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公開番号2025085500
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-05
出願番号2023199414
出願日2023-11-24
発明の名称電力変換装置
出願人オムロン株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】小型化が容易で停止せずに充電動作と放電動作とを切り替えることができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】本電力変換装置は、第1入出力端子対と、第2入出力端子対と、上第1コンデンサと、第2コンデンサと、第1スイッチング部と、第2スイッチング部と、トランスと、上記第1スイッチング部及び上記第2スイッチング部に第1のパターンのPWM信号を供給して充電動作させることと、上記第1スイッチング部及び上記第2スイッチング部に第2のパターンのPWM信号を供給して放電動作させることと、を切り替える制御部と、を備える。上記制御部は、上位装置から受ける指令が変わったことに応じて、上記第1スイッチング部に供給するPWM信号と上記第2スイッチング部に供給するPWM信号を入れ替えることで、前記充電動作と前記放電動作とを切り替える。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１入出力端子対と、
第２入出力端子対と、
前記第１入出力端子対に並列に接続された第１コンデンサと、
前記第２入出力端子対に並列に接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサに接続される第１スイッチング部と、
前記第２コンデンサに接続される第２スイッチング部と、
前記第１スイッチング部と前記第２スイッチング部との間に配置されるトランスと、
前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部に第１のパターンのＰＷＭ信号を供給して前記第１入出力端子対から電流を出力するように制御する充電動作と、前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部に第２のパターンのＰＷＭ信号を供給して前記第２入出力端子対から電流を出力するように制御する放電動作と、を切り替える制御部と、を備え、
前記制御部は、上位装置から受ける指令が変わったことに応じて、前記第１スイッチング部に供給するＰＷＭ信号と前記第２スイッチング部に供給するＰＷＭ信号を入れ替えることで、前記充電動作と前記放電動作とを切り替える、
電力変換装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記ＰＷＭ信号を入れ替えると前記放電動作と前記充電動作を切り替えるときから前記ＰＷＭ信号の立ち上がりまでの期間が所定の期間未満となる場合には、前記立ち上がりまでの期間が前記所定の期間未満となる前記ＰＷＭ信号の立ち上がりを遅らせる、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ＰＷＭ信号を入れ替えると前記放電動作と前記充電動作を切り替えるときから前記ＰＷＭ信号の立ち下がりまでの期間が所定の期間未満となる場合には、前記立ち下がりまでの期間が前記所定の期間未満となる前記ＰＷＭ信号の供給を抑制する、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１入出力端子対に入力される第１の電圧を前記第２入出力端子対から出力する第２の電圧に降圧させる第１の降圧モードを指示する第１の降圧信号を前記上位装置から受けると、前記第１の降圧信号に従うように前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部の第１の位相シフト量を設定し、
前記第１の降圧信号を受けた後に、前記第１入出力端子対に入力される第１の電圧を前記第２入出力端子対から出力する第３の電圧に降圧させる第２の降圧モードを指示する第２の降圧信号を前記上位装置から受けると、前記第２の降圧信号に従うように前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部の第２の位相シフト量を設定するとともに、前記第１スイッチング部に供給するＰＷＭ信号と前記第２スイッチング部に供給するＰＷＭ信号を入れ替える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第１入出力端子対に入力される第１の電圧を前記第２入出力端子対から出力する第２の電圧に昇圧させる昇圧モードを指示する昇圧信号を前記上位装置から受けると、前記昇圧信号に従うように前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部の第１の位相シフト量を設定し、
前記昇圧信号を受けた後に、前記第１入出力端子対に入力される第１の電圧を前記第２入出力端子対から出力する第４の電圧に降圧させる降圧モードを指示する降圧信号を前記
上位装置から受けるとともに前記指令が変わると、前記降圧信号に従うように前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部の第２の位相シフト量を設定するとともに、前記第１スイッチング部に供給するＰＷＭ信号と前記第２スイッチング部に供給するＰＷＭ信号を入れ替える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記第１入出力端子対に入力される第１の電圧を前記第２入出力端子対から出力する第２の電圧に降圧させる降圧モードを指示する降圧信号を前記上位装置から受けると、前記降圧信号に従うように前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部の第１の位相シフト量を設定し、
前記降圧信号を受けた後に、前記第１入出力端子対に入力される第１の電圧を前記第２入出力端子対から出力する第５の電圧に昇圧させる昇圧モードを指示する昇圧信号を前記上位装置から受けるとともに前記指令が変わると、前記昇圧信号に従うように前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部の第２の位相シフト量を設定するとともに、前記第１スイッチング部に供給するＰＷＭ信号と前記第２スイッチング部に供給するＰＷＭ信号を入れ替える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第１入出力端子対に入力される第１の電圧を前記第２入出力端子対から出力する第６の電圧に昇圧させる第１の昇圧モードを指示する第１の昇圧信号を前記上位装置から受けると、前記第１の昇圧信号に従うように前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部の第１の位相シフト量を設定し、
前記第１の昇圧信号を受けた後に、前記第１入出力端子対に入力される第１の電圧を前記第２入出力端子対から出力する第７の電圧に昇圧させる第２の昇圧モードを指示する第２の昇圧信号を前記上位装置から受けるとともに前記指令が変わると、前記第２の昇圧信号に従うように前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部の第２の位相シフト量を設定するとともに、前記第１スイッチング部に供給するＰＷＭ信号と前記第２スイッチング部に供給するＰＷＭ信号を入れ替える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置である双方向のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、特許文献１に記載されているように、ＤＣ／ＤＣコンバータに追加回路を設け、当該追加回路を用いることで充電動作と放電動作とを切り替える技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１３１４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
双方向のＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させずに充電動作と放電動作とを切り替えることができると、系統との売買電や電動式自動車の充放電等に好適である。ここで、充電動作と放電動作の切り替えのために追加回路をＤＣ／ＤＣコンバータに設けると、ＤＣ／ＤＣコンバータの小型化が困難になる。
【０００５】
開示の技術の１つの側面は、小型化が容易で停止せずに充電動作と放電動作とを切り替えることができる電力変換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】
【０００６】
開示の技術の１つの側面は、次のような電力変換装置によって例示される。本電力変換装置は、第１入出力端子対と、第２入出力端子対と、上記第１入出力端子対に並列に接続された第１コンデンサと、上記第１入出力端子対に並列に接続された第２コンデンサと、上記第１コンデンサに接続される第１スイッチング部と、上記第２コンデンサに接続される第２スイッチング部と、上記第１スイッチング部と上記第２スイッチング部との間に配置されるトランスと、上記第１スイッチング部及び上記第２スイッチング部に第１のパターンのＰＷＭ信号を供給して上記第１入出力端子対から電流を出力するように制御する充電動作と、上記第１スイッチング部及び上記第２スイッチング部に第２のパターンのＰＷＭ信号を供給して上記第２入出力端子対から電流を出力するように制御する放電動作と、を切り替える制御部と、を備える。上記制御部は、上位装置から受ける指令値の符号が変わったことに応じて、上記第１スイッチング部に供給するＰＷＭ信号と上記第２スイッチング部に供給するＰＷＭ信号を入れ替えることで、前記充電動作と前記放電動作とを切り替える。
【０００７】
本電力変換装置によれば、上記指令値の符号が変わったことに応じて上記第１スイッチング部に供給するＰＷＭ信号と上記第２スイッチング部に供給するＰＷＭ信号を入れ替えることで、上記放電動作と上記充電動作の切り替えが実現される。そのため、上記放電動作と上記充電動作の切り替えの際に電力変換装置を停止させなくともよい。また、本電力変換装置によれば、上記放電動作と上記充電動作の切り替えのために追加の回路を設けなくとも良いため、小型化が容易である。
【０００８】
本電力変換装置は、次の特徴をさらに備えてもよい。上記制御部は、上記ＰＷＭ信号を入れ替えると上記放電動作と上記充電動作を切り替えるときから上記ＰＷＭ信号の立ち上がりまでの期間が所定の期間未満となる場合には、上記立ち上がりまでの期間が上記所定
の期間未満となる上記ＰＷＭ信号の立ち上がりを遅らせる。また、上記制御部は、上記ＰＷＭ信号を入れ替えると上記放電動作と上記充電動作を切り替えるときから上記ＰＷＭ信号の立ち下がりまでの期間が所定の期間未満となる場合には、上記立ち下がりまでの期間が上記所定の期間未満となる上記ＰＷＭ信号の供給を抑制する。本電力変換装置は、このような特徴を備えることで、デッドタイムを確保し、望まない電流が流れることを抑制できる。
【０００９】
本電力変換装置において、上記制御部は、上記指令値の符号が正から負に変わった場合には、上記放電動作から上記充電動作に切り替えてもよい。また、本電力変換装置において、上記制御部は、上記指令値の符号が負から正に変わった場合には、上記充電動作から上記放電動作に切り替えてもよい。本電力変換装置は、このような特徴を備えることで、上位装置からの指令値に応じて柔軟に上記充電動作と上記放電動作とを切り替えることができる。
【００１０】
本電力変換装置において、上記制御部は、前記第１入出力端子対に入力される第１の電圧を前記第２入出力端子対から出力する第２の電圧に降圧させる第１の降圧モードを指示する第１の降圧信号を前記上位装置から受けると、前記降圧信号に従うように前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部の第１の位相シフト量を設定し、前記第１の降圧信号を受けた後に、前記第１入出力端子対に入力される第１の電圧を前記第２入出力端子対から出力する第３の電圧に降圧させる第２の降圧モードを指示する第２の降圧信号を前記上位装置から受けると、前記第２の降圧信号に従うように前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部の第２の位相シフト量を設定するとともに、前記第１スイッチング部に供給するＰＷＭ信号と前記第２スイッチング部に供給するＰＷＭ信号を入れ替えてもよい。本電力変換装置は、このような特徴を備えることで、上記第１の降圧モードから上記第２の降圧モードに切り替える際に、充電動作と放電動作とを切り替えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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