JPWO2020003348A1 - 自己給電回路および電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、この発明の実施の形態1に従う自己給電回路の構成例を説明する概略ブロック図である。実施の形態1に従う自己給電回路100は、主回路から主回路の制御装置に電力を供給するように構成される。主回路はスイッチング素子を有する。主回路の制御装置には、スイッチング素子のゲート駆動回路および制御回路その他の回路が含まれる。
ただし、式(1)において、Tはスイッチング素子Q1のスイッチング周期、Tonはスイッチング素子のオン時間である。
式(2)から分かるように、スイッチング素子Q1のデューティ比DRを変化させることによって、電圧変換部10における電圧変換比Vo/E1を制御することができる。言い換えれば、デューティ比DRの増減による電圧変換比の可変制御によって、出力電圧Voを制御することができる。
図11は、本実施の形態2に従う自己給電回路の構成例を説明する概略ブロック図である。実施の形態2に従う自己給電回路100は、図2に示した自己給電回路100と比較して、マスタコンバータ1およびスレーブコンバータ2,3間を接続する信号線5の構成が異なる。
図14は、実施の形態3に従う自己給電回路の構成例を説明する概略ブロック図である。実施の形態3に従う自己給電回路100は、図1および図2に示した実施の形態1に従う自己給電回路100と比較して、電圧検出器17,27,37、故障検出部15,28,38および短絡スイッチSW1〜SW3をさらに備える点が異なる。
実施の形態3では、複数のDC/DCコンバータ1〜3がツリー型に接続されている構成において、マスタコンバータ1が故障したときには、スレーブコンバータ2,3のうち上位のスレーブコンバータ2をマスタコンバータとして動作させる実施例について説明した。
実施の形態5では、複数のDC/DCコンバータ1〜3がスター型に接続されている構成において、マスタコンバータ1が故障したときの動作の第2の態様について説明する。
実施の形態6では、実施の形態1から5に従う自己給電回路100が適用され得る電力変換装置の構成例について説明する。
図23を参照して、セル55は、いわゆるフルブリッジ構成を有する。具体的には、セル55は、出力端子T11,T12と、スイッチング素子Q11〜Q14と、ダイオードD11〜D14と、直流コンデンサCcellと、自己給電回路100と、ゲート駆動回路4とを含む。
Claims (11)
- 主回路から前記主回路の制御装置に電力を供給する自己給電回路であって、
前記主回路と電気的に接続された第1および第2の入力端子と、
前記制御装置と電気的に接続された出力端子と、
前記第1および第2の入力端子間に直列に接続された複数の蓄電素子と、
入力が前記複数の蓄電素子にそれぞれ接続され、かつ、出力が前記出力端子に対して互いに並列に接続された複数の電圧変換器と、
前記複数の電圧変換器間を電気的に絶縁された状態で信号を伝送するように構成された信号絶縁部とを備え、
前記複数の電圧変換器は、マスタ変換器および複数のスレーブ変換器を有しており、
前記マスタ変換器は、出力電圧を電圧指令値に一致させるためのデューティ比に基づいて、対応する蓄電素子の電圧を電圧変換して前記出力端子へ出力するとともに、前記デューティ比を示す制御信号を前記信号絶縁部を経由して前記複数のスレーブ変換器へ伝送するように構成され、
前記複数のスレーブ変換器の各々は、前記信号絶縁部を経由して伝送された前記制御信号に従って、対応する蓄電素子の電圧を電圧変換して前記出力端子へ出力するように構成され、
前記マスタ変換器における前記デューティ比と、各前記複数のスレーブ変換器における前記デューティ比とが一致するように、少なくとも前記マスタ変換器における前記デューティ比を補正するように構成された補正手段をさらに備える、自己給電回路。 - 前記マスタ変換器および前記複数のスレーブ変換器は、前記信号絶縁部によって前記マスタ変換器を最上位とするツリー型に接続され、
前記補正手段は、前記マスタ変換器および、前記複数のスレーブ変換器のうち最下位のスレーブ変換器を除いたスレーブ変換器の各々に対して設けられたデューティ比補正部により構成される、請求項1に記載の自己給電回路。 - 各前記デューティ比補正部は、前記最下位のスレーブ変換器における前記デューティ比と一致するように、自己の電圧変換器における前記デューティ比を補正する、請求項2に記載の自己給電回路。
- 前記マスタ変換器および前記複数のスレーブ変換器は、前記信号絶縁部によってスター型に接続され、
前記補正手段は、前記マスタ変換器に設けられたデューティ比補正部により構成される、請求項1に記載の自己給電回路。 - 前記デューティ比補正部は、各前記複数のスレーブ変換器における前記デューティ比と一致するように、前記マスタ変換器における前記デューティ比を補正する、請求項4に記載の自己給電回路。
- 前記デューティ比補正部は、フォトカプラ、フィルタ回路およびソフトウェア処理のいずれかにより構成される、請求項2から5のいずれか1項に記載の自己給電回路。
- 前記複数の蓄電素子および前記複数の電圧変換器の間にそれぞれ設けられ、導通状態において対応する蓄電素子の端子間を電気的に短絡するように構成された複数の短絡スイッチと、
前記複数の蓄電素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する蓄電素子の故障を検出したときに、対応する蓄電素子に接続される短絡スイッチを導通状態とするように構成された故障検出部とをさらに備える、請求項1に記載の自己給電回路。 - 前記複数の蓄電素子および前記複数の電圧変換器の間にそれぞれ設けられ、導通状態において対応する蓄電素子の端子間を電気的に短絡するように構成された複数の短絡スイッチと、
前記複数の蓄電素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する蓄電素子の故障を検出したときに、対応する蓄電素子に接続される短絡スイッチを導通状態とするように構成された故障検出部とをさらに備え、
前記マスタ変換器に接続される少なくとも1つのスレーブ変換器のうちいずれか1つのスレーブ変換器は、前記マスタ変換器に対応する前記故障検出部から故障検出信号を受けた場合には、自ら前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号に従って、対応する蓄電素子の電圧を電圧変換して前記出力端子へ出力するとともに、生成した前記制御信号を前記信号絶縁部を経由して他のスレーブ変換器へ伝送するように構成される、請求項2または3に記載の自己給電回路。 - 前記複数の蓄電素子および前記複数の電圧変換器の間にそれぞれ設けられ、導通状態において対応する蓄電素子の端子間を電気的に短絡するように構成された複数の短絡スイッチと、
前記複数の蓄電素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する蓄電素子の故障を検出したときに、対応する蓄電素子に接続される短絡スイッチを導通状態とするように構成された故障検出部とをさらに備え、
前記複数のスレーブ変換器のうちいずれか1つのスレーブ変換器は、前記マスタ変換器に対応する前記故障検出部から故障検出信号を受けた場合には、自ら前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号に従って、対応する蓄電素子の電圧を電圧変換して前記出力端子へ出力するとともに、生成した前記制御信号を前記信号絶縁部を経由して他のスレーブ変換器へ伝送するように構成される、請求項4または5に記載の自己給電回路。 - 前記複数の蓄電素子および前記複数の電圧変換器の間にそれぞれ設けられ、導通状態において対応する蓄電素子の端子間を電気的に短絡するように構成された複数の短絡スイッチと、
前記複数の蓄電素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する蓄電素子の故障を検出したときに、対応する蓄電素子に接続される短絡スイッチを導通状態とするように構成された故障検出部とをさらに備え、
前記複数のスレーブ変換器の各々は、前記マスタ変換器に対応する前記故障検出部から故障検出信号を受けた場合には、自ら前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号に従って、対応する蓄電素子の電圧を電圧変換して前記出力端子へ出力するように構成される、請求項4または5に記載の自己給電回路。 - スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のオンオフにより交流/直流電力変換を実行するように構成された主回路と、
前記主回路における前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御装置と、
前記主回路から前記制御装置に電力を供給する、請求項1から10のいずれか1項に記載された前記自己給電回路とを備える、電力変換装置。
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