JP6196949B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
電力変換回路は、第1のスイッチと第2のスイッチとを直列に接続するとともに、第3のスイッチと第4のスイッチとを直列に接続する。電力変換回路は、前記第1のスイッチと前記第3のスイッチ及び第2のスイッチと第4のスイッチをそれぞれ接続し、前記第3のスイッチと第4のスイッチの両端に第2のキャパシタを接続する。電力変換回路は、前記第1のスイッチと第2のスイッチとの接続点と、前記第3のスイッチと第4のスイッチとの接続点との間に、第1のキャパシタと第2のインダクタとからなる直列回路と、第3のキャパシタとトランスの一次巻線とからなる直列回路とを並列に接続する。電力変換回路は、前記トランスの二次巻線の一方の側に、第1のダイオードと第3のインダクタと第4のキャパシタとが直列閉となるように接続し、前記二次巻線の他方の側に、第2のダイオードと第4のインダクタと前記第4のキャパシタとが直列閉となるように接続する。電力変換回路は、前記第1のキャパシタの両端に第1のインダクタを介して交流電源を接続し、前記第4のキャパシタの両端に負荷を接続する。
制御部は、前記交流電源から入力される電圧を検出する手段から得られる入力電圧と、前記負荷に出力される電圧を検出する手段から得られる出力電圧と、前記電力変換回路を流れる電流を検出する手段から得られる回路電流と、前記第2のキャパシタの電圧を検出する手段から得られる平滑電圧とに基づいて、前記交流電源の低周波成分に高周波成分が混在した電流が前記電力変換回路を流れるように前記第1のスイッチと第4のスイッチの組と前記第2のスイッチと第3のスイッチの組とを交互に開閉させるためのパルス信号を、前記第1のスイッチと前記第4のスイッチの組と前記第2のスイッチと第3のスイッチの組とに供給する。
はじめに、第1の実施形態の電力変換装置100について説明する。
図1は、電力変換装置100を示す回路構成図である。電力変換装置100は、交流電源Vacの電力を、絶縁された直流電圧に変換し、この直流電圧を負荷5へ出力する。
図3は、制御部6の概略構成を示すブロック図である。制御部6は、第1機能部610と第2機能部620とからなる。
次に、第2の実施形態の電力変換装置200について説明する。第2の実施形態の電力変換装置200が第1の実施形態の電力変換装置100と異なる点は、制御部6の第1機能部610である。電力変換回路101及び制御部6の第2機能部620については電力変換装置100と同一であるので、ここでの説明は省略する。
次に、第3の実施形態の電力変換装置300について説明する。第3の実施形態の電力変換装置300が第1の実施形態の電力変換装置100と異なる点は、電力変換回路101における電流検出部4の接続位置である。電力変換回路101のその他の部分及び制御部6については電力変換装置100と同一であるので、ここでの説明は省略する。
次に、第4の実施形態の電力変換装置400について説明する。電力変換装置400は、電力変換装置100にフェーズシフト動作をさせる。フェーズシフト動作とは、スイッチP1,P2の組に対して、スイッチP3,P4の組のスイッチング動作を一定時間遅らせる動作である。この遅延により、U端子の電位とV端子の電位とが同電位となるため、一時的に回路電流Is1の勾配がなくなる区間が発生する。
第1機能部640の具体的構成を図13のブロック図で示す。図13に示すように、第1機能部640は、正弦波生成部612で生成された正弦波信号sinを、振幅生成部616に出力するとともに、第2機能部650に出力する。
次に、第5の実施形態の電力変換装置500について説明する。電力変換装置500は、電力変換装置300にフェーズシフト動作をさせる。この場合も、構成及び基本動作は第4の実施形態の電力変換装置400と同様である。したがって、詳しい説明は省略する。
例えば第4の実施形態の電力変換装置400では、第1のシフト量調整部651及び第2のシフト量調整部652の後段に、第3の遅延生成部653及び第4の遅延生成部654を設けたが、電力変換装置400は、この構成に限定されるものではない。他の実施形態としては、第1の遅延生成部622の出力を2つに分け、一方を第1のスイッチS1に対するゲート駆動信号P1として出力し、他方を第1のシフト量調整部651に出力する。そして、第1のシフト量調整部651にてシフト量を付加して時間遅延をさせた正論理信号を、第4のスイッチS4に対するゲート駆動信号P4として出力する。同様に、第2の遅延生成部623の出力を2つに分け、一方を第2のスイッチS2に対するゲート駆動信号P2として出力し、他方を第2のシフト量調整部652に出力する。そして、第2のシフト量調整部652にてシフト量を付加して時間遅延をさせた負論理信号を、第3のスイッチS3に対するゲート駆動信号P3として出力する。このような構成を採用することで、電力変換装置400は、、第3の遅延生成部653及び第4の遅延生成部654を省略できる。
Claims (7)
- 第1のスイッチと第2のスイッチとを直列に接続するとともに、第3のスイッチと第4のスイッチとを直列に接続し、前記第1のスイッチと前記第3のスイッチ及び第2のスイッチと第4のスイッチをそれぞれ接続し、前記第3のスイッチと第4のスイッチの両端に第2のキャパシタを接続し、前記第1のスイッチと第2のスイッチとの接続点と、前記第3のスイッチと第4のスイッチとの接続点との間に、第1のキャパシタと第2のインダクタとからなる直列回路と、第3のキャパシタとトランスの一次巻線とからなる直列回路とを並列に接続し、前記トランスの二次巻線の一方の側に、第1のダイオードと第3のインダクタと第4のキャパシタとが直列閉となるように接続し、前記二次巻線の他方の側に、第2のダイオードと第4のインダクタと前記第4のキャパシタとが直列閉となるように接続し、前記第1のキャパシタの両端に第1のインダクタを介して交流電源を接続し、前記第4のキャパシタの両端に負荷を接続する電力変換回路と、
前記交流電源から入力される電圧を検出する手段から得られる入力電圧と、前記負荷に出力される電圧を検出する手段から得られる出力電圧と、前記電力変換回路を流れる電流を検出する手段から得られる回路電流と、前記第2のキャパシタの電圧を検出する手段から得られる平滑電圧とに基づいて、前記交流電源の低周波成分に高周波成分が混在した電流が前記電力変換回路を流れるように前記第1のスイッチと第4のスイッチの組と前記第2のスイッチと第3のスイッチの組とを交互に開閉させるためのパルス信号を、前記第1のスイッチと前記第4のスイッチの組と前記第2のスイッチと第3のスイッチの組とに供給する制御部と、
を具備したことを特徴とする電力変換装置。 - 前記電力変換回路を流れる電流を検出する手段は、前記第1のスイッチと第2のスイッチとの接続点と、前記第1のキャパシタと、前記第2のインダクタと、前記第3のスイッチと第4のスイッチとの接続点とを結ぶ閉回路を流れる電流を検出することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
- 前記電力変換回路を流れる電流を検出する手段は、前記第1のスイッチと第2のスイッチとの接続点と、前記第1のキャパシタと、前記第2のインダクタと、前記第3のスイッチと第4のスイッチとの接続点とを結ぶ閉回路を流れる電流に、前記第1のスイッチと第2のスイッチとの接続点と、前記第3のキャパシタと、前記トランスの一次巻線と、前記第3のスイッチと第4のスイッチとの接続点とを結ぶ閉回路を流れる電流とを合成した電流を検出することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
- 前記制御部は、
前記入力電圧の信号に基づいて、前記交流電源の電圧と同位相の正弦波を生成する正弦波生成手段と、
この正弦波生成手段により生成された正弦波をもとに、前記出力電圧と前記平滑電圧とから前記交流電源に流す電流の目標値を決定し、この目標値に所定の幅を持たせて正極側及び負極側のエンベロープを生成するエンベロープ生成手段と、
前記回路電流が前記正極側のエンベロープと前記負極側のエンベロープとの範囲内に収まるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記回路電流が前記正極側のエンベロープと前記負極側のエンベロープとの範囲内から外れるタイミングで前記パルス信号を生成するパルス生成手段と、
を含むことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
ZVS補償限界を設定し、前記正極側のエンベロープがZVS補償限界以下に入らないように前記正極側のエンベロープを補正し、前記負極側のエンベロープがZVS補償限界以上にならないように前記負極側のエンベロープを補正する補正手段、
をさらに含むことを特徴とする請求項4記載の電力変換装置。 - 前記第1のスイッチと前記第4のスイッチとの組のスイッチングのタイミングに対し、前記第2のスイッチと前記第3のスイッチとの組のスイッチングのタイミングを所定の時間ずらしたことを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1に記載の電力変換装置。
- 前記第1のスイッチと前記第4のスイッチとのスイッチタイミングを更に所定の時間ずらすとともに、前記第2のスイッチと前記第3のスイッチとのスイッチタイミングを所定の時間ずらすことを特徴とする請求項6記載の電力変換装置。
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