JP2016032307A - Power converter and control method therefor - Google Patents

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祐輔 南
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow for PFC control by current continuous mode, without monitoring the output current over the entire switching period.SOLUTION: A power converter 10 includes a rectifying and smoothing circuit 11 for outputting a DC voltage, obtained by rectifying and smoothing an AC voltage outputted from an AC power supply PS, between node N1 and node N2, an inductor L11 having one end connected with the node N1, a switching element Q11 for electrically connecting or insulating between the other end of the inductor L11 and the node N2, a diode D15 having an anode connected with the other end of the inductor L11, and a control unit 12 for searching a peak time position in the switching period where the maximum value of the absolute value of an output current I3 is monitored, for a monitor period that is a partial period of a first switching period, and monitoring the output current I3 during the monitor period, around a peak time position in the switching period, in the second switching period.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、電力変換装置およびその制御方法に関する。   The present invention relates to a power conversion device and a control method thereof.

従来、電力変換回路の一つとして、双方向インバータが知られている(特許文献1,2)。双方向インバータは、商用電源等の交流電源から入力した交流電力を直流電力に変換して外部負荷に出力し(コンバータ動作)、逆に、バッテリ等から入力した直流電力を交流電力に変換して出力する(インバータ動作)。   Conventionally, bidirectional inverters are known as one of power conversion circuits (Patent Documents 1 and 2). A bidirectional inverter converts AC power input from an AC power source such as a commercial power source into DC power and outputs it to an external load (converter operation). Conversely, it converts DC power input from a battery or the like into AC power. Output (inverter operation).

高調波電流規制をクリアするために、双方向インバータにおいても、交流電力を直流電力に変換する際はPFC(Power Factor Correction)制御を行う必要がある。近年、アナログ制御ではなく、DSP(Digital Signal Processor)等を用いたデジタル制御によりPFC制御を行うことが増えてきている。この場合、スイッチング素子に流れる電流(出力電流)を所定の時間間隔でモニタし、モニタした電流値に基づいて生成された制御信号を用いてスイッチング素子を制御する。   In order to clear the harmonic current regulation, it is necessary to perform PFC (Power Factor Correction) control when converting AC power to DC power even in a bidirectional inverter. In recent years, PFC control is increasingly performed by digital control using a DSP (Digital Signal Processor) or the like instead of analog control. In this case, the current (output current) flowing through the switching element is monitored at predetermined time intervals, and the switching element is controlled using a control signal generated based on the monitored current value.

特開2009−33800号公報JP 2009-33800 A 特開2013−90413号公報JP2013-90413A

特許文献2に開示された双方向インバータは、インダクタL1,L2および平滑用コンデンサC1を有するLCフィルタ1と、スイッチング素子Q1〜Q4を有するブリッジ回路2とを備えている。   The bidirectional inverter disclosed in Patent Document 2 includes an LC filter 1 having inductors L1 and L2 and a smoothing capacitor C1, and a bridge circuit 2 having switching elements Q1 to Q4.

インバータ動作の観点からは、インダクタL1,L2のインダクタンス(即ち、インバータとして見たときの出力インダクタンス)は大きい方が好ましい。これは、インダクタL1,L2のインダクタンスが大きい方が平滑用コンデンサC1を小型化できるためである。   From the viewpoint of the inverter operation, it is preferable that the inductances of the inductors L1 and L2 (that is, the output inductance when viewed as an inverter) are large. This is because the smoothing capacitor C1 can be downsized when the inductances of the inductors L1 and L2 are larger.

しかしながら、インダクタL1,L2のインダクタンスを大きくすると、コンバータ動作を行う際に出力電流が低下しづらくなる。その結果、電流連続モードでPFC制御を行うことになり、スイッチング周期の全体にわたって出力電流をモニタしなければならなくなる。   However, if the inductances of the inductors L1 and L2 are increased, the output current is less likely to decrease when the converter operation is performed. As a result, PFC control is performed in the continuous current mode, and the output current must be monitored over the entire switching period.

その場合、PFC制御を行うDSPが有するA/D変換器を他の処理(例えば、双方向インバータの出力電圧のモニタやバッテリの充電電圧のモニタ等)と兼用することができなくなるという問題が生じる。また、PFC制御専用のDSPが必要になるという問題が生じる。これらの問題は、双方向インバータの大型化やコストの増大につながる。   In that case, there is a problem that the A / D converter included in the DSP that performs PFC control cannot be used for other processing (for example, monitoring of the output voltage of the bidirectional inverter, monitoring of the charging voltage of the battery, etc.). . There is also a problem that a DSP dedicated to PFC control is required. These problems lead to an increase in size and cost of the bidirectional inverter.

本発明は、上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、その目的は、スイッチング周期の全体にわたって出力電流をモニタすることなく、電流連続モードによるPFC制御を行うことが可能な電力変換装置およびその制御方法を提供することである。   The present invention has been made based on the above technical recognition, and an object thereof is a power conversion device capable of performing PFC control in a continuous current mode without monitoring an output current over the entire switching period. And a control method thereof.

本発明の一態様に係る電力変換装置は、
交流電圧を整流平滑して得られた直流電圧を第1のノードおよび第2のノード間に出力する整流平滑回路と、
前記直流電圧が供給される前記第1のノードに一端が接続されたインダクタと、
前記インダクタの他端と前記第2のノードとの間を電気的に接続または絶縁するスイッチング素子と、
前記インダクタの前記他端にアノードが接続されたダイオードと、
前記ダイオードのカソードに一端が接続され、前記第2のノードに他端が接続された平滑コンデンサと、
一定のスイッチング周期で前記スイッチング素子をオンに制御し前記スイッチング周期内で前記スイッチング素子をオフに制御するとともに、前記スイッチング素子に流れる出力電流をモニタする制御部と、
を備え、
前記制御部は、連続するスイッチング周期のうち第1のスイッチング周期においてその一部の期間であるモニタ期間について、前記出力電流の絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索し、前記第1のスイッチング周期に続く第2のスイッチング周期では、前記スイッチング周期内ピーク時間位置を中心にして前記モニタ期間の間、前記出力電流をモニタすることを特徴とする。
A power conversion device according to one embodiment of the present invention includes:
A rectifying and smoothing circuit for outputting a DC voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage between the first node and the second node;
An inductor having one end connected to the first node to which the DC voltage is supplied;
A switching element for electrically connecting or insulating between the other end of the inductor and the second node;
A diode having an anode connected to the other end of the inductor;
A smoothing capacitor having one end connected to the cathode of the diode and the other end connected to the second node;
A control unit that controls the switching element to be turned on at a constant switching period and controls the switching element to be turned off within the switching period, and monitors an output current flowing through the switching element;
With
The control unit searches for a peak time position in the switching period in which the maximum value of the absolute value of the output current is monitored for a monitoring period that is a part of the first switching period among consecutive switching periods. In the second switching period following the first switching period, the output current is monitored during the monitoring period centering on the peak time position in the switching period.

また、前記電力変換装置において、
前記スイッチング周期内ピーク時間位置は、前記スイッチング周期をn等分(n:正の整数)した第1ないし第nのタイムスロットのうち、前記最大値がモニタされたタイムスロットの位置であるようにしてもよい。
In the power converter,
The peak time position in the switching period is a position of a time slot in which the maximum value is monitored among first to n-th time slots obtained by dividing the switching period into n equal parts (n: a positive integer). May be.

本発明の一態様に係る電力変換装置は、
交流電源が出力する交流電力を直流電力に変換するとともに、直流電源が出力する直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、
第1の入出力端子、および、前記第1の入出力端子との間に前記交流電源を接続するための第2の入出力端子と、
第3の入出力端子、および、前記第3の入出力端子との間に外部負荷を接続するための第4の入出力端子と、
前記第1の入出力端子に一端が接続され、前記第2の入出力端子に他端が接続された第1の平滑コンデンサ、前記第1の平滑コンデンサの一端に一端が接続された第1のインダクタ、および前記第1の平滑コンデンサの他端に一端が接続された第2のインダクタを有するLCフィルタと、
前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が接続された第2の平滑コンデンサと、
前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第2のインダクタの他端に他端が接続された第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の他端から第1のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第1の整流素子と、
前記第2のインダクタの他端に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が電気的に接続された第2のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子の他端から第2のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第2の整流素子と、
前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第1のインダクタの他端に他端が接続された第3のスイッチング素子と、前記第3のスイッチング素子の他端から第3のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第3の整流素子と、
前記第1のインダクタの他端に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が電気的に接続された第4のスイッチング素子と、前記第4のスイッチング素子の他端から第4のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第4の整流素子と、
前記第1ないし第4のスイッチング素子をオン/オフ制御するとともに、前記第2のスイッチング素子を流れる第1の出力電流および前記第4のスイッチング素子を流れる第2の出力電流のうち少なくともいずれか一方をモニタする電流モニタ動作を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第1および第2の入力端子間に接続された交流電源が出力する交流電力を直流電力に変換して前記第3および第4の入出力端子から出力するコンバータ動作を行う場合、前記第2および第4のスイッチング素子を、一定のスイッチング周期でオンに制御し、その後、前記スイッチング周期内でオンからオフに制御し、連続するスイッチング周期のうち第1のスイッチング周期においてその一部の期間であるモニタ期間について、前記第1の出力電流または第2の出力電流の絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索し、前記第1のスイッチング周期に続く第2のスイッチング周期では、前記スイッチング周期内ピーク時間位置を中心にして前記モニタ期間の間、前記電流モニタ動作を行う、
ことを特徴とする。
A power conversion device according to one embodiment of the present invention includes:
A power converter that converts AC power output from an AC power source into DC power, and converts DC power output from the DC power source into AC power,
A first input / output terminal; and a second input / output terminal for connecting the AC power supply between the first input / output terminal;
A fourth input / output terminal for connecting an external load between the third input / output terminal and the third input / output terminal;
A first smoothing capacitor having one end connected to the first input / output terminal and the other end connected to the second input / output terminal, and a first smoothing capacitor having one end connected to one end of the first smoothing capacitor An LC filter having an inductor and a second inductor having one end connected to the other end of the first smoothing capacitor;
A second smoothing capacitor having one end connected to the third input / output terminal and the other end connected to the fourth input / output terminal;
A first switching element having one end connected to the third input / output terminal and the other end connected to the other end of the second inductor, and a first switching element from the other end of the first switching element; A first rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the
A second switching element having one end connected to the other end of the second inductor and the other end electrically connected to the fourth input / output terminal; and a second switching element from the other end of the second switching element to the second A second rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the switching element;
A third switching element having one end connected to the third input / output terminal and the other end connected to the other end of the first inductor; and a third switching element from the other end of the third switching element. A third rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the
A fourth switching element having one end connected to the other end of the first inductor and electrically connected to the other end of the fourth input / output terminal; A fourth rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the switching element;
On / off control of the first to fourth switching elements and at least one of a first output current flowing through the second switching element and a second output current flowing through the fourth switching element A control unit for performing a current monitoring operation for monitoring
With
The controller is
When performing the converter operation of converting the AC power output from the AC power source connected between the first and second input terminals into DC power and outputting the DC power from the third and fourth input / output terminals, the second And the fourth switching element is controlled to be turned on at a constant switching cycle, and then controlled from on to off within the switching cycle, and in a part of the first switching cycle among the continuous switching cycles. For a certain monitoring period, a peak time position in the switching period in which the maximum absolute value of the first output current or the second output current is monitored is searched, and a second switching period following the first switching period is searched. Then, during the monitoring period with the peak time position in the switching period as a center, the current monitoring operation is performed.
It is characterized by that.

また、前記電力変換装置において、
前記制御部は、前記コンバータ動作において、前記交流電源から入力する交流電圧をモニタし、前記第2のスイッチング周期においてモニタされた前記第1の出力電流または前記第2の出力電流が前記交流電圧に基づいて決められた閾値電流に達すると、前記第2および第4のスイッチング素子をオフに制御するようにしてもよい。
In the power converter,
The control unit monitors an AC voltage input from the AC power source in the converter operation, and the first output current or the second output current monitored in the second switching period is changed to the AC voltage. When the threshold current determined based on the threshold current is reached, the second and fourth switching elements may be controlled to be turned off.

また、前記電力変換装置において、
前記外部負荷は、前記第3および第4の入出力端子から出力される直流電圧を、前記外部負荷の出力に接続されるバッテリに適した電圧に降圧または昇圧するDC−DCコンバータ、またはバッテリであるようにしてもよい。
In the power converter,
The external load is a DC-DC converter or a battery that steps down or boosts a DC voltage output from the third and fourth input / output terminals to a voltage suitable for a battery connected to the output of the external load. There may be.

また、前記電力変換装置において、
前記第3および第4の入出力端子間に接続された直流電源が出力する直流電力を交流電力に変換して前記第1および第2の入出力端子から出力するインバータ動作を行う場合、前記制御部は、前記第1ないし第4のスイッチング素子がフルブリッジ動作するように、前記第1のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子のオン/オフに対して前記第2のスイッチング素子および前記第3のスイッチング素子のオン/オフを相補的に切り替えるようにしてもよい。
In the power converter,
In the case of performing an inverter operation in which DC power output from a DC power source connected between the third and fourth input / output terminals is converted into AC power and output from the first and second input / output terminals, the control is performed. And the second switching element and the third switching element with respect to on / off of the first switching element and the fourth switching element so that the first to fourth switching elements perform a full bridge operation. These switching elements may be switched on / off in a complementary manner.

本発明の一態様に係る電力変換装置の制御方法は、
交流電圧を整流平滑して得られた直流電圧を第1のノードおよび第2のノード間に出力する整流平滑回路と、前記直流電圧が供給される前記第1のノードに一端が接続されたインダクタと、前記インダクタの他端と前記第2のノードとの間を電気的に接続または絶縁するスイッチング素子と、前記インダクタの前記他端にアノードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソードに一端が接続され、前記第2のノードに他端が接続された平滑コンデンサと、一定のスイッチング周期で前記スイッチング素子をオンに制御し前記スイッチング周期内で前記スイッチング素子をオフに制御するとともに、前記スイッチング素子に流れる出力電流をモニタする制御部とを備える電力変換装置の制御方法であって、
前記制御部は、
連続するスイッチング周期のうち第1のスイッチング周期においてその一部の期間であるモニタ期間について、前記出力電流の絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索し、
前記第1のスイッチング周期に続く第2のスイッチング周期では、前記スイッチング周期内ピーク時間位置を中心にして前記モニタ期間の間、前記出力電流をモニタする、
ことを特徴とする。
A control method for a power conversion device according to an aspect of the present invention includes:
A rectifying and smoothing circuit that outputs a DC voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage between a first node and a second node, and an inductor having one end connected to the first node to which the DC voltage is supplied A switching element that electrically connects or insulates between the other end of the inductor and the second node, a diode having an anode connected to the other end of the inductor, and one end at the cathode of the diode A smoothing capacitor connected to the second node and connected to the other end of the second node, the switching element is controlled to be turned on at a constant switching period, and the switching element is controlled to be turned off within the switching period. A control method of a power converter comprising a control unit that monitors the output current flowing through
The controller is
For a monitoring period that is a part of the first switching period among consecutive switching periods, search for a peak time position in the switching period in which the maximum value of the absolute value of the output current is monitored,
In the second switching period following the first switching period, the output current is monitored during the monitoring period centering on the peak time position in the switching period.
It is characterized by that.

本発明の一態様に係る電力変換装置の制御方法は、
交流電源が出力する交流電力を直流電力に変換するとともに、直流電源が出力する直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、第1の入出力端子および前記第1の入出力端子との間に前記交流電源を接続するための第2の入出力端子と、第3の入出力端子および前記第3の入出力端子との間に外部負荷を接続するための第4の入出力端子と、前記第1の入出力端子に一端が接続され、前記第2の入出力端子に他端が接続された第1の平滑コンデンサ、前記第1の平滑コンデンサの一端に一端が接続された第1のインダクタ、および前記第1の平滑コンデンサの他端に一端が接続された第2のインダクタを有するLCフィルタと、前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が接続された第2の平滑コンデンサと、前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第2のインダクタの他端に他端が接続された第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の他端から第1のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第1の整流素子と、前記第2のインダクタの他端に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が電気的に接続された第2のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子の他端から第2のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第2の整流素子と、前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第1のインダクタの他端に他端が接続された第3のスイッチング素子と、前記第3のスイッチング素子の他端から第3のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第3の整流素子と、前記第1のインダクタの他端に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が電気的に接続された第4のスイッチング素子と、前記第4のスイッチング素子の他端から第4のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第4の整流素子と、前記第1ないし第4のスイッチング素子をオン/オフ制御するとともに、前記第2のスイッチング素子を流れる第1の出力電流および前記第4のスイッチング素子を流れる第2の出力電流のうち少なくともいずれか一方をモニタする電流モニタ動作を行う制御部とを備える、電力変換装置の制御方法であって、
前記第1および第2の入力端子間に接続された交流電源が出力する交流電力を直流電力に変換して前記第3および第4の入出力端子から出力するコンバータ動作を行う場合、前記制御部は、
前記第2および第4のスイッチング素子を、一定のスイッチング周期でオンに制御し、その後、前記スイッチング周期内でオンからオフに制御し、
連続するスイッチング周期のうち第1のスイッチング周期においてその一部の期間であるモニタ期間について、前記第1の出力電流または第2の出力電流の絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索し、
前記第1のスイッチング周期に続く第2のスイッチング周期では、前記スイッチング周期内ピーク時間位置を中心にして前記モニタ期間の間、前記電流モニタ動作を行う、
ことを特徴とする。
A control method for a power conversion device according to an aspect of the present invention includes:
A power conversion device that converts AC power output from an AC power source into DC power and converts DC power output from the DC power source into AC power, comprising: a first input / output terminal; and the first input / output terminal; And a fourth input / output terminal for connecting an external load between the third input / output terminal and the third input / output terminal. A first smoothing capacitor having one end connected to the first input / output terminal and the other end connected to the second input / output terminal, and one end connected to one end of the first smoothing capacitor. An LC filter having one inductor and a second inductor having one end connected to the other end of the first smoothing capacitor, one end connected to the third input / output terminal, and the fourth input / output terminal. A second smoothing capacitor with the other end connected to And a first switching element having one end connected to the third input / output terminal and the other end connected to the other end of the second inductor, and a first switching element from the other end of the first switching element. A first rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the switching element, one end connected to the other end of the second inductor, and the other end electrically connected to the fourth input / output terminal. One end is connected to the second switching element, the second rectifying element that allows current to flow only from the other end of the second switching element to the one end of the second switching element, and the third input / output terminal. , A third switching element having the other end connected to the other end of the first inductor, and a third switching element that allows current to flow only from the other end of the third switching element to one end of the third switching element. A rectifying element and the first input; A fourth switching element having one end connected to the other end of the capacitor and electrically connected to the fourth input / output terminal, and a fourth switching element from the other end of the fourth switching element. The fourth rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end and the first to fourth switching elements are on / off controlled, and the first output current that flows through the second switching element and the fourth A control unit for performing a current monitoring operation for monitoring at least one of the second output currents flowing through the switching element,
When performing the converter operation in which AC power output from the AC power source connected between the first and second input terminals is converted into DC power and output from the third and fourth input / output terminals, the control unit Is
The second and fourth switching elements are controlled to be turned on at a constant switching period, and then controlled from on to off within the switching period,
The switching period peak time during which the maximum value of the absolute value of the first output current or the second output current is monitored for a monitoring period which is a part of the first switching period among consecutive switching periods. Search for a location
In the second switching period following the first switching period, the current monitoring operation is performed during the monitoring period around the peak time position in the switching period.
It is characterized by that.

本発明の一態様に係る電力変換装置では、制御部は、連続するスイッチング周期のうち第1のスイッチング周期においてその一部の期間であるモニタ期間について、スイッチング素子を流れる出力電流の絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索し、第1のスイッチング周期に続く第2のスイッチング周期では、検索されたスイッチング周期内ピーク時間位置を中心にしてモニタ期間の間、出力電流をモニタする。これにより、本発明によれば、スイッチング周期の全体にわたって出力電流をモニタすることなく、電流連続モードによるPFC制御を行うことができる。   In the power conversion device according to one aspect of the present invention, the control unit has a maximum absolute value of the output current flowing through the switching element for a monitoring period that is a partial period in the first switching period among the continuous switching periods. The peak time position in the switching period in which the value is monitored is searched, and in the second switching period following the first switching period, the output current is calculated during the monitoring period with the peak time position in the searched switching period as the center. Monitor. Thus, according to the present invention, it is possible to perform PFC control in the continuous current mode without monitoring the output current over the entire switching period.

本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置1の概略的な構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of power converter 1 concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明に係る制御方法を説明するための時間波形図である。It is a time waveform figure for demonstrating the control method which concerns on this invention. 図2のスイッチング周期P2およびP3について拡大した時間波形図である。FIG. 3 is an enlarged time waveform diagram for switching periods P2 and P3 of FIG. 2. 本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置10の概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the power converter device 10 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る電力変換装置1は、コンバータ動作およびインバータ動作を行うことが可能な双方向インバータである。
(First embodiment)
The power conversion device 1 according to the first embodiment is a bidirectional inverter capable of performing a converter operation and an inverter operation.

図1に示すように、電力変換装置1は、入出力端子T1〜T4と、制御部2と、ノイズフィルタ3と、LCフィルタ4と、ブリッジ回路5と、交流電圧検出回路6と、直流電圧検出回路7と、平滑コンデンサC2とを備えている。   As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 includes input / output terminals T1 to T4, a control unit 2, a noise filter 3, an LC filter 4, a bridge circuit 5, an AC voltage detection circuit 6, and a DC voltage. A detection circuit 7 and a smoothing capacitor C2 are provided.

電力変換装置1をコンバータとして動作させる場合には、入出力端子T1,T2間に交流電源PSが接続され、入出力端子T3,T4間に外部負荷30が接続される。この場合、電力変換装置1は、入力端子T1,T2間に接続された交流電源PSが出力する交流電力を直流電力に変換し、該直流電力を入出力端子T3,T4から出力する。   When power converter 1 is operated as a converter, AC power supply PS is connected between input / output terminals T1 and T2, and external load 30 is connected between input / output terminals T3 and T4. In this case, the power conversion device 1 converts the AC power output from the AC power source PS connected between the input terminals T1 and T2 into DC power, and outputs the DC power from the input / output terminals T3 and T4.

一方、電力変換装置1をインバータとして動作させる場合には、入出力端子T1,T2間に外部負荷が接続され、入出力端子T3,T4間に直流電源が接続される。この場合、電力変換装置1は、入出力端子T3,T4間に接続された直流電源が出力する直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を入出力端子T1,T2から出力する。   On the other hand, when operating the power converter 1 as an inverter, an external load is connected between the input / output terminals T1 and T2, and a DC power source is connected between the input / output terminals T3 and T4. In this case, the power conversion device 1 converts DC power output from a DC power source connected between the input / output terminals T3 and T4 into AC power, and outputs the AC power from the input / output terminals T1 and T2.

コンバータ動作は、例えば、交流電源によりバッテリを充電する際に行う。また、インバータ動作は、例えば、充電済みのバッテリにより交流駆動の電気機器を動作させる際に行う。   The converter operation is performed, for example, when the battery is charged with an AC power supply. The inverter operation is performed, for example, when an AC-driven electric device is operated by a charged battery.

次に、電力変換装置1の各構成要素について詳しく説明する。   Next, each component of the power converter device 1 will be described in detail.

入出力端子T1,T2は、図1に示すように、交流電源PSを接続するための端子である。換言すれば、入出力端子T2は、入出力端子T1との間に交流電源PSを接続する。   The input / output terminals T1 and T2 are terminals for connecting an AC power source PS as shown in FIG. In other words, the input / output terminal T2 is connected to the AC power supply PS between the input / output terminal T1.

入出力端子T3,T4は、図1に示すように、外部負荷30を接続するための端子である。換言すれば、入出力端子T4は、入出力端子T3との間に外部負荷30を接続する。   The input / output terminals T3 and T4 are terminals for connecting an external load 30 as shown in FIG. In other words, the external load 30 is connected between the input / output terminal T4 and the input / output terminal T3.

外部負荷30は、特に限定されるものではないが、例えば、入出力端子T3,T4から出力される直流電圧を、外部負荷30の出力に接続されるバッテリに適した電圧に降圧(または昇圧する)DC−DCコンバータである。あるいは、外部負荷30はバッテリであってもよい。   The external load 30 is not particularly limited. For example, the DC voltage output from the input / output terminals T3 and T4 is stepped down (or boosted) to a voltage suitable for the battery connected to the output of the external load 30. ) DC-DC converter. Alternatively, the external load 30 may be a battery.

交流電圧検出回路6は、入出力端子T1,T2間の交流電圧を検出するための回路である。具体的には、交流電圧検出回路6は、図1に示すように、トランスを用いて構成される。交流電圧検出回路6は、コンバータ動作時には入出力端子T1,T2に接続された交流電源PSの交流電圧を検出し、インバータ動作時には入出力端子T1,T2から出力される交流電圧を検出する。   The AC voltage detection circuit 6 is a circuit for detecting an AC voltage between the input / output terminals T1 and T2. Specifically, the AC voltage detection circuit 6 is configured using a transformer as shown in FIG. The AC voltage detection circuit 6 detects the AC voltage of the AC power source PS connected to the input / output terminals T1 and T2 during the converter operation, and detects the AC voltage output from the input / output terminals T1 and T2 during the inverter operation.

直流電圧検出回路7は、入出力端子T3,T4間の直流電圧を検出するための回路である。具体的には、直流電圧検出回路7は、直列接続された抵抗からなる分圧回路により構成される。直流電圧検出回路7は、コンバータ動作時には入出力端子T3,T4から出力される直流電圧を検出し、インバータ動作時には入出力端子T3,T4から入力した直流電圧を検出する。   The DC voltage detection circuit 7 is a circuit for detecting a DC voltage between the input / output terminals T3 and T4. Specifically, the DC voltage detection circuit 7 is configured by a voltage dividing circuit composed of resistors connected in series. The DC voltage detection circuit 7 detects a DC voltage output from the input / output terminals T3 and T4 during the converter operation, and detects a DC voltage input from the input / output terminals T3 and T4 during the inverter operation.

ノイズフィルタ3は、ノイズを抑制するためのフィルタであり、入出力端子T1,T2とLCフィルタ4との間に設けられている。具体的には、ノイズフィルタ3は、図1に示すように、コモンモードのインダクタL3,L4と、コンデンサC3,C4,C5とを用いて構成される。   The noise filter 3 is a filter for suppressing noise, and is provided between the input / output terminals T 1 and T 2 and the LC filter 4. Specifically, as shown in FIG. 1, the noise filter 3 includes common mode inductors L3 and L4 and capacitors C3, C4, and C5.

より詳しくは、インダクタL3は、入出力端子T1に一端が接続され、平滑コンデンサC1の一端に他端が接続されている。インダクタL4は、入出力端子T2に一端が接続され、平滑コンデンサC1の他端に他端が接続されている。直列接続されたコンデンサC3とコンデンサC4は、入出力端子T1と入出力端子T2間に設けられている。コンデンサC3とコンデンサC4の接続点は接地されている。コンデンサC5は、直列接続されたコンデンサC3とコンデンサC4に並列接続されている。   More specifically, the inductor L3 has one end connected to the input / output terminal T1 and the other end connected to one end of the smoothing capacitor C1. The inductor L4 has one end connected to the input / output terminal T2 and the other end connected to the other end of the smoothing capacitor C1. The capacitors C3 and C4 connected in series are provided between the input / output terminal T1 and the input / output terminal T2. The connection point between the capacitor C3 and the capacitor C4 is grounded. Capacitor C5 is connected in parallel to capacitors C3 and C4 connected in series.

なお、ノイズフィルタ3は、上記の構成に限るものではない。また、ノイズフィルタ3は必要に応じて省略してもよい。   The noise filter 3 is not limited to the above configuration. Moreover, you may abbreviate | omit the noise filter 3 as needed.

LCフィルタ4は、図1に示すように、平滑コンデンサC1と、ノーマルモードのインダクタL1,L2とを有する。   As shown in FIG. 1, the LC filter 4 includes a smoothing capacitor C1 and normal mode inductors L1 and L2.

平滑コンデンサC1は、一端がインダクタL3を介して入出力端子T1に接続され、他端がインダクタL4を介して入出力端子T2に接続されている。なお、ノイズフィルタ3が設けられない場合は、平滑コンデンサC1の一端は入出力端子T1に直接接続され、平滑コンデンサC1の他端は入出力端子T2に直接接続される。   The smoothing capacitor C1 has one end connected to the input / output terminal T1 via the inductor L3 and the other end connected to the input / output terminal T2 via the inductor L4. When the noise filter 3 is not provided, one end of the smoothing capacitor C1 is directly connected to the input / output terminal T1, and the other end of the smoothing capacitor C1 is directly connected to the input / output terminal T2.

インダクタL1は平滑コンデンサC1の一端に一端が接続されており、インダクタL2は平滑コンデンサC1の他端に一端が接続されている。   The inductor L1 has one end connected to one end of the smoothing capacitor C1, and the inductor L2 has one end connected to the other end of the smoothing capacitor C1.

ブリッジ回路5は、図1に示すように、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4と、ダイオードD1,D2,D3,D4とを有している。   As shown in FIG. 1, the bridge circuit 5 includes switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 and diodes D1, D2, D3, and D4.

スイッチング素子Q1は、入出力端子T3に一端が接続され、LCフィルタ4のインダクタL2の他端に他端が接続されている。スイッチング素子Q2は、LCフィルタ4のインダクタL2の他端に一端が接続され、入出力端子T4に他端が電気的に接続されている。スイッチング素子Q3は、入出力端子T3に一端が接続され、LCフィルタ4のインダクタL1の他端に他端が接続されている。スイッチング素子Q4は、LCフィルタ4のインダクタL1の他端に一端が接続され、入出力端子T4に他端が電気的に接続されている。   The switching element Q1 has one end connected to the input / output terminal T3 and the other end connected to the other end of the inductor L2 of the LC filter 4. The switching element Q2 has one end connected to the other end of the inductor L2 of the LC filter 4 and the other end electrically connected to the input / output terminal T4. The switching element Q3 has one end connected to the input / output terminal T3 and the other end connected to the other end of the inductor L1 of the LC filter 4. The switching element Q4 has one end connected to the other end of the inductor L1 of the LC filter 4 and the other end electrically connected to the input / output terminal T4.

スイッチング素子Q1〜Q4は、図1ではIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であるが、これに限るものではなく、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、バイポーラトランジスタ等の半導体スイッチであってもよい。   The switching elements Q1 to Q4 are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) in FIG. 1, but are not limited thereto, and may be semiconductor switches such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and bipolar transistors.

また、ダイオードD1は、スイッチング素子Q1の一端にカソードが接続され、スイッチング素子Q1の他端にアノードが接続されている。ダイオードD2は、スイッチング素子Q2の一端にカソードが接続され、スイッチング素子Q2の他端にアノードが接続されている。ダイオードD3は、スイッチング素子Q3の一端にカソードが接続され、スイッチング素子Q3の他端にアノードが接続されている。ダイオードD4は、スイッチング素子Q4の一端にカソードが接続され、スイッチング素子Q4の他端にアノードが接続されている。   The diode D1 has a cathode connected to one end of the switching element Q1, and an anode connected to the other end of the switching element Q1. The diode D2 has a cathode connected to one end of the switching element Q2, and an anode connected to the other end of the switching element Q2. The diode D3 has a cathode connected to one end of the switching element Q3 and an anode connected to the other end of the switching element Q3. The diode D4 has a cathode connected to one end of the switching element Q4 and an anode connected to the other end of the switching element Q4.

なお、スイッチング素子Q1〜Q4がMOSFETの場合、ダイオードD1〜D4は、MOSFET内の寄生ダイオードであってもよい。即ち、ダイオードD1〜D4は、スイッチング素子Q1〜Q4に対し別個に設けられたダイオードであるほか、スイッチング素子Q1〜Q4内の寄生ダイオードであってもよい。   Note that when the switching elements Q1 to Q4 are MOSFETs, the diodes D1 to D4 may be parasitic diodes in the MOSFET. That is, the diodes D1 to D4 are diodes provided separately for the switching elements Q1 to Q4, and may be parasitic diodes in the switching elements Q1 to Q4.

したがって、より一般的に言えば、ダイオードD1はスイッチング素子Q1の他端からスイッチング素子Q1の一端の方向にのみ電流を流す整流素子であり、ダイオードD2はスイッチング素子Q2の他端からスイッチング素子Q2の一端の方向にのみ電流を流す整流素子であり、ダイオードD3はスイッチング素子Q3の他端からスイッチング素子Q3の一端の方向にのみ電流を流す整流素子であり、ダイオードD4はスイッチング素子Q4の他端からスイッチング素子Q4の一端の方向にのみ電流を流す整流素子である。   Therefore, more generally speaking, the diode D1 is a rectifying element that allows current to flow only in the direction from the other end of the switching element Q1 to one end of the switching element Q1, and the diode D2 is connected to the switching element Q2 from the other end of the switching element Q2. A rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end, the diode D3 is a rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the switching element Q3 from the other end of the switching element Q3, and a diode D4 from the other end of the switching element Q4 This is a rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the switching element Q4.

制御部2は、スイッチング素子Q1〜Q4の制御信号(ゲート電圧)をブリッジ回路5に出力し、スイッチング素子Q1〜Q4をオン/オフ制御する。より詳しくは、制御部2は、スイッチング素子Q1〜Q4をPWM制御するように構成されている。具体的には、制御部2は、スイッチング素子Q1〜Q4のゲート端子に制御信号をそれぞれ印加することにより、スイッチング素子Q1〜Q4のオン/オフをそれぞれ制御する。   The control unit 2 outputs a control signal (gate voltage) of the switching elements Q1 to Q4 to the bridge circuit 5, and performs on / off control of the switching elements Q1 to Q4. More specifically, the control unit 2 is configured to PWM control the switching elements Q1 to Q4. Specifically, the control unit 2 controls on / off of the switching elements Q1 to Q4 by applying control signals to the gate terminals of the switching elements Q1 to Q4, respectively.

制御部2によるスイッチング素子Q1〜Q4のオン/オフ制御は、電力変換装置1をコンバータとして動作させる場合と、電力変換装置1をインバータとして動作させる場合とで異なる。   The on / off control of the switching elements Q1 to Q4 by the control unit 2 differs between when the power conversion device 1 is operated as a converter and when the power conversion device 1 is operated as an inverter.

コンバータ動作を行う場合、制御部2は、スイッチング素子Q2,Q4を一定のスイッチング周期でオンに制御し、その後、当該スイッチング周期内でオンからオフに制御する。詳しくは、後ほど図2を参照して説明する。   When performing the converter operation, the control unit 2 controls the switching elements Q2 and Q4 to be turned on at a constant switching cycle, and then controls from on to off within the switching cycle. Details will be described later with reference to FIG.

なお、好ましくは、コンバータ動作を行う場合、制御部2は、スイッチング素子Q2およびスイッチング素子Q4を同期してオン/オフ制御するとともに、スイッチング素子Q1およびスイッチング素子Q3をオフに固定する。これにより、交流電源PSの交流電圧VACの正相・逆相に関係なくスイッチング素子Q2,Q4を駆動させてAC/DC変換を行うことができるようになり、交流電圧VACの正相・逆相の向きを検出する必要がなくなる。   Preferably, when performing the converter operation, control unit 2 controls switching element Q2 and switching element Q4 on / off in synchronization, and fixes switching element Q1 and switching element Q3 to be off. As a result, AC / DC conversion can be performed by driving the switching elements Q2 and Q4 irrespective of the normal phase / reverse phase of the AC voltage VAC of the AC power supply PS. It is no longer necessary to detect the orientation of.

また、コンバータ動作において、制御部2は、力率を改善するために、スイッチング素子Q2,Q4を流れる電流が交流電源PSの交流電圧VACの波形と相似形になるように、スイッチング素子Q2,Q4をオン/オフ制御する。   Further, in the converter operation, in order to improve the power factor, the control unit 2 switches the switching elements Q2, Q4 so that the current flowing through the switching elements Q2, Q4 is similar to the waveform of the AC voltage VAC of the AC power supply PS. ON / OFF control.

一方、インバータ動作を行う場合、制御部2は、フルブリッジ動作するようにスイッチング素子Q1〜Q4をオン/オフ制御する。具体的には、制御部2は、スイッチング素子Q1およびスイッチング素子Q4を同期してオン/オフに制御するとともに、スイッチング素子Q2およびスイッチング素子Q3のオン/オフがスイッチング素子Q1,Q4のオン/オフに対して相補的になるようにオン/オフ制御する。   On the other hand, when the inverter operation is performed, the control unit 2 performs on / off control of the switching elements Q1 to Q4 so as to perform a full bridge operation. Specifically, control unit 2 controls switching element Q1 and switching element Q4 to be turned on / off in synchronization, and switching element Q2 and switching element Q3 are turned on / off by switching elements Q1 and Q4 being turned on / off. ON / OFF control so as to be complementary.

また、制御部2は、スイッチング素子Q2を流れる出力電流I1およびスイッチング素子Q4を流れる出力電流I2をモニタする。具体的には、図1に示すように、スイッチング素子Q2の他端と入出力端子T4との間には抵抗R1が設けられており、制御部2は、抵抗R1とスイッチング素子Q2との接続点の電圧を入力し、該電圧に基づいてスイッチング素子Q2に流れる電流値を把握する。同様に、スイッチング素子Q4の他端と入出力端子T4との間には抵抗R2が設けられており、制御部2は、抵抗R2とスイッチング素子Q4との接続点の電圧を入力し、該電圧に基づいてスイッチング素子Q4に流れる電流値を把握する。   Control unit 2 monitors output current I1 flowing through switching element Q2 and output current I2 flowing through switching element Q4. Specifically, as shown in FIG. 1, a resistor R1 is provided between the other end of the switching element Q2 and the input / output terminal T4, and the control unit 2 connects the resistor R1 and the switching element Q2. A point voltage is input, and the current value flowing through the switching element Q2 is grasped based on the voltage. Similarly, a resistor R2 is provided between the other end of the switching element Q4 and the input / output terminal T4, and the control unit 2 inputs a voltage at a connection point between the resistor R2 and the switching element Q4, and the voltage Based on the above, the value of the current flowing through the switching element Q4 is grasped.

なお、通常、インダクタL3およびインダクタL4のインダクタンス値が等しいため、コンバータ動作の出力電流I1と出力電流I2は向きが反対で絶対値(大きさ)が等しくなる。よって、制御部2は、出力電流I1および出力電流I2のうちいずれか一方のみをモニタするようにしてもよい。   In general, since the inductance values of the inductor L3 and the inductor L4 are equal, the output current I1 and the output current I2 of the converter operation are opposite in direction and have the same absolute value (size). Therefore, the control unit 2 may monitor only one of the output current I1 and the output current I2.

次に、図2を参照して、コンバータ動作における制御部2の動作について詳しく説明する。図2は、交流電源PSの交流電圧VACの時間波形(正相分)、および出力電流Iの時間波形を示している。ここで、出力電流Iは、出力電流I1および/または出力電流I2を示している。   Next, the operation of the control unit 2 in the converter operation will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 shows a time waveform (for the positive phase) of the AC voltage VAC of the AC power supply PS and a time waveform of the output current I. Here, the output current I indicates the output current I1 and / or the output current I2.

図2には、連続するスイッチング周期P1〜P7が示されている。スイッチング周期P1〜P7の時間間隔は一定であり、例えば、例えば50μsec(20kHz)である。   FIG. 2 shows continuous switching periods P1 to P7. The time interval between the switching periods P1 to P7 is constant, for example, 50 μsec (20 kHz), for example.

各スイッチング周期P1〜P7は、所定数のタイムスロットから構成される。図2の例では、1つのスイッチング周期は13個のタイムスロットから構成されるが、タイムスロット数は、この値に限るものではなく、例えば、制御部2を構成するDSPの仕様や性能に基づいて決められる。   Each switching period P1 to P7 is composed of a predetermined number of time slots. In the example of FIG. 2, one switching cycle is composed of 13 time slots. However, the number of time slots is not limited to this value, and is based on, for example, the specifications and performance of the DSP constituting the control unit 2. Can be decided.

図2に示すように、制御部2は、各スイッチング周期P1〜P7の先頭時刻においてスイッチング素子Q2,Q4をオンに制御し、スイッチング周期ごとのオン幅Ton1〜Ton7の間、オン状態を維持する。即ち、制御部2は、スイッチング素子Q2,Q4を一定のスイッチング周期でオンに制御し、その後、当該スイッチング周期内でオンからオフに制御する。   As shown in FIG. 2, the control unit 2 controls the switching elements Q2 and Q4 to be turned on at the start time of each switching period P1 to P7, and maintains the on state during the on widths Ton1 to Ton7 for each switching period. . That is, the control unit 2 controls the switching elements Q2 and Q4 to be turned on at a constant switching period, and thereafter controls from on to off within the switching period.

制御部2は、交流電源PSから入力する交流電圧VACを、交流電圧検出回路6を介してモニタする。そして、制御部2は、スイッチング周期においてモニタされた出力電流Iが閾値電流に達すると、スイッチング素子Q2,Q4をオフに制御する。   The control unit 2 monitors the AC voltage VAC input from the AC power source PS via the AC voltage detection circuit 6. Then, when the output current I monitored in the switching period reaches the threshold current, the control unit 2 controls the switching elements Q2 and Q4 to be turned off.

ここで、閾値電流は、スイッチング周期においてモニタされた交流電圧VACに基づいて決められた電流である。図2において、閾値電流Ith1〜Ith7は、スイッチング周期P1〜P7ごとに決められた電流を示している。閾値電流は、例えば、現在の(現タイムスロットの)交流電圧VACの値に基づいて決められる。   Here, the threshold current is a current determined based on the AC voltage VAC monitored in the switching period. In FIG. 2, threshold currents Ith1 to Ith7 indicate currents determined for each of the switching periods P1 to P7. The threshold current is determined based on, for example, the current (current time slot) AC voltage VAC.

制御部2は、各スイッチング周期P1〜P7についてモニタ期間M1〜M7の間だけ出力電流Iをモニタする。モニタ期間M1〜M7は、所定幅(例えば5タイムスロット分)の時間間隔である。   The control unit 2 monitors the output current I only during the monitoring periods M1 to M7 for each switching period P1 to P7. The monitor periods M1 to M7 are time intervals having a predetermined width (for example, 5 time slots).

モニタ期間M1〜M7は、スイッチング周期P1〜P7において制御部2が出力電流Iをモニタする期間を示している。モニタ期間M1〜M7はいずれも、スイッチング周期P1〜P7の一部の期間であり、図2の例では5タイムスロット分の期間である。   Monitor periods M1 to M7 indicate periods during which the control unit 2 monitors the output current I in the switching periods P1 to P7. Each of the monitor periods M1 to M7 is a partial period of the switching periods P1 to P7, and is a period of 5 time slots in the example of FIG.

図2に示すように、モニタ期間M1〜M7の時間位置は、スイッチング周期P1〜P7ごとに異なる。例えば、モニタ期間M1は第1〜第5タイムスロットの期間であり、モニタ期間M2は第3〜第7タイムスロットの期間であり、モニタ期間M3は第4〜第8タイムスロットの期間である。   As shown in FIG. 2, the time positions of the monitoring periods M1 to M7 are different for each of the switching periods P1 to P7. For example, the monitoring period M1 is a period of first to fifth time slots, the monitoring period M2 is a period of third to seventh time slots, and the monitoring period M3 is a period of fourth to eighth time slots.

なお、モニタ期間の幅は、図2に示す幅に限るものではなく、例えば、制御部2を構成するDSPの性能や出力電流I以外のモニタ処理による負荷を考慮して決められる。出力電流I以外のモニタ処理には、交流電圧VACのモニタ、直流電圧検出回路7を介した直流電圧のモニタ、外部負荷30としてのDC−DCコンバータに接続されたバッテリの充電電圧のモニタ等が挙げられる。   Note that the width of the monitoring period is not limited to the width illustrated in FIG. 2, and is determined in consideration of the performance of the DSP constituting the control unit 2 and the load due to monitoring processing other than the output current I, for example. Monitor processing other than the output current I includes monitoring of the AC voltage VAC, monitoring of the DC voltage via the DC voltage detection circuit 7, monitoring of the charging voltage of the battery connected to the DC-DC converter as the external load 30, and the like. Can be mentioned.

次に、モニタ期間の時間位置の決め方について詳しく説明する。図3は、図2のスイッチング周期P2およびP3について拡大した時間波形図である。図3を参照して、スイッチング周期P3におけるモニタ期間M3の決め方について説明する。   Next, how to determine the time position of the monitoring period will be described in detail. FIG. 3 is an enlarged time waveform diagram for the switching periods P2 and P3 of FIG. With reference to FIG. 3, how to determine the monitoring period M3 in the switching period P3 will be described.

まず、制御部2は、モニタ期間M2について、出力電流Iの絶対値の最大値(ピーク値)がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索する。このスイッチング周期内ピーク時間位置は、スイッチング周期をn等分(n:正の整数)した第1ないし第nのタイムスロットのうち、最大値がモニタされたタイムスロットの位置である。   First, the control unit 2 searches for the peak time position in the switching period where the maximum value (peak value) of the absolute value of the output current I is monitored for the monitoring period M2. The peak time position in the switching period is the position of the time slot in which the maximum value is monitored among the first to nth time slots obtained by dividing the switching period into n equal parts (n: a positive integer).

図3の例では、検索の結果、スイッチング周期P2におけるスイッチング周期内ピーク時間位置は、第6のタイムスロットであると分かる。   In the example of FIG. 3, as a result of the search, it can be seen that the peak time position in the switching period in the switching period P2 is the sixth time slot.

そして、スイッチング周期P2に続くスイッチング周期P3では、制御部2は、スイッチング周期P2のスイッチング周期内ピーク時間位置(即ち、第6のタイムスロット)を中心にして、所定幅(この例では5タイムスロット分)のモニタ期間の間、出力電流Iをモニタする。具体的には、モニタ期間M3は、図3に示すように、第4〜第8のタイムスロットとなる。   Then, in the switching period P3 following the switching period P2, the control unit 2 has a predetermined width (in this example, 5 time slots) around the peak time position in the switching period of the switching period P2 (that is, the sixth time slot). Min) during the monitoring period. Specifically, the monitoring period M3 is the fourth to eighth time slots as shown in FIG.

スイッチング周期P4以降についても同様にしてモニタ期間を定める。制御部2は、このようにして定められたモニタ期間についてのみ出力電流Iをモニタする。なお、交流電圧VACの正相の時間領域におけるモニタ期間の決め方について説明したが、交流電圧VACの逆相の時間領域についても同様にしてモニタ期間を決めることが可能である。   The monitoring period is similarly determined for the switching period P4 and thereafter. The control unit 2 monitors the output current I only for the monitoring period thus determined. Although the method for determining the monitoring period in the time domain of the positive phase of the AC voltage VAC has been described, the monitoring period can be similarly determined for the time domain of the negative phase of the AC voltage VAC.

上記のように、本実施形態では、制御部2は、前回のスイッチング周期のモニタ期間について、出力電流Iの絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索し、前回のスイッチング周期に続く今回のスイッチング周期では、検索されたスイッチング周期内ピーク時間位置を中心にした所定幅のモニタ期間の間、出力電流Iをモニタする。   As described above, in the present embodiment, the control unit 2 searches for the peak time position in the switching period where the maximum value of the absolute value of the output current I is monitored for the monitoring period of the previous switching period, and the previous switching period. In the current switching cycle subsequent to the cycle, the output current I is monitored during a monitoring period having a predetermined width centered on the searched peak time position in the switching cycle.

このように、今回のスイッチング周期においては、前回のスイッチング周期で出力電流が最大となった時間位置を中心にして所定幅のモニタ期間の間だけ出力電流をモニタする。交流電圧VACは変動が緩やかな正弦波形であるため、スイッチング素子のオン幅も緩やかに変化することが想定される。このため、上記のモニタ方法により、出力電流Iが閾値電流に達するタイミングを効率良く捉えることができる。   In this way, in the current switching cycle, the output current is monitored only during a monitoring period of a predetermined width, centered on the time position where the output current is maximized in the previous switching cycle. Since the AC voltage VAC has a sine waveform with a moderate fluctuation, it is assumed that the ON width of the switching element also changes gradually. For this reason, the timing at which the output current I reaches the threshold current can be efficiently captured by the above monitoring method.

これにより、制御部2により出力電流Iを常にモニタする必要がなくなる。   This eliminates the need for the control unit 2 to constantly monitor the output current I.

よって、第1の実施形態によれば、スイッチング周期の全体にわたって出力電流をモニタすることなく、電流連続モードによるPFC制御を行うことができる。   Therefore, according to the first embodiment, it is possible to perform PFC control in the continuous current mode without monitoring the output current over the entire switching period.

これにより、例えば、1個のDSPで出力電流Iのモニタとその他のモニタ処理を行うことができ、PFC制御専用のDSPを設ける必要がなくなる。また、LCフィルタのインダクタL1,L2のインダクタンスを大きくする等、双方向インバータの出力インダクタンス値に対する選択自由度を高めることができる。その結果、双方向インバータ等の電力変換装置を小型化および低コスト化することができる。   Accordingly, for example, the output current I can be monitored and other monitoring processes can be performed by one DSP, and there is no need to provide a DSP dedicated to PFC control. In addition, the degree of freedom in selecting the output inductance value of the bidirectional inverter, such as increasing the inductance of the inductors L1 and L2 of the LC filter, can be increased. As a result, a power converter such as a bidirectional inverter can be reduced in size and cost.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る電力変換装置10について図4を参照しつつ説明する。図4は、第2の実施形態に係る電力変換装置10の概略的な構成を示している。第2の実施形態に係る電力変換装置10は、力率改善回路(PFC回路)を有し、交流電源から入力した交流電圧を直流電圧に変換して出力する。換言すれば、電力変換装置10は、インバータ動作は行わず、コンバータ動作のみを行う片方向動作の電力変換装置である。
(Second Embodiment)
Next, the power converter device 10 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a schematic configuration of the power conversion device 10 according to the second embodiment. The power conversion device 10 according to the second embodiment includes a power factor correction circuit (PFC circuit), and converts an AC voltage input from an AC power source into a DC voltage and outputs the DC voltage. In other words, the power conversion device 10 is a one-way operation power conversion device that performs only a converter operation without performing an inverter operation.

図4に示すように、電力変換装置10は、入力端子T1,T2と、出力端子T3,T4と、ノイズフィルタ3と、整流平滑回路11と、制御部12と、入力電圧検出回路13と、出力電圧検出回路14と、PFC回路15とを備えている。   As shown in FIG. 4, the power conversion device 10 includes input terminals T1, T2, output terminals T3, T4, a noise filter 3, a rectifying / smoothing circuit 11, a control unit 12, an input voltage detection circuit 13, An output voltage detection circuit 14 and a PFC circuit 15 are provided.

次に、電力変換装置10の各構成要素について詳しく説明する。   Next, each component of the power converter 10 will be described in detail.

入力端子T1,T2は、図4に示すように、交流電源PSを接続するための端子である。出力端子T3,T4は、図4に示すように、外部負荷30を接続するための端子である。なお、外部負荷30は、第1の実施形態と同様、DC−DCコンバータまたはバッテリ等である。   The input terminals T1 and T2 are terminals for connecting an AC power source PS as shown in FIG. The output terminals T3 and T4 are terminals for connecting an external load 30 as shown in FIG. The external load 30 is a DC-DC converter, a battery, or the like, as in the first embodiment.

ノイズフィルタ3は、ノイズを抑制するためのフィルタであり、入力端子T1,T2と整流平滑回路11との間に設けられている。ノイズフィルタ3の具体的な構成は、第1の実施形態と同様であるので、詳しい説明は省略する。   The noise filter 3 is a filter for suppressing noise, and is provided between the input terminals T1 and T2 and the rectifying and smoothing circuit 11. Since the specific configuration of the noise filter 3 is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

整流平滑回路11は、交流電源PSが出力した交流電圧VACを整流平滑する。図4に示すように、整流平滑回路11は、整流平滑して得られた直流電圧をノードN1およびノードN2間に出力する。ここで、ノードN1には整流平滑回路11から出力される直流電圧が供給され、ノードN2は基準電位に保たれる。   The rectifying / smoothing circuit 11 rectifies and smoothes the AC voltage VAC output from the AC power source PS. As shown in FIG. 4, the rectifying and smoothing circuit 11 outputs a DC voltage obtained by rectifying and smoothing between the node N1 and the node N2. Here, the DC voltage output from the rectifying and smoothing circuit 11 is supplied to the node N1, and the node N2 is kept at the reference potential.

整流平滑回路11は、具体的には、図4に示すように、ダイオードD11,D12,D13,D14からなるダイオードブリッジと、該ダイオードブリッジが出力した脈流電圧を平滑化するための平滑コンデンサC11とを有する。   Specifically, as shown in FIG. 4, the rectifying / smoothing circuit 11 includes a diode bridge composed of diodes D11, D12, D13, and D14, and a smoothing capacitor C11 for smoothing a pulsating voltage output from the diode bridge. And have.

入力電圧検出回路13は、PFC回路15の入力電圧、即ち、整流平滑回路11の出力電圧(ノードN1およびノードN2間の電圧)を検出するための回路である。出力電圧検出回路14は、PFC回路15の出力電圧を検出するための回路である。入力電圧検出回路13および出力電圧検出回路14のいずれも、例えば、直列接続された抵抗からなる分圧回路により構成される。   The input voltage detection circuit 13 is a circuit for detecting the input voltage of the PFC circuit 15, that is, the output voltage of the rectifying / smoothing circuit 11 (voltage between the node N1 and the node N2). The output voltage detection circuit 14 is a circuit for detecting the output voltage of the PFC circuit 15. Both the input voltage detection circuit 13 and the output voltage detection circuit 14 are configured by, for example, a voltage dividing circuit including resistors connected in series.

制御部12は、入力電圧検出回路13、出力電圧検出回路14およびPFC回路15からモニタ値(モニタ電圧)を入力するとともに、PFC回路15にスイッチング用の制御信号(ゲート電圧)を出力する。   The control unit 12 inputs a monitor value (monitor voltage) from the input voltage detection circuit 13, the output voltage detection circuit 14, and the PFC circuit 15, and outputs a switching control signal (gate voltage) to the PFC circuit 15.

PFC回路15は、図4に示すように、インダクタL11と、スイッチング素子Q11と、ダイオードD15と、平滑コンデンサC12とを有する。   As shown in FIG. 4, the PFC circuit 15 includes an inductor L11, a switching element Q11, a diode D15, and a smoothing capacitor C12.

インダクタL11は、整流平滑回路11から直流電圧が供給されるノードN1に一端が接続されている。   One end of the inductor L11 is connected to a node N1 to which a DC voltage is supplied from the rectifying and smoothing circuit 11.

スイッチング素子Q11は、インダクタL11の他端とノードN2との間を電気的に接続または絶縁する。図4に示すように、スイッチング素子Q11は、例えばN型のMOSFETである。この場合、スイッチング素子Q11のドレイン端子がインダクタL11の他端に接続され、スイッチング素子Q11のソース端子が抵抗R3を介してノードN2に接続される。   Switching element Q11 electrically connects or insulates between the other end of inductor L11 and node N2. As shown in FIG. 4, the switching element Q11 is, for example, an N-type MOSFET. In this case, the drain terminal of the switching element Q11 is connected to the other end of the inductor L11, and the source terminal of the switching element Q11 is connected to the node N2 via the resistor R3.

なお、スイッチング素子Q11は、MOSFETに限るものではなく、IGBT、バイポーラトランジスタ等の半導体スイッチであってもよい。   The switching element Q11 is not limited to a MOSFET, and may be a semiconductor switch such as an IGBT or a bipolar transistor.

ダイオードD15は、インダクタL11の他端にアノードが接続されており、出力端子T3にカソードが接続されている。   The diode D15 has an anode connected to the other end of the inductor L11 and a cathode connected to the output terminal T3.

平滑コンデンサC12は、ダイオードD15のカソードに一端が接続され、他端がノードN2および出力端子T4に接続されている。   The smoothing capacitor C12 has one end connected to the cathode of the diode D15 and the other end connected to the node N2 and the output terminal T4.

次に、制御部12の動作について詳しく説明する。   Next, the operation of the control unit 12 will be described in detail.

制御部12は、PFC回路15のスイッチング素子Q11を一定のスイッチング周期でオンに制御し、その後、当該スイッチング周期内でスイッチング素子Q11をオフに制御する。   The control unit 12 controls the switching element Q11 of the PFC circuit 15 to be turned on at a constant switching period, and thereafter controls the switching element Q11 to be turned off within the switching period.

また、制御部12は、力率を改善するために、スイッチング素子Q11を流れる電流が交流電源PSの交流電圧VACの波形と相似形になるように、スイッチング素子Q11をオン/オフ制御する。   Further, in order to improve the power factor, the control unit 12 performs on / off control of the switching element Q11 so that the current flowing through the switching element Q11 is similar to the waveform of the AC voltage VAC of the AC power supply PS.

制御部12は、スイッチング素子Q11に流れる出力電流I3をモニタする。具体的には、図4に示すように、スイッチング素子Q11(のソース端子)と出力端子T4との間には抵抗R3が設けられており、制御部12は、抵抗R3とスイッチング素子Q11との接続点の電圧を入力し、該電圧に基づいてスイッチング素子Q11に流れる電流値を把握する。   Control unit 12 monitors output current I3 flowing through switching element Q11. Specifically, as illustrated in FIG. 4, a resistor R3 is provided between the switching element Q11 (source terminal thereof) and the output terminal T4, and the control unit 12 determines whether the resistor R3 and the switching element Q11 are connected. The voltage at the connection point is input, and the current value flowing through the switching element Q11 is grasped based on the voltage.

制御部12は、第1の実施形態と同様、連続するスイッチング周期のうち第1のスイッチング周期においてその一部の期間である所定幅のモニタ期間について、出力電流I3の絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索する。   As in the first embodiment, the control unit 12 monitors the maximum value of the absolute value of the output current I3 for a monitoring period of a predetermined width that is a part of the first switching period among the continuous switching periods. The peak time position within the switching period is searched.

次に、制御部12は、第1のスイッチング周期に続く第2のスイッチング周期では、検索されたスイッチング周期内ピーク時間位置を中心にしてモニタ期間の間(例えば5タイムスロットの間)、出力電流I3をモニタする。   Next, in the second switching period following the first switching period, the control unit 12 outputs the output current during the monitoring period (for example, during 5 time slots) with the peak time position in the switching period as a center. Monitor I3.

なお、デジタル制御の場合、上記のスイッチング周期内ピーク時間位置は、スイッチング周期をn等分(n:正の整数)した第1ないし第nのタイムスロットのうち、出力電流I3の絶対値の最大値がモニタされたタイムスロットの位置である。   In the case of digital control, the peak time position in the switching period is the maximum of the absolute value of the output current I3 in the first to nth time slots obtained by dividing the switching period into n equal parts (n: a positive integer). The value is the time slot position monitored.

このように、第2のスイッチング周期(今回のスイッチング周期)においては、第1のスイッチング周期(前回のスイッチング周期)で出力電流が最大となった時間位置を中心にして出力電流をモニタすることで、出力電流I3が閾値電流に達するタイミングを効率良く捉えることが可能となる。これにより、制御部12により出力電流I3を常にモニタする必要がなくなる。   Thus, in the second switching cycle (current switching cycle), the output current is monitored around the time position at which the output current becomes maximum in the first switching cycle (previous switching cycle). The timing at which the output current I3 reaches the threshold current can be efficiently captured. This eliminates the need for the control unit 12 to constantly monitor the output current I3.

よって、第2の実施形態によれば、スイッチング周期の全体にわたって出力電流をモニタすることなく、電流連続モードによるPFC制御を行うことができる。   Therefore, according to the second embodiment, PFC control in the continuous current mode can be performed without monitoring the output current over the entire switching period.

これにより、例えば、1個のDSPで出力電流Iのモニタとその他のモニタ処理(電力変換装置10の入出力電圧のモニタ等)を行うことができ、PFC制御専用のDSPを設ける必要がなくなる。その結果、PFC回路15を有する電力変換装置を小型化および低コスト化することができる。   As a result, for example, the output current I and other monitoring processes (such as monitoring the input / output voltage of the power converter 10) can be performed with one DSP, and there is no need to provide a DSP dedicated to PFC control. As a result, the power converter having the PFC circuit 15 can be reduced in size and cost.

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。   Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive additional effects and various modifications of the present invention, but the aspects of the present invention are not limited to the individual embodiments described above. . You may combine suitably the component covering different embodiment. Various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.

1,10 電力変換装置
2,12 制御部
3 ノイズフィルタ
4 LCフィルタ
5 ブリッジ回路
6 交流電圧検出回路
7 直流電圧検出回路
11 整流平滑回路
13 入力電圧検出回路
14 出力電圧検出回路
15 PFC回路
30 外部負荷
C1,C2,C11,C12 平滑コンデンサ
C3,C4,C5 コンデンサ
D1〜D4,D11〜D15 ダイオード
I1,I2,I3
L1〜L4,L11 インダクタ
Ith1〜Ith7 閾値電流
M1〜M7 モニタ期間
N1,N2 ノード
P1〜P7 スイッチング周期
PS 交流電源
Q1〜Q4,Q11 スイッチング素子
R1,R2,R3 抵抗
T1,T2,T3,T4 入出力端子
Ton1〜Ton7 オン幅
TS タイムスロット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10 Power converter 2,12 Control part 3 Noise filter 4 LC filter 5 Bridge circuit 6 AC voltage detection circuit 7 DC voltage detection circuit 11 Rectification smoothing circuit 13 Input voltage detection circuit 14 Output voltage detection circuit 15 PFC circuit 30 External load C1, C2, C11, C12 Smoothing capacitors C3, C4, C5 Capacitors D1-D4, D11-D15 Diodes I1, I2, I3
L1-L4, L11 Inductors Ith1-Ith7 Threshold currents M1-M7 Monitor period N1, N2 Nodes P1-P7 Switching cycle PS AC power supplies Q1-Q4, Q11 Switching elements R1, R2, R3 Resistors T1, T2, T3, T4 Input / output Terminals Ton1-Ton7 On width TS Time slot

Claims (9)

交流電圧を整流平滑して得られた直流電圧を第1のノードおよび第2のノード間に出力する整流平滑回路と、
前記直流電圧が供給される前記第1のノードに一端が接続されたインダクタと、
前記インダクタの他端と前記第2のノードとの間を電気的に接続または絶縁するスイッチング素子と、
前記インダクタの前記他端にアノードが接続されたダイオードと、
前記ダイオードのカソードに一端が接続され、前記第2のノードに他端が接続された平滑コンデンサと、
一定のスイッチング周期で前記スイッチング素子をオンに制御し前記スイッチング周期内で前記スイッチング素子をオフに制御するとともに、前記スイッチング素子に流れる出力電流をモニタする制御部と、
を備え、
前記制御部は、連続するスイッチング周期のうち第1のスイッチング周期においてその一部の期間であるモニタ期間について、前記出力電流の絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索し、前記第1のスイッチング周期に続く第2のスイッチング周期では、前記スイッチング周期内ピーク時間位置を中心にして前記モニタ期間の間、前記出力電流をモニタすることを特徴とする電力変換装置。
A rectifying and smoothing circuit for outputting a DC voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage between the first node and the second node;
An inductor having one end connected to the first node to which the DC voltage is supplied;
A switching element for electrically connecting or insulating between the other end of the inductor and the second node;
A diode having an anode connected to the other end of the inductor;
A smoothing capacitor having one end connected to the cathode of the diode and the other end connected to the second node;
A control unit that controls the switching element to be turned on at a constant switching period and controls the switching element to be turned off within the switching period, and monitors an output current flowing through the switching element;
With
The control unit searches for a peak time position in the switching period in which the maximum value of the absolute value of the output current is monitored for a monitoring period that is a part of the first switching period among consecutive switching periods. In the second switching period following the first switching period, the output current is monitored during the monitoring period with the peak time position in the switching period as the center.
前記スイッチング周期内ピーク時間位置は、前記スイッチング周期をn等分(n:正の整数)した第1ないし第nのタイムスロットのうち、前記最大値がモニタされたタイムスロットの位置であることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   The peak time position in the switching period is the position of the time slot in which the maximum value is monitored among the first to nth time slots obtained by dividing the switching period into n equal parts (n: a positive integer). The power converter according to claim 1, wherein 交流電源が出力する交流電力を直流電力に変換するとともに、直流電源が出力する直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、
第1の入出力端子、および、前記第1の入出力端子との間に前記交流電源を接続するための第2の入出力端子と、
第3の入出力端子、および、前記第3の入出力端子との間に外部負荷を接続するための第4の入出力端子と、
前記第1の入出力端子に一端が接続され、前記第2の入出力端子に他端が接続された第1の平滑コンデンサ、前記第1の平滑コンデンサの一端に一端が接続された第1のインダクタ、および前記第1の平滑コンデンサの他端に一端が接続された第2のインダクタを有するLCフィルタと、
前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が接続された第2の平滑コンデンサと、
前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第2のインダクタの他端に他端が接続された第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の他端から第1のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第1の整流素子と、
前記第2のインダクタの他端に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が電気的に接続された第2のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子の他端から第2のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第2の整流素子と、
前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第1のインダクタの他端に他端が接続された第3のスイッチング素子と、前記第3のスイッチング素子の他端から第3のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第3の整流素子と、
前記第1のインダクタの他端に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が電気的に接続された第4のスイッチング素子と、前記第4のスイッチング素子の他端から第4のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第4の整流素子と、
前記第1ないし第4のスイッチング素子をオン/オフ制御するとともに、前記第2のスイッチング素子を流れる第1の出力電流および前記第4のスイッチング素子を流れる第2の出力電流のうち少なくともいずれか一方をモニタする電流モニタ動作を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第1および第2の入力端子間に接続された交流電源が出力する交流電力を直流電力に変換して前記第3および第4の入出力端子から出力するコンバータ動作を行う場合、前記第2および第4のスイッチング素子を、一定のスイッチング周期でオンに制御し、その後、前記スイッチング周期内でオンからオフに制御し、連続するスイッチング周期のうち第1のスイッチング周期においてその一部の期間であるモニタ期間について、前記第1の出力電流または第2の出力電流の絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索し、前記第1のスイッチング周期に続く第2のスイッチング周期では、前記スイッチング周期内ピーク時間位置を中心にして前記モニタ期間の間、前記電流モニタ動作を行う、
ことを特徴とする電力変換装置。
A power converter that converts AC power output from an AC power source into DC power, and converts DC power output from the DC power source into AC power,
A first input / output terminal; and a second input / output terminal for connecting the AC power supply between the first input / output terminal;
A fourth input / output terminal for connecting an external load between the third input / output terminal and the third input / output terminal;
A first smoothing capacitor having one end connected to the first input / output terminal and the other end connected to the second input / output terminal, and a first smoothing capacitor having one end connected to one end of the first smoothing capacitor An LC filter having an inductor and a second inductor having one end connected to the other end of the first smoothing capacitor;
A second smoothing capacitor having one end connected to the third input / output terminal and the other end connected to the fourth input / output terminal;
A first switching element having one end connected to the third input / output terminal and the other end connected to the other end of the second inductor, and a first switching element from the other end of the first switching element; A first rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the
A second switching element having one end connected to the other end of the second inductor and the other end electrically connected to the fourth input / output terminal; and a second switching element from the other end of the second switching element to the second A second rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the switching element;
A third switching element having one end connected to the third input / output terminal and the other end connected to the other end of the first inductor; and a third switching element from the other end of the third switching element. A third rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the
A fourth switching element having one end connected to the other end of the first inductor and electrically connected to the other end of the fourth input / output terminal; A fourth rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the switching element;
On / off control of the first to fourth switching elements and at least one of a first output current flowing through the second switching element and a second output current flowing through the fourth switching element A control unit for performing a current monitoring operation for monitoring
With
The controller is
When performing the converter operation of converting the AC power output from the AC power source connected between the first and second input terminals into DC power and outputting the DC power from the third and fourth input / output terminals, the second And the fourth switching element is controlled to be turned on at a constant switching cycle, and then controlled from on to off within the switching cycle, and in a part of the first switching cycle among the continuous switching cycles. For a certain monitoring period, a peak time position in the switching period in which the maximum absolute value of the first output current or the second output current is monitored is searched, and a second switching period following the first switching period is searched. Then, during the monitoring period with the peak time position in the switching period as a center, the current monitoring operation is performed.
The power converter characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、前記コンバータ動作において、前記交流電源から入力する交流電圧をモニタし、前記第2のスイッチング周期においてモニタされた前記第1の出力電流または前記第2の出力電流が前記交流電圧に基づいて決められた閾値電流に達すると、前記第2および第4のスイッチング素子をオフに制御することを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。   The control unit monitors an AC voltage input from the AC power source in the converter operation, and the first output current or the second output current monitored in the second switching period is changed to the AC voltage. 4. The power conversion device according to claim 3, wherein when the threshold current determined based on the threshold current is reached, the second and fourth switching elements are controlled to be turned off. 5. 前記スイッチング周期内ピーク時間位置は、前記スイッチング周期をn等分(n:正の整数)した第1ないし第nのタイムスロットのうち、前記最大値がモニタされたタイムスロットの位置であることを特徴とする請求項3または4に記載の電力変換装置。   The peak time position in the switching period is the position of the time slot in which the maximum value is monitored among the first to nth time slots obtained by dividing the switching period into n equal parts (n: a positive integer). The power converter according to claim 3 or 4, characterized by the above. 前記外部負荷は、前記第3および第4の入出力端子から出力される直流電圧を、前記外部負荷の出力に接続されるバッテリに適した電圧に降圧または昇圧するDC−DCコンバータ、またはバッテリであることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の電力変換装置。   The external load is a DC-DC converter or a battery that steps down or boosts a DC voltage output from the third and fourth input / output terminals to a voltage suitable for a battery connected to the output of the external load. It exists, The power converter device in any one of Claims 3-5 characterized by the above-mentioned. 前記第3および第4の入出力端子間に接続された直流電源が出力する直流電力を交流電力に変換して前記第1および第2の入出力端子から出力するインバータ動作を行う場合、前記制御部は、前記第1ないし第4のスイッチング素子がフルブリッジ動作するように、前記第1のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子のオン/オフに対して前記第2のスイッチング素子および前記第3のスイッチング素子のオン/オフを相補的に切り替えることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の電力変換装置。   In the case of performing an inverter operation in which DC power output from a DC power source connected between the third and fourth input / output terminals is converted into AC power and output from the first and second input / output terminals, the control is performed. And the second switching element and the third switching element with respect to on / off of the first switching element and the fourth switching element so that the first to fourth switching elements perform a full bridge operation. The power conversion device according to claim 3, wherein on / off of the switching elements is switched complementarily. 交流電圧を整流平滑して得られた直流電圧を第1のノードおよび第2のノード間に出力する整流平滑回路と、前記直流電圧が供給される前記第1のノードに一端が接続されたインダクタと、前記インダクタの他端と前記第2のノードとの間を電気的に接続または絶縁するスイッチング素子と、前記インダクタの前記他端にアノードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソードに一端が接続され、前記第2のノードに他端が接続された平滑コンデンサと、一定のスイッチング周期で前記スイッチング素子をオンに制御し前記スイッチング周期内で前記スイッチング素子をオフに制御するとともに、前記スイッチング素子に流れる出力電流をモニタする制御部とを備える電力変換装置の制御方法であって、
前記制御部は、
連続するスイッチング周期のうち第1のスイッチング周期においてその一部の期間であるモニタ期間について、前記出力電流の絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索し、
前記第1のスイッチング周期に続く第2のスイッチング周期では、前記スイッチング周期内ピーク時間位置を中心にして前記モニタ期間の間、前記出力電流をモニタする、
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
A rectifying and smoothing circuit that outputs a DC voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage between a first node and a second node, and an inductor having one end connected to the first node to which the DC voltage is supplied A switching element that electrically connects or insulates between the other end of the inductor and the second node, a diode having an anode connected to the other end of the inductor, and one end at the cathode of the diode A smoothing capacitor connected to the second node and connected to the other end of the second node, the switching element is controlled to be turned on at a constant switching period, and the switching element is controlled to be turned off within the switching period. A control method of a power converter comprising a control unit that monitors the output current flowing through
The controller is
For a monitoring period that is a part of the first switching period among consecutive switching periods, search for a peak time position in the switching period in which the maximum value of the absolute value of the output current is monitored,
In the second switching period following the first switching period, the output current is monitored during the monitoring period centering on the peak time position in the switching period.
A method for controlling a power conversion device.
交流電源が出力する交流電力を直流電力に変換するとともに、直流電源が出力する直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、第1の入出力端子および前記第1の入出力端子との間に前記交流電源を接続するための第2の入出力端子と、第3の入出力端子および前記第3の入出力端子との間に外部負荷を接続するための第4の入出力端子と、前記第1の入出力端子に一端が接続され、前記第2の入出力端子に他端が接続された第1の平滑コンデンサ、前記第1の平滑コンデンサの一端に一端が接続された第1のインダクタ、および前記第1の平滑コンデンサの他端に一端が接続された第2のインダクタを有するLCフィルタと、前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が接続された第2の平滑コンデンサと、前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第2のインダクタの他端に他端が接続された第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の他端から第1のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第1の整流素子と、前記第2のインダクタの他端に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が電気的に接続された第2のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子の他端から第2のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第2の整流素子と、前記第3の入出力端子に一端が接続され、前記第1のインダクタの他端に他端が接続された第3のスイッチング素子と、前記第3のスイッチング素子の他端から第3のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第3の整流素子と、前記第1のインダクタの他端に一端が接続され、前記第4の入出力端子に他端が電気的に接続された第4のスイッチング素子と、前記第4のスイッチング素子の他端から第4のスイッチング素子の一端の方向にのみ電流を流す第4の整流素子と、前記第1ないし第4のスイッチング素子をオン/オフ制御するとともに、前記第2のスイッチング素子を流れる第1の出力電流および前記第4のスイッチング素子を流れる第2の出力電流のうち少なくともいずれか一方をモニタする電流モニタ動作を行う制御部とを備える、電力変換装置の制御方法であって、
前記第1および第2の入力端子間に接続された交流電源が出力する交流電力を直流電力に変換して前記第3および第4の入出力端子から出力するコンバータ動作を行う場合、前記制御部は、
前記第2および第4のスイッチング素子を、一定のスイッチング周期でオンに制御し、その後、前記スイッチング周期内でオンからオフに制御し、
連続するスイッチング周期のうち第1のスイッチング周期においてその一部の期間であるモニタ期間について、前記第1の出力電流または第2の出力電流の絶対値の最大値がモニタされたスイッチング周期内ピーク時間位置を検索し、
前記第1のスイッチング周期に続く第2のスイッチング周期では、前記スイッチング周期内ピーク時間位置を中心にして前記モニタ期間の間、前記電流モニタ動作を行う、
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
A power conversion device that converts AC power output from an AC power source into DC power and converts DC power output from the DC power source into AC power, comprising: a first input / output terminal; and the first input / output terminal; And a fourth input / output terminal for connecting an external load between the third input / output terminal and the third input / output terminal. A first smoothing capacitor having one end connected to the first input / output terminal and the other end connected to the second input / output terminal, and one end connected to one end of the first smoothing capacitor. An LC filter having one inductor and a second inductor having one end connected to the other end of the first smoothing capacitor, one end connected to the third input / output terminal, and the fourth input / output terminal. A second smoothing capacitor with the other end connected to And a first switching element having one end connected to the third input / output terminal and the other end connected to the other end of the second inductor, and a first switching element from the other end of the first switching element. A first rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end of the switching element, one end connected to the other end of the second inductor, and the other end electrically connected to the fourth input / output terminal. One end is connected to the second switching element, the second rectifying element that allows current to flow only from the other end of the second switching element to the one end of the second switching element, and the third input / output terminal. , A third switching element having the other end connected to the other end of the first inductor, and a third switching element that allows current to flow only from the other end of the third switching element to one end of the third switching element. A rectifying element and the first input; A fourth switching element having one end connected to the other end of the capacitor and electrically connected to the fourth input / output terminal, and a fourth switching element from the other end of the fourth switching element. The fourth rectifying element that allows current to flow only in the direction of one end and the first to fourth switching elements are on / off controlled, and the first output current that flows through the second switching element and the fourth A control unit for performing a current monitoring operation for monitoring at least one of the second output currents flowing through the switching element,
When performing the converter operation in which AC power output from the AC power source connected between the first and second input terminals is converted into DC power and output from the third and fourth input / output terminals, the control unit Is
The second and fourth switching elements are controlled to be turned on at a constant switching period, and then controlled from on to off within the switching period,
The switching period peak time during which the maximum value of the absolute value of the first output current or the second output current is monitored for a monitoring period which is a part of the first switching period among consecutive switching periods. Search for a location
In the second switching period following the first switching period, the current monitoring operation is performed during the monitoring period around the peak time position in the switching period.
A method for controlling a power conversion device.
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