特許ウォッチ

公開番号2024180118
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023099580
出願日2023-06-16
発明の名称電力変換装置、プログラム
出願人株式会社SOKEN,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 3/155 20060101AFI20241219BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】共振回路の共振周波数の推定精度を高めることが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100は、第1,第2,第3フルブリッジ回路10,20,30と、第1,第2トランス60,70と、全体ECU140とを備えている。全体ECU140は、例えば、第1,第2フルブリッジ回路10,20のスイッチング制御により、第1トランス60を介して第1フルブリッジ回路10と第2フルブリッジ回路20との間で電力を伝達する電力伝達処理を行う。全体ECU140は、電力変換装置100に構成される第1,第2共振回路の共振周波数の推定処理を行う。全体ECU140は、第1フルブリッジ回路10からテスト電圧を出力する場合において、第2フルブリッジ回路20の下アームスイッチである第2BスイッチQB2及び第4BスイッチQB4をオンする短絡処理を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１外部端子（ＣＨ１，ＣＬ１）に接続されたフルブリッジ回路である第１回路（１０）と、
第２外部端子（ＣＨ２，ＣＬ２）に接続されたフルブリッジ回路である第２回路（２０）と、
を備える電力変換装置（１００，２００，３００）において、
前記第１回路の第１交流端子（ＣＡ１，ＣＢ１）及び前記第２回路の第２交流端子（ＣＡ２，ＣＢ２）を接続する第１インダクタンス要素（６０，５１，３１０）と、
前記第１インダクタンス要素に接続された共振キャパシタ（６３，６３Ａ，６３Ｂ，１６３，３１１）と、
前記第２交流端子又は前記第１交流端子に接続された第２インダクタンス要素（７０，７１）と、
制御装置（１１０，１２０，１３０，１４０）と、
を備え、
前記制御装置は、
前記第１回路及び前記第２回路の少なくとも一方のスイッチング制御により、前記第１インダクタンス要素を介して前記第１外部端子及び前記第２外部端子の間で電力を伝達する電力伝達処理と、
前記第１インダクタンス要素及び前記共振キャパシタを含む共振回路の共振周波数を推定する推定処理と、
を行い、
前記制御装置は、前記推定処理において、
前記第１回路及び前記第２回路の一方である対象回路を構成する全相の下アームスイッチ又は前記対象回路を構成する全相の上アームスイッチをオンする短絡処理を行った状態で、前記第１回路及び前記第２回路のうち前記対象回路以外の回路である出力回路のスイッチング制御により、前記出力回路から前記共振回路に対して、複数の周波数それぞれに対応したテスト電圧を出力し、
前記テスト電圧が出力されている場合において、前記第１外部端子及び前記第２外部端子のうち前記対象回路が接続された外部端子から前記対象回路を介して前記第１インダクタンス要素に至るまでの電流経路を流れる電流であって、複数の前記周波数それぞれに対応する電流に基づいて、前記共振周波数を推定する、電力変換装置。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記推定処理における前記テスト電圧の実効値を前記電力伝達処理における前記テスト電圧の実効値よりも小さくする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記出力回路の入力電圧を調整する電圧調整回路（１５）を備え、
前記制御装置は、前記推定処理における前記入力電圧を前記電力伝達処理における前記入力電圧よりも低くするように前記電圧調整回路を制御することにより、前記推定処理における前記テスト電圧の実効値を前記電力伝達処理における前記テスト電圧の実効値よりも小さくする、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記推定処理における前記テスト電圧のパルス幅を、前記第１回路及び前記第２回路間の前記電力伝達処理における電圧のパルス幅よりも小さくするように前記出力回路のスイッチング制御を行うことにより、前記推定処理における前記テスト電圧の実効値を前記電力伝達処理における前記テスト電圧の実効値よりも小さくする、請求項２又は３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記電力伝達処理におけるスイッチング制御の周波数を、前記推定処理により推定した前記共振周波数よりも高い周波数に設定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記推定処理において、前記出力回路から正極性又は負極性の前記テスト電圧が出力されている期間において、前記共振周波数の推定に用いる前記電流を検出する、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記共振キャパシタの静電容量及び前記第１インダクタンス要素のインダクタンスの少なくとも一方を変更する変更回路（５０，６３Ａ，６３Ｂ，５１，５２）を備え、
前記制御装置は、
推定した前記共振周波数が所定範囲の上限値（ｆｒ２）よりも高い場合、前記共振キャパシタの静電容量及び前記第１インダクタンス要素のインダクタンスの少なくとも一方を増加させるように前記変更回路を制御し、
推定した前記共振周波数が前記所定範囲の下限値（ｆｒ１）よりも低い場合、前記共振キャパシタの静電容量及び前記第１インダクタンス要素のインダクタンスの少なくとも一方を減少させるように前記変更回路を制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
第３外部端子（ＣＨ３，ＣＬ３）に接続されたフルブリッジ回路である第３回路（３０）と、
前記第１交流端子に接続された第１コイル（６１）、及び前記第２交流端子に接続された第２コイル（６２）を有する第１トランス（６０）と、
を備え、
前記共振キャパシタは、前記第１コイル及び前記第２コイルの少なくとも一方に直列接続された第１共振キャパシタであり、
前記第２交流端子又は前記第１交流端子に接続された第３コイル（７１）、及び前記第３回路の第３交流端子（ＣＡ３，ＣＢ３）に接続された第４コイル（７２）を有する第２トランス（７０）と、
前記第３コイル及び前記第４コイルの少なくとも一方に直列接続された第２共振キャパシタ（６４）と、
を備え、
前記第１インダクタンス要素は、前記第１トランスの漏れインダクタンス、又は前記第１コイル及び前記第２コイルの少なくとも一方に直列接続されたコイルであり、
前記第２インダクタンス要素は、前記第２トランスの漏れインダクタンス、又は前記第３コイル及び前記第４コイルの少なくとも一方に直列接続されたコイルであり、
前記電力伝達処理は、前記第１回路、前記第２回路及び前記第３回路のうち少なくとも１つのスイッチング制御により、前記第１外部端子、前記第２外部端子及び前記第３外部端子のうち少なくとも２つの間で電力を伝達する処理である、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記共振回路は、前記第１インダクタンス要素及び前記第１共振キャパシタを含む第１共振回路であり、
前記第２インダクタンス要素及び前記第２共振キャパシタを含む第２共振回路が構成されており、
前記制御装置は、前記推定処理において、
前記第１共振回路及び前記第２共振回路の一方を共振周波数の推定対象となる対象共振回路として選択し、
前記第１回路、前記第２回路及び前記第３回路のうち、選択した前記対象共振回路を介して接続された２つの回路である前記出力回路及び前記対象回路と、前記第１回路、前記第２回路及び前記第３回路のうち、前記出力回路及び前記対象回路以外の回路である残余回路とを選択し、
選択した前記対象回路において前記短絡処理を行うとともに、選択した前記残余回路が有する全相の上，下アームスイッチをオフした状態で、選択した前記出力回路のスイッチング制御によって前記対象共振回路に対して、複数の前記周波数それぞれに対応する前記テスト電圧を出力し、
前記テスト電圧が出力されている場合における前記電流であって、複数の前記周波数それぞれに対応する電流に基づいて、前記対象共振回路の共振周波数を推定する、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記第１共振回路を前記対象共振回路として選択した場合における前記第１共振回路の共振周波数の推定処理と、前記第２共振回路を前記対象共振回路として選択した場合における前記第２共振回路の共振周波数の推定処理と、を行う、請求項９に記載の電力変換装置。
（【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 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置として、第１外部端子に接続されたフルブリッジ回路である第１回路と、第２外部端子に接続されたフルブリッジ回路である第２回路と、第１回路の第１交流端子及び第２回路の第２交流端子を接続するインダクタンス要素と、インダクタンス要素に接続された共振キャパシタとを備えるものが知られている。なお、このような電力変換装置に関連する技術としては、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６４０９７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１回路及び第２回路の少なくとも一方のスイッチング制御により、インダクタンス要素を介して第１外部端子及び第２外部端子の間で電力を適正に伝達するためには、インダクタンス要素及び共振キャパシタを含む共振回路の共振周波数の推定精度を高める必要がある。
【０００５】
本開示は、共振回路の共振周波数の推定精度を高めることが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】
【０００６】
本開示は、第１外部端子に接続されたフルブリッジ回路である第１回路と、
第２外部端子に接続されたフルブリッジ回路である第２回路と、
を備える電力変換装置において、
前記第１回路の第１交流端子及び前記第２回路の第２交流端子を接続する第１インダクタンス要素と、
前記第１インダクタンス要素に接続された共振キャパシタと、
前記第２交流端子又は前記第１交流端子に接続された第２インダクタンス要素と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記第１回路及び前記第２回路の少なくとも一方のスイッチング制御により、前記第１インダクタンス要素を介して前記第１外部端子及び前記第２外部端子の間で電力を伝達する電力伝達処理と、
前記第１インダクタンス要素及び前記共振キャパシタを含む共振回路の共振周波数を推定する推定処理と、
を行う。
【０００７】
前記制御装置は、前記推定処理において、
前記第１回路及び前記第２回路の一方である対象回路を構成する全相の下アームスイッチ又は前記対象回路を構成する全相の上アームスイッチをオンする短絡処理を行った状態で、前記第１回路及び前記第２回路のうち前記対象回路以外の回路である出力回路のスイッチング制御により、前記出力回路から前記共振回路に対して、複数の周波数それぞれに対応したテスト電圧を出力し、
前記テスト電圧が出力されている場合において、前記第１外部端子及び前記第２外部端子のうち前記対象回路が接続された外部端子から前記対象回路を介して前記第１インダクタンス要素に至るまでの電流経路を流れる電流であって、複数の前記周波数それぞれに対応する電流に基づいて、前記共振周波数を推定する。
【０００８】
電力変換装置は、第１インダクタンス要素に加え、第２交流端子又は第１交流端子に接続された第２インダクタンス要素を備えている。ここで、推定処理においてテスト電圧が出力される場合、共振回路に加え、第２インダクタンス要素にも電流が流れる。この場合、共振回路に流れる電流であって、複数の周波数それぞれに対応する電流に基づく共振周波数の推定精度が低下し得る。
【０００９】
そこで、制御装置は、出力回路からテスト電圧を出力する場合において、上記短絡処理を行う。この場合、対象回路には、全相の下アームスイッチを含む閉回路、又は全相の上アームスイッチを含む閉回路が形成される。上記閉回路のインピーダンスは第２インダクタンス要素のインピーダンスよりも小さい。このため、推定処理においてテスト電圧が出力される場合において、第２インダクタンス要素に流れる電流を十分に小さくできる。その結果、第１，第２外部端子のうち対象回路が接続された外部端子から対象回路を介して第１インダクタンス要素に至るまでの電流経路を流れる電流であって、複数の周波数それぞれに対応する電流に基づく共振周波数の推定精度を高めることができる。
【００１０】
また、本開示の電力変換装置では、第２インダクタンス要素に流れる電流を小さくするための構成として、対象回路の上アームスイッチ又は下アームスイッチを流用することができる。このため、例えば電力変換装置を構成する部品数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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