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公開番号2025161455
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2024064647
出願日2024-04-12
発明の名称電源装置及び制御方法
出願人新電元工業株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20251017BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】放電用の素子を追加することなく、効率の低下を抑制し、コンデンサに蓄積された電力を放電する。
【解決手段】電源装置は、第1コンデンサと、第1スイッチング素子と、第2スイッチング素子と、インダクタと、第3スイッチング素子と、第4スイッチング素子と、第2コンデンサと、を含む、双方向昇降圧チョッパと、双方向昇降圧チョッパを制御する制御部と、を含む。制御部は、第1コンデンサに蓄積された電力を放電する場合に、第3スイッチング素子をオフに制御し、第4スイッチング素子をオンに制御し、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とを交互にオンオフ制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一端が第１端子に電気的に接続され、他端が第２端子に電気的に接続された第１コンデンサと、ドレインが前記第１端子に電気的に接続され、ソースが第１ノードに電気的に接続された第１スイッチング素子と、ドレインが前記第１ノードに電気的に接続され、ソースが前記第２端子に電気的に接続された第２スイッチング素子と、一端が前記第１ノードに電気的に接続され、他端が第２ノードに電気的に接続されたインダクタと、ドレインが第３端子に電気的に接続され、ソースが前記第２ノードに電気的に接続された第３スイッチング素子と、ドレインが前記第２ノードに電気的に接続され、ソースが第４端子及び前記第２スイッチング素子のソースに電気的に接続された第４スイッチング素子と、一端が前記第３端子に電気的に接続され、他端が前記第４端子に電気的に接続された第２コンデンサと、を含む、双方向昇降圧チョッパと、
前記双方向昇降圧チョッパを制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記第１コンデンサに蓄積された電力を放電する場合に、前記第３スイッチング素子をオフに制御し、前記第４スイッチング素子をオンに制御し、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを交互にオンオフ制御する、
ことを特徴とする、電源装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記制御部は、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを交互にオンオフ制御する周期を一定にし、前記周期の中の第１期間では、前記第１スイッチング素子をオンに制御し且つ前記第２スイッチング素子をオフに制御し、前記周期の中の第２期間では、前記第１スイッチング素子をオフに制御し且つ前記第２スイッチング素子をオンに制御し、前記インダクタに流れる電流が前記第２期間の中でゼロになるように、前記第１期間及び前記第２期間の長さを決定する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１コンデンサの電圧を用いて、前記第１コンデンサの電圧と前記第１期間の長さとが対応づけられたテーブルを参照し、前記第１期間を決定する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第２コンデンサに蓄積された電力を放電する場合に、前記第１スイッチング素子をオフに制御し、前記第２スイッチング素子をオンに制御し、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子とを交互にオンオフ制御する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記双方向昇降圧チョッパを複数含み、複数の前記双方向昇降圧チョッパの前記第１端子及び前記第２端子は、複数の電源に夫々電気的に接続され、複数の前記双方向昇降圧チョッパの前記第３端子及び前記第４端子は、１個の負荷に電気的に接続され、
前記制御部は、
複数の前記双方向昇降圧チョッパの中の１つの双方向昇降圧チョッパの前記第１コンデンサに蓄積された電力を放電する場合に、複数の前記双方向昇降圧チョッパの中の１つの前記第３スイッチング素子をオフに制御し、複数の前記双方向昇降圧チョッパの中の１つの前記第４スイッチング素子をオンに制御し、複数の前記双方向昇降圧チョッパの中の１つの前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを交互にオンオフ制御する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の電源装置。
【請求項６】
一端が第１端子に電気的に接続され、他端が第２端子に電気的に接続された第１コンデンサと、ドレインが前記第１端子に電気的に接続され、ソースが第１ノードに電気的に接続された第１スイッチング素子と、ドレインが前記第１ノードに電気的に接続され、ソースが前記第２端子に電気的に接続された第２スイッチング素子と、一端が前記第１ノードに電気的に接続され、他端が第２ノードに電気的に接続されたインダクタと、ドレインが第３端子に電気的に接続され、ソースが前記第２ノードに電気的に接続された第３スイッチング素子と、ドレインが前記第２ノードに電気的に接続され、ソースが第４端子及び前記第２スイッチング素子のソースに電気的に接続された第４スイッチング素子と、一端が前記第３端子に電気的に接続され、他端が前記第４端子に電気的に接続された第２コンデンサと、を含む、双方向昇降圧チョッパを含む電源装置の制御方法であって、
前記第１コンデンサに蓄積された電力を放電する場合に、前記第３スイッチング素子をオフに制御し、前記第４スイッチング素子をオンに制御し、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを交互にオンオフ制御する、
ことを特徴とする、制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源装置及び制御方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２には、運転停止時に、直流電圧側の平滑コンデンサに蓄積された電力を放電するインバータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－２９４３号公報
特開２０１６－１２３２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
双方向昇降圧チョッパにおいて、運転停止時に、平滑コンデンサに蓄積された電力を放電抵抗で消費させることが考えられる。しかしながら、放電抵抗を平滑コンデンサに常時並列接続すると、通常運転時に双方向昇降圧チョッパの効率が低下する。効率の低下を抑制するために放電抵抗の抵抗値を小さくすると、放電時間が長くなってしまう。一方、放電時間を短くしようとすると、放電抵抗の許容電力を大きくする必要があり、大きな放電抵抗が必要となる。
【０００５】
また、通常運転時の双方向昇降圧チョッパの効率の低下を抑制するために、放電時にだけ放電抵抗を平滑コンデンサに接続するスイッチ素子を設けることが考えられる。しかしながら、この場合、スイッチ素子及びスイッチ素子を制御するゲート回路の追加が必要となる。
【０００６】
本開示は、放電用の素子を追加することなく、効率の低下を抑制し、コンデンサに蓄積された電力を放電することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様の電源装置は、
一端が第１端子に電気的に接続され、他端が第２端子に電気的に接続された第１コンデンサと、ドレインが前記第１端子に電気的に接続され、ソースが第１ノードに電気的に接続された第１スイッチング素子と、ドレインが前記第１ノードに電気的に接続され、ソースが前記第２端子に電気的に接続された第２スイッチング素子と、一端が前記第１ノードに電気的に接続され、他端が第２ノードに電気的に接続されたインダクタと、ドレインが第３端子に電気的に接続され、ソースが前記第２ノードに電気的に接続された第３スイッチング素子と、ドレインが前記第２ノードに電気的に接続され、ソースが第４端子及び前記第２スイッチング素子のソースに電気的に接続された第４スイッチング素子と、一端が前記第３端子に電気的に接続され、他端が前記第４端子に電気的に接続された第２コンデンサと、を含む、双方向昇降圧チョッパと、
前記双方向昇降圧チョッパを制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記第１コンデンサに蓄積された電力を放電する場合に、前記第３スイッチング素子をオフに制御し、前記第４スイッチング素子をオンに制御し、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを交互にオンオフ制御する、
ことを特徴とする。
【０００８】
前記電源装置において、
前記制御部は、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを交互にオンオフ制御する周期を一定にし、前記周期の中の第１期間では、前記第１スイッチング素子をオンに制御し且つ前記第２スイッチング素子をオフに制御し、前記周期の中の第２期間では、前記第１スイッチング素子をオフに制御し且つ前記第２スイッチング素子をオンに制御し、前記インダクタに流れる電流が前記第２期間の中でゼロになるように、前記第１期間及び前記第２期間の長さを決定する、
ことを特徴とする。
【０００９】
前記電源装置において、
前記制御部は、
前記第１コンデンサの電圧を用いて、前記第１コンデンサの電圧と前記第１期間の長さとが対応づけられたテーブルを参照し、前記第１期間を決定する、
ことを特徴とする。
【００１０】
前記電源装置において、
前記制御部は、
前記第２コンデンサに蓄積された電力を放電する場合に、前記第１スイッチング素子をオフに制御し、前記第２スイッチング素子をオンに制御し、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子とを交互にオンオフ制御する、
ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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