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公開番号2022138011
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-09-22
出願番号2021037775
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】出力電流の減少を抑制すること。
【解決手段】電力変換装置は、各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PWM制御モードを備えている。PWM制御モードは、1次側電圧又は2次側電圧の少なくとも一方が正、負、又はゼロに切り替わる制御モードである。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。制御回路は、PWM制御モードである場合、反転期間Φが予め定められた上限反転期間Φ1以下となるように各スイッチング素子を制御する。
【選択図】図5
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次側電圧又は前記2次側巻線に入力される2次側電圧の少なくとも一方が正、負又はゼロに切り替わるPWM制御モードを備え、
前記PWM制御モードの半周期は、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PWM制御モードである場合、前記反転期間が予め定められた上限反転期間以下となるように前記1次側スイッチング素子及び前記2次側スイッチング素子を制御するものであり、
前記1次側スイッチング素子及び前記2次側スイッチング素子を制御する周期をTとした場合に、前記上限反転期間はT/4より小さい、電力変換装置。
続きを表示(約 290 文字)【請求項2】
前記PWM制御モードは、前記1次側電圧が正、負又はゼロに切り替わり、且つ、前記2次側電圧が正、負又はゼロに切り替わる両側PWM制御モードである、請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記上限反転期間は、前記2次側フルブリッジ回路から出力される出力電流が最大となる最大出力期間以下である、請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
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に対して並列に接続された複数のコンデンサを備えている、請求項1~3のいずれか一項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、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制御回路と、を備えている。
【0003】
特許文献1に記載の電力変換装置は、1次側巻線に入力される1次側電圧と2次側巻線に入力される2次側電圧の極性が反転する反転期間を含むように、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周期的に制御する制御モードを含む。当該電力変換装置は、当該制御モードにおいて、当該反転期間の長さを調整することで、2次側フルブリッジ回路から出力される出力電流を調整する。具体的には、当該電力変換装置は、反転期間を長くすることでより大きな出力電流を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特許第2018-26961号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、反転期間が長くなると、2次側フルブリッジ回路から出力電流を出力することができる期間が短くなる。そのため、反転期間がある値より長くなると、1周期内での出力電流の平均が減少することがある。結果として、出力電流を大きくするために反転期間を長くすることで、かえって出力電流が減少しまうおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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次側電圧又は前記2次側巻線に入力される2次側電圧の少なくとも一方が正、負又はゼロに切り替わるPWM制御モードを備え、前記PWM制御モードの半周期は、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PWM制御モードである場合、前記反転期間が予め定められた上限反転期間以下となるように前記1次側スイッチング素子及び前記2次側スイッチング素子を制御するものであり、前記1次側スイッチング素子及び前記2次側スイッチング素子を制御する周期をTとした場合に、前記上限反転期間はT/4より小さい。
【0007】
これによれば、PWM制御モードでは、反転期間がT/4となるときに出力電流が最大となるのではなく、T/4よりも小さい最大出力期間で最大となる。そのため、反転期間が最大出力期間よりも大きくなると、却って出力電流が減少する。そこで、反転期間がT/4より小さい上限反転期間以下となるように各スイッチング素子が制御される。これにより、出力電流が減少することを抑制することができる。
【0008】
上記電力変換装置について、前記PWM制御モードは、前記1次側電圧が正、負又はゼロに切り替わり、且つ、前記2次側電圧が正、負又はゼロに切り替わる両側PWM制御モードでもよい。
【0009】
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。そこで、1次側電圧及び2次側電圧がともに正、負又はゼロに切り替わる両側PWM制御モードは、入力電圧と出力電圧との大小関係が変化しても同様に適用することができる制御モードである。これにより、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ができる。
【0010】
ここで、両側PWM制御モードでは、出力電流がゼロとなる期間が生じうるため、出力電流が最大となる最大出力期間がT/4よりも小さくなる場合がある。このため、反転期間をT/4に近づけると却って出力電流が減少するという不都合が生じうる。この点、本構成によれば、制御回路は、反転期間が上限反転期間以下となるように制御を行うため、上記不都合を抑制できる。
(【0011】以降は省略されています)

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