JP2010035377A - 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、負荷変動の大きな条件においても最適なインバータ電圧、駆動周波数に設定でき所望の電力を効率良く供給することができる電力変換装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】
本発明は電力変換装置において、交流電源電圧を交流/直流変換してインバータに前記直流電圧として印加するチョッパ回路を備え、第1の上下アームを含んで構成されるハーフブリッジ方式インバータの出力端子間に接続されうる第1の負荷回路と、第1,第2の上下アームによって構成されるフルブリッジ方式インバータの出力端子間に接続され、第1の負荷回路の少なくとも一部を含む第2の負荷回路と、第2の負荷回路をインバータから接離するスイッチ手段とを備え、第2の上下アームを構成する1つのスイッチング素子は、チョッパ回路の昇圧または昇降圧用のスイッチング素子として兼用することを特徴とするものである。
【選択図】図1
Description
5a〜5d,42a,42b,45,47 スイッチング素子
6a〜6d,43a,43b,46,48 ダイオード
7a,7b,9,12,13,44 コンデンサ
8,41 インダクタ
11 加熱コイル
20 リレー接点
50,60 共振負荷回路
61,62 ドライブ回路
70 制御回路
71,73,75 電流センサ
72 コイル電流検出回路
74 AC電流検出回路
76 入力電流検出回路
77 AC電圧検出回路
78 INV電圧検出回路
79 整流回路
80 入力電力設定部
90 負荷
AC 交流電源
Claims (27)
- 2個の主スイッチング素子を直列接続した第1,第2の上下アームを有し、直流電圧を直流/交流変換して交流電圧を負荷に供給するインバータと、
前記第1の上下アームのスイッチング素子を駆動することによって、前記インバータをハーフブリッジ方式インバータとして動作させる第1のインバータ制御手段と、
前記第1,第2の上下アームのスイッチング素子を駆動することによって、前記インバータをフルブリッジ方式インバータとして動作させる第2のインバータ制御手段とを備えた電力変換装置において、
交流電源電圧を交流/直流変換して前記インバータに前記直流電圧として印加するチョッパ回路を備え、
前記第1の上下アームを含んで構成される前記ハーフブリッジ方式インバータの出力端子間に接続されうる第1の負荷回路と、
前記第1,第2の上下アームによって構成されるフルブリッジ方式インバータの出力端子間に接続され、前記第1の負荷回路の少なくとも一部を含む第2の負荷回路と、
該第2の負荷回路を前記インバータから接離するスイッチ手段とを備え、
前記第2の上下アームを構成する1つのスイッチング素子は、前記チョッパ回路の昇圧または昇降圧用のスイッチング素子として兼用されることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
前記チョッパ回路は2個のスイッチング素子の直列体と、2個のダイオードの直列体を並列接続したことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
前記第1の負荷回路を、前記第1,第2の上下アームのそれぞれの直列接続点間に接続したことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項2または3において、
前記第1,第2の負荷回路は、インダクタおよび共振コンデンサを備えた共振負荷回路であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項4において、
前記第1の負荷回路の前記共振コンデンサは、前記第2の負荷回路の前記共振コンデンサよりも静電容量が小さいことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
前記チョッパ回路は2つのスイッチング素子とダイオードの直列体が並列接続したことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
前記チョッパ回路はスイッチング素子とダイオードの直列体を2並列接続し、チョークコイルを介し、ダイオードとスイッチング素子の直列接続体の接続点に接続され、負荷回路に接続されることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項7において、
前記スイッチング素子とダイオードの直列体の2並列接続体と、並列にダイオードを接続したことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1〜8のいずれか1つにおいて、
前記第1,第2の上下アームのスイッチング素子を、同期して駆動する駆動手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1〜9のいずれか1つにおいて、
前記第1の上下アームのスイッチング周波数を、前記第2の上下アームのスイッチング周波数よりも高い周波数で駆動する駆動手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1〜10のいずれか1つにおいて、
前記第2の負荷回路を前記インバータから切り離した状態での前記インバータのスイッチング周波数を、前記第2の負荷回路を前記インバータに接続した状態での前記インバータのスイッチング周波数よりも高い周波数で駆動する駆動手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項4〜11のいずれか1つにおいて、
前記第1,第2の上下アームの駆動周波数は、前記第1の共振負荷回路の共振周波数のほぼ整数分の一であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1〜12のいずれか1つにおいて、
前記チョッパ回路は交流電源の正負電圧に応じて駆動スイッチング素子を切り替える制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 2個の主スイッチング素子を直列接続した第1,第2の上下アームを有し、直流電圧を直流/交流変換して交流電圧を負荷に供給するインバータと、
前記第1の上下アームのスイッチング素子を駆動することによって、前記インバータをハーフブリッジ方式インバータとして動作させる第1のインバータ制御手段と、
前記第1,第2の上下アームのスイッチング素子を駆動することによって、前記インバータをフルブリッジ方式インバータとして動作させる第2のインバータ制御手段とを備えた電力変換装置の制御方法において、
チョッパ回路により交流電源電圧を交流/直流変換して前記インバータに前記直流電圧として印加し、
前記第1の上下アームを含んで構成される前記ハーフブリッジ方式インバータの出力端子間に第1の負荷回路を接続し、
前記第1の負荷回路の少なくとも一部を含む第2の負荷回路を、前記第1,第2の上下アームによって構成されるフルブリッジ方式インバータの出力端子間に接続し、
前記第2の負荷回路を、スイッチ手段により前記インバータから接離するとともに、
前記第2の上下アームを構成する1つのスイッチング素子を、前記チョッパ回路の昇圧または昇降圧用のスイッチング素子として兼用することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項14において、
前記チョッパ回路は2個のスイッチング素子の直列体と、2個のダイオードの直列体を並列接続したことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項14において、
前記第1の負荷回路を、前記第1,第2の上下アームのそれぞれの直列接続点間に接続することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項14において、
前記チョッパ回路はスイッチング素子とダイオードの直列体が2並列接続したことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項14または15において、
前記第1,第2の負荷回路として、インダクタおよび共振コンデンサを備えた共振負荷回路を接続することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項18において、
前記第1の負荷回路の前記共振コンデンサとして、前記第2の負荷回路の前記共振コンデンサよりも静電容量が小さいコンデンサを接続することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項14〜19のいずれか1つにおいて、
前記第1,第2の上下アームのスイッチング素子を、同期して駆動することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項14〜20のいずれか1つにおいて、
前記第1の上下アームのスイッチング素子を、前記第2の上下アームのスイッチング素子よりも高い周波数で駆動することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項14〜19のいずれか1つにおいて、
前記第2の負荷回路を前記インバータから切り離した状態での前記インバータを、前記第2の負荷回路を前記インバータに接続した状態での前記インバータのスイッチング周波数よりも高い周波数で駆動することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項18〜22のいずれか1つにおいて、
前記第1,第2の上下アームのスイッチング素子を、前記第1の共振負荷回路の共振周波数のほぼ整数分の一のスイッチング周波数で駆動することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項14〜23のいずれか1つにおいて、
前記チョッパ回路は交流電源の正負電圧に応じて駆動スイッチング素子を切り替える制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 主スイッチング素子と整流素子を直列接続し、直流電圧を任意の直流電圧に変換し、負荷に電力を供給するチョッパ回路を備えた電力変換装置において、
スイッチング素子と整流素子の直列回路で構成される2つの整流回路と、前記チョッパ回路および前記整流回路を制御する制御手段を備え、交流電圧を直接に任意の直流電圧に変換できることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項25において、
前記整流回路は2個のスイッチング素子の直列体と、2個の整流素子の直列体を並列接続したことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項26において、
前記整流回路と並列に整流素子を接続したことを特徴とする電力変換装置。
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