JP6242654B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
前記交流電源の電圧を検出する入力電圧検出手段から得られる電源電圧と、前記電力変換回路を流れる回路電流を検出する回路電流検出手段から得られる回路電流と、前記第二のキャパシタの電圧を検出する手段から得られるキャパシタ電圧に基づいて、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、前記第一のスイッチと第四のスイッチの組と、前記第二のスイッチと第三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、前記第一のスイッチと前記第四のスイッチの組と、前記第二のスイッチと第三のスイッチの組とに供給する制御手段と、を具備したことを特徴とする。
(第一の実施形態)
制御部6は、正弦波生成機能400、正弦波の増幅率調整機能401、エンベロープの幅調整機能402、2つの値を比較するコンパレータ408および409、遅延時間を生成する遅延生成1 410および遅延生成2 411、状態を保持するラッチ機能412、C2電圧検出部3の出力VS1に対する差動増幅404、その比較元となるリファレンス1 403、同様に出力電圧検出部4の出力VS2に対する平均化機能405、差動増幅407、その比較元となるリファレンス2 406から構成される。
envUP = env1 + dif1
enfDN = env1 − dif1
という演算をする。
env1 = sin1 × dif2
もし、C2電圧が所定の電圧より高くなった場合、C2電圧検出部の出力VS1がリファレンス2 406の値VS2REFより大きくなる。このとき、差動増幅2 407の出力dif2の値が1より小さい値になるようにする。すると、増幅率が1より小さいことになるので増幅率調整401の出力env1は元の正弦波信号sin1より小さい値になる。すると、入力電流が少なくなり、結果として商用電源V1から得られる電力が減ることから第二のキャパシタ電圧が下がる。C2電圧が所定の電圧より低い場合は、この逆の制御がかかり、結果として、C2電圧がリファレンス2 406で定めた目標値付近で安定する。
図5は、第二の実施形態を説明する波形図である。前記図2記載の信号env1、envUP、envDN、IS1、V1電流と同じものであるから信号名の説明は省略する。図2との相違は増幅率調整401の増幅率を下げた場合、すなわち差動増幅2 407の出力dif2が小さい場合である。なお、幅調整402で印加される幅dif1は図2の場合と変わらないものとする。
amp1 − dif1 < 0
となる場合である。こうなると4つのスイッチS1〜S4のスイッチング条件、ZVS(ゼロボルトスイッチング)を満たさない動作となる。その結果として素子が発熱破損するなどの危険がある。これを防止するために、
amp1 − dif1 > ZVSマージン
となるような正の値ZVSマージンを設ける。これにより正側エンベロープenvUPは常に正の領域に存在することができ、結果として電力変換装置100は正しいスイッチング動作を継続することができる。
図3は第三の実施例を示す波形である。信号名は前記図2、図5と同じであるから説明を省略する。第二の実施形態では、幅調整402の調整信号であるdif1の値を固定したまま、増幅率調整401の調整信号であるdif2だけを増減させた場合に、入力電流を増減できることを示した。第三の実施例では逆に、増幅率調整401の調整信号であるdif2を固定したまま、幅調整402の調整信号であるdif1の値を増減させた場合についての効果を説明する。
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではない。
例えば前記各実施形態では、単相の交流電源V1を用いたが、交流電源V1は単相に限定するものではない。三相あるいはそれ以上の多相の交流電源を用いることも可能である。
Claims (5)
- 第一のスイッチと第二のスイッチとを直列に接続するとともに、第三のスイッチと第四のスイッチとを直列に接続し、前記第一のスイッチと前記第三のスイッチ及び第二のスイッチと第四のスイッチをそれぞれ接続して閉ループを形成し、交流電源と、第一のインダクタ、第一のキャパシタの直列接続からなる閉ループを形成し、前記第一のスイッチと第二のスイッチの接続点と、前記第三のスイッチと第四のスイッチの接続点との間に、前記第一のキャパシタ、第二のインダクタ、トランス1次巻線からなる直列回路を接続し、前記第三のスイッチと第四のスイッチの両端に第二のキャパシタを接続し、前記トランスの2次巻線に負荷または負荷回路を接続する電力変換回路と、
前記交流電源の電圧を検出する入力電圧検出手段から得られる電源電圧と、前記電力変換回路を流れる回路電流を検出する回路電流検出手段から得られる回路電流と、前記第二のキャパシタの電圧を検出する手段から得られるキャパシタ電圧に基づいて、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、前記第一のスイッチと第四のスイッチの組と、前記第二のスイッチと第三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、前記第一のスイッチと前記第四のスイッチの組と、前記第二のスイッチと第三のスイッチの組とに供給する制御手段と、
を具備したことを特徴とする電力変換装置。 - 前記制御手段は、
前記入力電圧検出手段により検出される電源電圧の信号に基づいて電源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交流電源に流す電流の目標値を決定する決定手段と、
この決定手段により決定された前記交流電源電流の目標値に所定の幅を持たせて正側及び負側のエンベロープを生成するエンベロープ生成手段と、
前記回路電流検出手段により検出される回路電流が前記正側エンベロープと前記負側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側エンベロープと前記負側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、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御手段は、
前記正側エンベロープが常に正の領域であることを検知する正側検知手段と、
前記正側検知手段により前記正側エンベロープが負の領域に外れたことを検出した場合、
前記正側エンベロープの持つ負の値を無効とし、正の値に設定し直す正側エンベロープ補正手段と、
前記負側エンベロープが常に負の領域であることを検知する負側検知手段と、前記負側検知手段により前記負側エンベロープが正の領域に外れたことを検出した場合、前記負側エンベロープの持つ正の値を無効とし、負の値に設定し直す負側エンベロープ補正手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記制御手段は、前記第二のキャパシタの電圧を検出する手段により得られる電圧に基づいて、前記交流電源に流す電流目標値を決定する手段の出力を調整する電圧負帰還手段、をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の電力変換装置。
- 前記負荷に発生する電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記制御手段は、前記出力電圧検出手段により得られる出力電圧値に基づいて、前記正側エンベロープおよび前記負側エンベロープで規定されるエンベロープ幅を調整する電圧負帰還手段、
をさらに備えたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電力変換装置。
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