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公開番号2024153381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-29
出願番号2023067245
出願日2023-04-17
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 20070101AFI20241022BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】コンバータを並列接続して位相差駆動することで出力電流リップルの低減効果を維持しつつ、指令値の絶対値が小さい場合でも、コンバータがパルスを出力する際に電流波形歪みを抑制できるようにした電力変換器を提供する。
【解決手段】並列接続された2以上のn個のコンバータはパルスを生成してモータ4に出力することでモータ4を駆動させる。パルス制御部12は、モータ制御部11により出力される制御情報に基づいて、三相コンバータ3のn個のコンバータを多重動作させる多重パルスを生成する。電流不連続動作切替部24は、指令値に応じて電流境界モード又は電流不連続動作モードに切り替えてコンバータを動作させる。
【選択図】図2
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（５ｕ１…５ｕｎ、５ｖ１…５ｖｎ、５ｗ１…５ｗｎ）を備えた電力変換部（３）と、
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）と、
前記モータ制御部の制御情報に基づいて前記電力変換部のｎ個のコンバータを駆動するパルス信号を出力するパルス制御部（１２）と、を備え、
前記パルス制御部は、
前記指令値に応じて電流境界モード又は電流不連続動作モードに切り替えて前記コンバータを動作させる電流不連続動作切替部（２４）を備える電力変換器。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記パルス制御部は、
前記電力変換部のコンバータを駆動するゲート駆動部（２１）と、
前記ゲート駆動部により駆動される前記コンバータの電流がゼロに達したことを検出するゼロ電流検出部（２２）と、
前記電流境界モード又は前記電流不連続動作モードにて前記コンバータを動作させるときのパルス信号のオン時間、周期、及び、各コンバータに印加する多重パルス信号間の位相差を算出し、前記ゲート駆動部にパルス信号を出力するパルス制御部（２３）と、
を備える請求項１記載の電力変換器。
【請求項３】
前記コンバータは、電源電圧が入力される上アームスイッチ（ＳＷ１）及び下アームスイッチ（ＳＷ２）、並びに、インダクタ（Ｌ）及びコンデンサ（Ｃ）を用いた降圧型のコンバータにより構成され、
前記電流不連続動作切替部は、前記指令値としての電流指令値の絶対値が所定値以上のときには前記電流境界モードに切り替え、
前記ゲート駆動部は、前記指令値としての電流指令値が正のとき、前記コンバータの上アームスイッチを駆動するものであり、前記パルス演算部は、前記上アームスイッチのオン時間Ｔon1及びオフ時間Ｔoff1、並びに、周期Ｔ及び前記多重パルスの間の位相差Ｔｄを、それぞれ（１－１）式～（１－４）式に基づいて設定し、
前記ゲート駆動部は、前記指令値としての電流指令値が負のとき、前記コンバータの下アームスイッチを駆動するものであり、前記パルス演算部は、前記下アームスイッチのオン時間Ｔon2及びオフ時間Ｔoff2、並びに、周期Ｔ及び前記多重パルスの間の位相差Ｔｄを、（２－１）式～（２－４）式に基づいて設定する請求項１又は２記載の電力変換器。
ここで、Ｖin：入力電圧、Ｖout：出力電圧、Ｉ
Ｌ
はインダクタ電流、Ｌ：インダクタのインダクタンス、ｎ：コンバータの多重数を示す。
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38
53
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42
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【請求項４】
前記コンバータは、電源電圧が入力される上アームスイッチ（ＳＷ１）及び下アームスイッチ（ＳＷ２）、並びに、インダクタ（Ｌ）及びコンデンサ（Ｃ）を用いた降圧型のコンバータにより構成され、
前記電流不連続動作切替部は、前記指令値としての電流指令値の絶対値が所定値未満のときには前記電流不連続動作モードに切り替え、
前記ゲート駆動部は、前記指令値としての電流指令値が正のとき、前記コンバータの上アームスイッチを駆動するものであり、前記パルス演算部は、前記上アームスイッチのオン時間Ｔon3及びオフ時間Ｔoff3を（５）式に基づいて設定し、前記オン時間及び前記オフ時間とは別に前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチを共にオフにする待機期間を設け、
前記ゲート駆動部は、前記指令値としての電流指令値が負のとき、前記コンバータの下アームスイッチを駆動するものであり、前記パルス演算部は、前記下アームスイッチのオン時間Ｔon3及びオフ時間Ｔoff3を（５）式に基づいて設定し、前記オン時間及び前記オフ時間とは別に前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチを共にオフにする待機期間を設ける請求項１又は２記載の電力変換器。
ここで、Ｖin：入力電圧、Ｉout：出力電流、Ｌ：インダクタのインダクタンス、ｎ：コンバータの多重数を示す。
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9
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【請求項５】
前記コンバータは、降圧型、昇圧型、又は昇降圧型である請求項１から４の何れか一項に記載の電力変換器。
【請求項６】
前記コンバータは、非絶縁型又は絶縁型である請求項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、電力変換器に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
この種の電力変換器としてハイブリッド車の動力発生装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の動力発生装置は、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接続すると共に、各相に接続されたマルチフェーズコンバータを並列接続している。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。
【０００３】
一般に、コンバータの並列接続数をより多くすることで出力電流リップルを低減できるが、電流指令値が小さくなると周期が短くなる。この結果、コンバータを駆動するパルス幅も短くなる。コンバータを駆動するパルス幅が短いと、コンバータはパルスを正常に出力できない虞がある。この場合、電流波形歪みを生じ、ノイズや騒音が増加する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
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】
【０００５】
本発明の目的は、コンバータを並列接続して位相差駆動することで出力電流リップルの低減効果を維持しつつ、指令値の絶対値が小さい場合でも、コンバータがパルスを出力する際に電流波形歪みを抑制できるようにした電力変換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、並列接続された２以上のｎ個のコンバータを備える電力変換部を備える。モータ制御部が、入力される指令値に応じた制御情報を出力すると、パルス制御部は、モータ制御部の制御情報に基づいて電力変換部のｎ個のコンバータを駆動するパルス信号を出力する。パルス制御部は、指令値に応じて電流境界モード又は電流不連続動作モードに切り替えてコンバータを動作させる電流不連続動作切替部を備える。
【０００７】
電流不連続動作切替部は、例えば、指令値の絶対値が所定値より大きいときに電流境界モードに切り替え、指令値の絶対値が所定値より小さいときに電流不連続動作モードに切り替えることで、コンバータはパルス幅の短縮化を抑制しつつ電流波形歪みを抑制してパルスを出力できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態における全体的な電気的構成図
第１実施形態における一相分の電気的構成図
第１実施形態におけるコンバータの制御構成図
第１実施形態における多重パルス生成処理を概略的に説明するフローチャートのその１
第１実施形態における多重パルスの生成方法の説明図
第１実施形態における多重パルス生成処理を概略的に説明するフローチャートのその２
第１実施形態における四多重の場合のコンバータの駆動電圧及び駆動電流波形
第１実施形態において四多重の電流境界モードにおけるインダクタ電流と出力電流との関係性を示す説明図のその１
第１実施形態における指令電流と動作周波数との関係性を示す説明図
第１実施形態において四多重の電流不連続動作モードにおけるインダクタ電流と出力電流との関係性を示す説明図
比較例における指令電流と動作周波数との関係性を示す説明図
第２実施形態における多重パルス生成処理を概略的に説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。複数の実施形態について同一又は類似の構成部分には同一又は類似符号を付して説明を省略することがある。
【００１０】
（第１実施形態）
第１実施形態について図１から図１１を参照しながら説明する。図１に例示したように、バッテリ２には電力変換器としての三相インバータ３が接続されている。バッテリ２は、ニッケル水素蓄電池やリチウム蓄電池などの蓄電池である。三相インバータ３にはモータ４が接続されている。モータ４は、例えば電気自動車又はハイブリッド車の車輪を駆動する動力発生装置であり、永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ）を例示している。
（【００１１】以降は省略されています）

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