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公開番号2024171543
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023088608
出願日2023-05-30
発明の名称電力変換装置の制御方法及び電力変換システム
出願人日産自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20241205BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】負荷変動時における応答性を向上させることのできる電力変換装置の制御方法を提供する。
【解決手段】電力変換装置10は、第1スイッチSSを有する第1回路11と、第1コイル121と第2コイル122と第3コイル123とを有するトランス12と、第2回路13と、第2スイッチQQを有する第3回路14とを備え、第1負荷3を流れる負荷電流I1と第2負荷4を流れる負荷電流I2の増減に応じて、第1スイッチSSの位相θ1の変位方向と、第1スイッチSSと第2スイッチQQとの位相差θ31の変位方向とが予め設定され、制御部20は、負荷電流I1と負荷電流I2が変動したときには、第1スイッチSSの位相θ1と、第1スイッチSSと第2スイッチQQとの位相差θ31とを予め設定されている変位方向に変位させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
制御部が電力変換装置を制御する方法であって、
前記電力変換装置は、
入力される電力を変換する第１スイッチを有する第１回路と、
前記第１回路により変換された電力が入力される第１コイルと、前記第１コイルに入力される電圧を変換して出力する第２コイルと、前記第１コイルに入力される電圧を変換して出力する第３コイルとを有するトランスと、
前記第２コイルから出力される電力を変換する第２回路と、
前記第３コイルから出力される電力を変換する第３回路と、を備え、
前記第２回路及び前記第３回路の一方は、第２スイッチを有し、
前記第２回路の出力に接続される第１負荷を流れる第１負荷電流と前記第３回路の出力に接続される第２負荷を流れる第２負荷電流の増減に応じて、前記第１スイッチの位相の変位方向と、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差の変位方向とが予め設定され、
前記制御部は、
前記第１負荷電流と前記第２負荷電流が変動したときには、前記第１スイッチの位相と、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差とを予め設定されている変位方向に変位させる、
電力変換装置の制御方法。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第３回路が前記第２スイッチを有し、前記第１負荷電流のみが増減する場合に、
前記第１負荷電流の増減に応じて、前記第１スイッチの位相の変位方向と、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差の変位方向とが予め設定されている、
電力変換装置の制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記制御部は、
前記第１負荷電流が増加するほど、前記第１スイッチの位相を小さくし、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を大きくする方向に変位させ、
前記第１負荷電流が減少するほど、前記第１スイッチの位相を大きくし、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を小さくする方向に変位させる、
電力変換装置の制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第３回路が前記第２スイッチを有し、前記第２負荷電流のみが増減する場合に、
前記第２負荷電流の増減に応じて、前記第１スイッチの位相の変位方向と、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差の変位方向とが予め設定されている、
電力変換装置の制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第１スイッチの位相が前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差以上である場合に、
前記制御部は、
前記第２負荷電流が増加するほど、前記第１スイッチの位相を大きくし、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を大きくする方向に変位させ、
前記第２負荷電流が減少するほど、前記第１スイッチの位相を小さくし、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を小さくする方向に変位させる、
電力変換装置の制御方法。
【請求項６】
請求項４に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第１スイッチの位相が前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差以上である場合に、
前記制御部は、
前記第１スイッチの位相を所定値に設定し、
前記第２負荷電流が増加するほど、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を大きくする方向に変位させ、
前記第２負荷電流が減少するほど、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を小さくする方向に変位させる、
電力変換装置の制御方法。
【請求項７】
請求項４に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第１スイッチの位相が前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差より小さい場合に、
前記制御部は、
前記第２負荷電流が増加するほど、前記第１スイッチの位相を小さくし、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を大きくする方向に変位させ、
前記第２負荷電流が減少するほど、前記第１スイッチの位相を大きくし、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を小さくする方向に変位させる、
電力変換装置の制御方法。
【請求項８】
請求項１に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第１負荷電流と前記第２負荷電流が同じ方向に増減する場合に、
前記第１負荷電流と前記第２負荷電流の増減に応じて、前記第１スイッチの位相の変位方向と、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差の変位方向とが予め設定されている、
電力変換装置の制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第１スイッチの位相が前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差以上である場合に、
前記制御部は、
前記第１負荷電流と前記第２負荷電流が増加するほど、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を大きくする方向に変位させ、
前記第１負荷電流と前記第２負荷電流が減少するほど、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を小さくする方向に変位させる、
電力変換装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第１スイッチの位相が前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差より小さい場合に、
前記制御部は、
前記第１負荷電流と前記第２負荷電流が増加するほど、前記第１スイッチの位相を小さくし、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を大きくする方向に変位させ、
前記第１負荷電流と前記第２負荷電流が減少するほど、前記第１スイッチの位相を大きくし、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの位相差を小さくする方向に変位させる、
電力変換装置の制御方法。
（【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】
本発明は、電力変換装置の制御方法及び電力変換システムに関するものである。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
１つの入力と２つの出力を有するトリプルアクティブブリッジ（ＴＡＢ）電力コンバータが知られている（特許文献１参照）。電力コンバータは、３つの巻線を備えた変圧器を有する。３つの巻線には、第１のブリッジ回路乃至第３のブリッジ回路がそれぞれ接続され、第１乃至第３の交流電圧が入出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２００８－５４３２７１号公報
特開２００８－１０９７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、出力側の負荷に流れる負荷電流が変動したときに、出力電圧を目標電圧へ収束させるための制御が考慮されていなかった。そのため、特許文献１では、負荷変動時における応答性が悪化する場合があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、負荷変動時における応答性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、制御部が電力変換装置を制御する方法である。電力変換装置は、第１回路と、トランスと、第２回路と、第３回路と、を備える。第１回路は、入力される電力を変換する第１スイッチを有する。トランスは、第１回路により変換された電力が入力される第１コイルと、第１コイルに入力される電圧を変換して出力する第２コイルと、第１コイルに入力される電圧を変換して出力する第３コイルとを有する。第２回路は、第２コイルから出力される電力を変換する。第３回路は、第３コイルから出力される電力を変換する。第２回路及び第３回路の一方は、第２スイッチを有する。第２回路の出力に接続される第１負荷を流れる第１負荷電流と第３回路の出力に接続される第２負荷を流れる第２負荷電流の増減に応じて、第１スイッチの位相の変位方向と、第１スイッチと第２スイッチとの位相差の変位方向とが予め設定されている。制御部は、第１負荷電流と第２負荷電流が変動したときには、第１スイッチの位相と、第１スイッチと第２スイッチとの位相差とを予め設定されている変位方向に変位させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、負荷変動時における応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係わる電力変換装置１０を含む電力変換システム１、及び電力変換装置１０に接続された周辺機器２～４を示すブロック図である。
図２は、第１実施形態に係わる電力変換システム１に接続された電圧検出部３１、３３ａ、３３ｂと電流検出部３５ａ、３５ｂを示すブロック図である。
図３は、第１実施形態に係わる電力変換装置１０を含む電力変換システム１、及び電力変換装置１０に接続された周辺機器２～４を示す回路図である。
図４は、図３の第１スイッチ素子Ｓ１～Ｓ４、第２スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４のスイッチングパターンの一例を示すタイミングチャートである。
図５は、第１実施形態に係わる電力変換システム１の制御部２０による出力電圧制御の処理手順を示すフローチャートである。
図６は、第１実施形態に係わる制御部２０による出力電圧制御のI１のみが増減する場合の処理手順を示すフローチャートである。
図７は、第１実施形態に係わる電力変換システム１の負荷電流I１と位相θ１及び位相差θ３１との間の関係の一例を示す図である。
図８は、第１実施形態に係わる制御部２０による出力電圧制御のI２のみが増減する場合の処理手順を示すフローチャートである。
図９は、第１実施形態に係わる電力変換システム１の負荷電流I２と位相θ１及び位相差θ３１との間の関係の一例を示す図である。
図１０は、第１実施形態に係わる制御部２０による出力電圧制御のI１、I２が同じ方向に増減する場合の処理手順を示すフローチャートである。
図１１は、第１実施形態に係わる制御部２０による出力電圧制御のI１、I２が異なる方向に増減する場合の処理手順を示すフローチャートである。
図１２は、第２実施形態に係わる制御部２０による出力電圧制御のI２のみが増減する場合の処理手順を示すフローチャートである。
図１３は、第２実施形態に係わる電力変換システム１の負荷電流I２と位相θ１及び位相差θ３１との間の関係の一例を示す図である。
図１４は、第３実施形態に係わる制御部２０による出力電圧制御のI１、I２が異なる方向に増減する場合の処理手順を示すフローチャートである。
図１５は、第４実施形態に係わる電力変換装置１０を含む電力変換システム１、及び電力変換装置１０に接続された周辺機器２～４を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１を参照して、実施形態に係わる電力変換装置１０を含む電力変換システム１、及び電力変換装置１０に接続された周辺機器２～４を説明する。電力変換システム１は、１つの入力と２つの出力を有する電力変換装置１０と、電力変換装置１０を制御する制御部２０とを備える。電力変換装置１０は、第１回路１１と、トランス１２と、第２回路１３と、第３回路１４と、を備える。周辺機器２～４は、直流電圧源２と、第１負荷３と、第２負荷４である。第１回路１１は、入力される電力を変換する第１スイッチＳＳを有する。トランス１２は、第１回路１１により変換された電力が入力される第１コイル１２１と、第１コイル１２１に入力される電圧を変換して出力する第２コイル１２２と、第１コイル１２１に入力される電圧を変換して出力する第３コイル１２３とを有する。第２回路１３は、第２コイル１２２から出力される電力を変換する。第３回路１４は、第３コイル１２３から出力される電力を変換する。第２回路１３及び第３回路１４の一方は、第２スイッチＱＱを有する。図１に示す一例では、第３回路１４が第２スイッチＱＱを有するが、第２回路１３が第２スイッチＱＱを有していてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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