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公開番号2024092387
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-08
出願番号2022208285
出願日2022-12-26
発明の名称スイッチング素子制御装置
出願人矢崎総業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20240701BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】入力電圧に関する情報を用いることなく、出力電圧が目標電圧になるように、力率改善回路を制御する。
【解決手段】力率改善回路に入力される入力電流の値である入力電流値と、前記力率改善回路から出力される出力電流の値である出力電流値と、前記出力電流値の指令値である出力電流指令値と、前記力率改善回路から出力される出力電圧の値である出力電圧値と、前記出力電圧値の目標値である目標出力電圧値と、に基づいて、前記スイッチング素子のデューティ比を算出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
力率改善回路のスイッチング素子を制御するスイッチング素子制御装置であって、
前記力率改善回路のリアクトルに入力される入力電流の値である入力電流値と、前記力率改善回路から出力される出力電流の値である出力電流値と、前記出力電流値の指令値である出力電流指令値と、前記力率改善回路から出力される出力電圧の値である出力電圧値と、前記出力電圧値の目標値である目標出力電圧値と、に基づいて、前記スイッチング素子のデューティ比を算出する、スイッチング素子制御装置。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記目標電圧値から前記出力電圧値を減算することで得られる値を第１の所定値により除算することで、正規電位差値を算出する正規電位算出部と、
前記出力電流値を出力電流指令値により除算することで、正規出力電流値を算出する正規出力電流算出部と、
前記正規電位差値に前記正規出力電流値を乗算することで、正規電力差を算出する正規電力差算出部と、
前記入力電流値を第２の所定値により除算することで、正規入力電流値を算出する正規入力電流値算出部と、
前記正規電力差を前記正規入力電力値により除算することで得られる値を１から減算することで、前記スイッチング素子のデューティ比を算出するデューティ比算出部と、を有する、請求項１に記載のスイッチング素子制御装置。
【請求項３】
前記正規電位差算出部は、前記目標電圧値に第３の定数を乗算することで得られる値から前記出力電圧値を減算することで得られる値を前記第１の所定値により除算することで、前記正規電位差値を算出する、請求項２に記載のスイッチング素子制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のスイッチング素子制御装置を有する力率改善回路であって、
前記力率改善回路のスイッチング素子は、前記算出されたデューティ比により制御される、力率改善回路。
【請求項５】
力率改善回路のスイッチング素子を制御するために、コンピュータにより実行されるスイッチング素子制御方法であって、
前記力率改善回路のリアクトルに入力される入力電流の値である入力電流値と、前記力率改善回路から出力される出力電流の値である出力電流値と、前記出力電流値の指令値である出力電流指令値と、前記力率改善回路から出力される出力電圧の値である出力電圧値と、前記出力電圧値の目標値である目標出力電圧値と、に基づいて、前記スイッチング素子のデューティ比を算出する、スイッチング素子制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載のスイッチング素子制御方法を、コンピュータに実行させるスイッチング素子制御プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載のスイッチング素子制御プログラムを記憶しているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子制御装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
力率改善回路は、入力電流の波形を正弦波にすることで、力率を改善する回路である。力率改善回路として、図６に示すように、全波整流回路ＦＲと、昇圧チョッパ回路ＢＣと、からなる昇圧チョッパ方式力率改善回路が用いられている。昇圧チョッパ方式力率改善回路では、一般的に、入力電圧に関する情報に基づいた参照入力電流波形を生成し、この参照入力電流波形が得られるようにスイッチング素子のデューティ比を算出することで、入力電力の波形を正弦波にしている。つまり、一般的に、昇圧チョッパ方式力率改善回路は、入力電圧に関する情報に基づいて、制御されている。
【０００３】
入力電圧を読み取るタイミングと、デューティ比の指令を出すタイミングと、の間には、時間差が生じる。このため、特に、入力電圧が商用電源のような振幅が大きな電圧である場合、入力電圧を読み取るタイミングでの入力電圧の値と、デューティ比の指令を出すタイミングでの入力電圧の値と、に大きな差が生じる。このため、入力電圧を読み取るタイミングと、デューティ比の指令を出すタイミングと、の時間差を考慮した上で、デューティ比を算出する必要があり、入力電圧に関する情報に基づいた制御では、デューティ比の計算が複雑になっている。
【０００４】
そこで、特許文献１には、入力電圧に関する情報を用いることなく、昇圧チョッパ方式力率改善回路を制御する方法が開示されている。特許文献１に開示された方法では、特許文献１の図５に示されているように、目標電圧値から出力電圧値を減算して得られる値（目標電圧値と出力電圧値との差）に比例する値であるＳＬＯＰＥと、入力電流値に比例する値であるＶｉｉｎと、周期ＴＳと、により、スイッチング素子がオンになる時間であるＴＯＮ、つまり、スイッチング素子のデューティ比Ｄ（Ｄ＝ＴＯＮ／ＴＳ）が決定される（Ｄ＝１－Ｖｉｉｎ／（ＴＳ・ＳＬＯＰＥ））。特許文献１に開示された方法では、入力電流値が大きいときに、デューティ比Ｄが小さくなり、入力電流値が小さいときに、デューティ比Ｄが大きくなるようにし、また、目標電圧値と出力電圧値との差が大きいときに、デューティ比が大きくなり、目標電圧値と出力電圧値との差が小さいときに、デューティ比が小さくなるようにすることで、入力電流の波形を正弦波にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第６３０７３６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された発明では、目標電圧値と出力電圧値との差が小さいときに、ＳＬＯＰＥの値が小さくなってしまい、Ｖｉｉｎ／（ＴＳ・ＳＬＯＰＥ）の値が１より大きくなってしまうことがある。このとき、デューティ比Ｄが負になってしまう。つまり、特許文献１に開示された方法は、出力電圧が目標電圧に達した後に、デューティ比Ｄを導出することができない。
【０００７】
また、特許文献１に開示された方法では、出力電圧が目標電圧より大きいとき、ＳＬＯＰＥの値が負になってしまい、デューティ比Ｄが１以上になってしまうことがある。つまり、特許文献１に開示された方法は、出力電圧が目標電圧より大きい状態に対応できない。
【０００８】
そこで、本発明は、入力電圧に関する情報を用いることなく、出力電圧が目標電圧になるように、力率改善回路を制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係るスイッチング素子制御装置は、力率改善回路のスイッチング素子を制御するスイッチング素子制御装置であって、前記力率改善回路に入力される入力電流の値である入力電流値と、前記力率改善回路から出力される出力電流の値である出力電流値と、前記出力電流値の指令値である出力電流指令値と、前記力率改善回路から出力される出力電圧の値である出力電圧値と、前記出力電圧値の目標値である目標出力電圧値と、に基づいて、前記スイッチング素子のデューティ比を算出する。
【００１０】
前記スイッチング素子制御装置は、前記目標電圧値から前記出力電圧値を減算することで得られる値を第１の所定値により除算することで、正規電位差値を算出する正規電位算出部と、前記出力電流値を出力電流指令値により除算することで、正規出力電流値を算出する正規出力電流算出部と、前記正規電位差値に前記正規出力電流値を乗算することで、正規電力差を算出する正規電力差算出部と、前記入力電流値を第２の所定値により除算することで、正規入力電流値を算出する正規入力電流値算出部と、前記正規電力差を前記正規入力電力値により除算することで得られる値を１から減算することで、前記スイッチング素子のデューティ比を算出するデューティ比算出部と、を有するようにしても良い。
（【００１１】以降は省略されています）

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