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公開番号2024092122
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-08
出願番号2022207831
出願日2022-12-26
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20240701BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】共振周波数の異常検出に用いられる複数の温度検出部のうち、一部の温度検出
器に故障が発生することによる電力変換装置自体の停止を防止する。
【解決手段】電力変換装置は、電源からの電力を所望の電圧に調整する電圧調整回路と
、電圧調整回路が出力した電力を交流電力に変換するインバータと、インダクタンス及び
キャパシタンスを有する共振回路と、インバータの交流電力を変換する高周波変圧器と、
高周波変圧器から出力された交流電力を直流電力に変換する整流器と、共振回路の温度を
検出する温度検出部と、温度が所定の温度閾値以上である場合に、共振周波数の異常であ
ると検出して、共振周波数異常時の制御を行い、かつ、共振回路の温度検出部が異常であ
る場合に、温度検出部異常時の制御を行う制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電源からの電力を所望の電圧に調整する電圧調整回路と、
前記電圧調整回路が出力した電力を交流電力に変換するインバータと、
インダクタンス及びキャパシタンスを有する共振回路と、
前記インバータの交流電力を変換する高周波変圧器と、
前記高周波変圧器から出力された交流電力を直流電力に変換する整流器と、
前記共振回路の温度を検出する２ヶ所以上の温度検出部と、
前記温度が所定の温度閾値以上である場合に、共振周波数の異常であると検出して、異
常時の制御を行い、かつ、前記共振回路の温度を検出する温度検出部の異常を検出し、温
度検出部が異常であると検出した場合に、異常箇所の温度検出部の出力を、前記共振周波
数異常検知処理から切り離す制御を行う制御部と、
を備えた電力変換装置。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記温度検出部の装置動作開始時から一定時間経過後の温度上昇値を計
算し、その温度上昇値から前記温度検出部の異常の判断を行う
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記温度検出部が検出した前記共振回路の温度と、前記共振回路とは異
なる箇所の温度を計測する温度計測部の温度を比較することで、前記温度検出部の異常の
判断を行う
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記温度検出部の装置動作開始時に、共振回路の初期温度を計測し、そ
の初期温度から、前記温度検出部の異常の判断を行う
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記温度検出部のうち１つが計測した温度と、該温度検出部以外の温度
検出部の温度の平均値を比較することで、前記温度検出部の異常の判断を行う
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記温度検出部のうち、最大温度と最小温度を比較することで、前記温
度検出部の異常の判断を行う、
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記温度検出部は、サーミスタである請求項１記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、入力直流電力を電気的に絶縁された直流電力に変換するＤＣ/Ｄ
Ｃコンバータを有する電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置は小型・軽量化を行ってきたが、さらなる小型・軽量化が求められ
ている。
これを実現するための手段の一つとして、回路の一部に共振回路を利用したソフトスイ
ッチング機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータを採用し、高周波化することで、装置内のリ
アクトル、トランスの外形・質量を低減し、電力変換装置としても小型・軽量化を図るも
のが提案されている。
一般的にこの回路方式では、共振回路を利用したソフトスイッチング（電流が小さいタ
イミングでスイッチング素子をターンオン、ターンオフ）をするため、高周波スイッチン
グであるにも関わらずスイッチング素子の損失も低く抑えることができる回路構成となっ
ている。
【０００３】
しかしながら、このような回路構成を採った場合、何らかの原因で共振回路部の共振周
波数が低下すると、スイッチング素子に電流が流れている状態でターンオフ(ハードスイ
ッチング)することになるため、損失が増大する虞があった。また共振周波数が増加した
場合には，電流振幅が増すことによって各構成部品の抵抗損失が増大する虞もある。
このような問題を解消するために、共振回路に電流検出器を設けて共振電流を検出し、
共振周波数を監視して、あらかじめ定めた領域を逸脱した際に異常を検知し、装置を停止
させるという方法が提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６０６７１３６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、上記の方法を採用するには電流検出器を設置する必要があるが、高周波の用途
では電流検出器の発熱が大きいため温度環境の厳しい用途の装置では採用が困難であると
いう課題があった。
また、高周波用電流検出器は外形が大きくなるため、装置内のスペースとのアンマッチ
やコストも増大するという新たな課題が生じていた。
さらに、上述した問題を克服したとしても、検出回路として、高速なマイコンやFPGAが
必要となるため、コストアップが生じるという課題があった。
【０００６】
そこで、共振周波数が変化することで損失が増大することに着目して、複数の箇所にサ
ーミスタを取り付け、測定された温度から共振周波数の増加を検知することで、共振周波
数の異常検出をすることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、複数のサーミスタを取り付けて、複数の箇所を個別の設定値によって温
度監視をするため、サーミスタが検出した温度が規定値を超過すると、温度異常として装
置の保護機能が働き、装置全体が停止する。そのため、複数あるサーミスタのうち1つが
故障し、過温度を誤検知すると装置全体が停止することになる。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、共振回路に複数あるサーミスタのうち1つ
が故障しても装置全体を過剰に停止させることなく、共振コンデンサの温度を監視し続け
ることができ、装置としての冗長性が向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の電力変換装置は、電源からの電力を所望の電圧に調整する電圧調整回路と、
電圧調整回路が出力した電力を交流電力に変換するインバータと、インダクタンス及びキ
ャパシタンスを有する共振回路と、インバータの交流電力を変換する高周波変圧器と、高
周波変圧器から出力された交流電力を直流電力に変換する整流器と、共振回路の温度を検
出する温度検出部と、温度が所定の温度閾値以上である場合に、共振周波数の異常である
と検出して、共振周波数異常時の制御を行い、かつ、共振回路の温度検出部の異常を検出
して、温度検出部が異常である場合に、温度検出部が異常時の制御を行う制御部と、を備
える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置の構成図である。
図２は、共振周波数の正常時におけるスイッチング素子のゲート電圧及び各部の電流との関係の説明図である。
図３は、共振周波数の異常時におけるスイッチング素子のゲート電圧及び各部の電流との関係の説明図である。
図４は、第１の共振周波数異常検知処理の処理フローチャートである。
図５は、第２の共振周波数異常検知処理の処理フローチャートである。
図６は、第３の共振周波数異常検知処理の処理フローチャートである。
図７は、第１の実施形態におけるサーミスタ異常検知処理の処理フローチャートである。
図８は、第２の実施形態におけるサーミスタ異常検知処理の処理フローチャートである。
図９は、第３の実施形態におけるサーミスタ異常検知処理の処理フローチャートである。
図１０は、第４の実施形態におけるサーミスタ異常検知処理の処理フローチャートである。
図１１は、第５の実施形態におけるサーミスタ異常検知処理の処理フローチャートである。
【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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