特許ウォッチ

公開番号2024153382
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-29
出願番号2023067246
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】使用する部品点数を削減でき体格を小さくできるようにした電力変換器を提供する。
【解決手段】三相インバータ3は、並列接続されたN個(N≧2)のコンバータ5をマルチフェーズコンバータ6u、6v、6wごとに備える。モータ制御部11は、指令値に応じた制御情報を出力する。パルス制御部12は、モータ制御部11の制御情報に基づいて三相インバータ3のN個のコンバータ5u1…5un、5v1…5vn、5w1…5wnを駆動するパルス信号を出力する。三相インバータ3は、N個未満のコンバータ用の平滑コンデンサCを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
並列接続されたＮ個（Ｎ≧２）のコンバータをマルチフェーズコンバータごとに備えた電力変換部（３）と、
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、
前記電力変換部は、Ｎ個未満のコンバータ用の平滑コンデンサ（Ｃ）を備えて構成される電力変換器。
続きを表示（約 1,200 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、
前記コンバータの電流がゼロとなったことを検出するゼロ電流検出部（２２）と、
前記コンバータが電流境界モードで動作するパルス信号についてのオン時間、周期、及び、多重の各パルス信号の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演算部（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）及び前記平滑コンデンサ（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。
TIFF
2024153382000005.tif
39
48
TIFF
2024153382000006.tif
43
48
【請求項４】
前記平滑コンデンサは、複数のコンバータのうち駆動タイミングが最も離れた２つのコンバータの間で共用して構成される請求項１記載の電力変換器。
【請求項５】
前記平滑コンデンサを含んだ複数の電流ループにおいて互いに同等レベルとなる寄生成分を備えるように平滑コンデンサが物理的に配置されている請求項１記載の電力変換器。
【請求項６】
前記電力変換部は、Ｎ／２個の平滑コンデンサを備え、
整数ｍが１からＮの間で規定されるｍ多重目のコンバータを順に動作させるときに、
前記平滑コンデンサは、前記ｍ多重目のコンバータと（ｍ＋Ｎ／２）多重目のコンバータとで共用されている請求項４又は５記載の電力変換器。
【請求項７】
前記コンバータは、降圧型、昇圧型又は昇降圧型で構成されている請求項１記載の電力変換器。
【請求項８】
前記コンバータは、非絶縁型又は絶縁型で構成されている請求項１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 1,700 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、平滑コンデンサは、各コンバータ一多重毎に配置されるため体格が大きくなり、部品点数が多くなるといった問題がある。
【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】
本開示の目的は、使用する部品点数を削減でき体格を小さく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記載の発明によれば、電力変換部が並列接続されたＮ個（Ｎ≧２）のコンバータをマルチフェーズコンバータごとに備える。モータ制御部は、指令値に応じた制御情報を出力する。パルス制御部は、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。電力変換部は、Ｎ個未満のコンバータ用の平滑コンデンサを備える。これにより、平滑コンデンサをマルチフェーズコンバータ毎にＮ個用意する必要がなくなり、部品点数を削減でき体格を抑制できる。
【０００７】
請求項４記載の発明のように、駆動タイミングが最も離れたコンバータ同士の平滑コンデンサを共用化することで、コンバータの並列接続、位相差駆動による出力電流リプル低減の効果を極力維持できる。また駆動タイミングの最も離れたコンバータ同士の平滑コンデンサを共用化することで、使用する平滑コンデンサの容量値を低減できるようになり、部品点数、体格を最小にできる。
【０００８】
請求項６記載の発明のように、ｍ多重目と（ｍ＋Ｎ／２）多重目の平滑コンデンサを共用化することで、駆動タイミングが最も離れたコンバータに接続される平滑コンデンサを共用化でき、部品点数を削減して体格を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
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実施形態のコンバータにおける平滑コンデンサの共用方法の説明図その１
第１実施形態のコンバータにおける平滑コンデンサの共用方法の説明図その２
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
比較例における入力部電荷の変化を概略的に示すタイムチャート
比較例における平滑コンデンサの構成例を模式的に示す電気的構成図
変形例のコンバータにおいて平滑コンデンサの共用方法の説明図
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】
【００１０】
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。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許