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公開番号2024147976
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-17
出願番号2023060784
出願日2023-04-04
発明の名称電力変換器
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人サトー
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241009BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回路を改善することで微小電流に対する性能を向上させ、リップルも抑制できる電力変換回路を提供する。
【解決手段】並列接続されたn個のコンバータ5、入力される指令値に応じた制御情報を出力するモータ制御部11、及びその制御情報に基づいてn個のコンバータを駆動する多重パルス信号を生成するパルス生成部12を備える。共振調整用容量素子Ca1,Ca2は、パルス生成部12がn個のコンバータ5を電流境界モードで動作させる際に、それらのコンバータ5におけるLC共振時間を調整する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
並列接続された２以上のｎ個のコンバータ（５）と、
入力される指令値に応じた制御情報を出力する制御部（１１）と、
前記制御情報に基づいて、前記ｎ個のコンバータを駆動する多重パルス信号を生成するパルス生成部（１２，１２Ａ）と、
このパルス生成部が前記ｎ個のコンバータを電流境界モードで動作させる際に、前記ｎ個のコンバータにおけるＬＣ共振時間を調整する共振調整用容量素子（Ｃａ１，Ｃａ２，Ｃａｖ１，Ｃａｖ２）と、を備える電力変換器。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記パルス生成部は、前記コンバータを構成する各スイッチを駆動するスイッチ駆動部（２１）と、
前記コンバータが出力する電流の値がゼロになったことを検出するゼロ電流検出部（２２）と、
前記コンバータを電流境界モードで動作させるための前記各スイッチのオン時間と、オンオフの周期と、各オンタイミング間の位相差と、共振時間補正値とを算出することで、前記スイッチ駆動部に出力する多重パルス信号を生成するパルス演算部（２３，２３Ａ）と、を備える請求項１記載の電力変換器。
【請求項３】
前記コンバータに入力される電圧をＶｉｎ、前記コンバータが出力する電圧をＶｏｕｔとし、
前記コンバータを構成する上アームスイッチ（ＳＷ１）についてのオン時間をＴｏｎ１、オフ時間をＴｏｆｆ１、オンオフの周期をＴ１、前記各オンタイミング間の位相差をＴｄ１とし、
前記コンバータを構成する下アームスイッチ（ＳＷ２）についてのオン時間をＴｏｎ２、オフ時間をＴｏｆｆ２、オンオフの周期をＴ２、前記各オンタイミング間の位相差をＴｄ２とし、
前記コンバータが備えるインダクタのインダクタンスをＬ、前記インダクタに流れるピーク電流をＩＬｐ、共振時間補正値をＴｃｎとすると、
前記パルス生成部は、前記指令値が正の値であれば、前記コンバータを構成する上アームスイッチを
Ｔｏｎ１＝ＩＬｐ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔｏｆｆ１＝ＩＬｐ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔ１＝Ｔｏｎ１＋Ｔｏｆｆ１＋Ｔｃｎ
Ｔｄ１＝Ｔ１／ｎ …（１）
で駆動するように多重パルス信号を生成し、
前記指令値が負の値であれば、前記コンバータを構成する下アームスイッチを
Ｔｏｎ２＝ＩＬｐ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔｏｆｆ２＝ＩＬｐ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔ２＝Ｔｏｎ２＋Ｔｏｆｆ２＋Ｔｃｎ
Ｔｄ２＝Ｔ２／ｎ …（２）
で駆動するように多重パルス信号を生成する請求項２記載の電力変換器。
【請求項４】
前記共振調整用容量素子（Ｃａｖ１，Ｃａｖ２）は、容量が変更可能な素子であり、
前記指令値に応じて、前記共振調整用容量素子の容量を変更する調整用容量変更部（４２）を備える請求項１記載の電力変換器。
【請求項５】
前記共振調整用容量素子は、容量変化に温度特性を有している素子である請求項１から４の何れか一項に記載の電力変換器。
【請求項６】
前記共振調整用容量素子は、容量変化に当該素子の両端に印加される電圧への依存性を有している素子である請求項１から４の何れか一項に記載の電力変換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列接続された複数個のコンバータを有してなる電力変換器に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ハイブリッド車の動力発生装置が提案されている。この動力発生装置は、永久磁石同期モータの各相にマルチフェーズコンバータを並列に接続している。各マルチフェーズコンバータが、それぞれ位相を変化させながら駆動することで正弦波状の電圧を出力しており、これにより出力電流リップルを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－２１９２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の構成では、コンバータを並列に接続する数が多いほど出力電流リップルを低減できるが、電流指令値が小さい場合には周期が短くなることでコンバータを駆動するパルス幅が短くなり、マイコンにおける処理の制御分解能が不足してパルスを正常に出力できなくなるおそれがある。より詳細に言えば、周期が短くなると、パルス制御におけるキャリア信号の三角波が高周波化する。
【０００５】
マイコンにより制御する場合、出力可能な最小パルス幅は割込み等の制御分解能で決定される。微小電流によって例えば正弦波等の直流以外の波形を生成しようとすると、分解能の限界で近似されるため、目標とは異なる電流波形になったり波形にリップルが生じる。このようにパルスを正常に出力できなくなると、電流の波形に歪みが発生してノイズや騒音が増加してしまう。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路を改善することで微小電流に対する性能を向上させ、リップルも抑制できる電力変換回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の電力変換回路によれば、並列接続された２以上のｎ個のコンバータ（５）、入力される指令値に応じた制御情報を出力する制御部（１１）、及びその制御情報に基づいてｎ個のコンバータを駆動する多重パルス信号を生成するパルス生成部（１２，１２Ａ）を備える。共振調整用容量素子（Ｃａ１，Ｃａ２，Ｃａｖ１，Ｃａｖ２）は、パルス生成部がｎ個のコンバータを電流境界モードで動作させる際に、それらのコンバータにおけるＬＣ共振時間を調整する。
【０００８】
このように構成すれば、電流の指令値がある程度小さくなった際には、共振電流の極性を、共振調整用容量素子の容量分だけ共振電流とは逆極性に引き込むことが可能になる。そして、共振電流の極性を共振電流とは逆極性に引き込んだ分だけ、ｎ個のコンバータが出力する電流を合成した波形の振幅を低下させることができる。したがって、多重パルス信号の周期を一定の下限より短くせずとも、微小な電流を出力することが可能になる。
【０００９】
請求項２記載の電力変換回路によれば、パルス生成部のスイッチ駆動部（２１）は、コンバータを構成する各スイッチを駆動し、ゼロ電流検出部（２２）は、コンバータが出力する電流の値がゼロになったことを検出する。パルス演算部（２３，２３Ａ）は、コンバータを電流境界モードで動作させるための各スイッチのオン時間と、オンオフの周期と、各オンタイミング間の位相差と、共振時間補正値とを算出することで、スイッチ駆動部に出力する多重パルス信号を生成する。これにより、共振調整用容量素子の容量を考慮して、コンバータを電流境界モードで動作させることができる。
【００１０】
請求項３記載の電力変換回路によれば、パルス生成部は、指令値が正の値であれば、コンバータを構成する上アームスイッチ（ＳＷ１）を（１）式により駆動するように多重パルス信号を生成し、指令値が負の値であれば、コンバータを構成する下アームスイッチ（ＳＷ２）を（２）式により駆動するように多重パルス信号を生成する。このように、共振調整用容量素子の容量を考慮した多重パルス信号を、具体的に（１）式及び（２）式に従って生成できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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