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公開番号2022174795
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-11-25
出願番号2021080758
出願日2021-05-12
発明の名称電源装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20221117BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】コンバータの過熱保護と安定した電圧の出力を実現する。
【解決手段】電源電圧に接続され、複数のスイッチング素子を有するコンバータと、コンバータの温度を検出する温度検出回路と、コンバータと負荷との間に接続され、コンバータの出力電圧を変換して、負荷に出力するインバータと、コンバータのスイッチング素子を制御する制御部と、を備えた電源装置であって、温度検出回路で検出された温度が第一の制限値を超えた場合に、制御部は前記スイッチング素子を制御し、コンバータの出力電圧が設定された変化率で電源電圧となるように制御する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項1】
電源に接続され、複数のスイッチング素子を有するコンバータと、
前記コンバータの温度を検出する温度検出回路と、
前記コンバータと負荷との間に接続され、前記コンバータの出力電圧を変換して、前記負荷に出力するインバータと、
前記コンバータの出力電圧が予め設定された目標出力電圧となるように前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備えた電源装置であって、
前記温度検出回路で検出された温度が予め設定された第一の制限値を超えた場合に、
前記制御部は、前記コンバータの出力電圧が前記目標出力電圧から予め設定された変化率で前記電源の電圧となるように、前記スイッチング素子を制御する電源装置。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記制御部は、前記出力電圧の変化率が前記インバータの応答性に対して遅く、かつ一定の変化率となるように、前記スイッチング素子を制御する請求項1に記載の電源装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記コンバータの許容電流を超えない範囲で、前記出力電圧の変化率が最大となるように、前記スイッチング素子を制御する請求項1に記載の電源装置。
【請求項4】
前記温度検出回路で検出された温度が第一の制限値よりも低い予め設定された解除値を下回った場合に、
前記制御部は、前記コンバータの許容電流を超えない範囲で、前記出力電圧の変化率が最大となるように前記スイッチング素子を制御し、前記出力電圧を前記目標出力電圧とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電源装置。
【請求項5】
前記温度検出回路で検出された温度が第一の制限値よりも低い予め設定された解除値を下回った場合に、
前記制御部は、制御された前記出力電圧の変化率が前記インバータの応答性に対して遅く、かつ一定の変化率となるように、前記スイッチング素子を制御し、前記出力電圧を前記目標出力電圧とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電源装置。
【請求項6】
前記温度検出回路で検出された温度が前記第一の制限値よりも低く設定された第二の制限値を超えた場合に、
前記制御部は、前記出力電圧の目標値を前記目標出力電圧より低く、前記電源の電圧より高い電圧に設定して、前記スイッチング素子を制御する請求項1から5のいずれか1項に記載の電源装置。
【請求項7】
電源に接続され、複数のスイッチング素子を有するコンバータと、
前記コンバータの温度を検出する温度検出回路と、
前記コンバータと負荷との間に接続され、前記コンバータの出力電圧を変換して、前記負荷に出力するインバータと、
前記コンバータの出力電圧が予め設定された目標出力電圧となるように前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備えた電源装置であって、
前記温度検出回路で検出された温度が予め設定された第二の制限値を超えた場合に、
前記制御部は、前記コンバータの出力電圧が前記目標出力電圧よりも低く、前記電源の電圧よりも高い電圧となるように、前記スイッチング素子を制御する電源装置。
【請求項8】
前記温度検出回路で検出された温度が第二の制限値よりも低い予め設定された解除値を下回った場合に、
前記制御部は、前記出力電圧の変化率が前記インバータの応答性に対して遅く、かつ一定の変化率となるように、前記スイッチング素子を制御し、前記出力電圧を前記目標出力電圧とする請求項7に記載の電源装置。
【請求項9】
前記温度検出回路で検出された温度が第二の制限値よりも低い予め設定された解除値を下回った場合に、
前記制御部は、前記コンバータの許容電流を超えない範囲で、前記出力電圧の変化率が最大となるように、前記スイッチング素子を制御し、前記出力電圧を前記目標出力電圧とする請求項7に記載の電源装置。
【請求項10】
前記電源の電圧を検出する第一の電圧検出回路と、前記コンバータの出力電圧を検出する第二の電圧検出回路とを備え、
前記制御部は、前記コンバータの出力電圧が前記目標出力電圧となるように制御する場合は、前記第一の電圧検出回路で検出された電圧及び前記第二の電圧検出回路で検出された電圧を用いたフィードバック制御を行う請求項1から9のいずれか1項に記載の電源装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本願は、電源装置に関するものである。
続きを表示(約 2,100 文字)【背景技術】
【0002】
電動機のような負荷に接続される電源装置は、代表的な構成として、電源電圧からの電圧を所定の母線電圧に昇圧するコンバータと、負荷に電力を供給するインバータと、を備えている。コンバータが動作中にコンバータを構成する部品が過熱してしまうと、コンバータの動作不良が発生し、電源装置が機能しなくなる虞がある。そのため、コンバータを構成する各部品の過熱保護のために、母線電圧の上限値を設けることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1においては、動力出力装置を構成するコンバータのリアクトル及びトランジスタの温度を測定し、測定された温度に基づいて母線電圧の上限値を設定し、その上限値を超えないように例えばコンバータのスイッチング周波数を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特許第3732828号公報(第2の実施形態、図14~図16)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1においては、コンバータを構成する部品の温度に応じて設定された周波数でスイッチング動作が行われるので、部品の過熱から保護される。しかし、母線電圧の上限値を超えないように、電圧センサにより母線電圧を検出しながら、調整された周波数でスイッチングを行うと、電圧センサに異常が発生した場合、主回路の耐圧を超えてしまうあるいは許容電流を超えるなどにより動力出力装置の機能が維持できなくなる虞がある。
そのため、電圧センサに依存しないで、コンバータを構成する部品の過熱保護の方法が求められている。
【0006】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、電圧センサに依存しないで、コンバータの過熱保護が可能な電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願に開示される電源装置は、電源に接続され、複数のスイッチング素子を有するコンバータと、前記コンバータの温度を検出する温度検出回路と、前記コンバータと負荷との間に接続され、前記コンバータの出力電圧を変換して、前記負荷に出力するインバータと、前記コンバータの出力電圧が予め設定された目標出力電圧となるように前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備えた電源装置であって、前記温度検出回路で検出された温度が第一の制限値を超えた場合に、前記制御部は前記コンバータの出力電圧が前記目標出力電圧から、予め設定された変化率で前記電源の電圧となるように前記スイッチング素子を制御するものである。
【発明の効果】
【0008】
本願に開示される電源装置によれば、電圧センサに依存することなく、コンバータの過熱保護が可能となり、コンバータ回路の過熱による動作不良を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
実施の形態1に係る電源装置の構成を示す回路ブロック図である。
実施の形態1に係るコンバータの回路例と各部の電流、電圧波形を示す図である。
実施の形態1に係るコンバータの各電圧におけるリアクトル損失と半導体損失の等高線を示した図である。
母線電圧と電動機のトルク及び回転数との関係を示す図である。
実施の形態1に係るコンバータの動作可能範囲を説明するための図である。
実施の形態1に係るコンバータの制御手順を示すフローチャートである。
実施の形態1に係るコンバータの温度と母線電圧の変化を示す図である。
実施の形態1に係るコンバータのスイッチング素子Q2のDUTYの推移に対する母線電圧及び電流リプルの変化を示す図である。
実施の形態1に係るコンバータのスイッチング素子Q2のDUTYの別の推移パターンに対する母線電圧及び電流リプルの変化を示す図である。
実施の形態2に係るコンバータのスイッチング素子Q2のDUTYの推移に対する母線電圧及び電流リプルの変化を示す図である。
実施の形態3に係るコンバータのスイッチング素子Q2のDUTYの推移に対する母線電圧及び電流値の変化を示す図である。
実施の形態4に係るコンバータのスイッチング素子Q2のDUTYの推移に対する母線電圧の変化を示す図である。
実施の形態5に係るコンバータの制御手順を示すフローチャートである。
実施の形態5に係るコンバータの温度と母線電圧の変化を示す図である。
実施の形態6に係るコンバータの制御手順を示すフローチャートである。
実施の形態6に係るコンバータの各部の電流、電圧波形を示す図である。
実施の形態1から6に係る電源装置における制御部のハードウエア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本願で開示される電源装置の実施の形態について図を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
(【0011】以降は省略されています)

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