特許ウォッチ

公開番号2024092834
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-08
出願番号2022209023
出願日2022-12-26
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 3/28 20060101AFI20240701BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】インダクタンスの推定精度の低下を抑制できる電力変換装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】電力変換装置100は、第1,第2,第3フルブリッジ回路10,20,30と、第1,第2トランス60,70と、制御装置110とを備えている。制御装置110は、例えば、第1,第2フルブリッジ回路10,20のスイッチング制御により、第1トランス60を介して第1フルブリッジ回路10と第2フルブリッジ回路20との間で電力を伝達する電力伝達処理を行う。また、制御装置110は、第1,第2トランス60,70の励磁インダクタンスの推定処理を行う。推定処理において用いられるテスト電圧の基本波成分の周波数は、電力伝達処理において第1,第2トランス60,70に出力される電圧の基本波成分の周波数よりも低い周波数に設定されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１外部端子（ＣＨ１，ＣＬ１）に接続されたブリッジ回路である第１回路（１０）と、
第２外部端子（ＣＨ２，ＣＬ２）に接続されたブリッジ回路である第２回路（２０）と、
前記第１回路の第１交流端子（ＣＡ１，ＣＢ１）及び前記第２回路の第２交流端子（ＣＡ２，ＣＢ２）を接続する第１インダクタンス要素（６０）と、
前記第１インダクタンス要素に接続された共振キャパシタ（６３）と、
前記第２交流端子に接続された第２インダクタンス要素（７０，７１）と、
制御部（１１０）と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１回路及び前記第２回路の少なくとも一方のスイッチング制御により、前記第１インダクタンス要素を介して前記第１外部端子及び前記第２外部端子の間で電力を伝達する電力伝達処理と、
前記第１インダクタンス要素及び前記第２インダクタンス要素の一方である対象要素にテスト電圧を出力することにより、前記対象要素のインダクタンスを推定する推定処理と、
を行い、
前記テスト電圧の基本波成分の周波数は、前記電力伝達処理において前記対象要素に出力される電圧の基本波成分の周波数よりも低い周波数に設定されている、電力変換装置（１００，２００，３００）。
続きを表示（約 3,800 文字）【請求項２】
第３外部端子（ＣＨ３，ＣＬ３）に接続されたブリッジ回路である第３回路（３０）を備え、
前記第１交流端子に接続された第１コイル（６１）、及び前記第２交流端子に接続された第２コイル（６２）を有する第１トランス（６０）が前記第１インダクタンス要素として備えられ、
前記共振キャパシタは、前記第１コイル又は前記第２コイルに直列接続された第１共振キャパシタであり、
前記第２交流端子に接続された第３コイル（７１）、及び前記第３回路の第３交流端子（ＣＡ３，ＣＢ３）に接続された第４コイル（７２）を有する第２トランス（７０）が前記第２インダクタンス要素として備えられ、
前記第３コイル又は前記第４コイルに直列接続された第２共振キャパシタ（６４）を備え、
前記電力伝達処理は、前記第１回路、前記第２回路及び前記第３回路のうち少なくとも１つのスイッチング制御により、前記第１外部端子、前記第２外部端子及び前記第３外部端子のうち少なくとも２つの間で電力を伝達する処理であり、
前記制御部は、
前記第２外部端子から前記第２回路を介して前記第３コイルに至るまでの電流流通経路のうち、前記第２交流端子よりも前記第２外部端子の側の経路に流れる電流である推定用電流を取得し、
前記推定処理において、前記第２回路のスイッチング制御により前記第２交流端子からテスト電圧を出力する場合、前記テスト電圧と、取得した前記推定用電流とに基づいて、前記第２トランスの励磁インダクタンスを推定し、
前記テスト電圧の基本波成分の周波数は、前記電力伝達処理において前記第２交流端子から出力される電圧の基本波成分の周波数よりも低い周波数に設定されている、請求項１に記載の電力変換装置（１００）。
【請求項３】
前記推定用電流は、第２推定用電流であり、
前記第１共振キャパシタは、前記第２コイルに直列接続されており、
前記制御部は、
前記第１外部端子から前記第１回路を介して前記第１コイルに至るまでの電流流通経路のうち、前記第１交流端子よりも前記第１外部端子の側の経路に流れる電流である第１推定用電流を取得し、
前記推定処理において、前記第１回路のスイッチング制御により前記第１交流端子から前記テスト電圧を出力する場合、前記テスト電圧と、前記第１推定用電流とに基づいて、前記第１トランスの励磁インダクタンスを推定する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
第１外部端子（ＣＨ１，ＣＬ１）に接続されたブリッジ回路である第１回路（１０）と、
第２外部端子（ＣＨ２，ＣＬ２）に接続されたブリッジ回路である第２回路（２０）と、
第３外部端子（ＣＨ３，ＣＬ３）に接続されたブリッジ回路である第３回路（３０）と、
前記第１回路の第１交流端子（ＣＡ１，ＣＢ１）に接続された第１コイル（６１）、及び前記第２回路の第２交流端子（ＣＡ２，ＣＢ２）に接続された第２コイル（６２）を有する第１トランス（６０）と、
前記第２コイルに直列接続された第１共振キャパシタ（６３）と、
前記第２交流端子に接続された第３コイル（７１）、及び前記第３回路の第３交流端子（ＣＡ３，ＣＢ３）に接続された第４コイル（７２）を有する第２トランス（７０）と、
前記第３コイル又は前記第４コイルに直列接続された第２共振キャパシタ（６４）と、
制御部（１１０）と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１回路、前記第２回路及び前記第３回路のうち少なくとも１つのスイッチング制御により、前記第１外部端子、前記第２外部端子及び前記第３外部端子のうち少なくとも２つの間で電力を伝達する電力伝達処理と、
前記第１トランスの励磁インダクタンスを推定する推定処理と、
を行い、
前記第１外部端子から前記第１回路を介して前記第１コイルに至るまでの電流流通経路のうち、前記第１交流端子よりも前記第１外部端子の側の経路に流れる電流である推定用電流を取得し、
前記推定処理において、前記第１回路のスイッチング制御により前記第１交流端子からテスト電圧を出力する場合、前記テスト電圧と、前記推定用電流とに基づいて、前記第１トランスの励磁インダクタンスを推定し、
前記テスト電圧の基本波成分の周波数は、前記電力伝達処理において前記第１交流端子から出力される電圧の基本波成分の周波数よりも低い周波数に設定されている、電力変換装置（１００）。
【請求項５】
前記第１交流端子に接続された第１コイル（６１）、及び前記第２交流端子に接続された第２コイル（６２）を有するトランス（６０）が前記第１インダクタンス要素として備えられ、
前記共振キャパシタは、前記第２コイルに直列接続されており、
前記第２交流端子に接続された第３コイル（７１）が前記第２インダクタンス要素として備えられ、
前記電力伝達処理は、前記第１回路及び前記第２回路のうち少なくとも１つのスイッチング制御により、前記第１外部端子及び前記第２外部端子の間で電力を伝達する処理であり、
前記制御部は、前記推定処理において、前記第１回路のスイッチング制御により前記第１交流端子からテスト電圧を出力する場合、前記テスト電圧と、前記第１コイルに流れる電流である推定用電流とに基づいて、前記トランスの励磁インダクタンスを推定し、
前記テスト電圧の基本波成分の周波数は、前記電力伝達処理において前記第１交流端子から出力される電圧の基本波成分の周波数よりも低い周波数に設定されている、請求項１に記載の電力変換装置（２００）。
【請求項６】
前記第２トランスの励磁インダクタンスを推定する場合における前記テスト電圧の基本波成分の周波数は、前記第２トランスの励磁インダクタンスから定まるインピーダンスが、前記第１共振キャパシタ及び前記第２共振キャパシタのインピーダンスよりも小さくなる周波数に設定されている、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第２トランスの励磁インダクタンスを推定する場合における前記テスト電圧の基本波成分の周波数は、前記第２トランスの励磁インダクタンスから定まるインピーダンスが、前記第１共振キャパシタ及び前記第２共振キャパシタのインピーダンスの１／３以下となる周波数に設定されている、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第１トランスの励磁インダクタンスを推定する場合における前記テスト電圧の基本波成分の周波数は、前記第１トランスの励磁インダクタンスから定まるインピーダンスが、前記第１共振キャパシタのインピーダンスよりも小さくなる周波数に設定されている、請求項３又は４に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第１トランスの励磁インダクタンスを推定する場合における前記テスト電圧の基本波成分の周波数は、前記第１トランスの励磁インダクタンスから定まるインピーダンスが、前記第１共振キャパシタのインピーダンスの１／３以下となる周波数に設定されている、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
第１外部端子（ＣＨ１，ＣＬ１）に接続されたブリッジ回路である第１回路（１０）と、
第２外部端子（ＣＨ２，ＣＬ２）に接続されたブリッジ回路である第２回路（２０）と、
第３外部端子（ＣＨ３，ＣＬ３）に接続されたブリッジ回路である第３回路（３０）と、
前記第１回路の第１交流端子（ＣＡ１，ＣＢ１）に接続された第１コイル（６１）、及び前記第２回路の第２交流端子（ＣＡ２，ＣＢ２）に接続された第２コイル（６２）を有する第１トランス（６０）と、
前記第１コイル又は前記第２コイルに直列接続された第１共振キャパシタ（６３）と、
前記第２交流端子に接続された第３コイル（７１）、及び前記第３回路の第３交流端子（ＣＡ３，ＣＢ３）に接続された第４コイル（７２）を有する第２トランス（７０）と、
前記第３コイル又は前記第４コイルに直列接続された第２共振キャパシタ（６４）と、
制御部（１１０）と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２外部端子から前記第２回路を介して前記第２コイルに至るまでの電流流通経路のうち、前記第２交流端子よりも前記第２外部端子の側の経路に流れる電流である推定用電流を取得し、
前記第２回路のスイッチング制御により前記第２交流端子からテスト電圧を出力する場合、前記テスト電圧と、前記推定用電流とに基づいて、前記第２トランスの励磁インダクタンスを推定する推定処理を行い、
前記第２トランスの励磁インダクタンスを推定する場合における前記テスト電圧の基本波成分の周波数は、前記第２トランスの励磁インダクタンスから定まるインピーダンスが、前記第１共振キャパシタ及び前記第２共振キャパシタのインピーダンスよりも小さくなる周波数に設定されている、電力変換装置（１００）。
（【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 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置として、第１外部端子に接続されたブリッジ回路である第１回路と、第２外部端子に接続されたブリッジ回路である第２回路と、第１回路の第１交流端子及び第２回路の第２交流端子を接続するトランスとを備えるものが知られている。この電力変換装置を具体化したものとして、例えば特許文献１には、マルチポート式のコンバータが記載されている。特許文献１に記載の電力変換装置は、トランスのインダクタンスの推定処理が可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－８５７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力変換装置としては、特許文献１に記載された装置以外にも、ＬＣ共振を利用してスイッチング損失を低減可能なものがある。詳しくは、電力変換装置は、第１回路の第１交流端子及び第２回路の第２交流端子を接続する第１インダクタンス要素と、第１インダクタンス要素に接続されたキャパシタと、第２交流端子に接続された第２インダクタンス要素とを備えている。この電力変換装置において、第１，第２インダクタンス要素の少なくとも一方である対象要素のインダクタンスを推定する場合において、対象要素にテスト電圧を出力する。テスト電圧の周波数が適正に設定されていない場合、対象要素のインダクタンスの推定精度が低下し得る。
【０００５】
本発明は、インダクタンスの推定精度の低下を抑制できる電力変換装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１外部端子に接続されたブリッジ回路である第１回路と、
第２外部端子に接続されたブリッジ回路である第２回路と、
前記第１回路の第１交流端子及び前記第２回路の第２交流端子を接続する第１インダクタンス要素と、
前記第１インダクタンス要素に接続された共振キャパシタと、
前記第２交流端子に接続された第２インダクタンス要素と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１回路及び前記第２回路の少なくとも一方のスイッチング制御により、前記第１インダクタンス要素を介して前記第１外部端子及び前記第２外部端子の間で電力を伝達する電力伝達処理と、
前記第１インダクタンス要素及び前記第２インダクタンス要素の一方である対象要素にテスト電圧を出力することにより、前記対象要素のインダクタンスを推定する推定処理と、
を行い、
前記テスト電圧の基本波成分の周波数は、前記電力伝達処理において前記対象要素に出力される電圧の基本波成分の周波数よりも低い周波数に設定されている。
【０００７】
共振キャパシタのインピーダンスは、周波数が低いほど大きくなる傾向がある。一方、インダクタンス要素のインピーダンスは、周波数が低いほど小さくなる傾向がある。このため、第１，第２インダクタンス要素の一方である対象要素に出力するテスト電圧の基本波成分の周波数を、第１，第２インダクタンス要素のうち対象要素ではないインダクタンス要素に電流を極力流さないような低い周波数に設定することにより、対象要素のインダクタンスの推定精度の低下を抑制できると考えられる。
【０００８】
この点、本発明では、テスト電圧の基本波成分の周波数は、電力伝達処理において対象要素に出力される電圧の基本波成分の周波数よりも低い周波数に設定されている。これにより、推定処理において、第１，第２インダクタンス要素のうち対象要素ではないインダクタンス要素に電流を極力流さないような低い周波数を有するテスト電圧を出力することができる。その結果、対象要素のインダクタンスの推定精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態に係る電力変換装置の全体構成図。
第１トランスの励磁インダクタンスの推定処理における回路状態を示す図。
テスト電圧等の推移を示すタイムチャート。
第２トランスの励磁インダクタンスの推定処理における回路状態を示す図。
共振キャパシタ及び励磁インダクタンスのインピーダンス周波数特性を示す図。
第１，第２閉ループ回路のインピーダンス周波数特性を示す図。
励磁インダクタンスの推定処理の手順を示すフローチャート。
推定精度の向上効果の計算結果を示す図。
第２実施形態に係る電力変換装置の全体構成図。
励磁インダクタンスの推定処理の手順を示すフローチャート。
第３実施形態に係る電力変換装置の全体構成図。
第４実施形態に係るテスト電圧の出力態様を示す図。
テスト電圧等の推移を示すタイムチャート。
電流サンプリングタイミングの一例を示す図。
電流サンプリングタイミングの一例を示す図。
第５実施形態に係る電力変換装置の全体構成図。
第５実施形態の変形例に係る電力変換装置の全体構成図。
第５実施形態の変形例に係る電力変換装置の全体構成図。
その他の実施形態に係る電力変換装置の全体構成図。
その他の実施形態に係る電力変換装置の全体構成図。
その他の実施形態に係る電力変換装置の全体構成図。
その他の実施形態に係る電力変換装置の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分及び／又は関連付けられる部分には同一の参照符号、又は百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分及び／又は関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許