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公開番号2024089390
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-03
出願番号2022204730
出願日2022-12-21
発明の名称電力変換装置、プログラム
出願人株式会社SOKEN,株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20240626BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】体格増加の抑制を図った電力変換装置及び電力変換装置のスイッチング制御を行うためのプログラムを提供する。
【解決手段】電力変換装置10は、各上アームスイッチS1H～S4H、各下アームスイッチS1L～S4L、直流側コンデンサ50及び第1～第3インダクタ61～63を備えている。電力変換装置10は、各直流端子TdcH,TdcLから出力される直流電力の脈動を低減するための補償用コンデンサ70と、直流側コンデンサ50に対する補償用コンデンサ70の並列接続の有無を切り替えるバイパススイッチ80とを備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数相の交流端子（Ｔａｃ１～Ｔａｃ４）と、
高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
を備え、
複数相の交流電流を流す複数相交流部（４３）又は単相交流電流を流す単相交流部（４１）が前記交流端子に接続可能に構成された電力変換装置（１０）において、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチ（Ｓ１Ｈ～Ｓ３Ｌ）と、
各相の前記上アームスイッチの高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路（ＬＨ）と、
各相の前記下アームスイッチの低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路（ＬＬ）と、
前記高電位側経路及び前記低電位側経路を接続する直流側蓄電部（５０）と、
各相に対応して設けられ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点と前記交流端子とを接続する電気経路（５１～５３）と、
各相の前記電気経路に設けられたインダクタ（６１～６３）と、
前記交流端子に前記単相交流部が接続されている場合において、前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子から出力される直流電流の脈動を低減する補償用蓄電部（７０，１７０，２７０，３７０）と、
前記直流側蓄電部に対する前記補償用蓄電部の並列接続の有無を切り替えるバイパススイッチ（８０，１８１，１８２，２８０，３８０）と、
を備える、電力変換装置。
続きを表示（約 3,400 文字）【請求項２】
前記交流端子として、第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）が備えられ、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に、前記複数相交流部としての３相交流部が接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記上，下アームスイッチとして、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
が備えられ、
前記電気経路として、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（５１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（５２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（５３）と、
が備えられ、
前記インダクタとして、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（６１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（６２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（６３）と、
が備えられ、
第４上アームスイッチ（Ｓ４Ｈ）及び第４下アームスイッチ（Ｓ４Ｌ）と、
接続経路（５４）と、
前記接続経路に設けられた単相充電スイッチ（５５）と、
補償用スイッチ（７１）と、
を備え、
前記第４上アームスイッチの高電位側端子は、前記高電位側経路に接続されており、
前記第４下アームスイッチの低電位側端子は、前記低電位側経路に接続されており、
前記接続経路は、前記第４上アームスイッチ及び前記第４下アームスイッチの接続点と前記第４交流端子とを接続し、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分には、前記補償用スイッチを介して前記補償用蓄電部（７０）の第１端が接続されており、
前記補償用蓄電部の第２端には、前記低電位側経路又は前記高電位側経路が接続されており、
前記低電位側経路及び前記高電位側経路のうち前記補償用蓄電部が接続されていない方の経路と、前記補償用蓄電部及び前記補償用スイッチの接続点とが前記バイパススイッチ（８０）により接続されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記直流側蓄電部の容量は、前記補償用蓄電部の容量よりも小さい、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
制御部（１００）を備え、
前記制御部は、
前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が接続されていると判定した場合、前記単相充電スイッチ及び前記補償用スイッチをオンするとともに、前記バイパススイッチをオフし、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が接続されていると判定した場合、前記単相充電スイッチ及び前記補償用スイッチをオフするとともに、前記バイパススイッチをオンする、請求項２又は３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が接続されているとともに、前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子から入力された直流電力を交流電力に変換して前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子から出力する状況であると判定した場合、前記単相充電スイッチ及び前記補償用スイッチをオフするとともに、前記バイパススイッチをオンし、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が接続されているとともに、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子から入力された交流電力を直流電力に変換して前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子から出力する状況であると判定した場合、前記単相充電スイッチ、前記補償用スイッチ及び前記バイパススイッチをオフする、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）と、
高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
コンピュータ（１０１）と、
を備え、
３相交流電流を流す３相交流部（４３）が前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に接続可能であり、単相交流電流を流す単相交流部（４１）が前記第１交流端子及び前記第４交流端子に接続可能なように構成された電力変換装置（１０）に適用されるプログラムにおいて、
前記電力変換装置は、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
第４上アームスイッチ（Ｓ４Ｈ）及び第４下アームスイッチ（Ｓ４Ｌ）と、
前記第１，第２，第３上アームスイッチの高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路（ＬＨ）と、
前記第１，第２，第３下アームスイッチの低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路（ＬＬ）と、
前記高電位側経路及び前記低電位側経路を接続する直流側蓄電部（５０）と、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（５１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（５２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（５３）と、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（６１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（６２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（６３）と、
補償用蓄電部（７０）と、
接続経路（５４）と、
前記接続経路に設けられた単相充電スイッチ（５５）と、
補償用スイッチ（７１）と、
バイパススイッチ（８０）と、
を備え、
前記第４上アームスイッチの高電位側端子は、前記高電位側経路に接続されており、
前記第４下アームスイッチの低電位側端子は、前記低電位側経路に接続されており、
前記接続経路は、前記第４上アームスイッチ及び前記第４下アームスイッチの接続点と前記第４交流端子とを接続し、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分には、前記補償用スイッチを介して前記補償用蓄電部の第１端が接続されており、
前記補償用蓄電部の第２端には、前記低電位側経路又は前記高電位側経路が接続されており、
前記低電位側経路及び前記高電位側経路のうち前記補償用蓄電部が接続されていない方の経路と、前記補償用蓄電部及び前記補償用スイッチの接続点とが前記バイパススイッチにより接続されており、
前記コンピュータに、
前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が接続されていると判定した場合、前記単相充電スイッチ及び前記補償用スイッチをオンするとともに、前記バイパススイッチをオフする処理と、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部接続されていると判定した場合、前記単相充電スイッチ及び前記補償用スイッチをオフするとともに、前記バイパススイッチをオンする処理と、
を実行させる、プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているように、３相交流電源及び単相交流電源の双方に対応した電力変換装置が知られている。この電力変換装置は、３相それぞれに対応して設けられた上，下アームスイッチを備えている。各相の上アームスイッチの高電位側端子は、高電位側直流端子に接続され、各相の下アームスイッチの低電位側端子は、低電位側直流端子に接続されている。高電位側経路及び低電位側経路は直流側コンデンサによって接続されている。
【０００３】
電力変換装置は、各相に対応して設けられたインダクタと、１相に対応して設けられた補償用コンデンサ及び切替スイッチとを備えている。切替スイッチの操作により、補償用コンデンサは、１相分のインダクタ及び下アームスイッチの直列接続体に並列接続されたり、この直列接続体から切り離されたりする。
【０００４】
入力側となる交流端子に単相交流電源が電気的に接続される場合、インダクタ及び下アームスイッチの直列接続体に補償用コンデンサが並列接続されるように切替スイッチが操作される。この操作状態において、補償用コンデンサが接続された相の上，下アームスイッチのスイッチング制御が行われる。その結果、交流端子から入力された交流電力を直流電力に変換して直流端子から出力する場合において、直流端子から出力される直流電力の脈動を低減できる。これにより、直流側コンデンサの静電容量を低減でき、直流側コンデンサの小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第８５０３２０８明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
交流端子に３相交流電源が電気的に接続される場合、インダクタ及び下アームスイッチの直列接続体から補償用コンデンサが切り離されるように切替スイッチが操作される。この場合、直流電力の脈動を低減するために補償用コンデンサを用いることができなくなる。その結果、直流側コンデンサの静電容量を大きくする必要が生じ、電力変換装置の体格が増加し得る。
【０００７】
本発明は、電力変換装置の体格増加の抑制を図ることを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数相の交流端子と、
高電位側直流端子及び低電位側直流端子と、
を備え、
複数相の交流電流を流す複数相交流部（例えば、３相交流電源又は３相交流負荷）又は単相交流電流を流す単相交流部（例えば、単相交流電源又は単相交流負荷）が前記交流端子に接続可能に構成された電力変換装置において、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチと、
各相の前記上アームスイッチの高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路と、
各相の前記下アームスイッチの低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路と、
前記高電位側経路及び前記低電位側経路を接続する直流側蓄電部と、
各相に対応して設けられ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点と前記交流端子とを接続する電気経路と、
各相の前記電気経路に設けられたインダクタと、
前記交流端子に前記単相交流部が接続されている場合において、前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子から出力される直流電流の脈動を低減する補償用蓄電部と、
前記直流側蓄電部に対する前記補償用蓄電部の並列接続の有無を切り替えるバイパススイッチと、
を備える。
【０００９】
本発明は、直流側蓄電部に対する補償用蓄電部の並列接続の有無を切り替えるバイパススイッチを備えている。交流端子に複数相交流部が接続されている場合において、直流側蓄電部に対して補償用蓄電部が並列接続されるようにバイパススイッチが操作される。このため、交流端子に単相交流部が接続されている場合に直流電力の脈動を低減するための補償用蓄電部を平滑コンデンサとして用いることができる。その結果、直流側蓄電部の静電容量の増加を抑制することができ、ひいては電力変換装置の体格増加の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係る車載充電器の全体構成図。
第１，第２ＤＣＤＣコンバータの一例を示す図。
蓄電池の充放電制御の手順を示すフローチャート。
３相充放電時における車載充電器を示す図。
単相充放電時における車載充電器を示す図。
３相充電制御処理のブロック図。
３相放電制御処理のブロック図。
単相充電制御処理のブロック図。
単相放電制御処理のブロック図。
単相充電制御時における電流，電圧等の推移を示すタイムチャート。
電流アンバランスの改善効果を示すタイムチャート。
各コンデンサの体格低減効果の一例を示す図。
第２実施形態に係る蓄電池の充放電制御の手順を示すフローチャート。
第３実施形態に係る車載充電器の全体構成図。
第４実施形態に係る車載充電器の全体構成図。
蓄電池の充放電制御の手順を示すフローチャート。
第５実施形態に係る車載充電器の全体構成図。
蓄電池の充放電制御の手順を示すフローチャート。
単相充放電時における車載充電器を示す図。
３相充放電時における車載充電器を示す図。
その他の実施形態に係る車載充電器の全体構成図。
その他の実施形態に係る車載充電器の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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