JPWO2019130395A1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1.
実施の形態1の電力変換装置は、電動車両の充電器を中心とした電源システムに適用されるものである。
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置5000の構成を表わす図である。
直流負荷13は、たとえば、車両走行用の高圧バッテリ、または車両電装品の電源である鉛バッテリである。直流負荷13は、その他の交流入力と絶縁を必要とする直流負荷でも良く、例えば電気2重層コンデンサ(EDLC:Electric Double Layer Capacitor)で構成しても良い。
直列共振用リアクトル7と、並列共振用リアクトル8と、直列共振用コンデンサ10とによって、共振回路が構成される。
たとえば、閾値TH1および閾値TH2は、以下のように設定することができる。
実施の形態1では、第1レグ500を構成する第1半導体素子501と第2半導体素子502とで高力率制御を行い、第2レグ600を構成する第3半導体素子601と第4半導体素子とで出力制御を行い、第3レグ300を構成する第5半導体素子301と第6半導体素子302とで交流電源1の電圧の極性に応じて整流動作を行なう。
制御回路14は、第5半導体素子301が導通するタイミングと、第6半導体素子302が導通するタイミングとを反転されることによって、第3レグ300に整流動作を実行させる。
制御回路14は、パルス幅変調制御を用いて、第1レグ500を構成する第1半導体素子501と第2半導体素子502とを制御することによって、交流電源1の電流iacを高力率に制御する。
図5は、交流電源1の電圧が正極性の場合におけるデューティ比D501とデューティ比D502についてのデューティ比軌跡図である。ゼロ位相と半周期(π)位相では、交流電源1の電圧がゼロのため、デューティ比D501は限りなくゼロに近く、デューティ比D502は限りなく1に近い値となる。
(第1の制御方式)
図7は、第1の制御方式における第1半導体素子501、第2半導体素子502、第3半導体素子601および第4半導体素子602のゲートパルスの例を表わす図である。
位相シフト制御では、第1レグ500の位相に対して第2レグ600の位相を位相シフト量Dpsだけずらす。ここでは、第1レグ500のデューティ比D501およびデューティ比D502と合わせるために位相シフト量をデューティ比として表すものとする。
図12は、第2の制御方式における第1半導体素子501、第2半導体素子502、第3半導体素子601および第4半導体素子602のゲートパルスの例を表わす図である。
制御回路14は、複数の制御ブロックを備える。電力変換装置5000は、入力電力pac(Iac×Vac×力率)が一定となる定電力(Constant Power :CP)制御モードと、出力電流ioutが一定となる定電流(CC:Constant Current:CC)制御モードとを有する。
制御ブロック151は、交流電源1の電圧vacが正極性の場合、第5半導体素子301のゲート信号g5をロウレベルにして、第5半導体素子301をオフとし、第6半導体素子302のゲート信号g6をハイレベルにして、第6半導体素子302をオンとする。制御ブロック151は、交流電源1の電圧vacが負極性の場合、第5半導体素子301のゲート信号g5をハイレベルにして、第5半導体素子301をオンとし、第6半導体素子302のゲート信号g6をロウレベルにして、第6半導体素子302をオフにする。
第3の制御方式の複数の制御ブロックが、第1の制御方式の複数の制御ブロックと相違する点は、第3の制御方式の複数の制御ブロックには、制御ブロック169の代わりに、制御ブロック156、158、159が含まれ、制御ブロック165、175の代わりに、制御ブロック176、177が含まれる点である。
第2の制御方式の複数の制御ブロックが、第1の制御方式の複数の制御ブロックと相違する点は、第2の制御方式の複数の制御ブロックには、制御ブロック169の代わりに、制御ブロック156、158、159、160が含まれ、制御ブロック175の代わりに、制御ブロック166が含まれる点である。
交流電源1の電圧を検出する第3電圧検出器677から得られる電圧vacが正極性の場合、コンパレータ15の出力はハイレベルとなる。その結果、第6半導体素子302のゲート信号g6がハイレベルとなって、第6半導体素子302がオンとなる。さらに、コンパレータ15の出力が論理否定回路979に入力されるので、第5半導体素子301のゲート信号g5がロウレベルとなって、第5半導体素子301がオフとなる。
減算器68は、直流コンデンサの電圧指令値Vdc_refから第1電圧検出器675によって検出された直流コンデンサ4の直流電圧Vdcを減算することによって、フィードバック量を求める。
CP制御モードでは、CP制御モード用の交流電源1の電流指令値iac_ref_cpがセレクタ18で選択され、交流電源1の電流指令値iac_refとして出力される。
絶対値出力部963は、第1電流検出器678から得られる交流電源1の電流iacの絶対値を出力する。
除算器965は、比例制御部21の出力を直流コンデンサ4の直流電圧Vdcで除算する。
交流電源1の電圧を検出する第3電圧検出器677から得られる電圧vacが正極性の場合、コンパレータ26の出力はハイレベルとなる。マルチプレクサ(MUX)27は、デューティ比D501の指令値D501cを第1半導体素子501のデューティ比の指令値D1cとして出力する。
交流電源1の電圧を検出する第3電圧検出器677から得られる電圧vacが正極性の場合、コンパレータ29の出力29はハイレベルとなる。マルチプレクサ(MUX)30は、デューティ比D502の指令値D502cを第2半導体素子502のデューティ比の指令値D2cとして出力する。
第1半導体素子501のデューティ比の指令値D1cが、第2半導体素子502のデューティ比の指令値D2cよりも小さい場合、コンパレータの出力32はハイレベルとなる。マルチプレクサ(MUX)33は、第1半導体素子501のデューティ比の指令値D1cを低デューティ比Dlimitとして出力する。
減算器35は、直流コンデンサの電圧指令値Vdc_refから第1電圧検出器675によって検出された直流コンデンサ4の直流電圧Vdcを減算することによって、フィードバック量を求める。
CC制御モードでは、CC制御モード用の出力電流の電流指令値iout_ref_ccがセレクタ37で選択され、出力電流の電流指令値iout_refとして出力される。
減算器39aは、図23の制御ブロック157から出力される出力電流の指令値iout_refから第2電流検出器679で検出された出力電流ioutを減算することによって、フィードバック量としての差電流を算出する。
低デューティ比Dlimitが、指令値Dpsc以上の場合、コンパレータ41の出力はハイレベルとなる。マルチプレクサ(MUX)42は、指令値Dpscを制御用位相シフト量Dps_limitの指令値Dps_limitcとして出力する。
コンパレータ49は、スイッチング周波数の指令値fs_refの周波数成分をもつキャリア波と、図19の制御ブロック153によって算出されたデューティ比D502の指令値D502cとを比較して、比較結果に基づいて第1レグ用の第1ゲート信号g11のレベルを設定する。
デューティ比D502の指令値D502cが、スイッチング周波数の指令値fs_refの周波数成分をもつキャリア波よりも小さい場合、コンパレータ49が出力する第1レグ用の第1ゲート信号g11は、ハイレベルとなり、コンパレータ50が出力する第1レグ用の第2ゲート信号g12は、ロウレベルとなる。
交流電源1の電圧を検出する第3電圧検出器677から得られる交流電源1の電圧vacが正極性の場合、コンパレータ58の出力はハイレベルとなる。マルチプレクサ(MUX)59は、第1レグ用の第1ゲート信号g11を、第1半導体素子501のゲート信号g1として出力する。マルチプレクサ(MUX)61は、第1レグ用の第2ゲート信号g12を第2半導体素子502のゲート信号g2として出力する。
交流電源1の電圧を検出する第3電圧検出器677から得られる交流電源1の電圧vacが正極性の場合、コンパレータ49の出力はハイレベルとなる。マルチプレクサ(MUX)64は、第2レグ用の第1ゲート信号g21を、第3半導体素子601のゲート信号g3として出力する。マルチプレクサ(MUX)66は、第2レグ用の第2ゲート信号g22を第4半導体素子602のゲート信号g4として出力する。
減算器39bは、図23の制御ブロック157から出力される出力電流の指令値iout_refから第2電流検出器679で検出された出力電流ioutを減算することによって、フィードバック量としての差電流を算出する。
コンパレータ357は、スイッチング周波数の指令値fs_refの周波数成分をもつキャリア波と、図19の制御ブロック153によって算出されたデューティ比D501の指令値D501cとを比較して、比較結果に基づいて第2レグ用の第1ゲート信号g21のレベルを設定する。
デューティ比D501の指令値D501cが、スイッチング周波数の指令値fs_refの周波数成分をもつキャリア波よりも小さい場合、コンパレータ357が出力する第2レグ用の第1ゲート信号g21は、ハイレベルとなり、コンパレータ356が出力する第2レグ用の第2ゲート信号g22は、ロウレベルとなる。
コンパレータ849は、固定のスイッチング周波数の成分をもつキャリア波と、図19の制御ブロック153によって算出されたデューティ比D502の指令値D502cとを比較して、比較結果に基づいて第1レグ用の第1ゲート信号g11のレベルを設定する。
デューティ比D502の指令値D502cが、固定のスイッチング周波数fs0の周波数成分をもつキャリア波よりも小さい場合、コンパレータ849が出力する第1レグ用の第1ゲート信号g11は、ハイレベルとなり、コンパレータ850が出力する第1レグ用の第2ゲート信号g12は、ロウレベルとなる。
図35は、実施の形態1の変形例1における制御方式を表わす図である。
図36は、実施の形態1の変形例2における制御方式を表わす図である。
図37は、実施の形態1の変形例3における制御方式を表わす図である。
本実施の形態における電力変換装置の回路構成は、実施の形態1に示す場合と概ね同様であるため、構成の詳細な説明は繰り返さない。
制御回路14は、電圧変換比Mの目標値M*が閾値TH1より大きい領域では、第4の制御方式に基づいて、第1レグ500、第2レグ600、および第3レグ300を制御する。制御回路14は、パルス幅変調制御とパルス周波数変調制御によって、第1レグ500を制御する。制御回路14は、パルス幅変調制御とパルス周波数変調制御によって、第2レグ600を制御する。制御回路14は、パルス幅変調制御とパルス周波数変調制御によって、第3レグ300を制御する。
図39は、第4の制御方式における第1半導体素子501、第2半導体素子502、第3半導体素子601、第4半導体素子602、第5半導体素子301、および第6半導体素子302のゲートパルスの例を表わす図である。
図41は、第6の制御方式における第1半導体素子501、第2半導体素子502、第3半導体素子601、第4半導体素子602、第5半導体素子301、および第6半導体素子302のゲートパルスの別の例を表わす図である。
図43は、第5の制御方式における第1半導体素子501、第2半導体素子502、第3半導体素子601、第4半導体素子602、第5半導体素子301、および第6半導体素子302のゲートパルスの例を表わす図である。
第4の制御方式の複数の制御ブロックが、実施の形態1の第1の制御方式を担う複数の制御ブロックと相違する点は、第4の制御方式の複数の制御ブロックには、制御ブロック167の代わりに、制御ブロック178が含まれることである。
第6の制御方式の複数の制御ブロックが、実施の形態1の第3の制御方式を担う複数の制御ブロックと相違する点は、第6の制御方式の複数の制御ブロックには、制御ブロック167の代わりに、制御ブロック178が含まれることである。
第5の制御方式の複数の制御ブロックが、実施の形態1の第2の制御方式を担う複数の制御ブロックと相違する点は、第5の制御方式の複数の制御ブロックには、制御ブロック167の代わりに、制御ブロック178が含まれることである。
交流電源1の電圧を検出する第3電圧検出器677から得られる交流電源1の電圧vacが正極性の場合、コンパレータ58の出力はハイレベルとなる。マルチプレクサ(MUX)59は、第1レグ用の第1ゲート信号g11を、第1半導体素子501のゲート信号g1および第6半導体素子302のゲート信号g6として出力する。マルチプレクサ(MUX)61は、第1レグ用の第2ゲート信号g12を第2半導体素子502のゲート信号g2および第5半導体素子301のゲート信号g5として出力する。
図49は、実施の形態2の変形例1における制御方式を表わす図である。
図50は、実施の形態2の変形例2における制御方式を表わす図である。
図51は、実施の形態2の変形例3における制御方式を表わす図である。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含まれる。
(1)電力変換装置の変形例
図52は、変形例の電力変換装置6000の構成を表わす図である。
(2)スイッチング周波数の指令値fs_refを生成する制御ロジックの変形例
スイッチング周波数の指令値fs_refを生成する制御ロジックは、図26の制御ブロック160に限定されるものではなく、その他の制御ロジックを用いても良い。
(3)位相シフト量Dpsの指令値Dpscを生成する制御ブロック
位相シフト量Dpsの指令値Dpscを生成する制御ロジックは、図24の制御ブロック158に限定されるものではなく、その他の制御ロジックを用いても良い。
乗算器44は、第2電圧検出器676から得られる出力電圧Voutと、第2電流検出器679から得られる出力電流ioutとを乗算することによって、出力電力PW1を出力する。
乗算器45は、第3電圧検出器677から得られる交流電源1の電圧vacと、第1電流検出器678から得られる交流電源1の電流iacとを乗算することによって、交流電力PW2を出力する。なお、入力電力PW2は入力力率を考慮した有効電力である。
減算器47dは、予め定められた交流電流iac_refと、第1電流検出器678から得られる交流電源1の電流iacとを減算することによって、フィードバック量として差電流SIを算出する。
減算器47eは、予め定められた出力電流iout_refと、第2電流検出器679から得られる出力電流ioutとを減算することによって、フィードバック量として差電流SIを算出する。
(4)効率に基づく制御
制御ブロック160は、検出した電圧と電流から演算した効率が目標効率に追従するようスイッチング周波数の指令値fs_refを生成し、制御ブロック170は、検出した電圧と電流から演算した効率が目標効率に追従するように、位相シフト量Dpsの指令値Dpscを生成しているが、効率に基づいた制御手法はこれに限らない。
2次側整流回路11は、図1に示した構成に限らない。
図68は、出力平滑回路1200の変形例を表わす図である。図68に示すように、出力平滑回路1200の構成をコンデンサCのみを用いて平滑するコンデンサインプット方式としても良い。
出力電圧Voutを検出する第2電圧検出器は、図1に記載している第2出力平滑用コンデンサ1203の電圧を検出する手法に限らず、第1出力平滑用コンデンサ1201の電圧を検出しても良く、直流負荷13の電圧を検出しても良い。なお、出力平滑回路1200が図68または図69に示す構成の場合は、いずれかのコンデンサ電圧を検出する手法、もしくは直流負荷13の電圧を検出する手法のどちらか一方を選択すれば良い。
出力電流ioutを検出する第2電流検出器は、図1のように直流負荷13と直列接続した箇所に限らず、出力平滑用リアクトル1202と直列接続した箇所に配置しても良く、出力平滑用リアクトル1202の電流を検出しても良い。
制御回路に含まれる制御ブロックは、演算回路を用いてハードウェアで構成しても良い。図70は、制御回路14の変形例を表わす図である。図70に示すように、プログラムを記憶するメモリ746と、そのプログラムを処理するプロセッサ745を用いてソフトウェア的に構成しても良い。
直列共振用リアクトル7は、トランス9の漏洩インダクタンスで代用しても良く、並列共振用リアクトル8は、トランス9の励磁インダクタンスで代用しても良い。図1では直列共振用リアクトル7と、並列共振用リアクトル8と、直列共振用コンデンサ10とをトランス9の1次側に配置しているが、トランス9の2次側に配置しても良く、あるいはトランス9の1次側と2次側のそれぞれに分散させて配置しても良い。図1では、直列共振用リアクトル7と直列共振用コンデンサ10をトランス9の1次側端子のいずれかに接続しているが、両側端子に分散させて配置しても良く、トランス9の2次側の両側端子に分散させて配置しても良い。
制御ブロック160に代えて、制御ブロック169を用いるものとしてもよい。
位相シフト量Dpsの指令値Dpscを演算によって求めるのではなく、動作条件ごとに設定された固定の位相シフト量を一意に出力しても良い。この場合、スイッチング周波数をフィードバック量として出力制御を行うものとしてもよい。また、スイッチング周波数の指令値fs_refを演算によって求めるのではなく、動作条件ごとに設定された固定のスイッチング周波数を一意に出力しても良い。このとき、位相シフト量をフィードバック量として出力制御を行うものとしてもよい。
第1の制御方式において、CP制御モードでは、以下のように制御されるものとしてもよい。第1レグ500は、第1電流検出器678から得られる値に基づいて、第3電圧検出器677から得られる正弦波電圧と同位相の目標正弦波電流に追従するようにオン期間と、スイッチング周波数と、を調整することで高力率制御を行う。第2レグ600は、第1電圧検出器675から得られる値に基づいて、目標直流電圧に追従するようにオン期間と、スイッチング周波数と、を調整することで出力制御を行う。CC制御モードでは、以下のように制御されるものとしてもよい。第1レグ500は、第1電圧検出器675と、第3電圧検出器677と、第1電流検出器678と、から得られる値に基づいて、直流コンデンサ4の直流電圧を目標直流電圧に追従するようにオン期間と、スイッチング周波数と、を調整することで高力率制御を行う。第2レグ600は、第2電流検出器679から得られる値に基づいて、目標直流電流に追従するようにオン期間と、周波数と、を調整して出力制御を行う。
Claims (26)
- 交流電源と負荷との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
並列接続された、第1レグと、第2レグと、第3レグと、直流コンデンサとを含むインバータ回路を備え、
前記第1レグは、直列接続された第1半導体素子および第2半導体素子を有し、前記第1半導体素子および前記第2半導体素子の接続点である第1交流端が前記交流電源の一端と接続され、
前記第2レグは、直列接続された第3半導体素子および第4半導体素子を有し、
前記第3レグは、直列接続された第5半導体素子および第6半導体素子を有し、前記第5半導体素子および前記第6半導体素子の接続点が前記交流電源の他端と接続され、
前記第1半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第5半導体素子が接続され、前記第2半導体素子、前記第4半導体素子、および前記第6半導体素子が接続され、
前記電力変換装置は、さらに、
一端が前記第1交流端に接続され、他端が前記第3半導体素子と前記第4半導体素子との接続点である第2交流端に接続された1次側巻線、および前記1次側巻線と磁気的に結合される2次側巻線を有するトランスと、
前記トランスの前記1次側巻線と並列に接続された並列共振用リアクトルと、
前記トランスの前記2次側巻線からの交流出力を整流する2次側整流回路と、
前記2次側整流回路と負荷との間に設けられ、少なくとも1つの平滑コンデンサを含む出力平滑回路と、
前記インバータ回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記第1レグを少なくともパルス幅変調制御し、前記直流コンデンサの直流電圧と前記負荷への出力電圧との電圧変換比と少なくとも1つの閾値との比較に基づいて、前記第2レグをパルス幅変調制御およびパルス周波数変調制御するか、パルス幅変調制御および位相シフト変調制御するか、あるいはパルス幅変調制御、パルス周波数変調制御および位相シフト変調制御するかを選択する、電力変換装置。 - 前記トランスの前記1次側巻線と前記第1交流端との間、前記トランスの前記1次側巻線と前記第2交流端との間、または、前記トランスの前記2次側巻線と前記2次側整流回路との間、の少なくとも1か所に設けられた直列共振用コンデンサおよび直列共振リアクトルからなる直列共振回路を備えた、請求項1記載の電力変換装置。
- 前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を制御することにより、前記電圧変換比を制御し、
前記電圧変換比の目標値が第1の閾値よりも大きい場合には、第1の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記第1の閾値以下、かつ前記第1の閾値よりも小さな第2の閾値よりも大きい場合には、第2の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記第2の閾値以下の場合には、第3の制御方式を選択し、
前記第1の制御方式、前記第2の制御方式、および前記第3の制御方式において、前記交流電源の電圧極性に応じて、前記第5半導体素子と前記第6半導体素子とが導通するタイミングを反転させることによって、前記第3レグに整流制御をさせ、
前記第1の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、
前記第2の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、パルス周波数変調制御、および位相シフト変調制御し、
前記第3の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、および位相シフト変調制御する、請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を制御することにより、前記電圧変換比を制御し、
前記電圧変換比の目標値が第1の閾値よりも大きい場合には、第3の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記第1の閾値以下、かつ前記第1の閾値よりも小さな第2の閾値よりも大きい場合には、第2の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記第2の閾値以下の場合には、第1の制御方式を選択し、
前記第1の制御方式、前記第2の制御方式、および前記第3の制御方式において、前記交流電源の電圧極性に応じて、前記第5半導体素子と前記第6半導体素子とが導通するタイミングを反転させることによって、前記第3レグに整流制御をさせ、
前記第1の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、
前記第2の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、パルス周波数変調制御、および位相シフト変調制御し、
前記第3の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、および位相シフト変調制御する、請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を制御することにより、前記電圧変換比を制御し、
前記電圧変換比の目標値が前記閾値よりも大きい場合には、第1の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記閾値以下の場合には、第2の制御方式を選択し、
前記第1の制御方式、前記第2の制御方式において、前記交流電源の電圧極性に応じて、前記第5半導体素子と前記第6半導体素子とが導通するタイミングを反転させることによって、前記第3レグに整流制御をさせ、
前記第1の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、
前記第2の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、パルス周波数変調制御、および位相シフト変調制御する、請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を制御することにより、前記電圧変換比を制御し、
前記電圧変換比の目標値が前記閾値よりも大きい場合には、第2の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記閾値以下の場合には、第3の制御方式を選択し、
前記第2の制御方式、前記第3の制御方式において、前記交流電源の電圧極性に応じて、前記第5半導体素子と前記第6半導体素子とが導通するタイミングを反転させることによって、前記第3レグに整流制御をさせ、
前記第2の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、パルス周波数変調制御、および位相シフト変調制御し、
前記第3の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、および位相シフト変調制御する、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記第1の制御方式において、
前記第1半導体素子がオンするタイミングと前記第4半導体素子がオンするタイミングとが同期し、かつ前記第2半導体素子がオフするタイミングと前記第3半導体素子がオフするタイミングとが同期し、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅とが等しく、
さらに、前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第4半導体素子の共通のスイッチング周波数が変化するように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第4半導体素子を制御する、請求項3〜5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の制御方式において、
前記第1半導体素子のゲートパルスの中心位相と前記第4半導体素子のゲートパルスの中心位相とが同期し、かつ前記第2半導体素子のゲートパルスの中心位相と前記第3半導体素子のゲートパルスの中心位相とが同期し、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅とが等しく、
さらに、前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第4半導体素子の共通のスイッチング周波数が変化するように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第4半導体素子を制御する、請求項3〜5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2の制御方式において、
前記第1半導体素子がオンするタイミングと前記第4半導体素子がオンするタイミングとが同期し、かつ前記第2半導体素子がオフするタイミングと前記第3半導体素子がオフするタイミングとが同期した状態を初期状態とし、前記初期状態から、前記第3半導体素子の位相および前記第4半導体素子の位相がシフトし、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅とが等しく、
さらに、前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第4半導体素子の共通のスイッチング周波数が変化するように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第4半導体素子を制御する、請求項3〜6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記第2の制御方式において、
前記第1半導体素子がオンするタイミングと前記第3半導体素子がオンするタイミングとが同期し、かつ前記第2半導体素子がオフするタイミングと前記第4半導体素子がオフするタイミングとが同期した状態を初期状態とし、前記初期状態から、前記第3半導体素子の位相および前記第4半導体素子の位相がシフトし、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅とが等しく、
さらに、前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第4半導体素子の共通のスイッチング周波数が変化するように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第4半導体素子を制御する、請求項3〜6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記第3の制御方式において、
前記第1半導体素子がオンするタイミングと前記第4半導体素子がオンするタイミングとが同期し、かつ前記第2半導体素子がオフするタイミングと前記第3半導体素子がオフするタイミングとが同期した状態を初期状態とし、前記初期状態から、前記第3半導体素子の位相および前記第4半導体素子の位相がシフトし、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅とが等しくなるように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第4半導体素子を制御する、請求項3、4、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、前記第3の制御方式において、
前記第1半導体素子がオンするタイミングと前記第3半導体素子がオンするタイミングとが同期し、かつ前記第2半導体素子がオフするタイミングと前記第4半導体素子がオフするタイミングとが同期した状態を初期状態とし、前記初期状態から、前記第3半導体素子の位相および前記第4半導体素子の位相がシフトし、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅とが等しくなるように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、および前記第4半導体素子を制御する、請求項3、4、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、前記インバータ回路の動作を制御することにより、前記電圧変換比を制御し、
前記電圧変換比の目標値が第1の閾値よりも大きい場合には、第4の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記第1の閾値以下、かつ前記第1の閾値よりも小さな第2の閾値よりも大きい場合には、第5の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記第2の閾値以下の場合には、第6の制御方式を選択し、
前記第4の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第3レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、
前記第5の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、パルス周波数変調制御、および位相シフト変調制御し、前記第3レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、
前記第6の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、および位相シフト変調制御し、前記第3レグをパルス幅変調制御する、請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を制御することにより、前記電圧変換比を制御し、
前記電圧変換比の目標値が第1の閾値よりも大きい場合には、第6の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記第1の閾値以下、かつ前記第1の閾値よりも小さな第2の閾値よりも大きい場合には、第5の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記第2の閾値以下の場合には、第4の制御方式を選択し、
前記第4の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第3レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、
前記第5の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、パルス周波数変調制御、および位相シフト変調制御し、前記第3レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、
前記第6の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、および位相シフト変調制御し、前記第3レグをパルス幅変調制御する、請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を制御することにより、前記電圧変換比を制御し、
前記電圧変換比の目標値が前記閾値よりも大きい場合には、第4の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記閾値以下の場合には、第5の制御方式を選択し、
前記第4の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第3レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、
前記第5の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、パルス周波数変調制御、および位相シフト変調制御し、前記第3レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御する、請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記インバータ回路の動作を制御することにより、前記電圧変換比を制御し、
前記電圧変換比の目標値が前記閾値よりも大きい場合には、第5の制御方式を選択し、前記電圧変換比の目標値が前記閾値以下の場合には、第6の制御方式を選択し、
前記第5の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、パルス周波数変調制御、および位相シフト変調制御し、前記第3レグをパルス幅変調制御、およびパルス周波数変調制御し、
前記第6の制御方式では、前記第1レグをパルス幅変調制御し、前記第2レグをパルス幅変調制御、および位相シフト変調制御し、前記第3レグをパルス幅変調制御する、請求項1記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記第4の制御方式において、
前記第1半導体素子のパルスと前記第6半導体素子のパルスとが同期し、かつ前記第2半導体素子のパルスと前記第5半導体素子のパルスとが同期し、
前記第1半導体素子がオンするタイミングと前記第4半導体素子がオンするタイミングと前記第6半導体素子がオンするタイミングとが同期し、かつ前記第2半導体素子がオフするタイミングと前記第3半導体素子がオフするタイミングと前記第5半導体素子がオフするタイミングとが同期し、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅と前記第6半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅と前記第5半導体素子のパルス幅とが等しく、
さらに、前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、前記第4半導体素子、前記第5半導体素子、および前記第6半導体素子の共通のスイッチング周波数が変化するように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、前記第4半導体素子、前記第5半導体素子、および前記第6半導体素子を制御する、請求項13〜15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4の制御方式において、
前記第1半導体素子のパルスと前記第6半導体素子のパルスとが同期し、かつ前記第2半導体素子のパルスと前記第5半導体素子のパルスとが同期し、
前記第1半導体素子のゲートパルスの中心位相と、前記第4半導体素子のゲートパルスの中心位相と、前記第6半導体素子のゲートパルスの中心位相とが同期し、かつ前記第2半導体素子のゲートパルスの中心位相と、前記第3半導体素子のゲートパルスの中心位相と、前記第5半導体素子のゲートパルスの中心位相とが同期し、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅と前記第6半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅と前記第5半導体素子のパルス幅とが等しく、
さらに、前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、前記第4半導体素子、前記第5半導体素子、および前記第6半導体素子の共通のスイッチング周波数が変化するように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、前記第4半導体素子、前記第5半導体素子、および前記第6半導体素子を制御する、請求項13〜15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5の制御方式において、
前記第1半導体素子のパルスと前記第6半導体素子のパルスとが同期し、かつ前記第2半導体素子のパルスと前記第5半導体素子のパルスとが同期し、
前記第1半導体素子がオンするタイミングと前記第4半導体素子がオンするタイミングと前記第6半導体素子がオンするタイミングとが同期し、かつ前記第2半導体素子がオフするタイミングと前記第3半導体素子がオフするタイミングと前記第5半導体素子がオフするタイミングとが同期した状態を初期状態とし、前記初期状態から、前記第3半導体素子の位相および前記第4半導体素子の位相がシフトし、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅と前記第6半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅と前記第5半導体素子のパルス幅とが等しく、
さらに、前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、前記第4半導体素子、前記第5半導体素子、および前記第6半導体素子の共通のスイッチング周波数が変化するように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、前記第4半導体素子、前記第5半導体素子、および前記第6半導体素子を制御する、請求項13〜16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5の制御方式において、
前記第1半導体素子のパルスと前記第6半導体素子のパルスとが同期し、かつ前記第2半導体素子のパルスと前記第5半導体素子のパルスとが同期し、
前記第1半導体素子がオンするタイミングと前記第3半導体素子がオンするタイミングと前記第6半導体素子がオンするタイミングとが同期し、かつ前記第2半導体素子がオフするタイミングと前記第4半導体素子がオフするタイミングと前記第5半導体素子がオフするタイミングとが同期した状態を初期状態とし、前記初期状態から、前記第3半導体素子の位相および前記第4半導体素子の位相がシフトし、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅と前記第6半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅と前記第5半導体素子のパルス幅とが等しく、
さらに、前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、前記第4半導体素子、前記第5半導体素子、および前記第6半導体素子の共通のスイッチング周波数が変化するように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、前記第4半導体素子、前記第5半導体素子、および前記第6半導体素子を制御する、請求項13〜16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6の制御方式において、
前記第1半導体素子のパルスと前記第6半導体素子のパルスとが同期し、かつ前記第2半導体素子のパルスと前記第5半導体素子のパルスとが同期し、
前記第1半導体素子がオンするタイミングと前記第4半導体素子がオンするタイミングと前記第6半導体素子がオンするタイミングとが同期し、かつ前記第2半導体素子がオフするタイミングと前記第3半導体素子がオフするタイミングと前記第5半導体素子がオフするタイミングとが同期した状態を初期状態とし、前記初期状態から、前記第3半導体素子の位相および前記第4半導体素子の位相がシフトし、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅と前記第6半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅と前記第5半導体素子のパルス幅とが等しくなるように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、前記第4半導体素子、前記第5半導体素子、および前記第6半導体素子を制御する、請求項13、14、16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6の制御方式において、
前記第1半導体素子のパルスと前記第6半導体素子のパルスとが同期し、かつ前記第2半導体素子のパルスと前記第5半導体素子のパルスとが同期し、
前記第1半導体素子がオンするタイミングと前記第3半導体素子がオンするタイミングと前記第6半導体素子がオンするタイミングとが同期し、かつ前記第2半導体素子がオフするタイミングと前記第4半導体素子がオフするタイミングと前記第5半導体素子がオフするタイミングとが同期した状態を初期状態とし、前記初期状態から、前記第3半導体素子の位相および前記第4半導体素子の位相がシフトし、
さらに、前記第1半導体素子のパルス幅と前記第3半導体素子のパルス幅と前記第6半導体素子のパルス幅とが等しく、かつ前記第2半導体素子のパルス幅と前記第4半導体素子のパルス幅と前記第5半導体素子のパルス幅とが等しくなるように、
前記第1半導体素子、前記第2半導体素子、前記第3半導体素子、前記第4半導体素子、前記第5半導体素子、および前記第6半導体素子を制御する、請求項13、14、16のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、
入力電力が一定となる定電力制御モードにおいて、外部から与えられる定電力制御モード用の前記交流電源の電流指令値を前記交流電源の電流指令値とし、前記直流コンデンサの電圧指令値から前記直流コンデンサの直流電圧を減算することによって求めたフィードバック量を比例積分制御することによって得られる定電力制御モード用の出力電流の電流指令値を出力電流の電流指令値とし、
出力電流が一定となる定電流制御モードにおいて、前記直流コンデンサの電圧指令値から前記直流コンデンサの直流電圧を減算することによって求めたフィードバック量を比例積分制御して得られる定電流制御モード用の前記交流電源の電流指令値を前記交流電源の電流指令値とし、外部から与えられる定電流制御モード用の出力電流の電流指令値を出力電流の電流指令値とする、請求項3または4記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、
前記第1の制御方式において、
前記出力電流の電流指令値と前記出力電流との差を比例積分制御することによって、スイッチング周波数の指令値を算出する、請求項23記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、
前記第2の制御方式において、
予め定められた前記出力電流の指令値に、前記出力電流が追従するように、
または、予め定められた出力電力の指令値に、出力電力が追従するように、
または、前記交流電源の電力指令値に、前記交流電源の電力が追従するように、
または、前記交流電源の電流指令値に、前記交流電源の電流が追従するように、
または、予め定められた変換効率の指令値に、変換効率が追従するように、スイッチング周波数の指令値を算出する、請求項23記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、
前記第2の制御方式および前記第3の制御方式において、
前記出力電流の電流指令値と前記出力電流との差を比例制御することによって、位相シフト量の指令値を算出し、前記第1半導体素子のデューティ比の指令値と前記第2半導体素子のデューティ比の指令値のうちの小さい方の指令値と、前記位相シフト量の指令値のうちの小さい方を制御に用いる制御用位相シフト量とする、請求項23記載の電力変換装置。
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