JP6702209B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
入力電源(B)の正極側電位線(1p)に接続されたメインスイッチ(Sm)と、
上記メインスイッチと上記入力電源の負極側電位線(1n)との間に接続された1つ以上の半導体パワー素子(Sup、Svp、Swp、Sun、Svn、Swn、S1)と、
上記正極側電位線に、上記メインスイッチと並列に、補助スイッチ(Sas)及び共振リアクトル(L1)が接続されると共に、上記補助スイッチ及び上記共振リアクトルの接続点(31)と上記負極側電位線との間に補助ダイオード(Das)が接続された補助回路(3)と、を備える電力変換装置(1)であって、
上記メインスイッチの出力側電圧(Vc)を検出する電圧検出部(5)と、
上記電圧検出部の検出結果に基づいて上記メインスイッチ及び上記補助スイッチのスイッチングを制御する制御回路部(4)を有しており、
上記制御回路部は、上記メインスイッチがオフ状態であるときに、上記補助スイッチのオンにより上昇する上記出力側電圧が入力電圧(Vi)に到達する前に、上記補助スイッチをオフする、電力変換装置にある。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
以下、電力変換装置に係る実施形態1について、図1〜図20を参照して説明する。
図1に示すように、本形態の電力変換装置1は、入力電源としてのバッテリB(例えば入力電圧Vi:48V)と、その正極側電位線1pに接続されたメインスイッチSmと、メインスイッチSmとバッテリBの負極側電位線1nとの間に接続された1つ以上の半導体パワー素子Sup、Svp、Swp、Sun、Svn、Swnを有する出力回路部2と、補助スイッチSasと共振リアクトルL1と補助ダイオードDasを有する補助回路3と、制御回路部4を備えている。制御回路部4は、メインスイッチSmの出力側電圧を検出する電圧検出部5の検出結果に基づいてメインスイッチSm及び補助スイッチSasのスイッチングを制御する。
例えば、抵抗R=0〜150mΩの範囲で、式8から第1閾値電圧Vth1を算出すると、以下のようになり、上述した入力電圧Viの30%〜80%範囲に含まれる。
抵抗0:Vi/2
抵抗20mΩ:53.3%
抵抗40mΩ:56.6%
抵抗60mΩ:60%
抵抗100mΩ:67%
抵抗100mΩ:75%
したがって、抵抗成分Rに応じた最適な補助スイッチSasのオフタイミングとし、ZVSを実現しつつ損失を最小とすることができる。
電力変換装置に係る実施形態2について、図21を参照して説明する。図示するように、本形態の電力変換装置1は、バッテリBの正極側電位線1pに接続されたメインスイッチSmと、インバータとして構成され交流モータMに接続された出力回路部2と、補助スイッチSasと共振リアクトルL1を有する補助回路3と、メインスイッチSmの出力側に接続される共振コンデンサC1と、図示を略す制御回路部4と、電圧検出部5とを備えている。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
電力変換装置に係る実施形態3について、図22、図23を参照して説明する。図22に示すように、本形態の電力変換装置1は、バッテリBの正極側電位線1pに接続されたメインスイッチSmと、メインスイッチSmを含み、コンバータとして構成された出力回路部2と、補助スイッチSasと共振リアクトルL1と補助ダイオードDasを有する補助回路3と、共振コンデンサC1と、制御回路部4と、電圧検出部5とを備えている。本形態では、出力回路部2の構成が、上記実施形態1と異なっており、以下、相違点を中心に説明する。
C1 共振コンデンサ
L1 共振リアクトル
Sm メインスイッチ
Sas 補助スイッチ
Sup、Svp、Swp、Sun、Svn、Swn 半導体スイッチ(半導体パワー素子)
S1 同期スイッチ(半導体パワー素子)
M 交流モータ(負荷)
1 電力変換装置
2 出力回路部
2u、2v、2w ハーフブリッジ回路
3 補助回路
Claims (9)
- 入力電源(B)の正極側電位線(1p)に接続されたメインスイッチ(Sm)と、
上記メインスイッチと上記入力電源の負極側電位線(1n)との間に接続された1つ以上の半導体パワー素子(Sup、Svp、Swp、Sun、Svn、Swn、S1)と、
上記正極側電位線に、上記メインスイッチと並列に、補助スイッチ(Sas)及び共振リアクトル(L1)が接続されると共に、上記補助スイッチ及び上記共振リアクトルの接続点(31)と上記負極側電位線との間に補助ダイオード(Das)が接続された補助回路(3)と、を備える電力変換装置(1)であって、
上記メインスイッチの出力側電圧(Vc)を検出する電圧検出部(5)と、
上記電圧検出部の検出結果に基づいて上記メインスイッチ及び上記補助スイッチのスイッチングを制御する制御回路部(4)を有しており、
上記制御回路部は、上記メインスイッチがオフ状態であるときに、上記補助スイッチのオンにより上昇する上記出力側電圧が入力電圧(Vi)に到達する前に、上記補助スイッチをオフする、電力変換装置。 - 複数の上記半導体パワー素子(Sup、Svp、Swp、Sun、Svn、Swn)がブリッジ接続された複数のハーフブリッジ回路(2u、2v、2w)を有して、変換された交流電力を負荷(M)に出力する出力回路部(2)を備える、請求項1に記載の電力変換装置。
- 上記メインスイッチと上記半導体パワー素子(S1)とが直列接続され、上記メインスイッチ及び上記半導体パワー素子の接続点(22)に一端が接続されたリアクトル(L2)と、上記リアクトルの他端に接続されたコンデンサ(C2)を有し、変換された直流電力を負荷(M1)に出力する出力回路部(2)を備える、請求項1に記載の電力変換装置。
- 上記半導体パワー素子は、半導体スイッチング素子(Sup、Svp、Swp、Sun、Svn、Swn、S1)又はダイオードである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 上記制御回路部は、上記出力側電圧が、上記入力電圧より低い第1閾値電圧(Vth1)以上であるときに、上記補助スイッチをオフし、上記第1閾値電圧より高い第2閾値電圧(Vth2)以上であるときに、上記メインスイッチをオンする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 上記第1閾値電圧は、上記入力電圧の30%〜80%である、請求項5に記載の電力変換装置。
- 上記第2閾値電圧は、上記入力電圧の80%以上である、請求項5又は6に記載の電力変換装置。
- 上記電圧検出部は、第1入力端子(51a)に上記出力側電圧が入力され、第1基準端子(51b)に入力される上記第1閾値電圧との比較結果に基づく信号を出力する第1コンパレータ(51)と、第2入力端子(52a)に上記出力側電圧が入力され、第2基準端子(52b)に入力される上記第2閾値電圧との比較結果に基づく信号を出力する第2コンパレータ(52)とを有する、請求項5〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 上記第1コンパレータ又は上記第2コンパレータは、複数の抵抗(R1、R2)と上記抵抗に並列接続された補償コンデンサ(CA、CB)を有する補償回路(53)を備える、請求項8に記載の電力変換装置。
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