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公開番号2024095233
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-10
出願番号2022212365
出願日2022-12-28
発明の名称チョッパ型双方向ACDCコンバータ
出願人個人
代理人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20240703BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高電圧バッテリと家庭用ネットワークとの間の双方向電力伝送を行う簡素な回路構成の双方向ACDCコンバータをを提供する。
【解決手段】チョッパ型双方向ACDCコンバータは、直流電圧がバッテリ9から印加される左レグ10L及び右レグ10RからなるHブリッジ10を含む。左レグ及び右レグは、直列接続されたリアクトル5及び交流電源を通じて互いに接続される交流端子10A、10Bをもつ。Hブリッジは、昇圧コンバータモード及び降圧インバータモードをもつ。昇圧コンバータモードは、単相交流電圧を高電圧の直流電圧に変換する。降圧インバータモードは、直流電圧を低電圧の単相交流電圧に変換する。昇圧コンバータモード及び降圧インバータモードはそれぞれ、ポジティブモード及びネガティブモードをもつ。ポジティブモードは単相交流電圧の正半波期間に実施され、ネガティブモードは単相交流電圧の負半波期間に実施される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
所定の単相交流電圧をもつ交流電源と、この単相交流電圧よりも高い直流電圧をもつ直流電源との間で双方向の電力移動を行うチョッパ型双方向ACDCコンバータにおいて、
２つのレグをもつHブリッジと、前記交流電源と直列接続されるリアクトルと、前記Hブリッジを制御するコントローラとを備え、
前記２つのレグはそれぞれ、直列接続された上アームスイッチ及び下アームスイッチの接続点を有し、
前記２つの接続点は、直列接続された前記リアクトル及び前記交流電源を通じて接続され、
前記直流電源は、前記各レグに前記直流電圧を印加し、
前記コントローラは、２つの前記下アームスイッチをスイッチングすることにより前記Hブリッジ及び前記リアクトルを昇圧チョッパとして動作させる昇圧コンバータモードをもち、かつ、
前記コントローラは、２つの前記上アームスイッチをスイッチングすることにより前記Hブリッジ及び前記リアクトルを降圧チョッパとして動作させる降圧インバータモードをもつことを特徴とするチョッパ型双方向ACDCコンバータ。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
前記昇圧コンバータモード及び前記降圧インバータモードはそれぞれ、ポジティブモードを前記単相交流電圧の正半波期間に実施し、
前記昇圧コンバータモード及び前記降圧インバータモードはそれぞれ、ネガテブ゛モードを前記単相交流電圧の負半波期間に実施し、
前記２つの下アームスイッチの一方は、前記昇圧コンバータモードの前記ポジティブモードにおいてスイッチングされ、
前記２つの下アームスイッチの他方は、前記昇圧コンバータモードの前記ネガティブ゛モードにおいてスイッチングされ、
前記２つの上アームスイッチの一方は、前記降圧インバータモードの前記ポジティブモードにおいてスイッチングされ、
前記２つの上アームスイッチの他方は、前記降圧インバータモードの前記ネガティブ゛モードにおいてスイッチングされる請求項１記載のチョッパ型双方向ACDCコンバータ。
【請求項３】
前記Hブリッジの前記２つの接続点は、直列接続された単相変圧器の一次コイル及び前記リアクトルを通じて互いに接続され、
前記変圧器の二次コイルは、前記交流電源に接続される請求項１記載のチョッパ型双方向ACDCコンバータ。
【請求項４】
前記直流電源は電気自動車のバッテリからなり、前記交流電源は単相グリッドに接続された家庭用ネットワークからなる請求項１記載のチョッパ型双方向ACDCコンバータ。
【請求項５】
前記Hブリッジは、３相モータ駆動用の３相インバータからなり、
前記３相インバータは、３つの単相インバータからなる請求項４記載のチョッパ型双方向ACDCコンバータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョッパ型双方向ACDCコンバータに関し、特に電気自動車と家庭用ネットワークとの間の双方向の電力移動を実現するためのチョッパ型双方向ACDCコンバータに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
家庭用ネットワークのために電気自動車の強力なバッテリを利用する双方向送電技術が望まれている。言い換えれば、交流電力供給機能及び直流電力供給機能の両方をもつ双方向ACDCコンバータが要求されている。交流電力供給機能は、電気自動車から家庭用ネットワークに電力を供給する。直流電力供給機能は、家庭用ネットワークから電気自動車に電力を供給する。
【０００３】
しかし、電気自動車用バッテリは家庭用ネットワークの単相グリッド電圧よりも高電圧である。このため、チョッパ型双方向ACDCコンバータは、電圧形式及び電圧振幅の両方を双方向に変換する必要がある。その結果、双方向ACDCコンバータの回路構成が複雑となるという問題があった。
【０００４】
たとえば、特許文献１の双方向ACDCコンバータは、Hブリッジ型のACDC変換部、デュアルアクティブブリッジ（DAB）型のDCDC変換部、及びこれらの変換部を制御するコントローラを備える。単相グリッドは、AC側フィルタを通じてACDC変換部に交流電圧を印加する。バッテリはDC側フィルタを通じてDCDC変換部に直流電圧を印加する。中間キャパシタがACDC変換部及びDCDC変換部を接続する一対の直流バスに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１7-７０１９３号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、高電圧バッテリと家庭用ネットワークとの間の双方向電力伝送を行う双方向ACDCコンバータを簡素な回路構成により実現することをその目的としている。
【０００７】
本発明の一つの様相によれば、たとえば電気自動車用バッテリである高電圧の直流電源は、交流電源にチョッパ型双方向ACDCコンバータを通じて双方向電力移動可能に接続される。交流電源はたとえば単相グリッドに接続される家庭用ネットワークである。このチョッパ型双方向ACDCコンバータは、直流電圧がバッテリから印加される左レグ及び右レグからなるHブリッジを含む。左レグ及び右レグはそれぞれ、リアクトルを通じて交流電源に接続される交流端子をもつ。
【０００８】
Hブリッジは、昇圧コンバータモード及び降圧インバータモードをもつ。昇圧コンバータモードは、単相交流電圧を直流電圧に変換する。降圧インバータモードは、直流電圧を単相交流電圧に変換する。昇圧コンバータモード及び降圧インバータモードはそれぞれ、ポジティブモード及びネガティブモードをもつ。ポジティブモードは単相交流電圧の正半波期間に実施され、ネガティブモードは単相交流電圧の負半波期間に実施される。
【０００９】
昇圧コンバータモードのポジティブモードにおいて、左レグ及び右レグのどちらか一方の下アームスイッチがスイッチングされる。これにより、リアクトル及び左レグ及び右レグのどちらか一方は、昇圧チョッパとして動作する。昇圧コンバータモードのネガティブモードにおいて、左レグ及び右レグのどちらか他方の下アームスイッチがスイッチングされる。これにより、リアクトル及び左レグ及び右レグのどちらか他方は、昇圧チョッパとして動作する。
【００１０】
降圧インバータモードのポジティブモードにおいて、左レグ及び右レグのどちらか一方の上アームスイッチがスイッチングされる。これにより、リアクトル及び左レグ及び右レグのどちらか一方は、降圧チョッパとして動作する。降圧インバータモードのネガティブモードにおいて、左レグ及び右レグのどちらか他方の上アームスイッチがスイッチングされる。これにより、リアクトル及び左レグ及び右レグのどちらか他方は、降圧チョッパとして動作する。
（【００１１】以降は省略されています）

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