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公開番号2024147977
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-17
出願番号2023060785
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 3/155 20060101AFI20241009BHJP(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。電流量補間パルス演算部24は、前記指令値に応じて、コンバータ5が出力する電流量の誤差を調整するため、出力する電流と逆極性の電流を出力するように電流量補間パルスを生成する。
【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と、を備え、
前記指令値に応じて、前記コンバータが出力する電流量の誤差を調整するため、前記出力する電流と逆極性となる電流を出力するように電流量補間パルスを生成する電流量補間パルス演算部と、を備える電力変換器。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記電流量補間パルス演算部は、
前記指令値と前記電流量との誤差に応じて、前記電流量補間パルスの要否を判断して前記パルス生成部に前記要否を指示する請求項１記載の電力変換器。
【請求項３】
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と、
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と、を備える請求項１記載の電力変換器。
【請求項４】
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についてのオン時間をＴｏｎ１、同オフ時間をＴｏｆｆ１、前記電流量補間パルスによるオン時間をＴｆｏｎ１、同オフ時間をＴｆｏｆｆ１、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についてのオン時間をＴｏｎ２、同オフ時間をＴｏｆｆ２、前記電流量補間パルスによるオン時間をＴｆｏｎ２、同オフ時間をＴｆｏｆｆ２、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、同負側のピーク電流の絶対値をＩＬｎとすると、
前記パルス生成部は、前記電流量補間パルスが必要である際に、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
Ｔｆｏｎ１＝ＩＬｎ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔｆｏｆｆ１＝ＩＬｎ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔ１＝Ｔｏｎ１＋Ｔｏｆｆ１＋Ｔｆｏｎ１＋Ｔｆｏｆｆ１
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）
Ｔｆｏｎ２＝ＩＬｎ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔｆｏｆｆ２＝ＩＬｎ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔ２＝Ｔｏｎ２＋Ｔｏｆｆ２＋Ｔｆｏｎ２＋Ｔｆｏｆｆ２
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５】
前記パルス生成部は、前記電流量補間パルスが不要である際に、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
Ｔ１＝Ｔｏｎ１＋Ｔｏｆｆ１
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
Ｔ２＝Ｔｏｎ２＋Ｔｏｆｆ２
で駆動するように多重パルス信号を生成する請求項４記載の電力変換器。
【請求項６】
前記電流量補間パルス演算部は、前記誤差の大きさに応じて、生成した電流量補間パルスを付与するコンバータの数を変化させる請求項１から５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 1,600 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、制御部（１１）は、入力される指令値に応じた制御情報を出力し、パルス生成部（１２）は、その制御情報に基づいて、並列接続された２以上の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。電流量補間パルス演算部（２４）は、前記指令値に応じて、コンバータが出力する電流量の誤差を調整するため、出力する電流と逆極性となる電流を出力するように電流量補間パルスを生成する。各コンバータが出力する電流と逆極性となる電流を出力すると、それらの電流を合成した電流の絶対値も低下する。したがって、多重パルス信号のパルス幅を狭めずとも、微小な電流を出力することが可能になる。
【０００８】
請求項２記載の電力変換回路によれば、電流量補間パルス演算部は、前記指令値と前記電流量との誤差に応じて電流量補間パルスの要否を判断し、パルス生成部に要否を指示する。これにより、指令値がある程度大きな値であり、出力する電流の値もある程度大きい際には、電流量補間パルスを不要としてコンバータを電流境界モードにより制御できる。
【０００９】
請求項３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。パルス演算部は、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。
【００１０】
請求項４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、電流量補間パルスを含む多重パルス信号を、具体的に（１）式及び（２）式に従って生成できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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