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公開番号2024164462
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2023079948
出願日2023-05-15
発明の名称電力変換システム、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 7/48 20070101AFI20241120BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】低損失モードから共振抑制モードに切り替えるべき状況であるか否かの判定精度を高めることができる電力変換システム及びプログラムを提供する。
【解決手段】電力変換システムにおいて、ダイオード60は、蓄電池10、高電位側経路LH1、低電位側経路LL1及び第1平滑コンデンサ22aを含む閉回路において、蓄電池10の正極側から蓄電池10の負極側へと向かう規定方向の電流流通を遮断するように設けられている。電力変換システムにおいて、短絡スイッチ61のソースは、ダイオード60のアノードに接続されており、短絡スイッチ61のドレインは、ダイオード60のカソードに接続されている。電力変換システムは、ダイオード60のアノード及びカソード間の電圧を検出するダイオード電圧検出回路80と、ダイオード電圧検出回路80の検出値に基づいて、短絡スイッチ61をオン又はオフする第1制御装置40とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流電源（１０）の正極側に接続された電気経路である高電位側経路（ＬＨ１，ＬＨ２）と、
前記直流電源の負極側に接続された電気経路である低電位側経路（ＬＬ１，ＬＬ２）と、
前記高電位側経路に接続された高電位側端子（ＴＨ１，ＴＨ２）、及び前記低電位側経路に接続された低電位側端子（ＴＬ１，ＴＬ２）を有するインバータ（２０，３０）と、
前記高電位側経路及び前記低電位側経路を接続する平滑コンデンサ（２２ａ，３２ａ）と、
前記低電位側経路又は前記高電位側経路に設けられたダイオード（６０，６２）及び短絡スイッチ（６１，６３）と、
を備え、
前記ダイオードは、前記直流電源、前記高電位側経路、前記低電位側経路及び前記平滑コンデンサを含む閉回路において、前記直流電源の正極側から前記直流電源を介して前記直流電源の負極側へと向かう規定方向の電流流通を遮断するように設けられており、
前記短絡スイッチは、第１端子及び第２端子を有し、前記短絡スイッチがオンされている場合に前記第１端子及び前記第２端子の間の電流流通を許容し、前記短絡スイッチがオフされている場合に前記第２端子から前記第１端子への電流流通を遮断し、
前記短絡スイッチの前記第１端子は、前記ダイオードのアノードに接続されており、
前記短絡スイッチの前記第２端子は、前記ダイオードのカソードに接続されており、
前記ダイオードのアノード及びカソード間の電圧を検出する電圧検出回路（８０）と、
前記電圧検出回路の検出値に基づいて、前記短絡スイッチをオン又はオフする制御装置（４０）と、
を備える、電力変換システム。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記電圧検出回路は、前記ダイオードのアノード及びカソード間の電圧の実効値相当量、又は前記ダイオードのアノード及びカソード間の電圧の振幅相当量を検出するように構成されており、
前記制御装置は、
前記電圧検出回路の検出値が閾値（Ｖｄｔｈ）を超えていると判定することを条件として、前記短絡スイッチをオフし、
前記電圧検出回路の検出値が前記閾値以下であると判定した場合に前記短絡スイッチをオンする、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項３】
前記電圧検出回路は第１電圧検出回路であり、
前記閾値は第１閾値であり、
前記平滑コンデンサの端子電圧の実効値相当量又は前記平滑コンデンサの端子電圧の振幅相当量を検出するように構成された第２電圧検出回路（７０）を備え、
前記制御装置は、
前記第１電圧検出回路の検出値が前記第１閾値を超えているとともに、前記第２電圧検出回路の検出値が第２閾値（Ｖｃｔｈ）を超えていると判定した場合、前記短絡スイッチをオフし、
前記第１電圧検出回路の検出値が前記第１閾値以下であると判定した場合、又は前記第２電圧検出回路の検出値が前記第１閾値以下であると判定した場合、前記短絡スイッチをオンする、請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記電圧検出回路の検出値に基づいて、前記短絡スイッチにショート故障が発生しているか否かを判定する、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記インバータに電気的に接続された回転電機（２１）を備え、
前記制御装置は、前記回転電機の回生駆動制御中において、前記第２電圧検出回路の検出値が過電圧閾値（Ｖｌｉｍｉｔ）を超えたと判定した場合、前記短絡スイッチをオンする、請求項３に記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記ダイオードは、前記低電位側経路に設けられており、
前記ダイオードのカソード側が前記直流電源の負極側に接続されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項７】
前記ダイオードは、前記高電位側経路に設けられており、
前記ダイオードのアノード側が前記直流電源の正極側に接続されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項８】
前記インバータは複数である、請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項９】
直流電源（１０）の正極側に接続された電気経路である高電位側経路（ＬＨ１，ＬＨ２）と、
前記直流電源の負極側に接続された電気経路である低電位側経路（ＬＬ１，ＬＬ２）と、
前記高電位側経路に接続された高電位側端子（ＴＨ１，ＴＨ２）、及び前記低電位側経路に接続された低電位側端子（ＴＬ１，ＴＬ２）を有するインバータ（２０，３０）と、
前記高電位側経路及び前記低電位側経路を接続する平滑コンデンサ（２２ａ，３２ａ）と、
前記低電位側経路又は前記高電位側経路に設けられたダイオード（６０，６２）及び短絡スイッチ（６１，６３）と、
コンピュータ（４１）と、
を備える電力変換システムに適用されるプログラムにおいて、
前記ダイオードは、前記直流電源、前記高電位側経路、前記低電位側経路及び前記平滑コンデンサを含む閉回路において、前記直流電源の正極側から前記直流電源を介して前記直流電源の負極側へと向かう規定方向の電流流通を遮断するように設けられており、
前記短絡スイッチは、第１端子及び第２端子を有し、前記短絡スイッチがオンされている場合に前記第１端子及び前記第２端子の間の電流流通を許容し、前記短絡スイッチがオフされている場合に前記第２端子から前記第１端子への電流流通を遮断し、
前記短絡スイッチの前記第１端子は、前記ダイオードのアノードに接続されており、
前記短絡スイッチの前記第２端子は、前記ダイオードのカソードに接続されており、
前記電力変換システムは、前記ダイオードのアノード及びカソード間の電圧の実効値相当量、又は前記ダイオードのアノード及びカソード間の電圧の振幅相当量を検出するように構成された電圧検出回路（８０）を備え、
前記コンピュータに、
前記電圧検出回路の検出値が閾値（Ｖｄｔｈ）を超えていると判定することを条件として、前記短絡スイッチをオフする処理と、
前記電圧検出回路の検出値が前記閾値以下であると判定した場合に前記短絡スイッチをオンする処理と、を実行させる、プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換システム及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
この種のシステムとしては、直流電源の正極側に接続された電気経路である高電位側経路と、直流電源の負極側に接続された電気経路である低電位側経路と、インバータと、平滑コンデンサとを備えるものが知られている。平滑コンデンサは、高電位側経路及び低電位側経路を接続する。
【０００３】
インバータのスイッチング制御によって平滑コンデンサが充放電されることに起因して、高電位側経路及び低電位側経路に高調波電流が流れる。高調波電流が流れると、高電位側経路及び低電位側経路の間に電圧変動が生じる。電圧変動の周波数が、平滑コンデンサを含むＬＣフィルタの共振周波数近傍となると、ＬＣフィルタの共振によって平滑コンデンサに流れる電流が増大する。この場合、ＬＣフィルタの構成部品の信頼性が低下し得る。
【０００４】
そこで、上記電圧変動を抑制する技術が知られている。この技術としては、例えば特許文献１に記載の技術が挙げられる。電圧変動を抑制するために、電力変換システムは、ダイオードを備えている。ダイオードは、直流電源、高電位側経路、低電位側経路及び平滑コンデンサを含む閉回路において、直流電源の正極側から直流電源を介して直流電源の負極側へと向かう規定方向の電流流通を遮断するように設けられている。
【０００５】
電圧変動を抑制しつつ、電力変換システムにおける損失を低減するために、電力変換システムは、短絡スイッチ、リップル電圧検出回路及び制御装置を備えている。短絡スイッチは、ダイオードのアノード及びカソード間を短絡するように設けられている。リップル電圧検出回路は、平滑コンデンサの両端に印加される高周波のリップル電圧を検出する。
【０００６】
制御装置は、検出されたリップル電圧に基づいて、短絡スイッチをオン又はオフする。詳しくは、制御装置は、リップル電圧が閾値を超えていると判定した場合、電圧変動の周波数がＬＣフィルタの共振周波数近傍の周波数であると判定し、短絡スイッチをオフする共振抑制モードに移行する。この場合、ダイオードによって電圧変動が抑制され、平滑コンデンサに流れる電流が抑制される。一方、制御装置は、リップル電圧が閾値を下回っていると判定した場合、電圧変動の周波数が共振周波数近傍の周波数ではないと判定し、短絡スイッチをオンする低損失モードに移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
独国特許出願公開第１０２０２０２１５７７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＬＣフィルタの共振周波数から離れた周波数領域においても、共振抑制モードによって平滑化コンデンサの電流抑制効果が得られる。ここで、リップル電圧の周波数が共振周波数から離れるほど、リップル電圧が小さくなる傾向がある。このため、リップル電圧の周波数が共振周波数から離れている周波数領域において、低損失モード及び共振抑制モードのうち一方のモードから他方のモードに切り替えるべき状況であるか否かの判定精度が低下し得る。
【０００９】
本開示は、低損失モード及び共振抑制モードのうち一方のモードから他方のモードに切り替えるべき状況であるか否かの判定精度を高めることができる電力変換システム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】
【００１０】
本開示は、直流電源の正極側に接続された電気経路である高電位側経路と、
前記直流電源の負極側に接続された電気経路である低電位側経路と、
前記高電位側経路に接続された高電位側端子、及び前記低電位側経路に接続された低電位側端子を有するインバータと、
前記高電位側経路及び前記低電位側経路を接続する平滑コンデンサと、
前記低電位側経路又は前記高電位側経路に設けられたダイオード及び短絡スイッチと、
を備え、
前記ダイオードは、前記直流電源、前記高電位側経路、前記低電位側経路及び前記平滑コンデンサを含む閉回路において、前記直流電源の正極側から前記直流電源を介して前記直流電源の負極側へと向かう規定方向の電流流通を遮断するように設けられており、
前記短絡スイッチは、第１端子及び第２端子を有し、前記短絡スイッチがオンされている場合に前記第１端子及び前記第２端子の間の電流流通を許容し、前記短絡スイッチがオフされている場合に前記第２端子から前記第１端子への電流流通を遮断し、
前記短絡スイッチの前記第１端子は、前記ダイオードのアノードに接続されており、
前記短絡スイッチの前記第２端子は、前記ダイオードのカソードに接続されており、
前記ダイオードのアノード及びカソード間の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路の検出値に基づいて、前記短絡スイッチをオン又はオフする制御装置と、
を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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