特許ウォッチ

公開番号2024166828
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-29
出願番号2023083203
出願日2023-05-19
発明の名称コンバータ装置、及びこれを備えるモータ駆動装置
出願人三菱重工サーマルシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20241122BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】切替スイッチング素子をオンさせたときのコンデンサへ流れるラッシュ電流を抑制することができるコンバータ装置を提供する。
【解決手段】コンバータ装置10は、交流電源2と、第1スイッチング素子Tr1を備える第1アーム部arm1と、第2スイッチング素子Tr2を備える第2アーム部arm2とを備えるブリッジ整流回路5と、ブリッジ整流回路5に並列接続され、直列接続された複数のコンデンサC1,C2と、ブリッジ整流回路5と複数のコンデンサを流れる電流経路を切替える切替スイッチング素子SW1と、交流電源2の交流電圧の周波数よりも高い周波数のキャリア周波数を用いて生成した昇圧制御信号に基づいて第1スイッチング素子Tr1及び第2スイッチング素子Tr2のオン/オフを制御することにより出力電圧を昇圧した後に切替スイッチング素子をオンに切替える制御部24とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
交流電源から供給される交流電力を整流するとともに、第１スイッチング素子と前記第１スイッチング素子と直列接続される整流素子又は第３スイッチング素子とを備える第１アーム部と、第２スイッチング素子と前記第２スイッチング素子と直列接続される整流素子又は第４スイッチング素子とを備える第２アーム部とを備えるブリッジ整流回路と、
前記ブリッジ整流回路の出力側に並列接続されるとともに、互いに直列接続された複数のコンデンサと、
直列接続された複数の前記スイッチング素子の間の接続点、又は直列接続された前記スイッチング素子と前記整流素子との間の接続点に第１端子が接続され、複数の前記コンデンサの間の中点に第２端子が接続された切替スイッチング素子と、
前記切替スイッチング素子のオン／オフを制御することにより、低圧の電圧を出力する低圧制御と、高圧の電圧を出力する高圧制御とを切替える制御部と
を備え、
前記制御部は、前記交流電源の交流電圧の周波数よりも高い周波数のキャリア周波数を用いて昇圧制御信号を生成し、生成した前記昇圧制御信号に基づいて前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のオン／オフを制御することにより前記コンデンサの端子間電圧を昇圧した後に前記切替スイッチング素子をオンに切替えるコンバータ装置。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
交流電源から供給される交流電力を整流するとともに、第１スイッチング素子と前記第１スイッチング素子と直列接続される整流素子又は第３スイッチング素子を備える第１アーム部と、第２スイッチング素子と前記第２スイッチング素子と直列接続される整流素子又は第４スイッチング素子を備える第２アーム部とを備えるブリッジ整流回路と、
前記ブリッジ整流回路の出力側に並列接続されるとともに、互いに直列接続された複数のコンデンサと、
直列接続された複数の前記スイッチング素子の間の接続点、又は直列接続された前記スイッチング素子と前記整流素子との間の接続点に第１端子が接続され、複数の前記コンデンサの間の中点に第２端子が接続された切替スイッチング素子と、
前記切替スイッチング素子のオン／オフを制御することにより、低圧の電圧を出力する低圧制御と、高圧の電圧を出力する高圧制御とを切替える制御部と
を備え、
前記制御部は、前記低圧制御から前記高圧制御に切替える際に、前記切替スイッチング素子を漸近的に増加するデューティ比に従ってＰＷＭ制御させた後に前記切替スイッチング素子をオンに切替えるコンバータ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記端子間電圧が前記高圧制御の端子間電圧の近傍に設定された所定の閾値以上となった場合に、前記切替スイッチング素子をオンに切替える請求項１に記載のコンバータ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記デューティ比を所定値まで増加させた場合に、前記切替スイッチング素子をオンに切替える請求項２に記載のコンバータ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のコンバータ装置を備えるモータ駆動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、コンバータ装置、及びこれを備えるモータ駆動装置に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、パワートランジスタによって構成されたブリッジ回路を用いた整流制御及び昇圧制御が広く利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、交流電源から電力を供給する、ダイオードやコンデンサを備えるブリッジ回路を備えたインバータ装置の構成が開示されている。このインバータ装置は、交流電源から出力された交流電圧を直流電圧に変換するとともに、変換した直流電圧の周波数に応じて、ブリッジ回路の導通状態を切替えるリレー素子のオン／オフを制御し、ブリッジ整流モードと倍圧整流モードの２つの整流モードを切替えるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開昭６１－１１２５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているブリッジ回路は、ブリッジ回路の動作中にスイッチング素子（リレー素子）のオン／オフを切替えると、切替えるタイミングによっては、例えば、ブリッジ回路が備えるコンデンサの蓄電量が少ない場合には、コンデンサに過大な電流が流れてしまい、ブリッジ回路が備える電子部品が破損してしまう虞があった。また、電子部品が破損に至らない場合においても、過大な電流が流れることにより、各電子部品の耐久性や寿命を低下させてしまう虞があった。
【０００６】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、切替スイッチング素子をオンさせたときのコンデンサへ流れるラッシュ電流を抑制することができるコンバータ装置、及びこれを備えるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係るコンバータ装置は、交流電源から供給される交流電力を整流するとともに、第１スイッチング素子と前記第１スイッチング素子と直列接続される整流素子又は第３スイッチング素子とを備える第１アーム部と、第２スイッチング素子と前記第２スイッチング素子と直列接続される整流素子又は第４スイッチング素子とを備える第２アーム部とを備えるブリッジ整流回路と、前記ブリッジ整流回路の出力側に並列接続されるとともに、互いに直列接続された複数のコンデンサと、直列接続された複数の前記スイッチング素子の間の接続点、又は直列接続された前記スイッチング素子と前記整流素子との間の接続点に第１端子が接続され、複数の前記コンデンサの間の中点に第２端子が接続された切替スイッチング素子と、前記切替スイッチング素子のオン／オフを制御することにより、低圧の電圧を出力する低圧制御と、高圧の電圧を出力する高圧制御とを切替える制御部とを備え、前記制御部は、前記交流電源の交流電圧の周波数よりも高い周波数のキャリア周波数を用いて昇圧制御信号を生成し、生成した前記昇圧制御信号に基づいて前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のオン／オフを制御することにより前記コンデンサの端子間電圧を昇圧した後に前記切替スイッチング素子をオンに切替える。
【０００８】
本開示の一態様に係るコンバータ装置は、交流電源から供給される交流電力を整流するとともに、第１スイッチング素子と前記第１スイッチング素子と直列接続される整流素子又は第３スイッチング素子を備える第１アーム部と、第３スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と直列接続される整流素子又は第４スイッチング素子を備える第２アーム部とを備えるブリッジ整流回路と、前記ブリッジ整流回路の出力側に並列接続されるとともに、互いに直列接続された複数のコンデンサと、直列接続された複数の前記スイッチング素子の間の接続点、又は直列接続された前記スイッチング素子と前記整流素子との間の接続点に第１端子が接続され、複数の前記コンデンサの間の中点に第２端子が接続された切替スイッチング素子と、前記切替スイッチング素子のオン／オフを制御することにより、低圧の電圧を出力する低圧制御と、高圧の電圧を出力する高圧制御とを切替える制御部とを備え、前記制御部は、前記低圧制御から前記高圧制御に切替える際に、前記切替スイッチング素子を漸近的に増加するデューティ比に従ってＰＷＭ制御させた後に前記切替スイッチング素子をオンに切替える。
【０００９】
本開示の一態様に係るモータ駆動装置は、上記コンバータ装置を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、コンバータ装置が備える電子部品が破損することや寿命により劣化することを抑制し、コンバータ装置を安全に駆動することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許