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公開番号2025132838
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024030662
出願日2024-02-29
発明の名称共振回路用電力変換装置、および、共振回路用の交流電力制御方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250903BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】共振回路に出力される交流電力を制御する場合において、共振回路における交流電力の共振状態の安定性を向上することが可能な共振回路用電力変換装置および共振回路用の交流電力制御方法を提供する。
【解決手段】この電力変換装置100は、共振回路20を含む出力対象に交流電力を出力する電力変換部10と、制御部50とを備える。制御部50は、検出信号生成部60と出力制御部70とを含む。検出信号生成部60は、出力対象における検出値I_aから算出した複数の物理量を検出信号I_Fとして出力する。出力制御部70は、検出信号I_Fと出力指令I_Rとに基づいて、共振回路20に出力される交流電力における電圧または電流の振幅および位相の両方を制御するための制御信号C₁を生成する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
共振回路を含む出力対象に交流電力を出力する電力変換部と、
前記電力変換部から出力される前記交流電力を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記共振回路を含む前記出力対象における電流および電圧の少なくとも一方の検出値から算出した複数の物理量を検出信号として出力するように構成されている検出信号生成部と、
前記検出信号と、前記検出信号の複数の物理量に対応する出力指令とに基づいて、前記共振回路に出力される前記交流電力における電圧または電流の振幅および位相の両方を制御するための制御信号を生成するように構成されている出力制御部と、を含む、共振回路用電力変換装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記出力制御部は、
前記検出信号と前記出力指令とに基づいて、前記検出値に対応する前記出力対象における電流および電圧の少なくとも一方の振動を抑制するための抑制信号を出力するように構成されている振動抑制部と、
前記検出値に対応する前記出力対象における電流および電圧の少なくとも一方を前記出力指令に追従させるための追従信号を出力するように構成されている追従制御部と、を有し、
前記振動抑制部により出力される前記抑制信号と前記追従制御部により出力される前記追従信号とに基づいて、前記制御信号を生成するように構成されている、請求項１に記載の共振回路用電力変換装置。
【請求項３】
前記追従制御部は、前記振動抑制部とは異なる前記検出信号と前記出力指令とに基づいて前記追従信号を出力するように構成されている、請求項２に記載の共振回路用電力変換装置。
【請求項４】
前記振動抑制部は、少なくとも比例制御を含むフィードバック制御を行うことによって、前記抑制信号を出力するように構成されている、請求項２または３に記載の共振回路用電力変換装置。
【請求項５】
前記追従制御部は、少なくとも積分制御を含むフィードバック制御を行うことによって、前記追従信号を出力するように構成されている、請求項２または３に記載の共振回路用電力変換装置。
【請求項６】
前記出力制御部は、
前記出力対象の特性に対応して予め設定された補正信号を出力するように構成されている特性入力部を有し、
前記抑制信号と、前記特性入力部からの前記補正信号により補正された前記追従信号とに基づいて、前記制御信号を生成するように構成されている、請求項２または３に記載の共振回路用電力変換装置。
【請求項７】
前記出力制御部は、
前記電力変換部の起動時に、前記追従信号とは別個に、設定された起動時追従信号を出力するように構成されている起動制御部を有し、
起動時に前記起動制御部からの前記起動時追従信号に基づいて生成された前記制御信号を出力した後に、前記検出信号と前記出力指令とに基づいて生成された前記制御信号を出力するように構成されている、請求項２または３に記載の共振回路用電力変換装置。
【請求項８】
前記検出信号生成部は、複数の物理量として前記検出値から所定の周波数成分を抽出し、抽出した前記所定の周波数成分を前記検出信号として出力するように構成されている、請求項２または３に記載の共振回路用電力変換装置。
【請求項９】
前記検出信号生成部は、前記電力変換部から出力される前記交流電力の電圧または電流の周波数成分を前記所定の周波数成分とする前記検出信号を抽出するように構成されている、請求項８に記載の共振回路用電力変換装置。
【請求項１０】
前記検出信号生成部は、前記所定の周波数成分が抽出された前記検出信号と、前記所定の周波数成分とは異なる除外対象周波数の成分である除外周波数成分が抽出された前記検出信号とを出力するように構成されており、
前記追従制御部は、前記所定の周波数成分が抽出された前記検出信号と前記所定の周波数成分に対応する前記出力指令とに基づいて前記追従信号を出力するように構成されており、
前記振動抑制部は、前記除外周波数成分が抽出された前記検出信号と前記除外周波数成分に対応する前記出力指令とに基づいて前記抑制信号を出力するように構成されている、請求項８に記載の共振回路用電力変換装置。
（【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】
この発明は、共振回路用電力変換装置、および、共振回路用の交流電力制御方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、共振回路用の電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、共振回路を介して電縫管負荷に交流電力を供給する電力変換装置が記載されている。この共振回路は、誘導性インピーダンスと電縫管負荷に並列に接続されたコンデンサとで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－３４１２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記特許文献１に記載の電力変換装置のように、共振回路に対する交流電力を制御する場合に、共振回路において、インピーダンスの変動などの負荷変動が生じた場合には、共振回路における交流電力の共振状態が不安定となる場合がある。そのため、共振回路に対する交流電力を制御する場合において、共振回路における交流電力の共振状態の安定性を向上することが望まれている。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、共振回路に出力される交流電力を制御する場合において、共振回路における交流電力の共振状態の安定性を向上することが可能な共振回路用電力変換装置および共振回路用の交流電力制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による共振回路用電力変換装置は、共振回路を含む出力対象に交流電力を出力する電力変換部と、電力変換部から出力される交流電力を制御する制御部と、を備え、制御部は、共振回路を含む出力対象における電流および電圧の少なくとも一方の検出値から算出した複数の物理量を検出信号として出力するように構成されている検出信号生成部と、検出信号と、検出信号の複数の物理量に対応する出力指令とに基づいて、共振回路に出力される交流電力における電圧または電流の振幅および位相の両方を制御するための制御信号を生成するように構成されている出力制御部と、を含む。
【０００８】
この発明の第１の局面による共振回路用電力変換装置は、上記のように、複数の物理量として算出された検出信号と、検出信号の複数の物理量に対応する出力指令とに基づいて、共振回路に出力される交流電力における電圧または電流の振幅および位相の両方を制御するための制御信号を生成する。これにより、制御信号により交流電力における電圧または電流の振幅および位相の両方を制御することができるので、出力対象におけるインピーダンスの変動などの負荷変動が生じた場合に、負荷変動に対する制御の応答性を向上させることができる。そのため、制御の応答性が低い場合と異なり、負荷変動が生じた場合にも、制御が不安定になることを抑制することができる。その結果、共振回路に出力される交流電力を制御する場合において、共振回路における交流電力の共振状態の安定性を向上することができる。
【０００９】
上記第１の局面による共振回路用電力変換装置において、好ましくは、出力制御部は、検出信号と出力指令とに基づいて、検出値に対応する出力対象における電流および電圧の少なくとも一方の振動を抑制するための抑制信号を出力するように構成されている振動抑制部と、検出値に対応する出力対象における電流および電圧の少なくとも一方を出力指令に追従させるための追従信号を出力するように構成されている追従制御部と、を有し、振動抑制部により出力される抑制信号と追従制御部により出力される追従信号とに基づいて、制御信号を生成するように構成されている。このように構成すれば、出力制御部が、振動を抑制する抑制信号を出力する振動抑制部と、出力指令に追従させる追従信号を出力する追従制御部とを有しているので、出力制御部による制御信号によって、出力対象において振動を抑制するとともに出力指令に追従するように交流電力を制御することができる。そのため、交流電力を、出力指令に対応させてより安定して出力させることができるので、共振回路における交流電力の共振状態の安定性をより向上することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、追従制御部は、振動抑制部とは異なる検出信号と出力指令とに基づいて追従信号を出力するように構成されている。このように構成すれば、振動抑制部と追従制御部とによって、共振回路に出力される交流電力における電圧または電流の物理量を分離して制御することができる。そのため、振動抑制部と追従制御部とが共通の検出信号を用いる場合に比べて、共振回路に出力される交流電力の制御をより安定させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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