特許ウォッチ

公開番号2024156362
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2023070762
出願日2023-04-24
発明の名称電力変換装置、プログラム
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/06 20060101AFI20241029BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】構成部品を有効利用できる電力変換装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】電力変換装置10は、第1～第3上,下アームスイッチS1H～S3Lと、高電位側経路30Hと、低電位側経路30Lと、第1～第3経路41～43と、第1～第3インダクタ31～33と、第1直流側コンデンサ34Aと、第2直流側コンデンサ34Bと、切替スイッチ52とを備えている。切替スイッチ52は、高電位側経路30Hと低電位側経路30Lとを接続する平滑コンデンサが、各コンデンサ34A,34Bの直列接続体、又は第1直流側コンデンサ34Aとなるように切り替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数相の交流端子（Ｔａｃ１～Ｔａｃ４）と、
高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
を備え、
複数相の交流電流を流す複数相交流部（２００）又は単相交流電流を流す単相交流部（２１０）が前記交流端子に電気的に接続可能に構成された電力変換装置（１０）において、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチ（Ｓ１Ｈ～Ｓ３Ｌ）と、
各相の前記上アームスイッチの高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路（３０Ｈ）と、
各相の前記下アームスイッチの低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路（３０Ｌ）と、
各相に対応して設けられ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点と前記交流端子とを接続する電気経路（４１～４３）と、
各相の前記電気経路に設けられたインダクタ（３１～３３）と、
第１コンデンサ（３４Ａ，３４Ｃ）と、
第２コンデンサ（３４Ｂ，３４Ｄ）と、
前記高電位側経路と前記低電位側経路とを接続するコンデンサが、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの直列接続体、又は前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサのいずれかとなるように切り替える切替スイッチ（５２，５３，６２）と、
を備える、電力変換装置。
続きを表示（約 5,000 文字）【請求項２】
前記交流端子として、第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）を備え、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に、前記複数相交流部としての３相交流部が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記上，下アームスイッチとして、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
を備え、
前記電気経路として、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
を備え、
前記インダクタとして、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
を備え、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
を備え、
前記上アーム整流部の高電位側端子は、前記高電位側経路に接続されており、
前記下アーム整流部の低電位側端子は、前記低電位側経路に接続されており、
前記第１コンデンサ（３４Ａ）の第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第２コンデンサ（３４Ｂ）の第１端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５２）は、前記第１コンデンサの第２端の接続先を、前記第２コンデンサの第１端又は前記低電位側経路のいずれかに切り替える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
制御装置（１００）を備え、
前記制御装置は、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第１コンデンサの第２端の接続先を前記第２コンデンサの第１端とするように前記切替スイッチを制御する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
制御装置（１００）を備え、
前記制御装置は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオンするとともに、前記第１コンデンサの第２端の接続先を前記低電位側経路とするように前記切替スイッチを制御する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続されているとともに、前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチのスイッチング制御により前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子と前記第１交流端子及び前記第４交流端子との間で電力が伝達されると判定した場合、前記第１コンデンサの端子電圧の脈動を低減すべく、前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチのスイッチング制御を行う、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記交流端子として、第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）を備え、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に、前記複数相交流部としての３相交流部が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記上，下アームスイッチとして、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
を備え、
前記電気経路として、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
を備え、
前記インダクタとして、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
を備え、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
を備え、
前記上アーム整流部の高電位側端子は、前記高電位側経路に接続されており、
前記下アーム整流部の低電位側端子は、前記低電位側経路に接続されており、
前記第１コンデンサ（３４Ａ）の第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第１コンデンサの第２端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端（３４Ｂ）は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５３）は、前記第２コンデンサの第１端の接続先を、前記第１コンデンサの第２端又は前記高電位側経路のいずれかに切り替える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
制御装置（１００）を備え、
前記制御装置は、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第２コンデンサの第１端の接続先を前記第１コンデンサの第２端とするように前記切替スイッチを制御する、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
制御装置（１００）を備え、
前記制御装置は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオンするとともに、前記第２コンデンサの第１端の接続先を前記高電位側経路とするように前記切替スイッチを制御する、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続されているとともに、前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチのスイッチング制御により前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子と前記第１交流端子及び前記第４交流端子との間で電力が伝達されると判定した場合、前記第２コンデンサの端子電圧の脈動を低減すべく、前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチのスイッチング制御を行う、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
電力変換装置（１０）に適用されるコンピュータ（１００ａ）により実行されるプログラムにおいて、
前記電力変換装置は、
第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）と、
高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
を備え、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に３相交流部が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に単相交流部が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記電力変換装置は、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
前記第１，第２，第３上アームスイッチの高電位側端子、前記上アーム整流部の高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路（３０Ｈ）と、
前記第１，第２，第３下アームスイッチの低電位側端子、前記下アーム整流部の低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路（３０Ｌ）と、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
第１コンデンサ（３４Ａ）と、
第２コンデンサ（３４Ｂ）と、
切替スイッチ（５２）と、
を備え、
前記第１コンデンサの第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第２コンデンサの第１端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５２）は、前記第１コンデンサの第２端の接続先を、前記第２コンデンサの第１端又は前記低電位側経路のいずれかに切り替えるスイッチであり、
前記コンピュータに、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第１コンデンサの第２端の接続先を前記第２コンデンサの第１端とするように前記切替スイッチを制御する処理を実行させる、プログラム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、３相交流電源及び単相交流電源の双方に対応した電力変換装置が知られている。なお、このような電力変換装置の例として、特許文献１に開示された電力変換装置が挙げられる。
【０００３】
電力変換装置は、３相それぞれに対応して設けられた上，下アームスイッチを備えている。各相の上アームスイッチの高電位側端子は、高電位側直流端子に接続され、各相の下アームスイッチの低電位側端子は、低電位側直流端子に接続されている。高電位側経路及び低電位側経路は平滑コンデンサによって接続されている。
【０００４】
電力変換装置は、各相に対応して設けられたインダクタと、各相のうちいずれか１相に対応して設けられた補償用コンデンサ及び切替スイッチとを備えている。切替スイッチの操作により、補償用コンデンサは、１相分のインダクタ及び下アームスイッチの直列接続体に並列接続されたり、この直列接続体から切り離されたりする。
【０００５】
入力側となる交流端子に単相交流電源が電気的に接続される場合、インダクタ及び下アームスイッチの直列接続体に補償用コンデンサが並列接続されるように切替スイッチが操作される。この操作状態において、補償用コンデンサが接続された相の上，下アームスイッチのスイッチング制御が行われる。これにより、交流端子から入力された交流電力を直流電力に変換して直流端子から出力する場合において、直流端子から出力される直流電力の脈動を低減できる。これにより、平滑コンデンサの静電容量を低減でき、平滑コンデンサの小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
米国特許第８５０３２０８明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
交流端子に３相交流電源が電気的に接続される場合、インダクタ及び下アームスイッチの直列接続体から補償用コンデンサが切り離されるように切替スイッチが操作される。この場合、補償用コンデンサが用いられなくなる。このため、電力変換装置の構成部品を有効利用することについては、未だ改善の余地を残すものとなっている。
【０００８】
本開示は、構成部品を有効利用できる電力変換装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、複数相の交流端子と、
高電位側直流端子及び低電位側直流端子と、
を備え、
複数相の交流電流を流す複数相交流部又は単相交流電流を流す単相交流部が前記交流端子に電気的に接続可能に構成された電力変換装置において、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチと、
各相の前記上アームスイッチの高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路と、
各相の前記下アームスイッチの低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路と、
各相に対応して設けられ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点と前記交流端子とを接続する電気経路と、
各相の前記電気経路に設けられたインダクタと、
第１コンデンサと、
第２コンデンサと、
前記高電位側経路と前記低電位側経路とを接続するコンデンサが、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの直列接続体、又は前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサのいずれかとなるように切り替える切替スイッチと、
を備える。
【００１０】
交流端子に単相交流部が電気的に接続される場合、切替スイッチの操作により、高電位側経路と低電位側経路とを接続するコンデンサが、第１，第２コンデンサのいずれかとなるようにすることができる。この場合、第１，第２コンデンサのうち、高電位側経路及び低電位側経路の間を接続する平滑コンデンサとして用いられないコンデンサを、各直流端子の直流電力の脈動を低減するための補償用コンデンサとして用いることができる。つまり、電力変換装置の構成部品を有効利用することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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