を前記出力期間の1次関数とみなして、前記反転期間及び前記伝送期間を導出する、電力変換装置。
続きを表示(約 340 文字)【請求項2】
前記導出部は、前記入力電圧と前記出力電圧とに基づいて前記1次関数の1次係数を決定する決定部を備える、請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記入力電圧をVinとし、前記出力電圧をVoutとし、前記入力電圧及び前記出力電圧に依存しない定数をaとした場合、前記1次係数は、a×Vin/(Vin+Vout)である、請求項2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記決定部は、前記入力電圧と前記出力電圧とに加えて、前記目標電流に基づいて前記1次関数の1次係数を決定する、請求項2に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記決定部は、前記目標電流の増加に伴い前記1次係数を増加させる、請求項4に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示(約 2,100 文字)【背景技術】
【0002】
従来から、1次側巻線及び2次側巻線を有するトランスを備えた電力変換装置が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載の電力変換装置は、複数の1次側スイッチング素子を有する1次側フルブリッジ回路と、複数の2次側スイッチング素子を有する2次側フルブリッジ回路と、各スイッチング素子を制御する制御回路と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018-26961号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、例えば電力変換装置が適用される対象や状況に応じて、1次側フルブリッジ回路に入力される入力電圧と、2次側フルブリッジ回路から出力される出力電圧との大小関係が変化する場合がある。この場合、上記大小関係に応じて、各スイッチング素子を制御する制御モードを変更すると、制御が複雑になるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決する電力変換装置は、1次側巻線及び2次側巻線を有するトランスと、前記1次側巻線に接続された回路であって、複数の1次側スイッチング素子を有する1次側フルブリッジ回路と、前記2次側巻線に接続された回路であって、複数の2次側スイッチング素子を有する2次側フルブリッジ回路と、前記複数の1次側スイッチング素子及び前記複数の2次側スイッチング素子を制御することにより、前記1次側フルブリッジ回路に入力される入力電圧を前記2次側フルブリッジ回路から出力される出力電圧に変換する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記複数の1次側スイッチング素子及び前記複数の2次側スイッチング素子を周期的に制御する制御モードとして、前記1次側巻線に入力される1次側電圧が正、負又はゼロに切り替わり、且つ、前記2次側巻線に入力される2次側電圧が正、負、又はゼロに切り替わる両側PWM制御モードを備え、前記両側PWM制御モードは、前記1次側電圧と前記2次側電圧との極性が反転している反転期間と、伝送期間とにより構成され、前記伝送期間は、前記2次側電圧が正又は負である出力期間を含み、前記制御回路は、前記両側PWM制御モードである場合、目標電流に基づいて前記反転期間及び前記出力期間を導出する導出部を備え、当該導出部によって導出された前記反転期間及び前記出力期間となるように前記複数の1次側スイッチング素子及び前記複数の2次側スイッチング素子を制御するものであり、前記導出部は、前記反転期間を前記出力期間の1次関数とみなして、前記反転期間及び前記伝送期間を導出する。
【0006】
これによれば、制御モードとして両側PWM制御モードを採用することにより、入力電圧と出力電圧との大小関係に関わらず、電圧変換を行うことができる。これにより、入力電圧と出力電圧との大小関係に応じて異なる制御モードを切り替える必要がないため、入力電圧と出力電圧との大小関係の変化に伴う制御の複雑さを低減できる。また、目標電流に基づいて導出された反転期間及び出力期間となるように1次側スイッチング素子及び2次側スイッチング素子を制御することにより、目標電流を出力することができる。特に、本構成によれば、反転期間を出力期間の1次関数とみなすことにより、反転期間及び出力期間の導出に係る負担を軽減することができる。これにより、制御の簡素化を図ることができる。
【0007】
上記電力変換装置について、前記導出部は、前記入力電圧と前記出力電圧とに基づいて前記1次関数の1次係数を決定する決定部を備える、ものであってもよい。
これによれば、入力電圧と出力電圧とに対応した1次係数にすることができるため、反転期間を出力期間の1次関数とみなした構成において、反転期間を入力電圧と出力電圧との変化に追従させることができる。したがって、入力電圧と出力電圧とが変化する場合であっても、出力電流を目標電流に近づけることができる。
【0008】
上記電力変換装置について、前記入力電圧をVinとし、前記出力電圧をVoutとし、前記入力電圧及び前記出力電圧に依存しない定数をaとした場合、前記1次係数は、a×Vin/(Vin+Vout)である、ものであってもよい。
【0009】
これによれば、入力電圧及び出力電圧に基づき、適宜1次係数を調整することで、入力電圧と出力電圧の大小関係が反転しても両側PWM制御モードで制御することができる。したがって、制御を簡易にすることができる。
【0010】
上記電力変換装置について、前記決定部は、前記入力電圧と前記出力電圧とに加えて、前記目標電流に基づいて前記1次関数の1次係数を決定する、ものであってもよい。
これによれば、入力電圧及び出力電圧に加え、さらに目標電流に基づいて1次係数が決定されるため、目標電流に応じて適切な1次係数を設定することができる。したがって、電力変換効率の向上を図ることができる。
(【0011】以降は省略されています)

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