JP6453526B1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に従う電力変換装置の構成を説明するための概略的な回路図である。
図2を参照して、目標電圧Vdc*は、交流電動機200の回転速度に応じて、高回転速度領域では上昇する一方で低回転速度領域では低下するように設定される。たとえば、図2に例示されるように、回転速度に比例させて目標電圧Vdc*を設定することができる。
図3を参照して、降圧モードでは、降圧回路20が動作する一方で、昇圧回路30は停止する。降圧チョッパで構成される降圧回路20では、スイッチング素子21のPWM制御により、Vdc≦Vinの範囲で出力電圧Vdcを制御することができる。降圧モードは「第2のモード」に対応する。
図4には、コンバータでのPWM制御を説明するための波形例が示される。
図5を参照して、降圧モードにおいて、昇圧回路30は、スイッチング素子31を常時オフして電力変換(昇圧動作)を停止する一方で、降圧回路20がノードN2に出力した電圧(降圧)を変換することなく通過させて、出力ノードNoへ伝達する経路を形成する必要がある。
図6を参照して、直流電源10が三相交流電源および整流回路で構成されていると、入力電圧Vinには、電源周波数の3倍の周波数を有するリップル電圧が発生している。降圧モードでは、Vdc*<Vinの領域に設定された目標電圧Vdc*に従って降圧回路20が電力変換(降圧)を実行するとともに、降圧回路20の出力電圧がバイパススイッチ35を含む経路によって出力ノードNoに伝達されることによって、直流電圧Vdcを目標電圧Vdc*に制御することができる。
図7を参照して、昇圧モードにおいて、降圧回路20は、スイッチング素子21を常時オンして電力変換(降圧動作)を停止する。一方で、昇圧モードでは、入力ノードNiからノードN1へ入力電圧Vinを伝達する経路を形成する必要がある。
昇圧モードでは、図4で説明したPWM制御において、制御電圧Vcは、式(2)を変形して得られる目標デューティ比DT*を用いて設定することができる。具体的には、目標デューティ比DT*は下記の式(3)で算出することができる。
なお、降圧回路20の制御で説明したのと同様に、式(3)で算出された値に、電圧偏差ΔVdc=(Vdc*−Vdc)に基づくフィードバック項をさらに加算して、目標デューティ比DT*を算出することも可能である。
図8を参照して、図7と同様に、入力電圧Vinには、電源周波数の3倍の周波数を有するリップル電圧が発生している。昇圧モードでは、入力電圧Vinがバイパススイッチ25を含む経路によって昇圧回路30へ伝達される。さらに、Vdc*>Vinの領域に設定された目標電圧Vdc*に従って昇圧回路30が電力変換(昇圧)を実行することにより、直流電圧Vdcを目標電圧Vdc*に制御することができる。
実施の形態1の変形例1では、コンバータ40aの目標電圧Vdc*の他の設定例を説明する。具体的には、インバータ60での電力変換に係る指標が一定となるように、目標電圧Vdc*を設定する例が示される。
K2=√2・Vlm/Vdc …(5)
なお、式(4)中におけるVamは、Vac*の振幅である。式(5)中において、Vlmは、Vac*(相電圧)によって生じる交流電動機200での線間電圧の実効値であり、Vlm=√(3/2)・Vamの関係がある。
図11は、実施の形態1の変形例2に従う電力変換装置100bの構成を説明するための概略的な回路図である。
図12は、実施の形態2に従う電力変換装置の構成を説明するための概略的な回路図である。
実施の形態3では、直流電源が交流電源および整流回路によって構成されることによって、入力電圧Vinがリップル成分を有しているときの好ましい制御例について説明する。
図14を参照して、入力電圧Vinには、三相交流電圧の整流によって、電源周波数の6倍の周波数のリップル電圧が発生する。これにより、入力電圧Vinは、三相交流電圧の振幅に相当する上限値V1と、下限値V2との間で周期的に変動する。下限値V2は、電源電圧値に基づいて予め求めることが可能である。
実施の形態4では、直流電源が交流電源および整流回路によって構成されることによって、入力電圧Vinがリップル成分を有しているときの好ましい他の制御例について説明する。実施の形態4では、実施の形態3と比較して、降圧モードと昇圧モードの切り替え方が異なる。
実施の形態5では、実施の形態3および4と同様に入力電圧Vinがリップル成分を有しているときに、電力変換装置を高効率に動作させるための制御例を説明する。
Claims (15)
- 交流電動機を駆動するための電力変換装置であって、
前記交流電動機に交流電圧を供給するためのインバータと、
直流電源と前記インバータとの間に接続されたコンバータとを備え、
前記コンバータは、
前記直流電源と接続される入力ノードと、
前記インバータの直流側と接続される出力ノードと、
第1の半導体素子を有し、前記入力ノードに接続される降圧回路と、
第2の半導体素子を有し、前記降圧回路および前記出力ノードの間に接続される昇圧回路と、
前記第1および第2の半導体素子の間に電気的に接続されるリアクトルとを含み、
前記降圧回路および前記昇圧回路は、前記入力ノードおよび前記出力ノードの間に直列接続され、
前記降圧回路は、動作時に入力された電圧を降圧するための第1の電力変換を実行し、
前記昇圧回路は、動作時に入力された電圧を昇圧するための第2の電力変換を実行し、
前記電力変換装置は、
前記第1の半導体素子と並列に接続された第1のバイパススイッチと、
前記第2の半導体素子と並列に接続された第2のバイパススイッチと、
前記昇圧回路、前記降圧回路、ならびに、前記第1および第2のバイパススイッチを制御するための制御回路とをさらに備え、
前記昇圧回路は、
接地配線および中間ノードの間に直列に接続された第1および第2のスイッチング素子と、
前記中間ノードおよび前記出力ノードの間に、前記第2の半導体素子として、直列に接続された第1および第2のダイオードと、
前記第1および第2のスイッチング素子の接続点と、前記第1および第2のダイオードの接続点との間に接続された中間コンデンサとを有し、
前記リアクトルは、前記中間ノードおよび前記降圧回路の前記第1の半導体素子の間に電気的に接続され、
前記第2のバイパススイッチは、前記中間ノードおよび前記出力ノードに、直列接続された前記第1および第2のダイオードと並列に接続され、
前記入力ノードには第1の直流電圧が入力されるとともに前記出力ノードから第2の直流電圧が出力され、
前記制御回路は、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも高い範囲に制御する第1のモードにおいて、前記第1のバイパススイッチをオンする一方で前記第2のバイパススイッチをオフし、かつ、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも低く制御する第2のモードにおいて、前記第2のバイパススイッチをオンする一方で前記第1のバイパススイッチをオフし、
前記制御回路は、前記交流電動機の回転速度の上昇に応じて前記第2の直流電圧を上昇するとともに、前記回転速度の低下に応じて前記第2の直流電圧を低下するように、前記回転速度に応じて前記第2の直流電圧の目標値を設定し、
前記直流電源は、交流電源と、前記交流電源および前記入力ノードの間に接続された整流回路とを含んで構成され、
前記制御回路は、前記交流電動機の状態に応じて設定された前記第2の直流電圧の目標値が、前記整流回路からの出力電圧がリップル成分を有する電圧領域に対応して予め定められた電圧範囲内である場合には、前記目標値を前記電圧範囲よりも高い電圧に修正するとともに、前記第1のモードで前記電力変換装置を動作させる、電力変換装置。 - 交流電動機を駆動するための電力変換装置であって、
前記交流電動機に交流電圧を供給するためのインバータと、
直流電源と前記インバータとの間に接続されたコンバータとを備え、
前記コンバータは、
前記直流電源と接続される入力ノードと、
前記インバータの直流側と接続される出力ノードと、
第1の半導体素子を有し、前記入力ノードに接続される降圧回路と、
第2の半導体素子を有し、前記降圧回路および前記出力ノードの間に接続される昇圧回路と、
前記第1および第2の半導体素子の間に電気的に接続されるリアクトルとを含み、
前記降圧回路および前記昇圧回路は、前記入力ノードおよび前記出力ノードの間に直列接続され、
前記降圧回路は、動作時に入力された電圧を降圧するための第1の電力変換を実行し、
前記昇圧回路は、動作時に入力された電圧を昇圧するための第2の電力変換を実行し、
前記電力変換装置は、
前記第1の半導体素子と並列に接続された第1のバイパススイッチと、
前記第2の半導体素子と並列に接続された第2のバイパススイッチと、
前記昇圧回路、前記降圧回路、ならびに、前記第1および第2のバイパススイッチを制御するための制御回路とをさらに備え、
前記昇圧回路は、
接地配線および中間ノードの間に直列に接続された第1および第2のスイッチング素子と、
前記中間ノードおよび前記出力ノードの間に、前記第2の半導体素子として、直列に接続された第1および第2のダイオードと、
前記第1および第2のスイッチング素子の接続点と、前記第1および第2のダイオードの接続点との間に接続された中間コンデンサとを有し、
前記リアクトルは、前記中間ノードおよび前記降圧回路の前記第1の半導体素子の間に電気的に接続され、
前記第2のバイパススイッチは、前記中間ノードおよび前記出力ノードに、直列接続された前記第1および第2のダイオードと並列に接続され、
前記入力ノードには第1の直流電圧が入力されるとともに前記出力ノードから第2の直流電圧が出力され、
前記制御回路は、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも高い範囲に制御する第1のモードにおいて、前記第1のバイパススイッチをオンする一方で前記第2のバイパススイッチをオフし、かつ、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも低く制御する第2のモードにおいて、前記第2のバイパススイッチをオンする一方で前記第1のバイパススイッチをオフし、
前記制御回路は、前記交流電圧および前記第2の直流電圧から算出される前記インバータの変調率または電圧利用率が一定となるように、前記第2の直流電圧の目標値を設定し、
前記直流電源は、交流電源と、前記交流電源および前記入力ノードの間に接続された整流回路とを含んで構成され、
前記制御回路は、前記交流電動機の状態に応じて設定された前記第2の直流電圧の目標値が、前記整流回路からの出力電圧がリップル成分を有する電圧領域に対応して予め定められた電圧範囲内である場合には、前記目標値を前記電圧範囲よりも高い電圧に修正するとともに、前記第1のモードで前記電力変換装置を動作させる、電力変換装置。 - 交流電動機を駆動するための電力変換装置であって、
前記交流電動機に交流電圧を供給するためのインバータと、
直流電源と前記インバータとの間に接続されたコンバータとを備え、
前記コンバータは、
前記直流電源と接続される入力ノードと、
前記インバータの直流側と接続される出力ノードと、
第1の半導体素子を有し、前記入力ノードに接続される降圧回路と、
第2の半導体素子を有し、前記降圧回路および前記出力ノードの間に接続される昇圧回路と、
前記第1および第2の半導体素子の間に電気的に接続されるリアクトルとを含み、
前記降圧回路および前記昇圧回路は、前記入力ノードおよび前記出力ノードの間に直列接続され、
前記降圧回路は、動作時に入力された電圧を降圧するための第1の電力変換を実行し、
前記昇圧回路は、動作時に入力された電圧を昇圧するための第2の電力変換を実行し、
前記電力変換装置は、
前記第1の半導体素子と並列に接続された第1のバイパススイッチと、
前記第2の半導体素子と並列に接続された第2のバイパススイッチと、
前記昇圧回路、前記降圧回路、ならびに、前記第1および第2のバイパススイッチを制御するための制御回路とをさらに備え、
前記昇圧回路は、
接地配線および中間ノードの間に直列に接続された第1および第2のスイッチング素子と、
前記中間ノードおよび前記出力ノードの間に、前記第2の半導体素子として、直列に接続された第1および第2のダイオードと、
前記第1および第2のスイッチング素子の接続点と、前記第1および第2のダイオードの接続点との間に接続された中間コンデンサとを有し、
前記リアクトルは、前記中間ノードおよび前記降圧回路の前記第1の半導体素子の間に電気的に接続され、
前記第2のバイパススイッチは、前記中間ノードおよび前記出力ノードに、直列接続された前記第1および第2のダイオードと並列に接続され、
前記入力ノードには第1の直流電圧が入力されるとともに前記出力ノードから第2の直流電圧が出力され、
前記制御回路は、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも高い範囲に制御する第1のモードにおいて、前記第1のバイパススイッチをオンする一方で前記第2のバイパススイッチをオフし、かつ、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも低く制御する第2のモードにおいて、前記第2のバイパススイッチをオンする一方で前記第1のバイパススイッチをオフし、
前記制御回路は、前記交流電動機の回転速度の上昇に応じて前記第2の直流電圧を上昇するとともに、前記回転速度の低下に応じて前記第2の直流電圧を低下するように、前記回転速度に応じて前記第2の直流電圧の目標値を設定し、
前記直流電源は、交流電源と、前記交流電源および前記入力ノードの間に接続された整流回路とを含んで構成され、
前記制御回路は、前記交流電動機の状態に応じて設定された前記第2の直流電圧の目標値が、前記整流回路からの出力電圧がリップル成分を有する電圧領域に対応して予め定められた電圧範囲内である場合には、前記目標値を前記電圧範囲よりも低い電圧に修正するとともに、前記電力変換装置を前記第2のモードで動作させる、電力変換装置。 - 交流電動機を駆動するための電力変換装置であって、
前記交流電動機に交流電圧を供給するためのインバータと、
直流電源と前記インバータとの間に接続されたコンバータとを備え、
前記コンバータは、
前記直流電源と接続される入力ノードと、
前記インバータの直流側と接続される出力ノードと、
第1の半導体素子を有し、前記入力ノードに接続される降圧回路と、
第2の半導体素子を有し、前記降圧回路および前記出力ノードの間に接続される昇圧回路と、
前記第1および第2の半導体素子の間に電気的に接続されるリアクトルとを含み、
前記降圧回路および前記昇圧回路は、前記入力ノードおよび前記出力ノードの間に直列接続され、
前記降圧回路は、動作時に入力された電圧を降圧するための第1の電力変換を実行し、
前記昇圧回路は、動作時に入力された電圧を昇圧するための第2の電力変換を実行し、
前記電力変換装置は、
前記第1の半導体素子と並列に接続された第1のバイパススイッチと、
前記第2の半導体素子と並列に接続された第2のバイパススイッチと、
前記昇圧回路、前記降圧回路、ならびに、前記第1および第2のバイパススイッチを制御するための制御回路とをさらに備え、
前記昇圧回路は、
接地配線および中間ノードの間に直列に接続された第1および第2のスイッチング素子と、
前記中間ノードおよび前記出力ノードの間に、前記第2の半導体素子として、直列に接続された第1および第2のダイオードと、
前記第1および第2のスイッチング素子の接続点と、前記第1および第2のダイオードの接続点との間に接続された中間コンデンサとを有し、
前記リアクトルは、前記中間ノードおよび前記降圧回路の前記第1の半導体素子の間に電気的に接続され、
前記第2のバイパススイッチは、前記中間ノードおよび前記出力ノードに、直列接続された前記第1および第2のダイオードと並列に接続され、
前記入力ノードには第1の直流電圧が入力されるとともに前記出力ノードから第2の直流電圧が出力され、
前記制御回路は、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも高い範囲に制御する第1のモードにおいて、前記第1のバイパススイッチをオンする一方で前記第2のバイパススイッチをオフし、かつ、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも低く制御する第2のモードにおいて、前記第2のバイパススイッチをオンする一方で前記第1のバイパススイッチをオフし、
前記制御回路は、前記交流電圧および前記第2の直流電圧から算出される前記インバータの変調率または電圧利用率が一定となるように、前記第2の直流電圧の目標値を設定し、
前記直流電源は、交流電源と、前記交流電源および前記入力ノードの間に接続された整流回路とを含んで構成され、
前記制御回路は、前記交流電動機の状態に応じて設定された前記第2の直流電圧の目標値が、前記整流回路からの出力電圧がリップル成分を有する電圧領域に対応して予め定められた電圧範囲内である場合には、前記目標値を前記電圧範囲よりも低い電圧に修正するとともに、前記電力変換装置を前記第2のモードで動作させる、電力変換装置。 - 交流電動機を駆動するための電力変換装置であって、
前記交流電動機に交流電圧を供給するためのインバータと、
直流電源と前記インバータとの間に接続されたコンバータとを備え、
前記コンバータは、
前記直流電源と接続される入力ノードと、
前記インバータの直流側と接続される出力ノードと、
第1の半導体素子を有し、前記入力ノードに接続される降圧回路と、
第2の半導体素子を有し、前記降圧回路および前記出力ノードの間に接続される昇圧回路と、
前記第1および第2の半導体素子の間に電気的に接続されるリアクトルとを含み、
前記降圧回路および前記昇圧回路は、前記入力ノードおよび前記出力ノードの間に直列接続され、
前記降圧回路は、動作時に入力された電圧を降圧するための第1の電力変換を実行し、
前記昇圧回路は、動作時に入力された電圧を昇圧するための第2の電力変換を実行し、
前記電力変換装置は、
前記第1の半導体素子と並列に接続された第1のバイパススイッチと、
前記第2の半導体素子と並列に接続された第2のバイパススイッチと、
前記昇圧回路、前記降圧回路、ならびに、前記第1および第2のバイパススイッチを制御するための制御回路とをさらに備え、
前記昇圧回路は、
接地配線および中間ノードの間に直列に接続された第1および第2のスイッチング素子と、
前記中間ノードおよび前記出力ノードの間に、前記第2の半導体素子として、直列に接続された第1および第2のダイオードと、
前記第1および第2のスイッチング素子の接続点と、前記第1および第2のダイオードの接続点との間に接続された中間コンデンサとを有し、
前記リアクトルは、前記中間ノードおよび前記降圧回路の前記第1の半導体素子の間に電気的に接続され、
前記第2のバイパススイッチは、前記中間ノードおよび前記出力ノードに、直列接続された前記第1および第2のダイオードと並列に接続され、
前記入力ノードには第1の直流電圧が入力されるとともに前記出力ノードから第2の直流電圧が出力され、
前記制御回路は、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも高い範囲に制御する第1のモードにおいて、前記第1のバイパススイッチをオンする一方で前記第2のバイパススイッチをオフし、かつ、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも低く制御する第2のモードにおいて、前記第2のバイパススイッチをオンする一方で前記第1のバイパススイッチをオフし、
前記制御回路は、前記交流電動機の回転速度の上昇に応じて前記第2の直流電圧を上昇するとともに、前記回転速度の低下に応じて前記第2の直流電圧を低下するように、前記回転速度に応じて前記第2の直流電圧の目標値を設定し、
前記直流電源は、交流電源と、前記交流電源および前記入力ノードの間に接続された整流回路とを含んで構成され、
前記制御回路は、前記交流電動機の状態に応じて設定された前記第2の直流電圧の目標値が、前記整流回路からの出力電圧がリップル成分を有する電圧領域に対応して予め定められた電圧範囲内である場合には、前記目標値が、前記電圧範囲内に予め定められた境界値よりも低いときには、前記目標値を前記電圧範囲よりも低い電圧に修正するとともに、前記電力変換装置を前記第2のモードで動作させる一方で、前記目標値が前記境界値よりも高いときには、前記目標値を前記電圧範囲よりも高い電圧に修正するとともに、前記電力変換装置を前記第1のモードで動作させる、電力変換装置。 - 交流電動機を駆動するための電力変換装置であって、
前記交流電動機に交流電圧を供給するためのインバータと、
直流電源と前記インバータとの間に接続されたコンバータとを備え、
前記コンバータは、
前記直流電源と接続される入力ノードと、
前記インバータの直流側と接続される出力ノードと、
第1の半導体素子を有し、前記入力ノードに接続される降圧回路と、
第2の半導体素子を有し、前記降圧回路および前記出力ノードの間に接続される昇圧回路と、
前記第1および第2の半導体素子の間に電気的に接続されるリアクトルとを含み、
前記降圧回路および前記昇圧回路は、前記入力ノードおよび前記出力ノードの間に直列接続され、
前記降圧回路は、動作時に入力された電圧を降圧するための第1の電力変換を実行し、
前記昇圧回路は、動作時に入力された電圧を昇圧するための第2の電力変換を実行し、
前記電力変換装置は、
前記第1の半導体素子と並列に接続された第1のバイパススイッチと、
前記第2の半導体素子と並列に接続された第2のバイパススイッチと、
前記昇圧回路、前記降圧回路、ならびに、前記第1および第2のバイパススイッチを制御するための制御回路とをさらに備え、
前記昇圧回路は、
接地配線および中間ノードの間に直列に接続された第1および第2のスイッチング素子と、
前記中間ノードおよび前記出力ノードの間に、前記第2の半導体素子として、直列に接続された第1および第2のダイオードと、
前記第1および第2のスイッチング素子の接続点と、前記第1および第2のダイオードの接続点との間に接続された中間コンデンサとを有し、
前記リアクトルは、前記中間ノードおよび前記降圧回路の前記第1の半導体素子の間に電気的に接続され、
前記第2のバイパススイッチは、前記中間ノードおよび前記出力ノードに、直列接続された前記第1および第2のダイオードと並列に接続され、
前記入力ノードには第1の直流電圧が入力されるとともに前記出力ノードから第2の直流電圧が出力され、
前記制御回路は、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも高い範囲に制御する第1のモードにおいて、前記第1のバイパススイッチをオンする一方で前記第2のバイパススイッチをオフし、かつ、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも低く制御する第2のモードにおいて、前記第2のバイパススイッチをオンする一方で前記第1のバイパススイッチをオフし、
前記制御回路は、前記交流電圧および前記第2の直流電圧から算出される前記インバータの変調率または電圧利用率が一定となるように、前記第2の直流電圧の目標値を設定し、
前記直流電源は、交流電源と、前記交流電源および前記入力ノードの間に接続された整流回路とを含んで構成され、
前記制御回路は、前記交流電動機の状態に応じて設定された前記第2の直流電圧の目標値が、前記整流回路からの出力電圧がリップル成分を有する電圧領域に対応して予め定められた電圧範囲内である場合には、前記目標値が、前記電圧範囲内に予め定められた境界値よりも低いときには、前記目標値を前記電圧範囲よりも低い電圧に修正するとともに、前記電力変換装置を前記第2のモードで動作させる一方で、前記目標値が前記境界値よりも高いときには、前記目標値を前記電圧範囲よりも高い電圧に修正するとともに、前記電力変換装置を前記第1のモードで動作させる、電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記交流電動機の回転速度に応じて、前記第1および第2のバイパススイッチのオンオフを制御する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記制御回路は、前記交流電動機の動作状態の検出値に基づいて、前記第1および第2のバイパススイッチのオンオフを制御する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記第1のバイパススイッチのオン抵抗は、前記第1の半導体素子のオン抵抗よりも低く、かつ、前記第2のバイパススイッチのオン抵抗は、前記第2の半導体素子のオン抵抗よりも低い、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記降圧回路は、前記リアクトルを含む複数の異なる電流経路を切換えることによって、前記第1の電力変換を実行し、
前記昇圧回路は、前記リアクトルを含む複数の異なる電流経路を切換えることによって、前記第2の電力変換を実行する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記第1のモードにおいて、前記降圧回路による前記第1の電力変換を停止する一方で前記昇圧回路を動作させ、かつ、
前記第2のモードにおいて、前記昇圧回路による前記第2の電力変換を停止する一方で前記降圧回路を動作させる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1の半導体素子は、第3のスイッチング素子であり、
前記制御回路は、前記第1のモードにおいて、前記第3のスイッチング素子をオンしつつ前記第1のバイパススイッチをオンする、請求項1〜6および11のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 交流電動機を駆動するための電力変換装置であって、
前記交流電動機に交流電圧を供給するためのインバータと、
直流電源と前記インバータとの間に接続されたコンバータとを備え、
前記コンバータは、
前記直流電源と接続される入力ノードと、
前記インバータの直流側と接続される出力ノードと、
第1の半導体素子を有する降圧回路と、
第2の半導体素子を有する昇圧回路とを含み、
前記降圧回路および前記昇圧回路は、前記入力ノードおよび前記出力ノードの間に直列接続され、
前記降圧回路は、動作時に入力された電圧を降圧するための第1の電力変換を実行し、
前記昇圧回路は、動作時に入力された電圧を昇圧するための第2の電力変換を実行し、
前記電力変換装置は、
前記第1の半導体素子と並列に接続された第1のバイパススイッチと、
前記第2の半導体素子と並列に接続された第2のバイパススイッチと、
前記昇圧回路、前記降圧回路、ならびに、前記第1および第2のバイパススイッチを制御するための制御回路とをさらに備え、
前記入力ノードには第1の直流電圧が入力されるとともに前記出力ノードから第2の直流電圧が出力され、
前記制御回路は、前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも高い範囲に制御する第1のモードにおいて、前記第1のバイパススイッチをオンする一方で前記第2のバイパススイッチをオフし、かつ、
前記第2の直流電圧を前記第1の直流電圧よりも低く制御する第2のモードにおいて、前記第2のバイパススイッチをオンする一方で前記第1のバイパススイッチをオフし、
前記直流電源は、交流電源と、前記交流電源および前記入力ノードの間に接続された整流回路とを含んで構成され、
前記制御回路は、前記交流電動機の状態に応じて設定された前記第2の直流電圧の目標値が、前記整流回路からの出力電圧がリップル成分を有する電圧領域に対応して予め定められた電圧範囲内である場合には、前記目標値が、前記電圧範囲内に予め定められた境界値よりも低いときには、前記目標値を前記電圧範囲よりも低い電圧に修正するとともに、前記電力変換装置を前記第2のモードで動作させる一方で、前記目標値が前記境界値よりも高いときには、前記目標値を前記電圧範囲よりも高い電圧に修正するとともに、前記電力変換装置を前記第1のモードで動作させ、
前記制御回路は、前記交流電動機の回転速度に応じて、又は、前記交流電圧および前記第2の直流電圧から算出される前記インバータの変調率または電圧利用率が一定となるように、前記第2の直流電圧の目標値を設定する、電力変換装置。 - 前記境界値は、前記電力変換装置が前記第1のモードで動作したときの前記電力変換装置および前記交流電動機のトータル損失である第1の全損失と、前記電力変換装置が前記第1のモードで動作したときの前記電力変換装置および前記交流電動機のトータル損失である第2の全損失との比較に基づいて予め設定される、請求項5、6および13のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記第1および第2のバイパススイッチの少なくとも一方は、並列接続された複数のスイッチ素子によって構成される、請求項1〜14のいずれか1項に記載の電力変換装置。
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