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公開番号2025147723
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024048113
出願日2024-03-25
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人サトー
主分類H02M 7/49 20070101AFI20250930BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電圧及び電流のリップルをより抑制できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】三相インバータ3は、各相毎に、上アームスイッチSW1及び下アームスイッチSW2を直列接続し、下アームスイッチSW2に並列にLC直列共振回路を有するチョッパセル1をn直列接続して構成される。モータ制御部11は、入力される指令値Idx,Iqx、及びMG4が発生する出力パラメータに応じた制御情報を出力する。パルス生成部12は、その制御情報に応じて、三相インバータ3を構成する各チョッパセル1をスイッチング制御するパルス信号を出力する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
上側及び下側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２）を直列接続し、前記下側スイッチング素子に並列に接続されるＬＣ直列共振回路（１５）を有するチョッパセル（１，１ａ，１ｂ，１ａ’，１ｂ’）をｎ（ｎ≧２）直列接続してなる電力変換部（３）と、
入力される指令値、及び電力変換部により駆動されるモータ（４）が発生する出力パラメータに応じた制御情報を出力する制御部（１１）と、
前記制御情報に応じて、前記電力変換部を構成する各チョッパセルをスイッチング制御するパルス信号を出力するパルス生成部（１２，３８）、とを備える電力変換装置。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記パルス生成部は、前記チョッパセルを構成するスイッチング素子を駆動する素子駆動部（２１）と、
前記チョッパセルより出力される電流がゼロとなったことを検出し、検出信号を出力するゼロ電流検出部（２２）と、
前記電力変換部を電流境界モードで動作させる、前記スイッチング素子のスイッチング周期及びオン時間、並びにスイッチングさせるタイミングの位相差を算出し、前記素子駆動部に前記パルス信号を出力するパルス信号出力部（２３、３５）と、を備える請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記パルス信号出力部（３５）は、前記検出信号が入力されてから一定時間を計時するタイマ（３６）を備え、
次のチョッパセルをターンオンさせるタイミングを、前記一定時間だけ遅延させる請求項２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記パルス信号出力部は、前記スイッチング周期をＴ、前記オン時間をＴｏｎ、前記スイッチング素子のオフ時間をＴｏｆｆ，前記位相差Ｔｄ、入力電圧をＶＩＮｘｎ、相電圧をＶＯＵＴｘｎ、インダクタンスをＬ、前記複数のチョッパセルより出力される電流の平均値をＩｏｕｔとすると、
Ｉｏｕｔ＞０のとき、前記チョッパセルの上アーム側スイッチング素子に対し、
Ｔｏｎ＝ＩＬｐ×Ｌ／（ＶＩＮｘｎ－ＶＯＵＴｘｎ）
Ｔｏｆｆ＝ＩＬｐ×Ｌ／ＶＯＵＴｘｎ
Ｔ＝Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ
Ｔｄ＝Ｔ／ｎ
となるパルス信号を出力し、
Ｉｏｕｔ＜０のとき、前記チョッパセルの下アーム側スイッチング素子に対し、
Ｔｏｎ＝ＩＬｐ×Ｌ／ＶＯＵＴｘｎ
Ｔｏｆｆ＝ＩＬｐ×Ｌ／（ＶＩＮｘｎ－ＶＯＵＴｘｎ）
Ｔ＝Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ
Ｔｄ＝Ｔ／ｎ
となるパルス信号を出力する請求項２記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記チョッパセル（１ａ，１ｂ，１ａ’，１ｂ’）を、２組並列に接続してなる請求項１から４の何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 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直列に接続される複数のチョッパセルで電力変換回路と、この電力変換回路の出力電圧に応じて複数のチョッパセルの直流電圧を制御する制御装置とを備え、出力電圧を低くしても高調波の増加を抑制できる電力変換装置が開示されている。この構成によれば、複数のチョッパセルを駆動する数によって電圧の階調を制御することで、通常のＰＷＭ制御よりも正確な電圧波形を生成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１７５８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構成では、出力電圧波形の階調数がチョッパセルの段数に依存するため電圧が階段状になり、誤差が生じる。また、低い出力電圧を生成する場合、上記の段数を減らす必要があるため、電圧波形の再現精度がより低下する。これらによる電圧誤差は、出力電流のリップルとして高調波を発生させることになる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電圧及び電流のリップルをより抑制できる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の電力変換装置によれば、電力変換部（３）は、上側及び下側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２）を直列接続し、下側スイッチング素子に並列にＬＣ直列共振回路（１５）を有するチョッパセル（１）をｎ直列接続して構成される。制御部（１１）は、入力される指令値、及び電力変換部により駆動されるモータ（４）が発生する出力パラメータに応じた制御情報を出力する。パルス生成部（１２，３８）は、その制御情報に応じて、電力変換部を構成する各チョッパセルをスイッチング制御するパルス信号を出力する。
【０００７】
ＬＣ直列共振回路を有するチョッパセルをｎ直列接続し、各チョッパセルの出力電圧を制御することで、電力変換部の出力電圧の諧調数を増やすことができる。また、制御部及びパルス生成部により各チョッパセルをスイッチング制御してそれぞれの出力電圧を制御することで、電力変換部の出力電圧や出力電流のリップルを抑制することも可能になる。
【０００８】
請求項２記載の電力変換装置によれば、パルス生成部の素子駆動部（２１）は、チョッパセルを構成するスイッチング素子を駆動する。ゼロ電流検出部（２２）は、チョッパセルより出力される電流がゼロとなったことを検出し、検出信号を出力する。パルス信号出力部（２３，３５）は、電力変換部を電流境界モードで動作させるように、スイッチング素子のスイッチング周期及びオン時間、並びにスイッチングさせるタイミングの位相差を算出し、素子駆動部にパルス信号を出力する。このようにして、電力変換部を電流境界モードで動作させることで、出力電圧や出力電流のリップルを抑制できる。
【０００９】
請求項３記載の電力変換装置によれば、パルス信号出力部（３５）は、タイマ（３６）によりゼロ電流検出部より検出信号が入力されてから一定時間を計時して、次のチョッパセルをターンオンさせるタイミングを前記一定時間だけ遅延させる。これにより、スイッチング周波数を高めることなく微小な電流を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態における一相分の電気的構成図
全体的な電気的構成図
チョッパセルの制御構成図
１つのチョッパセルにおけるインダクタ電流ＩＬの波形を示す図
４つのチョッパセルのインダクタ電流ＩＬ１～ＩＬ４の波形を合成した一相の出力電流Ｉｏｕｔの波形を示す図
４つのチョッパセルの出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ４の波形を合成した一相の出力電圧Ｖｏｕｔの波形を示す図
４多重チョッパセルがそれぞれ出力する電流の波形と、それらを合成した電流の波形を示す図
各スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフ制御を示すタイミングチャート
第２実施形態であり、チョッパセルの制御構成図
各スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフ制御を示すタイミングチャート
第３実施形態であり、各スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフ制御を示すタイミングチャート
第４実施形態であり、全体的な電気的構成図
第５実施形態であり、並列チョッパセルの一構成を示す図
第６実施形態であり、並列チョッパセルの一構成を示す図
例えば第５実施形態の並列チョッパセルを２直列接続した場合に、各チョッパセルのスイッチング制御を概略的に示す図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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