JP2014143854A - 車両用電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態の車両用電力変換装置は、単相2レベルコンバータと、単相3レベルコンバータと、双方向バイパススイッチとを備える。単相2レベルコンバータは、コンデンサと、自己消弧能力を有する第1〜第4の可制御スイッチングデバイスと、可制御スイッチングデバイス毎に逆並列に接続されるダイオードと、で構成される。単相3レベルコンバータは、2個直列接続されるコンデンサと、第5〜第10の可制御スイッチングデバイスと、可制御スイッチングデバイス毎に逆並列に接続されるダイオードと、で構成される。単相2レベルコンバータと、単相3レベルコンバータとは交流入出力点で直列接続される。双方向バイパススイッチは、単相2レベルコンバータの2端の交流出力点の間に、複数の第11〜第12の可制御スイッチングデバイスが直列に接続され、可制御スイッチングデバイス毎に逆並列に設けられたダイオードが逆極性に接続されている。
【選択図】図1
Description
図1は、第1の実施形態にかかる車両用の電力変換装置11のマルチレベルコンバータ1の構成を示した図である。図1に示すように、本実施形態にかかるマルチレベルコンバータ1は、単相3レベルコンバータ50と、単相2レベルコンバータ40と、を直列接続している。
第1の実施形態では、コンデンサ14a、15a、15bのいずれか一つで過電圧が生じた場合に、双方向バイパススイッチ120及び過電圧抑制回路130を動作させる例について説明した。この場合、単相2レベルコンバータ40及び単相3レベルコンバータ50を利用することはできない。しかしながら、単相2レベルコンバータ40が利用できない場合でも、単相3レベルコンバータ50のみを用いることで、電力の損失は大きいものの出力電圧の制御は可能である。そこで、第1の実施形態の変形例1では、単相3レベルコンバータ50のみを適用して、出力電圧を制御する例について説明する。
上述した実施形態及び変形例では、コンデンサに過電圧が生じた場合について説明した。しかしながら、双方向バイパススイッチ120を用いた制御は、コンデンサに過電圧が生じた場合に制限するものではなく、コンデンサの低電圧が生じた場合に行っても良い。
第2の実施形態では、マルチレベルコンバータ1に対して初期充電を行う場合について説明する。図11は、第2の実施形態にかかる電力変換装置のマルチレベルコンバータ1の構成を示した図である。本実施形態にかかる電力変換装置800では、初期充電を行うための構成として、第1の実施形態の電力変換装置11と比べて、スイッチングデバイス41とスイッチングデバイス42と抵抗43とを備えている。さらに、本実施形態にかかる電力変換装置800は、制御部180と処理が異なる制御部850に変更されている。
Claims (7)
- 単相交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、
コンデンサを有すると共に、前記コンデンサと並列に、自己消弧能力を有する第1の可制御スイッチングデバイス及び第2の可制御スイッチングデバイスが、前記単相交流電力を供給する電源と接続される第1の接続点を介して2個直列に接続され、前記コンデンサと並列に、第3の可制御スイッチングデバイス及び第4の可制御スイッチングデバイスが、第2の接続点を介して2個直列に接続され、可制御スイッチングデバイス毎にダイオードが逆並列に接続される単相2レベルコンバータと、
2個直列接続されるコンデンサと、前記2個直列接続されるコンデンサと並列に、第5の可制御スイッチングデバイス及び第6の可制御スイッチングデバイスが、前記第2の接続点と接続される第3の接続点を介して2個直列に接続され、前記2個直列接続されるコンデンサと並列に、第7の可制御スイッチングデバイス及び第8の可制御スイッチングデバイスが、第4の接続点を介して2個直列に接続され、前記第4の接続点から中性点までの経路上に、第9の可制御スイッチングデバイスと第10の可制御スイッチングデバイスとを逆極性に直列接続する双方向スイッチが設けられ、可制御スイッチングデバイス毎にダイオードが逆並列に接続される単相3レベルコンバータと、
2個直列に接続される第11の可制御スイッチングデバイス及び第12の可制御スイッチングデバイスが前記単相2レベルコンバータと並列に設けられ、前記第11の可制御スイッチングデバイスに逆並列に設けられたダイオードと前記第12の可制御スイッチングデバイスに逆並列に設けられたダイオードとが逆極性に接続される、双方向バイパススイッチと、
を備える車両用電力変換装置。 - 前記単相3レベルコンバータの前記コンデンサの各々に並列に接続される抵抗と、
前記単相3レベルコンバータの前記コンデンサ毎に、抵抗、コンデンサ用可制御スイッチングデバイス、及びコンデンサ用可制御スイッチングデバイスに逆並列に接続されるダイオードの組み合わせを並列に接続した過電圧抑制回路と、
を備える請求項1に記載の車両用電力変換装置。 - 異常を検出した場合に、前記双方向バイパススイッチの前記第11の可制御スイッチングデバイスと前記第12の可制御スイッチングデバイスとを投入し、前記過電圧抑制回路の前記コンデンサ用可制御スイッチングデバイスを投入し、前記単相2レベルコンバータ及び前記単相3レベルコンバータに構成される可制御スイッチングデバイスの各々を開放させる、制御を行う制御部を、
さらに備える請求項2に記載の車両用電力変換装置。 - 前記制御部は、前記単相2レベルコンバータに構成される前記コンデンサの電圧、又は前記単相3レベルコンバータに構成される前記コンデンサの電圧が予め設定された上限電圧閾値を上回った場合に、異常が生じた場合として前記制御を行う、
請求項3に記載の車両用電力変換装置。 - 前記制御部は、さらに、前記単相2レベルコンバータに構成される前記コンデンサの電圧が予め設定された第1の上限電圧閾値を上回り、かつ前記単相3レベルコンバータに構成される前記コンデンサの電圧が予め設定された第2の上限電圧閾値の範囲内の場合に、前記双方向バイパススイッチの前記第11の可制御スイッチングデバイスと前記第12の可制御スイッチングデバイスとを投入し、前記単相2レベルコンバータに構成される前記可制御スイッチングデバイスの各々を開放し、前記単相3レベルコンバータに構成される前記可制御スイッチングデバイスの各々を導入して運転を継続させる、
請求項4に記載の車両用電力変換装置。 - 前記制御部は、さらに、前記単相2レベルコンバータに構成される前記コンデンサの電圧が予め設定された下限電圧閾値を下回った場合、前記双方向バイパススイッチの前記第11の可制御スイッチングデバイスと前記第12の可制御スイッチングデバイスとを投入し、前記単相2レベルコンバータに構成される前記可制御スイッチングデバイスの各々を投入するとともに、前記単相2レベルコンバータ及び前記単相3レベルコンバータに構成される前記可制御スイッチングデバイスの各々を開放する、制御を行う、
請求項3乃至5のいずれか一つに記載の車両用電力変換装置。 - 前記制御部は、前記単相2レベルコンバータ及び前記単相3レベルコンバータに構成されるコンデンサを充電する際に、前記単相2レベルコンバータ及び前記単相3レベルコンバータに構成される前記可制御スイッチングデバイスの各々を開放し、前記単相2レベルコンバータに構成されるコンデンサが予め定められた電圧値となった場合に、前記双方向バイパススイッチに構成される可制御スイッチングデバイスと前記第12の可制御スイッチングデバイスとを投入し、充電を継続する、
請求項3乃至6のいずれか一つに記載の車両用電力変換装置。
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