JP7087793B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両等に用いられる電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device used for an electric vehicle or the like.
電気自動車又はハイブリッド自動車等の電動車両において、動力源となる電動機等を駆動するために、電力変換装置が用いられる。この用途に用いられる電力変換装置は、一般に、電源の直流電圧を昇圧し、所望の電圧に変換して出力するコンバータを備え、コンバータは、昇圧用のリアクトルと複数のスイッチング素子とを含んで構成される。コンバータと、負荷となる電動機等との間には、電圧平滑化用のコンデンサやインバータが設けられる。 In an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, a power conversion device is used to drive an electric motor or the like as a power source. The power converter used in this application generally comprises a converter that boosts the DC voltage of the power supply, converts it to a desired voltage and outputs it, and the converter includes a reactor for boosting and a plurality of switching elements. Will be done. A capacitor or an inverter for voltage smoothing is provided between the converter and the electric motor or the like as a load.
電力変換装置には、通常、コンデンサの電荷を放電するための放電抵抗が、コンデンサと並列に配置される。放電抵抗は、比較的高抵抗に設定され、定常運転後の車両停止時等に、コンデンサに蓄積された電荷を徐々に放電させる。一方、電動車両の要求電力の増加等に対応するために、コンバータが多相化されたものがある。その場合には、コンデンサに蓄積される電荷も増加するために、例えば、非常停止時等に、より迅速に電荷を放出して安全性を確保することが必要となる。 In the power conversion device, a discharge resistor for discharging the electric charge of the capacitor is usually arranged in parallel with the capacitor. The discharge resistance is set to a relatively high resistance, and the electric charge accumulated in the capacitor is gradually discharged when the vehicle is stopped after steady operation. On the other hand, in order to cope with an increase in the required power of an electric vehicle, some converters have a multi-phase converter. In that case, since the electric charge accumulated in the capacitor also increases, it is necessary to release the electric charge more quickly to ensure safety, for example, at the time of an emergency stop.
そのような用途に対して、急速放電用の抵抗を別途設けることが提案されている。
例えば、特許文献1には、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと、半導体モジュールに電気的に接続されたコンデンサと、コンデンサに蓄積された電荷を放電するための急速放電抵抗とを備え、半導体モジュールを制御する半導体制御回路が形成された回路基板に、急速放電抵抗へ流れる電流を制御する放電制御回路が形成された電力変換装置が開示されている。
For such applications, it has been proposed to separately provide a resistor for fast discharge.
For example,
特許文献1の電力変換装置では、急速放電抵抗の抵抗値を定常時用の放電抵抗よりも小さい値に設定することで、急速充電を可能にしている。しかしながら、定常時用の放電抵抗と急速放電抵抗の両方を設けると共に、定常時には急速放電抵抗を電流が流れないように制御する必要があり、構成が複雑になって高コストとなりやすい。また、定常時用の放電抵抗は、比較的高い抵抗値に設定されるものの、通常動作時でも電力が消費されるために、放電抵抗による損失の悪化を抑制することが課題となっている。
In the power conversion device of
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、非常時等にコンデンサの電荷を速やかに放電可能であると共に、通常動作時の損失低減及びコスト低減が可能な電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of quickly discharging the electric charge of a capacitor in an emergency or the like, and reducing loss and cost during normal operation. It is something to do.
本発明の一態様は、
直流電源(B)と、上記直流電源からの直流電力を電圧変換して負荷(M)に供給するコンバータ部(2)と、上記コンバータ部の駆動を制御する制御部(3)と、を備える電力変換装置(1)であって、
上記コンバータ部は、並列に接続された複数相のコンバータ(41、42)と、上記コンバータと上記負荷との間に設けられる上記複数相に共通の平滑コンデンサ(C)と、上記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放出するための放電回路(DC)と、を有しており、
上記コンバータは、それぞれ、リアクトル(L、La)と上アームスイッチング素子(S1、S1a)及び下アームスイッチング素子(S2、S2a)とを含み、
上記放電回路は、上記複数相のうち少なくとも1つの相において、上記上アームスイッチング素子をオン状態とすると共に、上記上アームスイッチング素子がオン状態となる相とは異なる少なくとも1つの相において、上記下アームスイッチング素子をオン状態とすることで形成され、上記上アームスイッチング素子がオン状態となる相及び上記下アームスイッチング素子がオン状態となる相に含まれる複数の上記リアクトルと上記平滑コンデンサとを接続する閉ループ回路であり、
上記制御部は、上記平滑コンデンサのコンデンサ電圧(VH)が予め定められた安全電圧(Vs)を超えている場合に、上記放電回路の動作を制御して、上記コンデンサ電圧を上記安全電圧ないしそれ以下に低減させる、電力変換装置にある。
One aspect of the present invention is
It includes a DC power supply (B), a converter unit (2) that converts DC power from the DC power supply into voltage and supplies it to a load (M), and a control unit (3) that controls the drive of the converter unit. It is a power converter (1) and
The converter unit is stored in a plurality of phase converters (41, 42) connected in parallel, a smoothing capacitor (C) provided between the converter and the load, and a smoothing capacitor (C) common to the plurality of phases. It has a discharge circuit (DC) for discharging the charged charge, and
The converter includes a reactor (L, La) and an upper arm switching element (S1, S1a) and a lower arm switching element (S2, S2a), respectively.
In the discharge circuit, in at least one of the plurality of phases, the upper arm switching element is turned on, and in at least one phase different from the phase in which the upper arm switching element is turned on, the lower arm is turned on. The reactors formed by turning on the arm switching element and included in the phase in which the upper arm switching element is turned on and the phase in which the lower arm switching element is turned on are connected to the smoothing capacitor. It is a closed loop circuit that
The control unit controls the operation of the discharge circuit when the capacitor voltage (VH) of the smoothing capacitor exceeds a predetermined safe voltage (Vs), and sets the capacitor voltage to the safe voltage or it. There is a power converter to reduce below .
本発明の他の態様は、
直流電源(B)と、上記直流電源(B)からの直流電力を電圧変換して負荷(M)に供給するコンバータ部(2)と、上記コンバータ部の駆動を制御する制御部(3)と、を備える電力変換装置(1)であって、
上記コンバータ部は、並列に接続された複数相のコンバータ(41、42)と、上記コンバータと上記負荷との間に設けられる上記複数相に共通の平滑コンデンサ(C)と、上記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放出するための放電回路(DC)と、を有しており、
上記コンバータ部は、上記コンバータのそれぞれの相に対応する複数のリアクトル(L、La)と複数の上アーム整流素子(D1、D1a)及び複数の下アームスイッチング素子(S2、S2a)とを含むと共に、複数の上記上アーム整流素子のうち少なくとも1つと並列に上アームスイッチング素子(SW)が接続されており、
上記放電回路は、少なくとも1つの上記スイッチング素子をオン状態とすると共に、上記スイッチング素子がオン状態となる相とは異なる少なくとも1つの相において、上記下アームスイッチング素子をオン状態とすることで形成され、上記上アームスイッチング素子がオン状態となる相及び上記下アームスイッチング素子がオン状態となる相に含まれる複数の上記リアクトルと上記平滑コンデンサとを含む閉ループ回路であり、
上記制御部は、上記平滑コンデンサのコンデンサ電圧(VH)が予め定められた安全電圧(Vs)を超えている場合に、上記放電回路の動作を制御して、上記コンデンサ電圧を上記安全電圧ないしそれ以下に低減させる、電力変換装置にある。
Another aspect of the present invention is
The DC power supply (B), the converter unit (2) that converts the DC power from the DC power supply (B) into a voltage and supplies it to the load (M), and the control unit (3) that controls the drive of the converter unit. A power conversion device (1) comprising,
The converter unit is stored in a plurality of phase converters (41, 42) connected in parallel, a smoothing capacitor (C) provided between the converter and the load, and a smoothing capacitor (C) common to the plurality of phases. It has a discharge circuit (DC) for discharging the charged charge, and
The converter unit includes a plurality of reactors (L, La) corresponding to each phase of the converter, a plurality of upper arm rectifying elements (D1, D1a), and a plurality of lower arm switching elements (S2, S2a). , The upper arm switching element (SW) is connected in parallel with at least one of the plurality of upper arm rectifying elements.
The discharge circuit is formed by turning on at least one of the switching elements and turning on the lower arm switching element in at least one phase different from the phase in which the switching element is turned on. A closed-loop circuit including a plurality of the reactors and the smoothing capacitor included in the phase in which the upper arm switching element is turned on and the phase in which the lower arm switching element is turned on .
The control unit controls the operation of the discharge circuit when the capacitor voltage (VH) of the smoothing capacitor exceeds a predetermined safe voltage (Vs), and sets the capacitor voltage to the safe voltage or it. There is a power converter to reduce below .
上記一態様の電力変換装置において、放電回路は、異なる相の上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子を介して、それら異なる相のリアクトルと平滑コンデンサとが接続された閉ループ回路であり、平滑コンデンサに蓄積された電荷は、この閉ループ回路を流れて主にリアクトルにおいて消費される。したがって、放電抵抗を設ける必要がなく、例えば、負荷停止時に、特定の上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子を選択的にオン駆動させるのみで、速やかに放電回路を形成して、平滑コンデンサを放電させることができる。また、コンバータの駆動を制御する制御部によって、放電回路を形成するスイッチング素子の駆動を制御できるので、放電制御用の回路を別途設ける必要もない。 In the power conversion device of the above aspect, the discharge circuit is a closed loop circuit in which the reactors of the different phases and the smoothing capacitor are connected via the upper arm switching element and the lower arm switching element of different phases, and the smoothing capacitor is used. The stored charge flows through this closed loop circuit and is consumed mainly in the reactor. Therefore, it is not necessary to provide a discharge resistor. For example, when the load is stopped, a specific upper arm switching element and lower arm switching element are selectively turned on, and a discharge circuit is quickly formed to discharge the smoothing capacitor. Can be made to. Further, since the drive of the switching element forming the discharge circuit can be controlled by the control unit that controls the drive of the converter, it is not necessary to separately provide a circuit for discharge control.
また、上記他の態様の電力変換装置においても、放電回路は、上アーム整流素子の少なくとも1つと並列なスイッチング素子と、これとは異なる相の下アームスイッチング素子と、それらに接続されるリアクトルと、平滑コンデンサを含む閉ループ回路として形成される。この場合も、同様にして、平滑コンデンサを速やかに放電させることができる。 Further, in the power conversion device of the other embodiment, the discharge circuit includes a switching element parallel to at least one of the upper arm rectifier elements, a lower arm switching element having a different phase, and a reactor connected to them. , Formed as a closed loop circuit containing a smoothing capacitor. In this case as well, the smoothing capacitor can be discharged quickly in the same manner.
以上のごとく、上記態様によれば、非常時等にコンデンサの電荷を速やかに放電可能であると共に、通常動作時の損失低減及びコスト低減が可能な電力変換装置を提供することができる。
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。
As described above, according to the above aspect, it is possible to provide a power conversion device capable of quickly discharging the electric charge of the capacitor in an emergency or the like, and reducing the loss and cost during normal operation.
The reference numerals in parentheses described in the scope of claims and the means for solving the problem indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and limit the technical scope of the present invention. It's not a thing.
(実施形態1)
電力変換装置に係る実施形態1について、図1~図7を参照して説明する。
図1に示すように、電力変換装置1は、直流電源である蓄電装置Bと、蓄電装置Bからの直流電力を電圧変換して、図示しない負荷に供給するコンバータ部2と、コンバータ部2の駆動を制御する制御部3と、を備えている。
本形態において、コンバータ部2は、並列に接続された複数相のコンバータ41、42を含む昇降圧コンバータ4と、昇降圧コンバータ4と負荷との間に設けられる平滑コンデンサCと、平滑コンデンサCに蓄積された電荷を放出するための放電回路DC(例えば、図2参照)と、を有している。
(Embodiment 1)
The first embodiment according to the power conversion device will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
As shown in FIG. 1, the
In the present embodiment, the
昇降圧コンバータ4は、各相を構成するコンバータ41、42が、それぞれ、リアクトルL、Laと、上アームを構成するスイッチング素子(以下、上アームスイッチング素子と称する)S1、S1a、及び、下アームを構成するスイッチング素子(以下、下アームスイッチング素子と称する)S2、S2aと、を含む。
また、放電回路DCは、複数相のうち少なくとも1つの相において、上アームスイッチング素子S1、S1aをオン状態とすると共に、上アームスイッチング素子S1、S1aがオン状態となる相とは異なる少なくとも1つの相において、下アームスイッチング素子S2、S2aをオン状態とすることで形成され、これらオン状態となる相のリアクトルL、Laと平滑コンデンサCとを接続する閉ループ回路である。
In the buck-
Further, in the discharge circuit DC, in at least one of the plurality of phases, at least one phase different from the phase in which the upper arm switching elements S1 and S1a are turned on and the upper arm switching elements S1 and S1a are turned on. In the phase, it is a closed loop circuit formed by turning on the lower arm switching elements S2 and S2a, and connecting the reactors L and La of the phase in which the lower arm switching elements S2 and S2a are turned on and the smoothing capacitor C.
以下、本形態における電力変換装置1の各部について説明する。
蓄電装置Bは、例えば、充放電可能に構成された車両用バッテリであり、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池及び鉛蓄電池等の二次電池にて構成することができる。その場合に、電力変換装置1は、後述する図3に示されるように、負荷となるモータMに接続されて、電気自動車やハイブリッド自動車の車両システム10の一部を構成することができる。
Hereinafter, each part of the
The power storage device B is, for example, a vehicle battery configured to be rechargeable and dischargeable, and can be composed of a secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel hydrogen battery, or a lead storage battery. In that case, as shown in FIG. 3 described later, the
コンバータ部2は、二相以上の多相コンバータである、昇降圧コンバータ4を有している。本形態では、並列に接続された複数相のコンバータとしての第1コンバータ41及び第2コンバータ42を有する二相コンバータとして構成されており、各相を構成する2つのリアクトルL、Laと、2つの上アームスイッチング素子S1、S1a及び2つの下アームスイッチング素子S2、S2aとを含む。第1コンバータ41及び第2コンバータ42と、蓄電装置Bとの間には、電源リレー13が介設されており、電力変換装置1の停止時には、昇降圧コンバータ4が蓄電装置Bから切り離されるようになっている。
The
具体的には、昇降圧コンバータ4の第1コンバータ41は、第1リアクトルLと、上アームスイッチング素子S1及び下アームスイッチング素子S2の直列接続体を含む。第1リアクトルLは、一端が上下アームの接続点に接続され、他端が電源リレー13を介して蓄電装置Bの正極端子に接続されている。同様に、第2コンバータ42は、第2リアクトルLaと、上アームスイッチング素子S1a及び下アームスイッチング素子S2aの直列接続体とを含み、第2リアクトルLaは、一端が上下アームの接続点に接続され、他端が電源リレー13を介して蓄電装置Bの正極端子に接続されている。
Specifically, the
上アームスイッチング素子S1及び下アームスイッチング素子S2は、正極側電力線11と負極側電力線12との間に、正極側電力線11から負極側電力線12に向かう方向を順方向として直列に接続される。同様に、上アームスイッチング素子S1a及び下アームスイッチング素子S2aは、正極側電力線11と負極側電力線12との間に、正極側電力線11から負極側電力線12に向かう方向を順方向として直列に接続される。
スイッチング素子S1、S2、S1a、S2aには、それぞれ、フリーホイールダイオード(以下、ダイオードと略称する)D1、D2、D1a、D2aが、逆並列に接続される。
The upper arm switching element S1 and the lower arm switching element S2 are connected in series between the positive electrode
Freewheel diodes (hereinafter abbreviated as diodes) D1, D2, D1a, and D2a are connected to the switching elements S1, S2, S1a, and S2a in antiparallel, respectively.
スイッチング素子S1、S2、S1a、S2aとしては、例えば、IGBT(すなわち、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)が用いられる。図示するIGBTの他に、MOSFET(すなわち、電界効果トランジスタ)、バイポーラトランジスタ等の電力用半導体スイッチング素子を用いることもできる。電力用半導体スイッチング素子は、半導体材料として、例えば、Si、SiC、GaN、C等を用いた素子にて構成される。 As the switching elements S1, S2, S1a, and S2a, for example, an IGBT (that is, an insulated gate bipolar transistor) is used. In addition to the illustrated IGBT, a power semiconductor switching element such as a MOSFET (that is, a field effect transistor) or a bipolar transistor can also be used. The power semiconductor switching element is composed of an element using, for example, Si, SiC, GaN, C or the like as a semiconductor material.
また、コンバータ部2には、昇降圧コンバータ4と負荷との間に、電圧平滑化用の平滑コンデンサCが設けられると共に、負荷への電力供給停止時に、平滑コンデンサCの電荷を放電させるための放電回路DCが設けられる。
昇降圧コンバータ4は、蓄電装置B側に第1コンバータ41が、負荷側に第2コンバータ42が配置されており、平滑コンデンサCは、第2コンバータ42よりも負荷側において、蓄電装置Bと並列に接続される。すなわち、平滑コンデンサCの正極側端子は正極側電力線11に、負極側端子は負極側電力線12に、それぞれ接続される。
放電回路DCの詳細については、後述する。
Further, the
In the buck-
The details of the discharge circuit DC will be described later.
制御部3は、電力要求に応じた制御信号を昇降圧コンバータ4に出力し、第1コンバータ41及び第2コンバータ42のうち1相以上を駆動する。具体的には、第1コンバータ41の上下アームを構成するスイッチング素子S1、S2と、第2コンバータ42の上下アームを構成するスイッチング素子S1a、S2aを、それぞれ交互にオンオフ駆動して、昇降圧コンバータ4の電力変換動作を制御する。
スイッチング素子S1、S2、S1a、S2aには、それぞれ駆動回路32~35が対応して設けられる。駆動回路32~35は、制御部3からの制御信号に応じてスイッチング素子S1、S2、S1a、S2aをオンオフ駆動するための駆動電圧を生成する。
The
Drive
第1コンバータ41は、制御信号に基づいて、スイッチング素子S1、S2が交互にオンオフすることにより、蓄電装置Bからの直流電圧を昇圧し、所望の直流電力に変換して出力する。同様に、第2コンバータ42は、スイッチング素子S1a、S2aが交互にオンオフすることにより、蓄電装置Bからの直流電圧を昇圧し、所望の直流電力に変換して出力する。この昇圧動作は、各相の下アームスイッチング素子S2、S2aのオン期間に、第1リアクトルL、第2リアクトルLaに電磁エネルギを蓄積し、オフ期間にダイオードD1、D1aを介して放出することにより行われる。入力電圧に対する昇圧比は、スイッチング制御周期におけるオン期間比(すなわち、デューティ比)によって調整することができる。
The
なお、昇降圧コンバータ4は、昇圧機能と共に降圧機能を有しており、蓄電装置Bからの直流電圧を昇圧して負荷に供給すると共に、負荷側からの回生電力を降圧して蓄電装置Bを充電することもできる。第1コンバータ41と第2コンバータ42とは、基本的に同一構造であり、同等の特性を有する。
その他、電力変換装置1は、コンバータ部2及び制御部3を冷却するために、図示しない冷却部を備えることができる。冷却部は、冷却媒体が流通する冷却通路が、装置各部を構成する発熱部品に接して設けられて、冷却媒体と熱交換可能に構成される。
The buck-
In addition, the
また、制御部3は、放電回路DCの動作を制御する放電制御部31を有する。
図2に示すように、本形態では、昇降圧コンバータ4の2つの相を用いて、異なる2つの放電回路DC1、DC2が形成される。放電制御部31は、各相を構成するスイッチング素子S1、S2、S1a、S2aのオンオフを切り替えることによって、2つの相のリアクトルL、Laと平滑コンデンサCとを接続する、2つの閉ループ回路を形成する。
具体的には、2つの相のうちの一方の相について、例えば、第1コンバータ41の上アームスイッチング素子S1をオン状態とし、他方の相について、例えば、第2コンバータ42の下アームスイッチング素子S2aをオン状態とすることで、第1放電回路DC1が形成される(図2左図参照)。また、第2コンバータ42の上アームスイッチング素子S1aをオン状態とし、第1コンバータ41の下アームスイッチング素子S2をオン状態とすることで、第2放電回路DC2が形成される(図2右図参照)。
Further, the
As shown in FIG. 2, in this embodiment, two different discharge circuits DC1 and DC2 are formed by using the two phases of the buck-
Specifically, for one of the two phases, for example, the upper arm switching element S1 of the
放電制御部31は、負荷への電力供給停止時に、第1放電回路DC1及び第2放電回路DC2の少なくとも一方を形成するスイッチング素子を、選択的にオン駆動させて、閉ループ回路に電流を流すことができる。
すなわち、第1放電回路DC1の動作時には、第1コンバータ41の上アームスイッチング素子S1と第2コンバータ42の下アームスイッチング素子S2aをオンとする一方で、第1コンバータ41の下アームスイッチング素子S2と第2コンバータ42の上アームスイッチング素子S1aをオフとする。
これにより、図2左図中に矢印で示すように、平滑コンデンサCの正極側端子から、上アームスイッチング素子S1、第1リアクトルL、第2リアクトルLa、下アームスイッチング素子S2aを順に通って、平滑コンデンサCの負極側端子へ至る閉ループ回路が形成され、平滑コンデンサCの電荷に基づく電流が流れる。
The
That is, during the operation of the first discharge circuit DC1, the upper arm switching element S1 of the
As a result, as shown by the arrow in the left figure of FIG. 2, the upper arm switching element S1, the first reactor L, the second reactor La, and the lower arm switching element S2a pass in order from the positive electrode side terminal of the smoothing capacitor C. A closed loop circuit is formed up to the negative electrode side terminal of the smoothing capacitor C, and a current based on the charge of the smoothing capacitor C flows.
また、第2放電回路DC2の動作時には、第2コンバータ42の上アームスイッチング素子S1aと第1コンバータ41の下アームスイッチング素子S2をオンとする一方で、第2コンバータ42の下アームスイッチング素子S2aと第1コンバータ41の上アームスイッチング素子S1をオフとする。
これにより、図2右図中に矢印で示すように、平滑コンデンサCの正極側端子から、上アームスイッチング素子S1a、第2リアクトルLa、第1リアクトルL、下アームスイッチング素子S2を順に通って、平滑コンデンサCの負極側端子へ至る閉ループ回路が形成され、平滑コンデンサCの電荷に基づく電流が流れる。
Further, when the second discharge circuit DC2 is in operation, the upper arm switching element S1a of the
As a result, as shown by the arrow in the right figure of FIG. 2, the upper arm switching element S1a, the second reactor La, the first reactor L, and the lower arm switching element S2 pass in order from the positive electrode side terminal of the smoothing capacitor C. A closed loop circuit is formed up to the negative electrode side terminal of the smoothing capacitor C, and a current based on the charge of the smoothing capacitor C flows.
このようにして、平滑コンデンサCに蓄積された電荷に基づく電流を、スイッチング素子S1、S2、S1a、S2aを介して第1リアクトルL、第2リアクトルLaに流し、平滑コンデンサCを放電させることができる。好適には、放電制御部31により、第1放電回路DC1と第2放電回路DC1とを、交互に動作させるのがよく、スイッチング素子S1、S2、S1a、S2aのオンオフに基づくスイッチング損失を活用することで、平滑コンデンサCに蓄積された電荷を速やかに消費し、急速放電させることが可能になる。
In this way, the current based on the electric charge accumulated in the smoothing capacitor C can be passed through the switching elements S1, S2, S1a, and S2a to the first reactor L and the second reactor La to discharge the smoothing capacitor C. can. It is preferable that the first discharge circuit DC1 and the second discharge circuit DC1 are operated alternately by the
図3に示すように、電力変換装置1は、電動車両、例えば、電気自動車の車両システム10に適用されて、動力源であるモータMに電力を供給する。モータM及び図示しないエンジンを動力源として備えるハイブリッド自動車に搭載されて、その駆動を制御することもできる。車両システム10は、電力変換装置1のコンバータ部2とモータMとの間に、インバータ部5を備えると共に、インバータ部5の駆動を制御する主制御部30を備える。インバータ部5は、コンバータ部2から出力される直流電力を交流電力に変換して、モータMを駆動する。
As shown in FIG. 3, the electric
モータMは、三相交流電動機として構成されて、図示しない電動車両の車輪に回転力を与えると共に、回生制動時に車輪の回転力により発電を行う発電機として機能する、いわゆるモータジェネレータとして構成することができる。その場合には、発電電力は、インバータ部5を介して、電力変換装置1へ入力され、蓄電装置Bを充電可能となる。
The motor M is configured as a three-phase AC electric motor, and is configured as a so-called motor generator that applies a rotational force to the wheels of an electric vehicle (not shown) and functions as a generator that generates power by the rotational force of the wheels during regenerative braking. Can be done. In that case, the generated power is input to the
インバータ部5は、通常、6つのスイッチング素子がU相、V相及びW相の上下アームを構成する三相のインバータとして構成される。各相の上下アームは、それぞれ、2個のスイッチング素子の直列接続体からなり、これら三相のアームは、正極側電力線11と負極側電力線12との間において、互いに並列に接続される。インバータ部5に用いられるスイッチング素子も、コンバータ部2と同様の電力用半導体スイッチング素子とすることができる。
The
インバータ部5は、主制御部30からのデューティ指令に基づいてPWM(すなわち、パルス幅変調)制御される。主制御部30には、図示しない検出手段から、モータMの回転角度(すなわち、図3中に示すモータ角度)の検出信号や、インバータ部5から出力される相電圧又は相電流の検出信号が入力されている。主制御部30は、モータMからの要求出力に応じて、インバータ部5のデューティ指令を生成すると共に、コンバータ部2を制御する制御部3に対して、要求電圧及び要求電流の指令がなされる。
The
制御部3には、蓄電装置Bと第1、第2リアクトルL、Laとの間の電源線から低圧側電圧VLが入力されると共に、昇降圧コンバータ4と平滑コンデンサCとの間の正極側電力線11から高圧側電圧(以下、適宜、コンデンサ電圧と称する)VHが入力されている。制御部3は、主制御部30からの要求値に応じて、昇降圧コンバータ4をPWM制御するためのデューティ指令を生成し、第1コンバータ41、第2コンバータ42の駆動回路32~35(例えば、図2参照)に指令信号が出力される。これにより、スイッチング素子S1、S2、S1a、S2aがデューティ指令に基づいて駆動され、昇圧動作を行う。
The low voltage side voltage VL is input to the
その際、温度検出部である、図示しない温度センサによって、昇降圧コンバータ4を構成するスイッチング素子S1、S2、S1a、S2aの温度(以下、適宜、素子温度と称する)がモニタされ、制御部3から主制御部30へモニタ結果が送信される。主制御部30は、例えば、素子温度が予め設定された許容温度範囲を超える場合には、要求電流を制限することにより、素子温度の上昇を抑制するようになっている。温度センサの構成や配置は任意であり、例えば、スイッチング素子S1、S2、S1a、S2aを構成する半導体チップに配設される感温素子等を温度センサとして用いることができる。
At that time, the temperatures of the switching elements S1, S2, S1a, and S2a (hereinafter, appropriately referred to as element temperatures) constituting the buck-
ここで、制御部3、主制御部30は、公知の電子制御装置(ECU)にて構成されており、例えば、CPU、ROM、RAM等を有するマイコンや通信部を備えて、記憶する各種プログラムを実行し、車両システム10の各部と通信して、モータM等の駆動を制御することができる。
なお、車両システム10には、より上位の制御装置(図略)が設けられ、車両各部に設けられる各種検出装置からの検出信号に基づいて、車両走行や車載機器の作動を含むシステム全体を制御するようになっている。また、車両システム10には、車両走行や車載機器の異常を検出するシステムが付設され、異常検出時に車両各部への電力供給を停止したり機器の異常を表示したりするように構成されている。
Here, the
The
また、制御部3及び主制御部30には、例えば、車両異常時等にフェール信号が出力される構成となっている。そのために、車両システム10には、車両衝突や緊急停止といった状態を検知又は予測する手段として、加速度センサ等が搭載される。そして、例えば、加速度センサで所定以上の大きな加速度が検知されたときに、フェールセーフ処理として、モータMへの電力供給を停止すると共に、平滑コンデンサCを急速放電させる処理を実施する。制御部3及び主制御部30は、フェール信号を受信すると、昇降圧コンバータ4やインバータ部5の駆動指令を停止し、また、放電制御部31を作動させて、第1放電回路DC1及び第2放電回路DC2による平滑コンデンサCの急速放電を実施する。
Further, the
図4のフローチャートにより、制御部3において実行される昇降圧コンバータ4の放電制御処理について説明する。本処理は、制御部3の放電制御部31に相当し、第1放電回路DC1と第2放電回路DC2を交互に形成することにより、平滑コンデンサCの放電を制御する。
フェール信号の入力により本処理が開始されると、まず、ステップS1において、昇圧機能を停止するために、昇降圧コンバータ4の駆動回路32~35への指令信号の出力を停止する。次いで、ステップS2において、電源リレー13をオフし、昇降圧コンバータ4と蓄電装置Bとを切り離す。
The discharge control process of the buck-
When this process is started by the input of the fail signal, first, in step S1, the output of the command signal to the
さらに、ステップS3において、コンデンサ電圧VHを読み込み、予め法規上定められている安全電圧Vsと比較して、コンデンサ電圧VHが安全電圧Vsを超えているか否かを判定する(すなわち、VH>Vs?)。ステップS3が肯定判定された場合には、ステップS3へ進み、否定判定された場合には、本処理を一旦終了する。 Further, in step S3, the capacitor voltage VH is read and compared with the safety voltage Vs predetermined by the law in advance, and it is determined whether or not the capacitor voltage VH exceeds the safety voltage Vs (that is, VH> Vs? ). If the affirmative determination is made in step S3, the process proceeds to step S3, and if the negative determination is made, this process is temporarily terminated.
ステップS4では、第1、第2放電回路DC1、DC2の切り替え条件として、今回の制御周期期間が、第1放電回路DC1に対応する第1周期期間aか否かを判定する(すなわち、第1周期期間a?)。ステップS4が肯定判定された場合には、ステップS5へ進む。ステップS4が否定判定された場合には、今回の制御周期期間が、第2放電回路DC2に対応する第2周期期間bであると判断して、ステップS6へ進む。 In step S4, as a switching condition between the first and second discharge circuits DC1 and DC2, it is determined whether or not the current control cycle period is the first cycle period a corresponding to the first discharge circuit DC1 (that is, the first). Cycle period a?). If the affirmative determination is made in step S4, the process proceeds to step S5. If the negative determination in step S4 is made, it is determined that the current control cycle period is the second cycle period b corresponding to the second discharge circuit DC2, and the process proceeds to step S6.
ステップS4は、放電期間において、第1、第2放電回路DC1、DC2を一定周期毎に切り替えるためのもので、初回を第1周期期間aとし、以降、第2周期期間bと第1周期期間aが交互に繰り返される。第1周期期間a及び第2周期期間bは、例えば、PWM制御の制御周期に相当する期間に設定される。すなわち、放電期間の開始から、一定の制御周期毎に、第1周期期間aと第2周期期間bに対応させて、第1、第2放電回路DC1、DC2を交互に作動させることができる。 Step S4 is for switching the first and second discharge circuits DC1 and DC2 at regular intervals in the discharge period, the first time is the first cycle period a, and thereafter, the second cycle period b and the first cycle period. a is repeated alternately. The first cycle period a and the second cycle period b are set to, for example, a period corresponding to the control cycle of PWM control. That is, from the start of the discharge period, the first and second discharge circuits DC1 and DC2 can be alternately operated in accordance with the first cycle period a and the second cycle period b at regular control cycles.
ステップS5では、第1周期期間aの間、第1コンバータ41の上アームスイッチング素子S1をオンすると共に、第2コンバータ42の下アームスイッチング素子S2aをオンする。第1コンバータ41の下アームスイッチング素子S2と第2コンバータ42の上アームスイッチング素子S1aはオフとする。
これにより、上記図2左図のように、スイッチング素子S1、S2aを介して、第1、第2リアクトルL、Laと平滑コンデンサCとが接続され、第1放電回路DC1となる閉ループ回路が形成される。
In step S5, the upper arm switching element S1 of the
As a result, as shown in the left diagram of FIG. 2, the first and second reactors L and La are connected to the smoothing capacitor C via the switching elements S1 and S2a, and a closed loop circuit serving as the first discharge circuit DC1 is formed. Will be done.
このとき、図5に示すように、放電開始後の第1周期期間aにおいて、第1放電回路DC1のスイッチング素子S1、S2aと第1、第2リアクトルL、Laに電流が流れることにより、平滑コンデンサCの電荷が消費され、コンデンサ電圧VHが低下する。第1周期期間aが終了すると、上アームスイッチング素子S1及び下アームスイッチング素子S2aはオフされる。その後、ステップS3へ戻る。 At this time, as shown in FIG. 5, in the first cycle period a after the start of discharge, the current flows through the switching elements S1 and S2a of the first discharge circuit DC1 and the first and second reactors L and La, so that the smoothness is achieved. The electric charge of the capacitor C is consumed, and the capacitor voltage VH drops. When the first period period a ends, the upper arm switching element S1 and the lower arm switching element S2a are turned off. After that, the process returns to step S3.
同様に、ステップS6では、第2コンバータ42の上アームスイッチング素子S1aをオンすると共に、第1コンバータ41の下アームスイッチング素子S1をオンする。第1コンバータ41の上アームスイッチング素子S1と第2コンバータ42の下アームスイッチング素子S2aはオフとする。
これにより、上記図2右図のように、スイッチング素子S1a、S2を介して、第1、第2リアクトルL、Laと平滑コンデンサCとが接続され、第2放電回路DC2となる閉ループ回路が形成される。
Similarly, in step S6, the upper arm switching element S1a of the
As a result, as shown in the right figure of FIG. 2, the first and second reactors L and La are connected to the smoothing capacitor C via the switching elements S1a and S2, and a closed loop circuit serving as the second discharge circuit DC2 is formed. Will be done.
このとき、図5に示すように、放電開始後の第1周期期間aに続く第2周期期間bにおいて、第2放電回路DC2のスイッチング素子S1a、S2と第1、第2リアクトルL、Laに電流が流れる。これにより、平滑コンデンサCの電荷が消費され、コンデンサ電圧VHがさらに低下する。第2周期期間bが終了すると、上アームスイッチング素子S1a及び下アームスイッチング素子S2はオフされる。その後、ステップS3へ戻る。 At this time, as shown in FIG. 5, in the second cycle period b following the first cycle period a after the start of discharge, the switching elements S1a and S2 of the second discharge circuit DC2 and the first and second reactors L and La Current flows. As a result, the electric charge of the smoothing capacitor C is consumed, and the capacitor voltage VH is further lowered. When the second cycle period b ends, the upper arm switching element S1a and the lower arm switching element S2 are turned off. After that, the process returns to step S3.
このようにして、ステップS5、ステップS6が交互に繰り返され、第1周期期間aと第2周期期間bが切り替えられる。これに伴い、第1放電回路DC1と第2放電回路DC2とを交互に電流が流れ、コンデンサ電圧VHが急減する。
また、選択されている第1放電回路DC1又は第2放電回路DCにおいて、スイッチング素子S1、S2a又はスイッチング素子S1a、S2の素子温度が徐々に上昇し、導通が遮断されると素子温度が徐々に低下する。
In this way, steps S5 and S6 are alternately repeated, and the first period period a and the second period period b are switched. Along with this, a current flows alternately between the first discharge circuit DC1 and the second discharge circuit DC2, and the capacitor voltage VH drops sharply.
Further, in the selected first discharge circuit DC1 or second discharge circuit DC, the element temperature of the switching elements S1, S2a or the switching elements S1a, S2 gradually increases, and when the conduction is cut off, the element temperature gradually increases. descend.
ここで、図6に示すように、スイッチング制御の際の損失には、オン状態において発生する導通損失Pcに加えて、スイッチングのオンオフを切り替える際のスイッチング損失Pswがあり、スイッチング回数が増加するほど、スイッチング損失Pswも大きくなる。
したがって、本形態のように、通常のコンバータ動作におけるPWM制御の制御周期を利用することで、切り替え制御を容易に行うことができ、また、切り替えによるスイッチング素子のスイッチング回数を最大とすることで、スイッチング損失Pswを最大として、さらなる急速放電が可能になる。
Here, as shown in FIG. 6, the loss during switching control includes the switching loss Psw when switching on and off of switching in addition to the conduction loss Pc generated in the on state, and the more the number of switchings increases. , Switching loss Psw also increases.
Therefore, as in the present embodiment, the switching control can be easily performed by using the control cycle of the PWM control in the normal converter operation, and the switching number of the switching element by the switching is maximized. Further rapid discharge is possible by maximizing the switching loss Psw.
また、上記図5に示した素子温度を利用して、第1放電回路DC1及び第2放電回路DCの切り替えを行うようにしてもよい。図示されるように、スイッチング素子S1、S2a又はスイッチング素子S1a、S2が、第1周期期間a又は第2周期期間bの全期間オン状態となっている場合には、制御周期期間が繰り返されることで素子温度が、所定の温度閾値THを超えることが予想される(例えば、図中の時点t1、t2)。 Further, the element temperature shown in FIG. 5 may be used to switch between the first discharge circuit DC1 and the second discharge circuit DC. As shown, when the switching elements S1 and S2a or the switching elements S1a and S2 are in the ON state for the entire period of the first period period a or the second period period b, the control period period is repeated. It is expected that the element temperature will exceed a predetermined temperature threshold TH (for example, time points t1 and t2 in the figure).
その場合には、例えば、第1周期期間a又は第2周期期間bにおけるオン期間(すなわち、デューティ比)を小さくし、スイッチング素子S1、S2a又はスイッチング素子S1a、S2の導通期間を減少させることで、温度上昇を抑制しながら、放電制御を行うことができる。また、その後、素子温度が温度閾値THを下回ったら(例えば、図中の時点t3、t4)、デューティ比を徐々に大きくすることができる。
具体的には、例えば、素子温度と温度閾値THの差分をΔTとし、これを制御量として、フィードバック制御を行うことで、温度閾値THを超えない範囲で電流が流れるようにして、素子を保護することができる。なお、温度閾値THは、例えば、通常動作時において電流制限のために予め設定されている素子温度の上限値を用いることができる。
In that case, for example, by reducing the on period (that is, the duty ratio) in the first period period a or the second period period b, and reducing the conduction period of the switching elements S1, S2a or the switching elements S1a, S2. , Discharge control can be performed while suppressing the temperature rise. After that, when the element temperature falls below the temperature threshold TH (for example, time points t3 and t4 in the figure), the duty ratio can be gradually increased.
Specifically, for example, by setting the difference between the element temperature and the temperature threshold TH as ΔT and performing feedback control using this as the control amount, the current flows within the range not exceeding the temperature threshold TH to protect the element. can do. As the temperature threshold TH, for example, an upper limit value of the element temperature set in advance for current limitation during normal operation can be used.
このようにして、本形態によれば、第1放電回路DC1及び第2放電回路DCの切り替えにより、コンデンサ電圧VHを、安全電圧Vsまで効率よく低減させることができる。ここで、図7は、平滑コンデンサCと並列に放電抵抗Rを設けた従来構成例であり、定常的に電荷が放電される構成であるために、一定の電力損失が生じる上、非常時用の別の放電手段が必要となる。これに対して、本形態の構成では、定常時用の放電抵抗Rを省略することができ、部品点数が削減できる上、通常動作時の損失低減を図ることができる。 In this way, according to this embodiment, the capacitor voltage VH can be efficiently reduced to the safe voltage Vs by switching between the first discharge circuit DC1 and the second discharge circuit DC. Here, FIG. 7 is a conventional configuration example in which a discharge resistor R is provided in parallel with the smoothing capacitor C, and since the configuration is such that charges are constantly discharged, a constant power loss occurs and an emergency is used. Another discharge means is required. On the other hand, in the configuration of this embodiment, the discharge resistance R for steady operation can be omitted, the number of parts can be reduced, and the loss during normal operation can be reduced.
なお、本形態では、車両異常時用の放電回路DCとして、第1放電回路DC1及び第2放電回路DC2を構成し、放電制御部31によって制御するようにしたが、これら放電回路DCを、定常運転後の停止時に使用することももちろんできる。その場合の放電制御部31による制御も、上記図4のフローチャートと同様にして実施することができる。
In this embodiment, the first discharge circuit DC1 and the second discharge circuit DC2 are configured as the discharge circuit DC for vehicle abnormality, and are controlled by the
また、本形態では、PWM制御の制御周期を利用して、一定の第1周期期間a及び第2周期期間b毎に、第1放電回路DC1及び第2放電回路DCを切り替えるようにしたが、必ずしも一定周期とする必要はない。
例えば、上記図5に示した素子温度と温度閾値THのみに基づいて、第1放電回路DC1及び第2放電回路DCを切り替えてもよい。その場合には、上記図5において、第1周期期間a及び第2周期期間bは可変となり、素子温度をモニタしながら、例えば、第1放電回路DC1による放電を行い、素子温度が温度閾値THを超えたら、第2放電回路DC2に切り替える。これを繰り返し行うことによっても、素子温度の上昇を抑制しながら、制御性よく、コンデンサ電圧VHを安全電圧Vsまで急速放電させることができる。
Further, in the present embodiment, the control cycle of the PWM control is used to switch the first discharge circuit DC1 and the second discharge circuit DC every fixed first cycle period a and second cycle period b. It does not necessarily have to be a fixed cycle.
For example, the first discharge circuit DC1 and the second discharge circuit DC may be switched based only on the element temperature and the temperature threshold value TH shown in FIG. In that case, in FIG. 5, the first period period a and the second period period b are variable, and while monitoring the element temperature, for example, discharge is performed by the first discharge circuit DC1, and the element temperature is the temperature threshold TH. When the above is exceeded, the second discharge circuit DC2 is switched to. By repeating this, the capacitor voltage VH can be rapidly discharged to the safe voltage Vs with good controllability while suppressing an increase in the element temperature.
図8のフローチャートに基づいて説明する。ステップS101~S104は、上記図4のフローチャートのステップS1~S4と同様であり、説明を省略する。
なお、ステップS104は、今回の制御周期期間が、第1周期期間a及び第2周期期間bのいずれに相当するかを判定するためのもので、例えば、前回が第2周期期間bであれば、今回は第1周期期間aとなる。すなわち、第1周期期間a及び第2周期期間bが一定周期でない以外は、上記図4のフローチャートのステップS4と同様である。
This will be described with reference to the flowchart of FIG. Steps S101 to S104 are the same as steps S1 to S4 in the flowchart of FIG. 4, and the description thereof will be omitted.
Note that step S104 is for determining whether the current control cycle period corresponds to the first cycle period a or the second cycle period b. For example, if the previous time is the second cycle period b. This time, it is the first cycle period a. That is, it is the same as step S4 in the flowchart of FIG. 4 except that the first cycle period a and the second cycle period b are not fixed cycles.
ステップS104が肯定判定された場合には、ステップS105へ進み、ステップS104が否定判定された場合には、今回の制御周期期間が、第2放電回路DC2に対応する第2周期期間bであると判断して、ステップS106へ進む。 If step S104 is affirmatively determined, the process proceeds to step S105, and if step S104 is negatively determined, the current control cycle period is the second cycle period b corresponding to the second discharge circuit DC2. The determination is made, and the process proceeds to step S106.
ステップS105では、第1コンバータ41の上アームスイッチング素子S1をオンすると共に、第2コンバータ42の下アームスイッチング素子S2aをオンする。次いで、ステップS107へ進み、素子温度が、所定の温度閾値THを超えたか否かを判定する(すなわち、素子温度>TH?)。ステップS107が肯定判定された場合には、ステップS103へ戻る。これにより、第1放電回路DC1による放電が終了する。
In step S105, the upper arm switching element S1 of the
ステップS107が否定判定された場合には、ステップS108へ進み、コンデンサ電圧VHが安全電圧Vsを超えているか否かを判定する(すなわち、VH>Vs?)。ステップS108が肯定判定された場合には、ステップS107以降を繰り返し、否定判定された場合には、本処理を一旦終了する。 If the negative determination is made in step S107, the process proceeds to step S108, and it is determined whether or not the capacitor voltage VH exceeds the safe voltage Vs (that is, VH> Vs?). If the affirmative determination is made in step S108, the steps S107 and subsequent steps are repeated, and if the negative determination is made, this process is temporarily terminated.
ステップS106では、第2コンバータ42の上アームスイッチング素子S1aをオンすると共に、第1コンバータ41の下アームスイッチング素子S2をオンする。次いで、ステップS109へ進み、素子温度が、所定の温度閾値THを超えたか否かを判定する(すなわち、素子温度>TH?)。ステップS109が肯定判定された場合には、ステップS103へ戻る。これにより、第2放電回路DC2による放電が終了する。
In step S106, the upper arm switching element S1a of the
ステップS109が否定判定された場合には、ステップS110へ進み、コンデンサ電圧VHが安全電圧Vsを超えているか否かを判定する(すなわち、VH>Vs?)。ステップS108が肯定判定された場合には、ステップS109以降を繰り返し、否定判定された場合には、本処理を一旦終了する。 If the negative determination is made in step S109, the process proceeds to step S110, and it is determined whether or not the capacitor voltage VH exceeds the safe voltage Vs (that is, VH> Vs?). If step S108 is determined to be affirmative, steps S109 and subsequent steps are repeated, and if a negative determination is made, this process is temporarily terminated.
これにより、素子温度が温度閾値THを超えない範囲で、第1周期期間aと第2周期期間bが切り替えられ、第1放電回路DC1と第2放電回路DC2とを交互に電流が流れる。このようにしても、コンデンサ電圧VHを急速放電させることができる。 As a result, the first period period a and the second period period b are switched within a range in which the element temperature does not exceed the temperature threshold TH, and a current flows alternately between the first discharge circuit DC1 and the second discharge circuit DC2. Even in this way, the capacitor voltage VH can be rapidly discharged.
(実施形態2)
電力変換装置に係る実施形態2について、図9~図10を参照して説明する。
本形態の電力変換装置1の基本構成は、上記実施形態1と同様であり、以下、相違点である昇降圧コンバータ4の構成を中心に説明する。上記実施形態では、昇降圧コンバータ4を二相コンバータとして構成したが、三相以上であってもよい。本形態では、三相の昇降圧コンバータ4を用いた例としている。
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。
(Embodiment 2)
The second embodiment according to the power conversion device will be described with reference to FIGS. 9 to 10.
The basic configuration of the
In addition, among the codes used in the second and subsequent embodiments, the same codes as those used in the above-mentioned embodiments represent the same components and the like as those in the above-mentioned embodiments, unless otherwise specified.
図9に示すように、コンバータ部2には、平滑コンデンサCと蓄電装置Bの間に、三相の昇降圧コンバータ4が配置されている。昇降圧コンバータ4は、第1コンバータ41及び第2コンバータ42に加えて、これらと並列な第3コンバータ43を有している。第3コンバータ43は、第3リアクトルLbと、上アームスイッチング素子S1b、下アームスイッチング素子S2bからなり、上アームスイッチング素子S1b及び下アームスイッチング素子S2bの直列接続体が、第2コンバータ42よりも平滑コンデンサC側において、正極側電力線11と負極側電力線12の間に接続されている。第3リアクトルLbは、一端が、第1リアクトルL及び第2リアクトルLaの接続点に接続されており、他端が、上アームスイッチング素子S1b及び下アームスイッチング素子S2bの直列接続体の接続点に接続される。
As shown in FIG. 9, in the
本形態においても、昇降圧コンバータ4の三相のうち異なる相に属する、上アームスイッチング素子S1、S1a、S1bと下アームスイッチング素子S2、S2a、S2bとを用いて、放電回路DCを形成することで、車両異常時等に平滑コンデンサCからの放電を速やかに行うことができる。
その場合には、実施形態1と同様に、第1コンバータ41、第2コンバータ42、第3コンバータ43のうちの二相を用い、上アームスイッチング素子S1、S1a、S1bの1つと、下アームスイッチング素子S2、S2a、S2bの1つとを組み合わせた放電回路DCを形成し、順に動作させることもできるが、三相全てを用いることもできる。
Also in this embodiment, the discharge circuit DC is formed by using the upper arm switching elements S1, S1a, S1b and the lower arm switching elements S2, S2a, S2b, which belong to different phases among the three phases of the buck-
In that case, as in the first embodiment, two phases of the
好適には、第1コンバータ41、第2コンバータ42、第3コンバータ43のうちの一相又は二相の上アームスイッチング素子S1、S1a、S1bと、残る相の下アームスイッチング素子S2、S2a、S2bを組み合わせて、放電回路DCを形成するのがよい。
例えば、図示されるように、第2コンバータ42、第3コンバータ43の上アームスイッチング素子S1a、S1bをオン状態とすると共に、第1コンバータ41の下アームスイッチング素子S2をオン状態とする。これにより、平滑コンデンサCから、上アームスイッチング素子S1a、S1b、第2リアクトルLa及び第2リアクトルLbを経て、第1リアクトルL、下アームスイッチング素子S2を通る、放電回路DC(パターン1)を形成することができる。スイッチング素子S1、S2a、S2bはオフとなる
Preferably, the upper arm switching elements S1, S1a, S1b of one or two phases of the
For example, as shown in the figure, the upper arm switching elements S1a and S1b of the
放電回路DC(パターン1)以外にも、上アームスイッチング素子S1、S1a、S1bと下アームスイッチング素子S2、S2a、S2bの組み合わせは、任意に設定可能である。ただし、いずれの組み合わせにおいても、オン状態となる上アームスイッチング素子S1、S1a、S1bの数と下アームスイッチング素子S2、S2a、S2bの数が同じにならず、素子数が少ない相(ここでは、通電される素子が単独となる相)において温度上昇の傾きが大きくなることにより発熱量が増加し、他の相よりも素子温度が高くなりやすい。 In addition to the discharge circuit DC (pattern 1), the combination of the upper arm switching elements S1, S1a, S1b and the lower arm switching elements S2, S2a, S2b can be arbitrarily set. However, in any combination, the number of upper arm switching elements S1, S1a, S1b that are turned on and the number of lower arm switching elements S2, S2a, S2b are not the same, and the number of elements is small (here, the phase with a small number of elements). In the phase in which the element to be energized is independent), the amount of heat generated increases due to the large slope of the temperature rise, and the element temperature tends to be higher than in the other phases.
そこで、例えば、図10に切り替えパターン1~6として示すように、通電される素子が単独となる相の温度上昇が抑制されるように、放電回路DCの切り替えを行うのがよい。具体的には、図8に示した放電回路DC(パターン1)において、単独となる下アームスイッチング素子S2が、少なくとも次回の放電回路DC(パターン2)において、好適には、前後の回において使用されないようにする。放電回路DC(パターン2)は、上アームスイッチング素子S1と下アームスイッチング素子S2a、S2bがオン状態となり、スイッチング素子S2、S1a、S1bはオフとなる。さらには、単独通電後の2回についてオフとなるように切り替えパターンを設定することで、冷却期間を確保して、温度閾値THに到達するのを遅らせることができる。
Therefore, for example, as shown in FIGS. 10 as switching
例えば、切り替えパターン3では、上アームスイッチング素子S1aと下アームスイッチング素子S2、S2bがオン状態となり、切り替えパターン4では、上アームスイッチング素子S1bと下アームスイッチング素子S2、S2aがオン状態となる。また、切り替えパターン5では、上アームスイッチング素子S1、S1aと下アームスイッチング素子S2bがオン状態となり、切り替えパターン6では、上アームスイッチング素子S1a、S1bと下アームスイッチング素子S2aがオン状態となる。それら以外のスイッチング素子はオフとなる。
For example, in the
この切り替えパターン1~6を繰り返すことにより、三相の昇降圧コンバータ4を用いて、温度上昇を抑制しながら、効率よく平滑コンデンサCを急速放電させることができる。同様に、昇降圧コンバータ4が五相以上の奇数層とすることもでき、例えば、二相の上アームと三相の下アーム又はその逆の組み合わせとして、適宜切り替えパターンを設定するのがよい。
このように、昇降圧コンバータ4が奇数層である場合には、通電される相数の差を小さくし、好ましくは1以下とすることによって、閉ループ回路内の抵抗を極力小さくすることができる。したがって、消費電力をより大きくすると共に、通電による発熱を抑制して、より効率よい放電を行うことができる。
By repeating these switching
As described above, when the buck-
(実施形態3)
電力変換装置に係る実施形態3について、図11を参照して説明する。
本形態の電力変換装置1の基本構成は、上記実施形態1、2と同様であり、昇降圧コンバータ4を四相コンバータとして構成した点が異なっている。以下、相違点を中心に説明する。
(Embodiment 3)
The third embodiment of the power conversion device will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the
本形態においても、コンバータ部2の平滑コンデンサCと蓄電装置Bの間に、四相の昇降圧コンバータ4が配置された構成となっている。昇降圧コンバータ4は、上記実施形態2の第1コンバータ41、第2コンバータ42、第3コンバータ43に加えて、これらと並列な第4コンバータ44を有している。第4コンバータ44は、第4リアクトルLcと、上アームスイッチング素子S1c、下アームスイッチング素子S2cからなり、上アームスイッチング素子S1c及び下アームスイッチング素子S2cの直列接続体が、第3コンバータ43よりも平滑コンデンサC側において、正極側電力線11と負極側電力線12の間に接続されている。第4リアクトルLcは、一端が、第1~第3リアクトルL、La、Lbの接続点に接続されており、他端が、上アームスイッチング素子S1c及び下アームスイッチング素子S2cの直列接続体の接続点に接続される。
Also in this embodiment, the four-phase buck-
本形態では、昇降圧コンバータ4の四相のうちの二相ずつを用いて、放電回路DCを形成するのがよい。例えば、図示するように、第1コンバータ41、第2コンバータ42の上アームスイッチング素子S1、S1aと下アームスイッチング素子S2、S2aをオン状態とする組み合わせの放電回路DCと、第3コンバータ43、第4コンバータ44の上アームスイッチング素子S1b、S1cと下アームスイッチング素子S2b、S2cの組み合わせによる放電回路DCと、を交互に形成することで、車両異常時等に平滑コンデンサCからの放電を速やかに行うことができる。
In this embodiment, it is preferable to form the discharge circuit DC by using two of each of the four phases of the buck-
このように、昇降圧コンバータ4が二相以上の偶数相の場合には、上アーム側と下アーム側の作動相数を同じにするとよい。本形態によれば、2つの放電回路DCにおいて、上アームと下アームのスイッチング素子がそれぞれ均等になり、閉ループ回路内の抵抗が最小限となる。したがって、消費電力が最大となると共に、発熱量を抑制して、より効率よく急速放電を行うことができる。
As described above, when the buck-
(実施形態4)
電力変換装置に係る実施形態4について、図12、図13を参照して説明する。
本形態の電力変換装置1の基本構成は、上記実施形態4と同様であり、四相の昇降圧コンバータ4に代えて、四相の昇圧コンバータ40を用いた点が異なっている。昇圧コンバータ40は、昇圧動作のみ実施可能に構成される。以下、相違点を中心に説明する。
(Embodiment 4)
A fourth embodiment of the power conversion device will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
The basic configuration of the
図13は、本形態において用いられる四相の昇圧コンバータ40の基本構成を示すもので、コンバータ部2の平滑コンデンサCと蓄電装置Bの間には、四相の昇圧コンバータ40が配置されている。昇圧コンバータ40は、上記実施形態3の第1コンバータ41、第2コンバータ42、第3コンバータ43、第4コンバータ44において、上アームスイッチング素子S1、S1a、S1b、S1cの代わりに、上アーム整流素子D1、D1a、D1b、D1cが配置された構成となっている。上アーム整流素子D1、D1a、D1b、D1cは、正極側電力線11へ向かう方向を順方向としており、逆方向への電流の流れを規制するようになっている。昇圧コンバータ40は、下アームスイッチング素子S2、S2a、S2b、S2cのオンオフを切り替えることにより、上記実施形態と同様の昇圧動作を行うことが可能である。
FIG. 13 shows the basic configuration of the four-
図12に示すように、このような昇圧コンバータ40を用いた電力変換装置1においても、上記実施形態と同様の放電回路DCを形成することができる。そのために、四相のうちの一相以上、ここでは、第4コンバータ44において、上アーム整流素子D1cと並列に、上アームスイッチング素子SWを設ける。スイッチング素子SWは、例えば、IGBT等のパワー半導体スイッチング素子である。その場合には、上アーム整流素子D1cとスイッチング素子SWの並列接続体は、実質的に、上記実施形態3の第4コンバータ44における、上アームスイッチング素子S1cと同じ構成となる。
As shown in FIG. 12, even in the
本形態では、第4コンバータ44の上アーム整流素子D1cと並列なスイッチング素子SWと、その他の相、例えば、第1コンバータ41の下アームスイッチング素子S2を用いて放電回路DCを形成する。そして、上アームスイッチング素子SWと下アームスイッチング素子S2とをオンすることにより、平滑コンデンサCから、スイッチング素子SW、第4リアクトルLc、第1リアクトルL、下アームスイッチング素子S2を通る放電回路DCに電流を流すことができる。
In this embodiment, a discharge circuit DC is formed by using a switching element SW parallel to the upper arm rectifying element D1c of the
このように、昇圧コンバータ40を用いる構成においても、少なくとも一相に上アームスイッチング素子SWを並列に設けることによって、放電回路DCを形成することができる。上アームスイッチング素子SWを設ける相は、第4コンバータ44に限らず、他の相でもよいし、複数の相に上アームスイッチング素子SWを設けることもできる。
As described above, even in the configuration using the
(実施形態5)
電力変換装置に係る実施形態5について、図14~図17を参照して説明する。
本形態の電力変換装置1の基本構成は、上記実施形態1と同様であり、二相の昇降圧コンバータ4を用いた構成において、さらに、蓄電装置B側に、フィルタコンデンサC1を設けた点が異なっている。以下、相違点を中心に説明する。
(Embodiment 5)
The fifth embodiment according to the power conversion device will be described with reference to FIGS. 14 to 17.
The basic configuration of the
図14において、コンバータ部2と蓄電装置Bの間には、フィルタコンデンサC1が蓄電装置Bと並列に設けられている。フィルタコンデンサC1を設けることで、昇降圧コンバータ4へ供給される電流を平滑化することができ、蓄電装置Bからの直流電圧がリプル成分を有する場合に、その影響を抑制することができる。また、蓄電装置B側にその他の負荷(例えば、容量成分を持つ部品・機器等)が並列に接続される場合にも、フィルタコンデンサC1が有効となる。
In FIG. 14, a filter capacitor C1 is provided in parallel with the power storage device B between the
本形態の構成においても、上記実施形態1に示した放電回路DC1、DC2を交互に形成することによって、平滑コンデンサCを急速放電させることができる。また、同時に、フィルタコンデンサC1を含む閉ループ回路が形成されることによって、フィルタコンデンサC1に蓄積された電荷も放出させることができる。ここでは、上アームスイッチング素子S1と下アームスイッチング素子S2aを用いた放電回路DC1が形成される場合を図示している。 Also in the configuration of this embodiment, the smoothing capacitor C can be rapidly discharged by alternately forming the discharge circuits DC1 and DC2 shown in the first embodiment. At the same time, by forming a closed loop circuit including the filter capacitor C1, the electric charge accumulated in the filter capacitor C1 can also be discharged. Here, the case where the discharge circuit DC1 using the upper arm switching element S1 and the lower arm switching element S2a is formed is illustrated.
この場合には、例えば、図中に(1)として示す期間には、平滑コンデンサCに基づく電流が流れ、図中に(2)として示す期間には、平滑コンデンサCとフィルタコンデンサC1に基づく電流が流れる。これら(1)、(2)の期間は、コンバータ部2と蓄電装置Bの間の低圧側電圧(すなわち、フィルタコンデンサ電圧)VLと、負荷との間の高圧側電圧(すなわち、平滑コンデンサ電圧)VHの大きさに応じて決定される。これについて、以下に説明する。
なお、(1)、(2)の期間に電流が流れる経路は、放電回路DC1に相当する部分が重なっており、(2)の期間には、さらに、放電回路DC3として示すように、フィルタコンデンサC1から第2リアクトルLaと下アームスイッチング素子S2aを経てフィルタコンデンサC1へ戻る閉ループ回路が形成される。
In this case, for example, a current based on the smoothing capacitor C flows during the period shown as (1) in the figure, and a current based on the smoothing capacitor C and the filter capacitor C1 flows during the period shown as (2) in the figure. Flows. During these periods (1) and (2), the low voltage side voltage (that is, filter capacitor voltage) VL between the
The path through which the current flows during the periods (1) and (2) overlaps the portion corresponding to the discharge circuit DC1, and during the period (2), the filter capacitor is further shown as the discharge circuit DC3. A closed loop circuit is formed that returns from C1 to the filter capacitor C1 via the second reactor La and the lower arm switching element S2a.
図15に示すように、放電開始時には、VH>VLの関係にあり、図16に示すように、(1)の期間には、平滑コンデンサCから、上アームスイッチング素子S1、第1リアクトルLを経て、放電回路DC1に電流が流れる。また、図中に矢印で示すように、放電回路DC1より低電圧となるフィルタコンデンサC1へも、電流が流入する。
これに伴い、平滑コンデンサ電圧VHが急低下する一方、フィルタコンデンサ電圧VLが徐々に上昇する。このような電流の流れは、平滑コンデンサ電圧VHがフィルタコンデンサ電圧VLと同電位(すなわち、VH=VL)になるまで継続する。
As shown in FIG. 15, there is a relationship of VH> VL at the start of discharge, and as shown in FIG. 16, during the period (1), the upper arm switching element S1 and the first reactor L are connected from the smoothing capacitor C. Then, a current flows through the discharge circuit DC1. Further, as shown by an arrow in the figure, a current also flows into the filter capacitor C1 whose voltage is lower than that of the discharge circuit DC1.
Along with this, the smoothing capacitor voltage VH drops sharply, while the filter capacitor voltage VL gradually rises. The flow of such a current continues until the smoothing capacitor voltage VH becomes the same potential as the filter capacitor voltage VL (that is, VH = VL).
図17に示すように、VH=VL(または、VH<VL)となる(2)の期間には、フィルタコンデンサ電圧VLから放電回路DC1、放電回路DC3へ電流が流入可能となる。これにより、平滑コンデンサCとフィルタコンデンサC1は、ほぼ同電位を保ったまま電荷の放出を継続する。なお、この(2)となる期間では、フィルタコンデンサC1の分の容量が増えるために、放電の速度が低下し、平滑コンデンサ電圧VH、フィルタコンデンサ電圧VLの電圧は緩やかに低下する。
これは、一般に、コンデンサ電圧Vの放電特性が下記の式で表されることに基づいている。すなわち、時間tにおけるコンデンサ電圧Vcは、コンデンサ容量C及び回路抵抗Rによって決まり、コンデンサ容量C又は回路抵抗Rが大きいほど、電圧降下は小さくなる。
式:Vc=V×exp(-t/CR)
As shown in FIG. 17, during the period (2) when VH = VL (or VH <VL), current can flow from the filter capacitor voltage VL into the discharge circuit DC1 and the discharge circuit DC3. As a result, the smoothing capacitor C and the filter capacitor C1 continue to emit electric charges while maintaining substantially the same potential. In the period (2), since the capacity of the filter capacitor C1 increases, the discharge speed decreases, and the voltages of the smoothing capacitor voltage VH and the filter capacitor voltage VL gradually decrease.
This is generally based on the fact that the discharge characteristic of the capacitor voltage V is expressed by the following equation. That is, the capacitor voltage Vc at time t is determined by the capacitor capacity C and the circuit resistance R, and the larger the capacitor capacity C or the circuit resistance R, the smaller the voltage drop.
Formula: Vc = V × exp (-t / CR)
このように、フィルタコンデンサC1を有する構成においても、平滑コンデンサCと共にフィルタコンデンサC1に蓄積された電荷を放電することができる。
また、本形態では、二相の昇降圧コンバータ4の場合について説明したが、三相以上の昇降圧コンバータ4に適用してももちろんよい。その場合には、上アーム側と下アーム側の作動相数を均等にしてもよいが、例えば、奇数相の場合には、下アーム側の作動相数を多くするのがよい。これは、(2)となる期間において、放電回路DC1、放電回路DC3とが重なることにより、下アームスイッチング素子S2aの通電量>上アームスイッチング素子S1の通電量となるためで、オン状態となる下アームスイッチング素子の数を、上アームスイッチング素子より多くなるように設定することで(すなわち、上アームスイッチング素子の数<下アームスイッチング素子の数)、下アームスイッチング素子の発熱を平準化することが可能になる。
As described above, even in the configuration having the filter capacitor C1, the electric charge accumulated in the filter capacitor C1 can be discharged together with the smoothing capacitor C.
Further, in the present embodiment, the case of the two-phase buck-
なお、フィルタコンデンサC1は、上記実施形態1に限らず、他の実施形態のいずれに適用してもよい。また、上記各実施形態では、電気自動車やハイブリッド自動車を例示して説明したが、自動車に限らず、モータ走行可能な電動車両等であってもよい。 The filter capacitor C1 is not limited to the first embodiment, and may be applied to any of the other embodiments. Further, in each of the above embodiments, the electric vehicle and the hybrid vehicle have been described as examples, but the vehicle is not limited to the vehicle and may be an electric vehicle capable of traveling by a motor.
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、上記各実施形態では、電力変換装置1を、インバータINVを介してモータM等の負荷に接続される構成としたが、これに限らず、負荷となる装置に昇圧された電圧を供給するための電力変換装置1であれば、適用可能である。また、直流電源として、充放電可能な蓄電装置を用いたが、放電のみが可能な直流電源を用いてもよい。
The present invention is not limited to each of the above embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof. For example, in each of the above embodiments, the
B 蓄電装置(直流電源)
M モータ(負荷)
L、La、Lb、Lc 第1~第4リアクトル(リアクトル)
S1、S1a、S1b、S1c 上アームスイッチング素子
S2、S2a、S2b、S2c 下アームスイッチング素子
1 電力変換装置
2 コンバータ部
41~44 第1~第4コンバータ(コンバータ)
3 制御部
31 放電制御部
B Power storage device (DC power supply)
M motor (load)
L, La, Lb, Lc 1st to 4th reactors (reactors)
S1, S1a, S1b, S1c Upper arm switching element S2, S2a, S2b, S2c Lower
3
Claims (11)
上記コンバータ部は、並列に接続された複数相のコンバータ(41、42)と、上記コンバータと上記負荷との間に設けられる上記複数相に共通の平滑コンデンサ(C)と、上記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放出するための放電回路(DC)と、を有しており、
上記コンバータは、それぞれ、リアクトル(L、La)と上アームスイッチング素子(S1、S1a)及び下アームスイッチング素子(S2、S2a)とを含み、
上記放電回路は、上記複数相のうち少なくとも1つの相において、上記上アームスイッチング素子をオン状態とすると共に、上記上アームスイッチング素子がオン状態となる相とは異なる少なくとも1つの相において、上記下アームスイッチング素子をオン状態とすることで形成され、上記上アームスイッチング素子がオン状態となる相及び上記下アームスイッチング素子がオン状態となる相に含まれる複数の上記リアクトルと上記平滑コンデンサとを接続する閉ループ回路であり、
上記制御部は、上記平滑コンデンサのコンデンサ電圧(VH)が予め定められた安全電圧(Vs)を超えている場合に、上記放電回路の動作を制御して、上記コンデンサ電圧を上記安全電圧ないしそれ以下に低減させる、電力変換装置。 It includes a DC power supply (B), a converter unit (2) that converts DC power from the DC power supply into voltage and supplies it to a load (M), and a control unit (3) that controls the drive of the converter unit. It is a power converter (1) and
The converter unit is stored in a plurality of phase converters (41, 42) connected in parallel, a smoothing capacitor (C) provided between the converter and the load, and a smoothing capacitor (C) common to the plurality of phases. It has a discharge circuit (DC) for discharging the charged charge, and
The converter includes a reactor (L, La) and an upper arm switching element (S1, S1a) and a lower arm switching element (S2, S2a), respectively.
In the discharge circuit, in at least one of the plurality of phases, the upper arm switching element is turned on, and in at least one phase different from the phase in which the upper arm switching element is turned on, the lower arm is turned on. The reactors formed by turning on the arm switching element and included in the phase in which the upper arm switching element is turned on and the phase in which the lower arm switching element is turned on are connected to the smoothing capacitor. It is a closed loop circuit that
The control unit controls the operation of the discharge circuit when the capacitor voltage (VH) of the smoothing capacitor exceeds a predetermined safe voltage (Vs), and sets the capacitor voltage to the safe voltage or it. Power converter to reduce to:
上記放電制御部は、複数の上記放電回路の切り替えを、上記放電回路を形成する上記上アームスイッチング素子及び上記下アームスイッチング素子の制御周期に基づいて実施する、請求項2又は3に記載の電力変換装置。 The control unit PWM controls the on / off of the upper arm switching element and the lower arm switching element.
The power according to claim 2 or 3, wherein the discharge control unit switches the plurality of discharge circuits based on the control cycles of the upper arm switching element and the lower arm switching element forming the discharge circuit. Converter.
上記放電制御部は、上記温度検出部の検出結果が温度閾値(TH)を超えないように、上記放電回路を形成する上記上アームスイッチング素子及び上記下アームスイッチング素子のオンオフを制御する、請求項2又は3に記載の電力変換装置。 A temperature detection unit for detecting the temperature of the upper arm switching element and the lower arm switching element is provided.
The discharge control unit controls on / off of the upper arm switching element and the lower arm switching element forming the discharge circuit so that the detection result of the temperature detection unit does not exceed the temperature threshold value (TH). The power conversion device according to 2 or 3.
上記放電制御部は、単独でオン状態となる上記上アームスイッチング素子又は上記下アームスイッチング素子が、少なくともその前後においてオフ状態となるように、複数の上記放電回路を切り替える、請求項7に記載の電力変換装置。 The plurality of phases are three phases, and have a plurality of the discharge circuits in which the number of the upper arm switching element or the lower arm switching element to be turned on is one, and also
The discharge control unit switches a plurality of the discharge circuits so that the upper arm switching element or the lower arm switching element, which is independently turned on, is turned off at least before and after the upper arm switching element, according to claim 7. Power converter.
上記コンバータ部は、並列に接続された複数相のコンバータ(41、42)と、上記コンバータと上記負荷との間に設けられる上記複数相に共通の平滑コンデンサ(C)と、上記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放出するための放電回路(DC)と、を有しており、
上記コンバータ部は、上記コンバータのそれぞれの相に対応する複数のリアクトル(L、La)と複数の上アーム整流素子(D1、D1a)及び複数の下アームスイッチング素子(S2、S2a)とを含むと共に、複数の上記上アーム整流素子のうち少なくとも1つと並列に上アームスイッチング素子(SW)が接続されており、
上記放電回路は、少なくとも1つの上記上アームスイッチング素子をオン状態とすると共に、上記上アームスイッチング素子がオン状態となる相とは異なる少なくとも1つの相において、上記下アームスイッチング素子をオン状態とすることで形成され、上記上アームスイッチング素子がオン状態となる相及び上記下アームスイッチング素子がオン状態となる相に含まれる複数の上記リアクトルと上記平滑コンデンサとを接続する閉ループ回路であり、
上記制御部は、上記平滑コンデンサのコンデンサ電圧(VH)が予め定められた安全電圧(Vs)を超えている場合に、上記放電回路の動作を制御して、上記コンデンサ電圧を上記安全電圧ないしそれ以下に低減させる、電力変換装置。 The DC power supply (B), the converter unit (2) that converts the DC power from the DC power supply (B) into a voltage and supplies it to the load (M), and the control unit (3) that controls the drive of the converter unit. A power conversion device (1) comprising,
The converter unit is stored in a plurality of phase converters (41, 42) connected in parallel, a smoothing capacitor (C) provided between the converter and the load, and a smoothing capacitor (C) common to the plurality of phases. It has a discharge circuit (DC) for discharging the charged charge, and
The converter unit includes a plurality of reactors (L, La) corresponding to each phase of the converter, a plurality of upper arm rectifying elements (D1, D1a), and a plurality of lower arm switching elements (S2, S2a). , The upper arm switching element (SW) is connected in parallel with at least one of the plurality of upper arm rectifying elements.
In the discharge circuit, at least one upper arm switching element is turned on, and the lower arm switching element is turned on in at least one phase different from the phase in which the upper arm switching element is turned on. It is a closed loop circuit that connects a plurality of the reactors and the smoothing capacitor included in the phase in which the upper arm switching element is turned on and the phase in which the lower arm switching element is turned on .
The control unit controls the operation of the discharge circuit when the capacitor voltage (VH) of the smoothing capacitor exceeds a predetermined safe voltage (Vs), and sets the capacitor voltage to the safe voltage or it. Power converter to reduce to:
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