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公開番号2024173384
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023091762
出願日2023-06-02
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241205BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】自装置を小型化することができる電力変換装置を提供すること。
【解決手段】電力変換装置10は、インバータ20と、インバータ20を制御する制御部100と、を備え、インバータ20は、電源PWに対して互いに並列に接続されている第1インバータ回路30a、及び第2インバータ回路30bを備え、フルブリッジ型インバータ部60aの第1出力端子p12aと、第1端子t21とは接続されており、フルブリッジ型インバータ部60bの第2出力端子p22bと、第2端子t23とは接続されており、フルブリッジ型インバータ部60aの第2出力端子p22aと、フルブリッジ型インバータ部60bの第1出力端子p12bとは、接続点CPにおいて接続されており、接続点CPと、中性点端子t22とは、接続されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電源から出力された電力を単相三線式交流電力に変換しつつ、第１端子と、第２端子と、中性点端子とから変換した単相三線式交流電力を出力するインバータと、
前記インバータを制御する制御部と、を備え、
前記インバータは、前記電源に対して互いに並列に接続されている第１インバータ回路、及び第２インバータ回路を備え、
前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、前記電源から出力された電力を変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部が出力する直流電力を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの両端に生じる直流電力を変換することで、第１出力端子と第２出力端子との間に単相二線式交流電力を生じさせるフルブリッジ型インバータ部と、をそれぞれ備え、
前記第１インバータ回路が備える前記フルブリッジ型インバータ部の前記第１出力端子と、前記第１端子とは接続されており、
前記第２インバータ回路が備える前記フルブリッジ型インバータ部の前記第２出力端子と、前記第２端子とは接続されており、
前記第１インバータ回路が備える前記フルブリッジ型インバータ部の前記第２出力端子と、前記第２インバータ回路が備える前記フルブリッジ型インバータ部の前記第１出力端子とは、接続点において接続されており、
前記接続点と、前記中性点端子とは、接続されている、
電力変換装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、出力インダクタをそれぞれ備え、
前記第１インバータ回路が備える前記出力インダクタは、前記第１インバータ回路の前記第１出力端子と、前記第１端子との間に設けられており、
前記第２インバータ回路が備える前記出力インダクタは、前記第２インバータ回路の前記第２出力端子と、前記第２端子との間に設けられる、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、出力インダクタをそれぞれ備え、
前記第１インバータ回路が備える前記出力インダクタは、前記第１インバータ回路の前記第２出力端子と前記接続点との間に設けられており、
前記第２インバータ回路が備える前記出力インダクタは、前記第２インバータ回路の前記第１出力端子と前記接続点との間とに設けられる、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
出力インダクタを更に備え、
前記出力インダクタは、前記接続点と、前記中性点端子との間に設けられる、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部は、いずれもインバータ方式のＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部は、一次側コイルと、二次側コイルとを含む絶縁トランスと、前記絶縁トランスの前記一次側コイルに接続された一次側回路と、前記絶縁トランスの前記二次側コイルに接続された二次側回路と、を備え、
前記平滑コンデンサは、前記二次側回路の一対の出力端子の間に設けられる、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
電源から出力された電力を単相三線式交流電力に変換しつつ、第１端子と、第２端子と、中性点端子とから変換した単相三線式交流電力を出力するインバータと、
前記インバータを制御する制御部と、を備え、
前記インバータは、前記電源から出力された電力を変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部が出力する直流電力を平滑する第１平滑コンデンサと、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部が出力する直流電力を平滑する第２平滑コンデンサと、前記第１平滑コンデンサの両端に生じる直流電力を変換することで、第１出力端子と第２出力端子との間に単相二線式交流電力を生じさせる第１フルブリッジ型インバータ部と、前記第２平滑コンデンサの両端に生じる直流電力を変換することで、第１出力端子と第２出力端子との間に単相二線式交流電力を生じさせる第２フルブリッジ型インバータ部と、出力インダクタと、を備え、
前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部は、一つの一次側コイルと、第１二次側コイルと、第２二次側コイルとを含む絶縁トランスと、前記絶縁トランスの前記一次側コイルに接続された一次側回路と、前記第１二次側コイルに接続された第１二次側回路と、前記第２二次側コイルに接続された第２二次側回路と、を備え、
前記第１平滑コンデンサは、前記第１二次側回路の一対の出力端子の間に設けられており、
前記第２平滑コンデンサは、前記第２二次側回路の一対の出力端子の間に設けられている、
前記第１フルブリッジ型インバータ部の前記第１出力端子と、前記第１端子とは、接続されており、
前記第２フルブリッジ型インバータ部の前記第２出力端子と、前記第２端子とは、接続されており、
前記第１フルブリッジ型インバータ部の前記第２出力端子と、前記第２フルブリッジ型インバータ部の前記第１出力端子とは、接続点において接続されており、
前記接続点と、前記中性点端子とは、接続されている、
電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、直流電源から単相三線交流を生成する単相三線式インバータに関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－６１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６は、従来技術の単相三線式インバータの一例を示す回路図である。図６に示すように、従来技術の単相三線式インバータＸ１は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１０と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、フルブリッジ型インバータ部Ｘ２０と、出力インダクタＬ１～Ｌ３とを備える。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１０は、電源ＰＷから出力された直流電力を変換する。平滑コンデンサＣ１，Ｃ２は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１０により変換された直流電力を平滑化する。フルブリッジ型インバータ部Ｘ２０は、スイッチング素子Ａ１～Ａ４を備えており、これらを適宜スイッチング制御することによって、交流電力を出力する。
【０００５】
具体的には、スイッチング素子Ａ１と、スイッチング素子Ａ２との接続点には、単相三線式の第１線が接続されている。絶縁トランスの中性点と、平滑コンデンサＣ１と平滑コンデンサＣ２との接続点には、単相三線式の中性線としての第２線が接続されている。スイッチング素子Ａ３と、スイッチング素子Ａ４との接続点には、第３線が接続されている。出力インダクタＬ１～Ｌ３は、それぞれ第１線～第３線に設けられフルブリッジ型インバータ部Ｘ２０が出力する交流電力を正弦波にする。
【０００６】
従来技術の単相三線式インバータＸ１には、第１線と第２線との間に生じる交流電力、又は第２線と第３線との間に生じる交流電力を用いる機器、又は第２線を中性線として第１線と第３線との間に生じる交流電力を用いる機器が接続されている。ここで、図６に示すように、従来技術の単相三線式インバータＸ１には、第１線と第２線との間に生じる交流電力を用いる機器Ａが接続され、第２線と第３線との間に生じる交流電力を用いる機器が接続されていない場合がある。この場合、第１線と第２線との間の負荷と、第２線と第３線との間の負荷とで不均衡が大きくなることがある。具体的には、機器Ａに電力を供給するため、フルブリッジ型インバータ部Ｘ２０がスイッチング素子Ａ１をスイッチングすることにより、平滑コンデンサＣ１が放電する方向に経路ＲＴ１の電流が流れる。また、経路ＲＴ１に電流が流れることにより、平滑コンデンサＣ２を充電する方向にも経路ＲＴ２の電流が流れる。これにより、平滑コンデンサＣ１は放電され、平滑コンデンサＣ２が充電される。このため、平滑コンデンサＣ１の両端に生じる電圧が小さくなり、平滑コンデンサＣ２の両端に生じる電圧が大きくなる。このため、第１線と第２線との間に生じる交流電力と、第２線と第３線との間に生じる交流電力とは、電圧に差が生じてしまう。
【０００７】
この電圧の差による影響を抑制するため、平滑コンデンサＣ１、及び平滑コンデンサＣ２は、十分に大きい容量のコンデンサを用いることが求められる。したがって、従来技術の単相三線式インバータＸ１は、大容量のコンデンサを用いることで、小型化することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する電力変換装置は、電源から出力された電力を単相三線式交流電力に変換しつつ、第１端子と、第２端子と、中性点端子とから変換した単相三線式交流電力を出力するインバータと、前記インバータを制御する制御部と、を備え、前記インバータは、前記電源に対して互いに並列に接続されている第１インバータ回路、及び第２インバータ回路を備え、前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、前記電源から出力された電力を変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部が出力する直流電力を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの両端に生じる直流電力を変換することで、第１出力端子と第２出力端子との間に単相二線式交流電力を生じさせるフルブリッジ型インバータ部と、をそれぞれ備え、前記第１インバータ回路が備える前記フルブリッジ型インバータ部の前記第１出力端子と、前記第１端子とは接続されており、前記第２インバータ回路が備える前記フルブリッジ型インバータ部の前記第２出力端子と、前記第２端子とは接続されており、前記第１インバータ回路が備える前記フルブリッジ型インバータ部の前記第２出力端子と、前記第２インバータ回路が備える前記フルブリッジ型インバータ部の前記第１出力端子とは、接続点において接続されており、前記接続点と、前記中性点端子とは、接続されている、ことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、電力変換装置は、中性点を分離することで、第１インバータ回路が出力する交流電力によって、第２インバータ回路が備える平滑コンデンサが影響を受けず、第２インバータ回路が出力する交流電力によって、第１インバータ回路が備える平滑コンデンサが影響を受けないようにすることができる。したがって、電力変換装置は、平滑コンデンサを小型化することができ、自装置を小型化することができる。
【００１０】
上記目的を達成する電力変換装置において、前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、出力インダクタをそれぞれ備え、前記第１インバータ回路が備える前記出力インダクタは、前記第１インバータ回路の前記第１出力端子と、前記第１端子との間に設けられており、前記第２インバータ回路が備える前記出力インダクタは、前記第２インバータ回路の前記第２出力端子と、前記第２端子との間に設けられていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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